Tài liệu Phân tích ảnh hưởng năng lượng mặt trời mái nhà và điều khiển tối ưu công suất phản kháng trên lưới phân phối có xét đến năng lượng mặt trời mái nhà

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- THÁI THANH NGUYÊN PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI MÁI NHÀ VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI MÁI NHÀ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2022 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN PHÚC KHẢI Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. VÕ NGỌC ĐIỀU Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. TRẦN HUỲNH NGỌC Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 09 tháng 01 năm 2022. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. Chủ tịch hội đồng: PGS. TS. NGUYỄN VĂN LIÊM 2. Thư ký: TS. HUỲNH QUANG MINH 3. Phản biện 1: PGS. TS. VÕ NGỌC ĐIỀU 4. Phản biện 2: TS. TRẦN HUỲNH NGỌC 5. Ủy viên: TS. DƯƠNG THANH LONG Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS. TS. Nguyễn Văn Liêm TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: THÁI THANH NGUYÊN.............................. MSHV:1970421 Ngày, tháng, năm sinh: 11/04/1997 ........................................... Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Kỹ thuật điện ..................................................... Mã số: 8520201 I. TÊN ĐỀ TÀI:  Phân tích ảnh hưởng năng lượng mặt trời mái nhà và điều khiển tối ưu công suất phản kháng trên lưới phân phối có xét đến năng lượng mặt trời mái nhà.  Analysis of the effect of solar rooftop & Optimized control of reactive power on the distribution network considering rooftop solar energy. II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tìm hiểu về năng lượng mặt trời.  Phân tích ảnh hưởng năng lượng mặt trời mái nhà lên lưới phân phối (về tổn hao công suất, điện áp và phân bố công suất).  Nghiên cứu điều khiển công suất phản kháng trên lưới phân phối (Volt-Var Control).  Sử dụng thuật toán MFO – MFO cải tiến vào điều khiển tối ưu công suất phản kháng trên lưới phân phối. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/09/2021 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/12/2021 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN PHÚC KHẢI Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 2022. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS. Nguyễn Phúc Khải TRƯỞNG KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ iii LỜI CÁM ƠN  Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ của Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, khoa Điện - Điện tử và bộ môn Hệ thống điện đã hỗ trợ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa học thạc sĩ và hoàn thành luận văn. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô của Khoa Điện - Điện Tử đã tận tình giảng dạy tôi trong suốt thời gian khóa học. Đặc biệt là các thầy cô ở bộ môn Hệ thống điện đã tận tâm hướng dẫn, truyền đạt giúp tôi bổ sung thêm nhiều kiến thức chuyên ngành, phục vụ cho luận văn cũng như trong công việc hiện tại và sau này. Và lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Thầy – TS. Nguyễn Phúc Khải, thầy trực tiếp định hướng đề tài, hướng dẫn giải quyết các vấn đề và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong quá trình tôi thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn./. iv TÓM TẮT LUẬN VĂN  Phân tích ảnh hưởng năng lượng mặt trời mái nhà & Điều khiển tối ưu công suất phản kháng trên lưới phân phối có xét đến năng lượng mặt trời mái nhà Thời gian gần đây, số lượng điện mặt trời mái nhà nối lưới phân phối đã gia tăng một cách nhanh chóng. Có nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để phân tích những tác động của sự xâm nhập cao của nguồn NLMT mái nhà này tới hoạt động và hiệu suất của lưới phân phối. Luận văn tiến hành khảo sát xây dựng mô hình mạng phân phối điển hình ở Tp. HCM, từ đó đánh giá ảnh hưởng dựa trên các tham số như: trào lưu công suất, điện áp tuyến dây, tổn hao hệ thống. Ngoài ra một mối quan tâm khác của lưới phân phối là việc điều khiển lượng công suất phản kháng sao cho tối ưu để giảm đi tổn hao công suất cũng như ổn định điện áp. Luận văn nghiên cứu về việc điều khiển tối ưu công suất phản kháng trên lưới điện phân phối bằng thuật toán Moth-Flame Optimization (MFO). ABSTRACT  Analysis of the effect of solar rooftop & Optimized control of reactive power on the distribution network considering rooftop solar energy Recently, the amount of rooftop solar power connected to the distribution grid has increased rapidly. Many studies have been carried out to analyze the effects of this high penetration of rooftop solar PV on the operation and performance of the distribution grid. The thesis conducts a survey to build a typical distribution network model in Ho Chi Minh City, from which to evaluate the influence based on parameters such as power flow, line voltage, system loss. In addition, another concern of the distribution network is to control the amount of reactive power optimally to reduce power loss as well as stabilize voltage. The thesis