Bài giảng Các nguồn năng lượng tái tạo - Chủ đề: Thiết kế hệ thống điện mặt trời

Nội dung text: Bài giảng Các nguồn năng lượng tái tạo - Chủ đề: Thiết kế hệ thống điện mặt trời

1. Thiết kế hệ thống điện mặt trời GVHD: TS. LÊ THỊ MINH CHÂU
2. Nhóm 6 1 Phan Đình Mạnh - 20174046 7. Vũ Việt Anh - 20173645 2. Nguyễn Thúy Nga - 20174091 8. Nguyễn Trung Tuyển -20174361 3. Vũ Minh Khang - 20173976 9. Nguyễn Xuân Trường - 20181289 4. Phạm Minh Nghĩa -20174094 10. Hoàng Minh Hiếu - 20173875 5. Dương Văn Quý - 20181255 11. Lê Minh Hiếu -20161521 6. Nguyễn Viết Quý - 20163414
3. NỘI DUNG Các thành phần Bảo dưỡng, xử lý Tổng quan về Tính toán, chính của hệ các tấm pin mặt trời điện mặt trời thiết kế cụ thể thống điện sau khi sử dụng 18/12/2020 3
4. Phần 1: Giới thiệu điện Mặt trời
5. Tổng quan về điện mặt trời • Điện mặt trời là ứng dụng nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật biến đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng nhờ pin mặt trời. • Điện mặt trời là nguồn năng lượng sạch và đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. • Điện mặt trời ở Việt Nam đang được ưu đãi phát triển và có tăng trưởng nhanh 5/19/2021 5
6. Tổng quan về điện mặt trời Cánh đồng năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới ở Mỹ Cánh đồng năng lượng mặt trời hình gấu trúc Trung Quốc 5/19/2021 6
7. Tổng quan về Các thành điện mặt trời phần chính của hệ thống
8. Tổng quan về Các thành phần điện mặt trời chính của hệ thống 2.1 Pin ( cell ) • Pin mặt trời (Solar panel) là thành phần chính trong hệ thống điện mặt trời. • Hiệu suất 15% đến 20%. • Các tấm pin tạo thành các tấm năng lượng mặt trời có diện tích lớn và được kết nối với bộ chuyển đổi của mạng lưới điện. • Ở nhiều nơi, chúng được lắp thêm bộ phận tự động xoay theo hướng sáng tốt nâng cao hiệu quả phát điện. • Tuổi thọ tấm pin mặt trời 20 đến 30 năm. • Dòng điện được tạo ra là dòng DC và được chuyển đổi thành dòng AC.
9. Tổng quan về Các thành phần điện mặt trời chính của hệ thống 2.2 Khung , Giá Đỡ • Các tấm pin đặt cố định trên các khung đỡ, ở nơi không có bóng râm trên các tấm pin. Giá đỡ giúp cố định, bảo vệ các tấm năng lượng trong các trường hợp xảy ra thiên tai. • Khung, giá đỡ có 2 loại: - Loại tự động điều khiển để các tấm pin có thể xoay theo hướng sáng tốt nhất. - Loại cố định sao cho các tấm pin được nhận cường độ chiếu sáng cao nhất, đặc biệt là trong giờ nắng 9h- 17h. Tuy nhiên trong thực tế công suất vận hành hệ thống tự động quay khá lớn , nên ta chọn khung ,giá đỡ cố định.
