Đề cương môn học Hệ thống năng lượng xanh (Green Power & Energy System)
Đại Học Quốc Gia TP.HCM
Trường Đại Học Bách Khoa
Khoa Điện – Điện tử
Vietnam National University – HCMC
Ho Chi Minh City University of Technology
Faculty of Electrical and Electronics Engineering
Đề cương môn học
HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG XANH
(Green Power & Energy System)
Số tín chỉ
3 (3,0,6)
MSMH
Số tiết
Tổng: 45
LT: 45
TH: 0
TN: 0
BTL/TL: X
Môn ĐA, TT, LV
Tỉ lệ đánh giá
BT: 0%
TN: 0%
KT: 30%
BTL/TL: 20%
Thi: 50%
Hình thức đánh giá
- Bài tập: gồm các bài tập trên lớp và bài tập về nhà
- Kiểm tra, Thi cuối học kì: tự luận, 90-120 phút
Môn tiên quyết
Môn học trước
Môn song hành
Cơ sở Kĩ thuật điện; Máy điện; Hệ thống điện
CTĐT ngành
Kỹ thuật điện - điện tử; Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa; Kỹ thuật điện tử, truyền thông
Trình độ đào tạo
Đại học
Cấp độ môn học
2
Ghi chú khác
Mục tiêu của môn học
Cung cấp cho người học những kiến thức nền tảng và kỹ năng cơ bản về hệ thống năng lượng xanh bao gồm các kĩ thuật sản xuất năng lượng tái
tạo từ các nguồn năng lượng gió, mặt trời, sức nước, sinh khối, cũng như các giải pháp tích trữ năng lượng trong bối cảnh các các nguồn năng
1/10
lượng tái tạo xâm nhập ngày càng sâu rộng và và làm việc cùng hệ thống điện truyền thống .
Goals
To provide fundamental knowledge and skills about green energy system with wind, solar, hydro power and biomass along with storage
technologies in the context of ever increasingly larger penetration of renewables into existing power grids.
Nội dung tóm tắt môn học
Môn học cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về các quá trình sản xuất điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo qua các đề mục về:
các nguồn năng lượng sơ cấp, các bộ biến đổi công suất, các kĩ thuật tích trữ điện năng.
Nội dung cụ thể của môn học bao gồm:
- CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM
- CHƯƠNG II: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KĨ THUẬT QUANG ĐIỆN
- CHƯƠNG III: NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ KĨ THUẬT PHÁT ĐIỆN GIÓ
- CHƯƠNG IV: CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG KHÁC
- CHƯƠNG V : KĨ THUẬT TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG
- CHƯƠNG VI: ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ LƯỚI ĐIỆN NHỎ (MICROGRID)
Course outline:
The course provides fundamentals of green power& energy system with chapters on the following topics:
- Chapter 1: Introduction to Energy System in VietNam
- Chapter 2: Solar Power and PhotoVoltaics
- Chapter 3: Wind Power Technology
- Chapter 4: Other Renewable Resources and technologies
- Chapter 6: Energy Storage
- Chpater7: Renewable Energy Applications and Microgrids
Tài liệu học tập
Sách, Giáo trình chính:
2/10
[1] Kỹ thuật hệ thống năng lượng tái tạo, Hồ Phạm Huy Ánh, Nguyễn Hữu Phúc, Nguyễn Văn Tài, Phạm Đình Trực, Nguyễn Quang Nam,
Trần Công Binh, Phan Quang Ấn, NXB ĐHQG HCM, 2013.
[2] Renewable and Efficient Electric Power Systems - Gilbert M. Masters - Stanford University - John Wiley & Sons, April 2004.
[3] Wind and Solar Power System - Mukund R. Patel - CRC Press, Boca Raton London New York Washington, D.C. – 1999.
[4] Power Electronics for Renewable Sources - C. V. Nayar,S. M. Islam - Centre for Renewable Energy and Sustainable Technologies, Curtin
University of Technology, Perth, Western Australia, - 2001.