studies on the optimal control of reactive power on the distribution grid using the MothFlame Optimization (MFO) algorithm. v LỜI CAM ĐOAN  Luận văn thạc sĩ này được thực hiện tại Trường Đại Học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh. Là công trình do tôi nghiên cứu, thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của Thầy – TS. Nguyễn Phúc Khải. Tôi xin cam đoan phần trình bày dưới đây là đúng sự thật về quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn của tôi. Trường hợp có khiếu nại gì liên quan tới luận văn tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Người thực hiện Thái Thanh Nguyên vi MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................... vii MỤC LỤC HÌNH .......................................................................................................... xi MỤC LỤC BẢNG ....................................................................................................... xiii PHẦN 1 ...........................................................................................................................1 ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN MẶT TRỜI ĐẾN LƯỚI PHÂN PHỐI ...............................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. ....................................................................................................................2 ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ NỐI LƯỚI ......................................................................2 1.1. HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ NỐI LƯỚI ...................................2 1.1.1. Tấm pin mặt trời ......................................................................................3 1.1.2. INVERTER ..............................................................................................5 1.1.3. GIẢI PHÁP ĐO ĐẾM ĐIỆN NĂNG ......................................................8 1.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ NỐI LƯỚI ...................................................................................................................8 1.2.1. Nguyên lý .................................................................................................8 1.2.2. PHÂN BỐ CUNG CẤP ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI MÁI NHÀ NỐI LƯỚI CHO NHU CẦU PHỤ TẢI ............9 1.3. HỆ THỐNG GIÁM SÁT THÔNG TIN – QUẢN LÝ DỮ LIỆU VẬN HÀNH 10 CHƯƠNG 2. ..................................................................................................................12 TỔNG QUAN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI KHI VẬN HÀNH HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI...........................................................12 2.1. TỔNG QUAN ..................................................................................................12 2.1.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối .........................................................12 2.1.2. Vận hành lưới điện phân phối ................................................................12 2.1.3. Nhiệm vụ lưới phân phối .......................................................................13 2.2. Ảnh hưởng của điện mặt trời mái nhà nối lưới đến lưới phân phối ................13 2.2.1. Ảnh hưởng đến điện áp ..........................................................................14 vii 2.2.2. Ảnh hưởng đến tổn thất trên đường dây ................................................14 2.2.3. Ảnh hưởng đến hoạt động các bộ VR, SC và OLTC ............................14 2.2.4. Ảnh hưởng đến bảo vệ relay ..................................................................16 2.2.5. Mất cân bằng pha ...................................................................................16 2.2.6. Ảnh hưởng đến điện áp danh định .........................................................17 CHƯƠNG 3. ẢNH HƯỞNG ĐIỆN MẶT TRỜI CỤ THỂ TRÊN MỘT TUYẾN DÂY PHÂN PHỐI TP. HCM .................................................................................................18 3.1. Tiêu chí phân tích đánh giá và phương pháp nghiên cứu ................................18 3.1.1. Các tiêu chí đánh giá..............................................................................18 3.1.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................19 3.2. Xây dựng lưới điện thực tế ..............................................................................19 3.2.1. Thông số tuyến dây ................................................................................20 3.2.2. Thông số tải – tụ bù – nguồn mặt trời mái nhà ......................................21 3.3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ..................................................................................21 3.3.1. Điện áp tại các nút .................................................................................22 3.3.2. Tổn thất công suất Ploss ..........................................................................25 3.3.3. Phân bố công suất ..................................................................................27 3.4. NHẬN XÉT .....................................................................................................30 PHẦN 2 .........................................................................................................................31 ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI .......................................................................................................................................31 CHƯƠNG 4 ...................................................................................................................32 TỔNG QUAN BÀI TOÁN TỐI ƯU & THUẬT TOÁN ..............................................32 4.1. Bài toán tối ưu ..................................................................................................32 4.1.1. Tổng quan ..............................................................................................32 4.1.2. Các dạng bài toán tối ưu ........................................................................33 4.2. Điều độ tối ưu trong hệ thống điện ..................................................................34 4.2.1. Điều độ kinh tế hệ thống điện ................................................................34 viii 4.2.2. Điều độ phân bố tối ưu công suất ..........................................................35 4.2.3. Điều độ tối ưu công suất phản kháng lưới phân phối ............................36 4.3. Các phương pháp tối ưu hóa trong hệ thống điện ............................................36 4.3.1. Hệ chuyên gia ........................................................................................36 4.3.2. Mạng nơ-ron nhân tạo............................................................................37 4.3.3. Logic Mờ (Fuzzy logic) .........................................................................37 4.3.4. Các phương pháp tìm kiếm ....................................................................37 4.3.5. Các phương pháp lai ..............................................................................37 4.4. Một số phương pháp tìm kiếm tối ưu (Heuristics)...........................................37 4.4.1. Thuật toán di truyền (Genetic Algorithm) .............................................38 4.4.2. Thuật toán tối ưu bầy sói xám (GWO): .................................................42 4.4.3. Thuật toán tìm kiếm chim tu hú .............................................................44 CHƯƠNG 5 ...................................................................................................................46 THUẬT TOÁN MOTH-FLAME OPTIMIZATION ....................................................46 5.1. Giới thiệu .........................................................................................................46 5.1.1. Định hướng ngang của bướm đêm ........................................................46 5.1.2. Hạn chế việc định hướng ngang của bướm đêm ...................................47 5.2. Thuật toán MFO ...............................................................................................48 5.2.1. Bướm đêm và ngọn lửa trong thuật toán MFO .....................................48 5.2.2. Xây dựng thuật toán MFO .....................................................................49 5.2.3. Thuật toán MFO cải tiến ........................................................................54 5.2.4. Giải thuật thuật toán Moth-flame Optimization ....................................56 5.3. Độ phức tạp của thuật toán MFO .....................................................................57 5.4. Kết luận ............................................................................................................57 CHƯƠNG 6 ...................................................................................................................59 ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI ..................................................................................................................59 ix 6.1. Bài toán tối ưu phân bố công suất phản kháng lưới điện phân phối (Volt-Var Control) ......................................................................................................................59 6.1.1. Giới thiệu ...............................................................................................59 6.1.2. Volt-Var Control trong hướng nghiên cứu luận văn .............................60 6.2. Xây dựng bài toán Volt-Var Control ...............................................................60 6.2.1. Hàm mục tiêu .........................................................................................60 6.2.2. Điều kiện ràng buộc ...............................................................................60 6.3. Ứng dụng thuật toán MFO vào giải quyết bài toán Volt-Var Control có nguồn năng lượng mặt trời mái nhà .....................................................................................61 6.3.1. Vector