[5]. Power Plant Technology, M.M. El-Wakil, Mc Graw Hill Book Co. 1984
[6]. Microgrid : Architectures and Control, Nikos Hatziargyriou, John Wiley and Sons Ltd 2014
Nội dung chi tiết Phần lý thuyết (45 tiết) và Hiểu biết, kỹ năng cần đạt được sau khi học môn học
STT
Tuần
Chương
Chuẩn đầu ra môn học
(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)
CDIO
Chuẩn đầu ra
chi tiết theo
CDIO
Hoạt động
dạy& học
Hoạt động
đánh giá
1
1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VIỆT L.O.1- Mô tả tổng quan
1.2
L.O.1.1 Nắm được các
thông tin cơ bản về tình
hình năng lượng và hệ
thống điện Việt Nam
L.O.1.2- Nhận biết về Kĩ
thuật phát điện phân tán
➢ Giảng viên:
- Tự giới thiệu
Thảo luận
trên lớp
NAM
về tình hình năng lượng
Việt Nam
I.1 Tổng quan về tình hình năng lượng Việt Nam
I.2 Hệ thống điện Việt Nam: hiện tại và phát triển
I.2 Tiềm năng và ứng dụng năng lượng tái tạo ở Việt Nam
1.3 Kĩ thuật phát điện phân tán
- Giới thiệu lướt qua đề
cương môn học
- Giải thích các hoạt
động cá nhân & nhóm
- Thúc đầy hoạt động
nhóm
- Trình bày các slides về
Chương 1: Tổng quan
Năng Lượng Việt Nam
Về nhà:
- Cung cấp các tài liệu
tham khảo
➢ Sinh viên:
- Tìm hiểu đề cương
môn học và các slides
trình bày
3/10
STT
Tuần
Chương
Chuẩn đầu ra môn học
(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)
CDIO
Chuẩn đầu ra
chi tiết theo
CDIO
Hoạt động
dạy& học
Hoạt động
đánh giá
2
1-2- CHƯƠNG II: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KĨ L.O.2- Phân tích và giải
1.3;
2.1;
3.1;
3.2;
4.3.1
L.O.2.1- Giải thích và
tinh toán vị trí mặt trời
trong ngày tại một địa
điểm xác định
➢ Giảng viên:
- Trình bày bài giảng của
Chương 2
Bài tập trên
lớp #1, #2,
#3, #4
3-4- THUẬT QUANG ĐIỆN
II.1 Nguồn năng lượng mặt trời
quyết bài toán hệ thống
năng lượng mặt trời
5
II.1.1 Quỹ đạo trái đất
- Thảo luận với SV về
các kĩ thuật pin mặt trời,
hệ thống pin mặt trời cho
các áp dụng độc lập và
nối lưới
- Trình bày một video
clip về sự phát triển của
kĩ thuật pin mặt trời
II.1.2 Góc chiếu của mặt trời vào giữa trưa
II.1.3 Vị trí mặt trời theo giờ trong ngày
II.1.4 Phân tích bóng che dùng sơ đồ hướng mặt trời
II.1.5 Tính giờ mặt trời theo múi giờ
II.1.6 Mặt trời mọc và mặt trời lặn
L.O.2.2- Giải thích bản
chất vật lí của hiện tượng
biến đổi quang điện và
công nghệ sản xuất pin
mặt trời
II.2 Tế bào quang điện
II.2.1 Vật liệu quang điện
II.2.2 Tế bào quang điện
II.2.3 Ghép các tế bào quang điện
II.3 Đặc tuyến I-V của pin quang điện
II.3.1 Đặc tuyến I-V
L.O.2.3- Phân tích các
đặc tính của pin quang
điện và nắm được các
kiến thức về acqui axit-
chì
Về nhà:
- Cung cấp các tài liệu
tham khảo, bài tập về
nhà, bài tập lớn theo
nhóm
II.3.2 Tác động của nhiệt độ và cường độ bức xạ
II.3.3 Tác động do bóng che
II.4 Công nghệ chế tạo pin quang điện
II.4.1 Pin quang điện dùng tinh thể silicon
II.4.2 Pin quang điện màng mỏng
II.5 Đặc tính tải của pin quang điện
II.5.1 Đặc tuyến I-V cho tải trở
II.5.2 Đặc tuyến I-V cho tải động cơ DC
II.5.3 Đặc tuyến I-V cho tải acquy
II.5.4 Dò điểm công suất cực đại (MPPT)
II.5.5 Đặc tuyến I-V theo giờ
>> L.O.2.3.1- Phân tích