giải pháp .....................................................................................61 6.3.2. Khởi tạo giá trị đầu ................................................................................62 6.3.3. Mô hình hóa các ràng buộc trong hàm mục tiêu ...................................62 6.3.4. Các bài toán sẽ mô phỏng ......................................................................63 CHƯƠNG 7 ...................................................................................................................65 ÁP DỤNG THUẬT TOÁN MFO CHO BÀI TOÁN VOLT-VAR CONTROL TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI.............................................................................................65 7.1. Mô phỏng lưới chuẩn 33 nút ............................................................................65 7.1.1. Kết quả mô phỏng ..................................................................................65 7.1.2. Kết luận ..................................................................................................66 7.2. Mô phỏng lưới thực tế cơ bản ..........................................................................66 7.3. Mô phỏng lưới thực tế đang vận hành .............................................................69 7.4. Sử dụng thuật toán MFO để tối ưu hóa lưới vận hành thực tế ........................72 7.5. Đánh giá kết quả ..............................................................................................76 KẾT LUẬN CHUNG ....................................................................................................79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................80 PHỤ LỤC ......................................................................................................................81 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ...........................................................................................83 x MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1.1 Hệ thống điện mặt trời mái nhà nối lưới .......................................................2 Hình 1.1.2 Hình ảnh Inverter ...........................................................................................5 Hình 1.1.3 Thông số Inverter ..........................................................................................6 Hình 1.1.4 Single – string Inverter ..................................................................................6 Hình 1.1.5 Multi – string Inverter ...................................................................................7 Hình 1.1.6 Giải pháp đo đếm điện năng ..........................................................................8 Hình 1.2.1 Năng lượng mặt trời bằng tải.........................................................................9 Hình 1.2.2 Năng lượng mặt trời nhỏ hơn tải ...................................................................9 Hình 1.2.3 Năng lượng mặt trời lớn hơn tải ..................................................................10 Hình 1.3.1 Hệ thống giám sát – quản lý vận hành qua các thiết bị thông minh............10 Hình 3.2.1 Tuyến 476 Rạch Tra - trạm Đông Thạnh ....................................................19 Hình 3.2.2 Thông số dây AC240 ...................................................................................20 Hình 3.2.3 Thông số cáp M240 .....................................................................................20 Hình 3.2.4 Thông số cáp 2xM240 .................................................................................20 Hình 3.3.1 Điện áp nút với mức thâm nhập điện mặt trời 33% ....................................23 Hình 3.3.2 Điện áp nút với mức thâm nhập điện mặt trời 50% ....................................24 Hình 3.3.3 Điện áp nút với mức thâm nhập điện mặt trời 75% ....................................25 Hình 3.3.4 Tổn thất công suất toàn tuyến dây ...............................................................26 Hình 3.3.5 Phân bố công suất với mức thâm nhập điện mặt trời 33% ..........................28 Hình 3.3.6 Phân bố công suất với mức thâm nhập điện mặt trời 50% ..........................29 Hình 3.3.7 Phân bố công suất với mức thâm nhập điện mặt trời 75% ..........................29 Hình 4.4.1 Sơ đồ di truyền trong tự nhiên .....................................................................39 Hình 4.4.2 Lưu đồ thuật toán di truyền .........................................................................41 Hình 4.4.3 Hệ thống phân cấp thống trị trong bầy sói xám ..........................................42 Hình 4.4.4 Quá trình săn mồi của sói xám ....................................................................43 Hình 5.1.1 Định hướng ngang của bướm đêm ..............................................................46 Hình 5.1.2 Bướm đêm bị thu hút bởi ngọn lửa - Điểm bất lợi của định hướng ngang .47 Hình 5.2.1 Mô hình xoắn ốc, không gian tìm kiếm và vị trí ứng với tham số t ............51 Hình 5.2.2 Một số vị trí xung quanh ngọn lửa mà bướm đêm có thể di chuyển đến ....52 Hình 5.2.3 Mỗi con bướm ứng với một ngọn lửa .........................................................53 Hình 5.2.4 Đồ thị số ngọn lửa sau các lần lặp - MFO ...................................................55 Hình 5.2.5 So sánh số ngọn lửa qua mỗi vòng lặp của thuật toán MFO và thuật toán MFO cải tiến. .................................................................................................................56 xi Hình 7.1.1 Lưới 33 nút Boran & Wu ............................................................................65 Hình 7.1.2 Các bus vi phạm giới hạn vận hành.............................................................65 Hình 7.2.1 Đồ thị phụ tải 24h ........................................................................................67 Hình 7.2.2 Đồ thị hàm mục tiêu 24h - lưới cơ bản........................................................68 Hình 7.3.1 Lưới thực tế vận hành ..................................................................................69 Hình 7.3.2 Công suất mặt trời mái nhà 24h ..................................................................70 Hình 7.3.3 Công suất các nút 24h..................................................................................71 Hình 7.3.4 Hàm FF 24h lưới điện vận hành thực tế ......................................................71 Hình 7.4.1 Hàm mục tiêu sử dụng MFO 24h ................................................................73 Hình 7.5.1 Hàm mục tiêu các trường hợp 24h ..............................................................76 xii MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1-1 Thông số các loại tấm pin khác nhau ...........................................................3 Bảng 3.2-1 Thông số của tải, tụ bù và điện mặt trời mái nhà .......................................21 Bảng 3.3-1 Điện áp tại các nút ......................................................................................22 Bảng 3.3-2 Tổn thất công suất Ploss .............................................................................25 Bảng 3.3-3 Phân bố công suất các trường hợp ..............................................................27 Bảng 7.2-1 Phụ tải max tại các nút ................................................................................67 Bảng 7.2-2 Hàm mục tiêu FF - lưới cơ bản ...................................................................68 Bảng 7.3-1 Công suất tải, tụ bù, điện mặt trời mái nhà tại các nút ...............................70 Bảng 7.3-2 Hàm mục tiêu FF - lưới vận hành thực tế ...................................................72 Bảng 7.4-1 Hàm mục tiêu FF - sử dụng MFO ..............................................................73 Bảng 7.4-2 Hàm mục tiêu FF - sử dụng MFO cải tiến ..................................................74 Bảng 7.5-1 Hàm mục tiêu FF - so sánh các trường hợp ................................................76 xiii PHẦN 1 ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN MẶT TRỜI ĐẾN LƯỚI PHÂN PHỐI 1 CHƯƠNG 1. ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ NỐI LƯỚI 1.1. HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ NỐI LƯỚI Hình 1.1.1 Hệ thống điện mặt trời mái nhà nối lưới Nhu cầu về năng lượng của con người trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển không ngừng tăng. Vấn đề đảm bảo an ninh năng lượng là điều mà mỗi quốc gia luôn đặt ra cho tương lai. Ngày nay, với sự nóng lên của khí hậu toàn cầu gây ra bởi hiệu ứng nhà kính và các hiện tượng ṭ hời tiết cực đoan khác, cùng với sản lượng của nhiên liệu hóa thạch ngày càng giảm và có xu hướng cạn kiệt trong ṭ ương lai, giá thành ngày càng tăng, việc sử dụng năng lượng thay thế, tái tạo như là một giải pháp được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới. Do vậy, việc bổ sung các nguồn này vào lưới điện truyền thống là một vấn đề đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng. Nguồn năng lượng điện mặt trời là một trong những nguồn thay thế quan trọng đ̣ ó, bởi đây là nguồn năng lượng được coi là vô tận, không g̣ ây ô nhiễm môi trường. Với chi phí đầu tư và bảo trì thấp, hệ thống điện mặt trời mái nhà nối lưới là giải pháp hữu ích cho khu vực có điện lưới, giúp giảm chi phí tiêu thụ điện từ lưới và góp 2 phần bảo vệ môi trường. Sử dụng năng lượng sạch là xu thế chung và tất yếu trên thế giới và ở Việt Nam.  Cấu hình của một hệ thống mặt trời mái nhà nối lưới gồm:  Tấm pin năng lượng mặt trời.  Inverter nối lưới.  