các đặc tình của pin mặt
trời I(V), P(V) theo nhiệt
độ môi trường, cường độ
bức xạ mặt trời, ảnh
➢ Sinh viên:
- Làm bài tập về nhà, bài
tập lớn theo nhóm
hưởng của bóng che
>>L.O.2.3.2- Xây dựng
và phân tích các đặc tính
một hệ thống pin mặt trời
cho các cách ghép nối
khác nhau (nối tiếp, song
song, hỗn hợp) làm việc
với các loại phụ tải khác
nhau
II.6 Hệ điện mặt trời độc lập
II.6.1 Ước lượng tải tiêu thụ
II.6.2 Bộ nghịch lưu và hệ điện áp
II.6.3 Acquy
II.6.4 Acquy chì - axit
II.6.5 Dung lượng acquy
II.6.6 Hiệu suất Coulomb và hiệu suất acquy chì
II.6.7 Tính toán dung lượng acquy
II.6.8 Diode chống ngược
>>L.O.2.3.3- Phân tích và
giải các bài toán liên quan
đến kĩ thuật dò tìm điểm
công suất cực đại
II.6.9 Tính toán lắp ghép dàn pin mặt trời
II.6.10 Hệ nguồn điện mặt trời lai
II.6.11 Tóm tắt hệ điện mặt trời độc lập
II.7 Hệ điện mặt trời nối lưới
L.O.2.4- Áp dụng, giải
4/10
STT
Tuần
Chương
Chuẩn đầu ra môn học
(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)
CDIO
Chuẩn đầu ra
chi tiết theo
CDIO
Hoạt động
dạy& học
Hoạt động
đánh giá
được các bài toán liên
quan về hệ thống pin mặt
trời
>> L.O.2.4.1- Tính toán,
lựa chọn các phần tử của
một hệ thống mặt trời độc
lập cung cấp điện cho phụ
tải gia dụng với nguồn
điện dự trữ acqui axít-chì
5/10
STT
Tuần
Chương
Chuẩn đầu ra môn học
(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)
CDIO
Chuẩn đầu ra
chi tiết theo
CDIO
Hoạt động
dạy& học
Hoạt động
đánh giá
6/10
STT
Tuần
Chương
Chuẩn đầu ra môn học
(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)
CDIO
Chuẩn đầu ra
chi tiết theo
CDIO
Hoạt động
dạy& học
Hoạt động
đánh giá
3
6-7- CHƯƠNG III: NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ KĨ THUẬT
8-9- PHÁT ĐIỆN GIÓ
L.O.3- Phân tích và giải
quyết bài toán hệ thống
phát điện gió
1.3;
2.1;
3.1;
3.2;
4.3.1
L.O.3.1- Giải thích và so
sánh các kĩ thuật turbine
gió
➢ Giảng viên:
- Trình bày bài giảng của
Chương 3
- Thảo luận với SV về
các kĩ thuật turbine, máy
phát gió làm việc độc lập
hay với hệ thống điện
- Trình bày một video
clip về sự phát triển của
các kĩ thuật phát điện gió
Bài tập trên
lớp #5, #6,
#7, #8, #9
10
III.1 Lịch sử phát triển năng lượng gió
III.2 Các loại turbin gió
III.3 Công suất gió
L.O.3.2- Giải thích bản
chất vật lí của năng lượng
gió, biều thức tính công
suất gió và phân tích lực
tác động lên cánh quạt gió
III.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên mật độ gió
III.3.2 Ảnh hưởng độ cao lên mật độ gió
III.4 Ảnh hưởng chiều cao trụ tháp
III.5 Định luật Betz cho hiệu suất cực đại
III.6 Công suất gió trung bình
III.6.1 Biểu đồ gió rời rạc
L.O.3.3- Giải thích, áp
dụng định luật Betz trong
tính toán công suất gió,
quan hệ hiệu suất rotor Cp
theo hệ số TSR, quan hệ
công suất điện phát ra
theo tốc độ gió thay đổi
trong các miền làm việc I,
II, III, IV
III.6.2 Các hàm mật độ xác suất năng lượng gió
III.6.3 Thống kê Weibull và Rayleigh
III.6.4 Công suất gió trung bình tính theo hàm
thống kê Rayleigh
III.6.5 Các tiêu chuẩn năng lượng gió
III.7 Ước lượng năng lượng của turbin gió
III.7.1 Tính năng lượng hàng năm theo năng suất
trung bình của turbin gió
Về nhà:
- Cung cấp các tài liệu
tham khảo, bài tập về
nhà, bài tập lớn theo
nhóm
III.7.2 Cánh đồng gió
➢ Sinh viên:
- Làm bài tập về nhà, bài
tập lớn theo nhóm
III.8 Đặc tính vận hành của turbin gió
III.8.1 Các thông số khí động lực học của cánh quạt
gió
III.8.2 Đặc tính công suất của máy phát điện gió lý
tưởng
L.O.3.4- Phân tích các
hàm xác suất phân bố mật
độ gió Weibull, Raleigh,
biểu thức tính toán công
suất gió theo vận tốc
trung bình
III.8.3 Tối ưu đường kính cánh quạt và công suất
định mức của máy phát
III.8.4 Hàm phân bố vận tốc gió
III.8.5 Khảo sát đặc tính công suất thực theo phân
bố Weibull- Raleigh
III.8.6 Sử dụng hệ số khả năng CF để ước lượng
năng lượng máy phát điện gió
L.O.3.5- Phân tích nguyên
lí làm việc của các loại
máy phát gió khác nhau
(máy phát không đồng bộ
rôto lồng sóc, DFIG, máy
phát đồng bộ) và các bộ
biến đổi công suất liên
quan
III.9 Máy phát turbin gió
III.9.1 Máy phát đồng bộ
III.9.2 Máy phát không đồng bộ
III.9.3 Điều chỉnh tốc độ để đạt công suất cực đại
III.9.4 Tầm quan trọng của việc điều khiển tốc độ
rotor
L.O.3.6- Tính toán, ước
lượng công suất và năng
lượng điện/ năm phát ra
III.9.5 Kĩ thuật turbine dùng hộp số và không dùng
7/10
STT
Tuần
Chương
Chuẩn đầu ra môn học
(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)
CDIO
Chuẩn đầu ra
chi tiết theo
CDIO
Hoạt động
dạy& học
Hoạt động
đánh giá
hộp số
của turbine gió tại một
địa điểm với các thông số
cho trước
III.10 Tính toán kinh tế máy phát điện dùng sức gió
III.10.1 Tính toán theo chi phí đầu tư và chi phí vốn
vay phải trả hàng năm
III.10.2 Xác định chi phí hàng năm của điện năng
cấp từ máy phát điện gió
III.11 Tác động môi trường của máy phát điện gió
L.O.3.7- Nhận dạng và
xác định vấn đề điều
khiên turbien gió để đạt
công suất cực đại trong
miền làm việc II và phát
ra công suất định mức
trong miền III
L.O.3.8- Minh họa các kĩ
thuật liên quan đến phần
cơ học và kinh tế của
turbie gió: cánh quạt, kĩ
thuật hộp số và không hộp
số, trụ tháp, kĩ thuật phát
điện gió gần bờ và xa bờ,
ước lượng kinh tế của một
dự án phát điện gió
4
9-10 CHƯƠNG IV: CÁC LOẠI NĂNG LƯƠNG TÁI TẠO
KHÁC
L.O.4- Mô tả và giải thích
nguyên lí làm việc của hệ
thống khai thác năng
lượng từ các dạng khác
của năng lượng tái tạo
1.3;
2.1;
3.1;
3.2
L.O.4.1- Phân tích, tính
toán công suất khả dụng
từ nguồn thủy điện nhỏ
với các thông số được cho
L.O.4.2- So sánh các mặt
ưu, nhược điểm của kĩ
thuật thủy điện cột nước
cao và cột nước thấp
Bài tập trên
lớp #10,
#11
IV.1 Thuỷ điện nhỏ
IV.2 Năng lượng thủy triều
IV.3 Năng lượng đại dương
IV.4 Năng lượng địa nhiệt
IV.5 Năng lượng sinh khối
IV.6 Tiềm năng ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo
8/10
STT
Tuần
Chương
Chuẩn đầu ra môn học
(1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 4.3)
CDIO
Chuẩn đầu ra
chi tiết theo
CDIO
Hoạt động
dạy& học
Hoạt động
đánh giá
5
11, CHƯƠNG V: TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG
L.O.5- Mô tả và giải thích
nguyên lí làm việc của
các kĩ thuật tích trữ năng
lượng
1.3;
2.1;
3.1;
3.2