Thiết bị đo đếm và bảo vệ. 1.1.1. Tấm pin mặt trời Hiện nay, công nghệ năng lượng mặt trời không ngừng có những nghiên cứu phát triển tìm thêm giải pháp mới để khai thác nguồn năng lượng mặt trời tối ưu hơn. Các thiết kế mô-đun được tiêu chuẩn hóa, tối ưu hóa để tạo ra một hệ thống điện mặt trời với chi phí thấp nhất có thể cạnh tranh với điện truyền thống. Bảng 1.1-1 Thông số các loại tấm pin khác nhau 3 Các tấm PV được chứng nhận theo tiêu chuẩn IEC/CE/UL là cần thiết. Tuy nhiên, các tấm PV có thể hoạt động khác nhau dưới các điều kiện: cường độ bức xạ, nhiệt độ, độ che bóng và điện áp. Do đó, một số tiêu chí để lựa chọn tấm pin mặt trời được đưa ra như sau: Bảng 1.1.1: Tiêu chí chọn tấm pin TIÊU CHÍ MÔ TẢ Khi lựa chọn giữa các công nghệ sản suất tấm PV như là tấm PV Chất lượng loại đơn tinh thể (Mono-Si), đa tinh thể (Poli-Si). Mỗi công nghệ sẽ đưa ra một giá trị chất lượng cao/thấp từ các nhà sản suất khác nhau. Tấm PV có hiệu suất cao sẽ tiết kiệm được diện tích lắp đặt, dây cáp Hiệu suất của tấm pin và kết cấu giá đỡ tấm pin trên mỗi kWp được lắp đặt hơn khi sử dụng tấm PV với hiệu suất thấp. Công suất của các tấm năng lượng mặt trời được cung cấp với sai số công suất đầu vào so với định mức. Phần lớn các tấm pin năng Dung sai công suất lượng mặt trời loại tinh thể có dung sai (từ 0/+3% đến 0/+5%), trong khi một số tấm pin loại CdTe, CIGS đạt giá trị +5%. Đối với một nhà máy công suất lớn, dung sai của tấm năng lượng mặt trời lớn có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của nhà máy. Tổn thất nhiệt Giá trị của công suất thay đổi theo nhiệt độ sẽ được cân nhắc khi lắp đặt tấm PV tại khu vực có khí hậu nóng. Các nhà sản suất tấm năng lượng mặt trời sẽ cung cấp các nguồn Suy giảm công suất thông tin về khả năng hoạt động lâu dài và sự suy giảm hiệu suất Số lượng bypass diodes Chức năng của bypass diodes là làm giảm tổn thất do ảnh hưởng che Điều khoản bảo hành Các điều khoản bảo hành sản phẩm và bảo hành công suất của các của tấm PV. bóng lên bề mặt tấm PV. nhà sản xuất là rất quan trọng trong việc lựa chọn tấm PV. Khi chọn số lượng các PV trong một chuỗi với các tấm pin với điện Điện áp lớn nhất Tiêu chí khác áp hở mạch (Voc), cần kiểm tra xem điều kiện nhiệt độ cực đại và cực tiểu đảm bảo không vượt quá điện áp hệ thống tối đa (1500V). Chi phí cho các tấm PV và tuổi thọ. 4 1.1.2. INVERTER Hình 1.1.2 Hình ảnh Inverter Hệ thống pin mặt trời biến đổi năng lượng mặt trời thành điện một chiều, vì vậy cần phải có các bộ biến đổi điện một chiều từ pin mặt trời thành điện xoay chiều để đấu nối vào hệ thống lưới điện. Các bộ Inverter này được sử dụng để đạt được nguồn điện xoay chiều ở điện áp được sử dụng trong lưới chính mặc dù có sự thay đổi liên tục, trong đó tín hiệu điện lưới được sử dụng để đồng bộ hóa Inverter với lưới. Ngoài ra, hiện nay các bộ Inverter này thường bao gồm các giao diện ghi dữ liệu /giám sát cơ bản/tinh vi và cũng có cả chức năng “test”. 1.1.2.1. Các thông số của INVERTER  Efficiency curve: Inverter hoạt động với hiệu suất khác nhau tùy thuộc vào tỉ lệ công suất ngõ ra với công suất định mức của Inverter.  Ngõ vào DC:  Max. DC power (at cosφ =1): công suất ngõ vào DC lớn nhất cho phép.  Max. input voltage: điện áp DC lớn nhất cho phép.  MPP voltage range: khoảng điện áp để đạt điểm công suất cực đại.  Rated input voltage: điện áp định mức ngõ vào.  Max. input current: dòng điện DC lớn nhất cho phép.  Number of independent MPP inputs: số ngõ vào điểm công suất cực đại, khi cần lắp đặt ở hai hay nhiều hướng mái nhà khác nhau thì các điều kiện về góc phương vị (góc lệch của tấm pin so với hướng Nam), bóng che, gió, … nên dẫn đến điểm công suất cực đại sẽ khác nhau vì vậy ta cần nhiều ngõ vào điểm công suất cực đại khác nhau cho mỗi mái. 5 Hình 1.1.3 Thông số Inverter  Ngõ ra AC:  Rated power: công suất AC định mức.  Nominal AC voltage: điện áp AC định mức.  AC power frequency: tần số AC định mức.  Max. output current: dòng điện AC lớn nhất ngõ ra cho phép.  Max. efficiency: hiệu suất lớn nhất. 1.1.2.2. Các loại INVERTER  Inverter một string ngõ vào (Single – string Inverter): Hình 1.1.4 Single – string Inverter 6  Loại Inverter này ngõ vào được kết nối bởi một string các tấm pin ghép nối tiếp.  Công suất định mức từ 0.7kW đến 3kW.  Mỗi Inverter chỉ có một bộ dò điểm công suất cực đại MPP.  Các tấm pin ghép nối tiếp thành một string nối vào Inverter phải cùng đặc tính về công nghệ và về điện.  Inverter nhiều string ngõ vào (Multi – string Inverter): Hình 1.1.5 Multi – string Inverter  Các bộ Inverter này là sự kết hợp của nhiều bộ biến tần đơn với trung tâm. Công suất định mức của chúng là khoảng từ 3kW đến 20 kW. Về phía các tấm pin, chúng bao gồm một số bộ biến tần chuỗi đơn nhưng ở phía lưới chúng giống như bộ biến tần trung tâm.  Mỗi Inverter có nhiều bộ dò điểm công suất cực đại MPP.  Mỗi Inverter có thể có nhiều string tấm pin được kết nối, mỗi string có định hướng, độ nghiêng và công suất định mức khác nhau. 1.1.2.3. Chọn Inverter dựa trên tấm pin mặt trời  Chọn Inverter phải tương thích với hệ thống các tấm pin mặt trời theo các tiêu chí sau:  Công suất biểu kiến định mức (VA) không được nhỏ hơn 100% hoặc lớn hơn 110% của công suất hệ thống tấm pin ở điều kiện bình thường STC.  Phạm vi điện áp MPP ở phía DC của Inverter phải được căn chỉnh với phạm vi của điện áp hệ thống tấm pin trong khi hoạt động để có thể đạt được công suất lớn nhất có thể.  Biến tần phải có khả năng xử lý điện áp và dòng điện đầu vào DC tối đa từ hệ thống tấm pin.  Đối với hệ thống pin mặt trời được thiết kế tốt, công suất của biến tần phải phù hợp với công suất của hệ thống tấm pin. 7