L.O.5.1- Phân tích nguyên ➢ Giảng viên:
Thảo luận
trên lớp
12-
13
V.1. Các loại Acqui
lí làm việc của các loại
acqui khác nhau
- Trình bày bài giảng của
Chương 5
V.1.1. Giới thiệu acqui
V.1.2. Các loại acqui
- Thảo luận với SV về
các kĩ thuật tích trữ năng
lượng tiềm năng
V.1.3. Dung lượng tích trữ của acquy
V.1.4. Đặc tính nạp xả và hiệu suất của acquy
V.1.5. Tính toán thiết kế hệ acquy
V.2. Acquy chì – axit
L.O.5.2- Phân tích
nguyên lí làm việc của
các kĩ thuật pin nhiên liệu
V.3. Acquy lithium
V.4. Pin nhiên liệu
L.O.5.3- So sánh các kĩ
thuật tích trữ năng lượng
khác nhau dựa trên biểu
đồ Ragone
Về nhà:
- Cung cấp các tài liệu
tham khảo
V.4.1. Giới thiệu tích trữ năng lượng dùng pin nhiên liệu
V.4.2. Bộ điện phân - Electrolyser
V.4.3. Pin nhiên liệu – Fuel cell
V.4.4. Mô hình tích trữ pin nhiên liệu
V.4.5. Ứng dụng pin nhiên liệu
V.4.6. Phân tích pin nhiên liệu
V.5 Các kĩ thuật tích trữ năng lượng khác
➢ Sinh viên:
- Nắm vững
6
14, CHƯƠNG VI: ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN NĂNG
L.O.6- Phân tích và giải
quyết bài toán ứng dụng
các nguồn năng lượng tái
tạo và lưới điện nhỏ
1.3;
2.1;
3.1;
3.2;
4.3.1
L.O.6.1- Phân tích, tính
toán các mạch biến đổi
công suất DC-DC,
DC/AC làm việc với hệ
thống pin mặt trời
➢ Giảng viên:
- Trình bày bài giảng của
Chương 6
- Thảo luận với SV về
các kĩ thuật biến đổi
công suất khác nhau, cấu
trúc của các lưới điện
nhỏ
- Bài tập
trên lớp
#12, #13
- Ôn tập
các chủ đề
chính trong
môn học
15
LƯỢNG TÁI TẠO VÀ LƯỚI ĐIỆN NHỎ
(MICROGRID)
VI.1 Một số mạch biến đổi năng lượng
VI.1.1 Mạch DC/DC
VI.1.2Mạch sạc acquy từ pin mặt trời
VI.1.3 Mạch sạc acquy từ turbin gió
VI.1.4 Mạch nghịch lưu (DC/AC)
VI.1.5 Mạch nghịch lưu hòa lưới
L.O.6.2- Phân tích một
cấu trúc của lưới điện nhỏ
VI.2 Tính toán thiết kế sử dụng điện mặt trời
VI.2.1. Hệ điện mặt trời độc lập
VI.2.1. Hệ điện mặt trời hòa lưới
Về nhà:
- Cung cấp các tài liệu
tham khảo, bài tập về
nhà
VI.3 Tính toán thiết kế sử dụng turbin gió
VI.4 Hệ thống cung cấp điện từ các nguồn năng lượng
điện phân tán- Giới thiệu về Kĩ thuật lưới điện nhỏ
(Microgrid)
VI.5 Ứng dụng các nguồn năng lượng mới trong dân dụng,
công nghiệp, giao thông vận tải
➢ Sinh viên:
- Làm bài tập về nhà
9/10
Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học
Tài liệu được đưa lên BKEL. Sinh viên tải về, in ra và mang theo khi lên lớp học. Điểm tổng kết môn học được đánh giá xuyên suốt quá trình
học
• Bài tập/ Bài tập lớn: 20%
• Kiểm tra: 30%
• Thi: 50%
Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy
- CBGD thuộc Khoa Điện – Điện tử
Thông tin liên hệ
Khoa phụ trách
Khoa Điện – Điện tử
Nguyễn Hữu Phúc
Giảng viên trưởng nhóm môn học
Email
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 8 năm 2014
TRƯỞNG KHOA
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
CB PHỤ TRÁCH LẬP ĐỀ CƯƠNG
Nguyễn Hữu Phúc
10/10
10 trang
29/04/2022
5200
Bạn đang xem tài liệu "Đề cương môn học Hệ thống năng lượng xanh (Green Power & Energy System)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- de_cuong_mon_hoc_he_thong_nang_luong_xanh_green_power_energy.doc