10. Tổng quan về Các thành phần điện mặt trời chính của hệ thống 2.3 Tủ điện đóng cắt bảo vệ DC • Giàn pin sẽ được kết nối song song với thiết bị cắt lọc sét DC cấp I sau đó đi dây đến vị trí tủ điện DC • Cầu chì bảo vệ được lắp đặt cho các string. • Các string sẽ được kết nối vào CB DC và đấu song song với thiết bị cắt lọc sét DC cấp II • Loại dây sử dụng dể đi từ giàn pin xuống inverter nên là dây DC chuyên dụng : Chon loại DC TUV 1500VDC
11. Tổng quan về Các thành phần điện mặt trời chính của hệ thống 2.4 Inverter • Inventer (Biến tần) là một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống điện mặt trời. Nó chuyển đổi đầu ra dòng DC thành dòng AC, sau đó được đưa vào lưới điện. • Bản thân Inverter có bộ tối ưu công suất cực đại ( MPPT ). Mỗi MPPT bao gồm 1 hoặc nhiều cặp ngõ vào +/-. MPPT hoạt động tối ưu khi tất cả tấm pin trên MPPT cùng hướng và độ nghiêng • Chú ý : Không kết nối hai giàn pin khác hướng vào 1 MPPT – hiện tượng dòng điện quẩn sinh ra
12. Tổng quan về Các thành phần điện mặt trời chính của hệ thống 2.5 Tủ điện đóng cắt bảo vệ phía AC • Ngõ ra của Inverter kết nối vào CB AC. Tiếp đến đấu song song với SPD AC. • SPD AC kết nối với dây PE (dây nối đất) kéo đến cọc tiếp địa dành riêng cho hệ thống điện mặt trời 5/19/2021 12
13. Tổng quan về Các thành phần điện mặt trời chính của hệ thống 2.6 Tủ điện phân phối chính • Từ ngõ ra AC của inverter chúng ta sẽ kéo dây để đấu nối với lưới điện tại điểm hòa lưới. • Điểm hòa lưới thông thường sẽ là tủ điện phân phối chính hoặc tủ điện tầng. • Chú ý kiểm tra tiết diện dây dẫn từ điểm hòa lưới ra đến đồng hồ điện/ trạm biến áp. Luôn đảm bảo dây chịu được dòng AC tối đa của inverter. 5/19/2021 13
14. Tổng quan về Các thành phần điện mặt trời chính của hệ thống 2.7 Trạm biến áp • Tăng điện áp sau inverter lên điện áp hòa lưới (22kV) • Gồm các thiết bị đóng cắt bảo vệ ,đo đếm phục vụ quá trình tính toán điều khiển công suất bán ra của nhà máy. Và máy biến áp . 5/19/2021 14
15. Phần 3: Tính toán & Thiết kế 5/19/2021 15
16. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống 3.1 Tính toán sơ bộ ❖ Chọn số liệu đầu vào: ➢ Các Thông số cơ bản của tấm pin HT72-166M 455W: - Công suất nhà máy : 1 MW - Nối lưới : 22kv 1. Công suất cực đại (Pmax) 455W ❖ Lựa chọn phần tử nhà máy: 2. Điện áp hở mạch (Voc) 50.1V •Chọn tấm pin : pin HT SAAE 455W, half-cut 3. Dòng điện ngắn mạch (Isc) 11.96A . . . cell, 9BB 4. Điện áp hoạt động tối ưu (Vmp) 41.2V 5. Dòng điện hoạt động tối ưu (Imp) 11.06A 6. Hiệu suất module 20.9% 7. Dung sai công suất 0~ +5W 8. Điện áp tối đa hệ thống 1500Vdc 9. Nhiệt độ hoạt động -40℃ đến + 85℃ 10. Tiêu chuẩn bảo vệ IP68 5/19/2021 11
17. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống ➢ Chọn inverter : Điện áp vào DC cực đại 1100V Điện áp khởi động 250V Dải điện áp PV 200V-1000V Dòng điện vào max trên 25A một string Số MPPT 6/2 Công suất đầu ra AC Max 88.8kVA Dòng đầu ra Max 128.8A Hiệu suất cực đại 99% Hiệu suất MPPT 99.9% Dải nhiệt độ làm việc –25°C đến +60°C Kích thước (W/H/D) 860*600*300mm GrowattMax80KTL3 LV 5/19/2021 17
18. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống ➢ Chọn Inverter Xem xét bảng hiệu xuất như hình trên, Growatt MAX 80K đạt hiệu suất đến 99% khi đấu hệ DC tại 700V Đường cong hiệu suất của inverter 5/19/2021 18
19. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống 3.2 Tính toán chi tiết 3.2.1 Tính toán góc nghiêng - Dựa vào Phần mềm Pvsyst - Với vĩ độ 21 độ , kinh độ 105,8 độ ⇒ Góc nghiêng tối ưu là 15 độ hướng từ bắc vào nam 5/19/2021 19
20. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống 3.2 Tính toán chi tiết 3.2.3 Tính toán chi tiết phần tử - Điện áp vào Inverter là 700V - Số tấm pin mắc nối tiếp Nnt = 700 = 700=16,1 41,2 ⇒ Chọn 16 tấm pin nối tiếp ở 1 string ❖ Growatt Max80k có 6MPPT , mỗi MPPT có 2 string - Có 12 string được sử dụng - Công suất vào một inverter là: 455×16×12=87360 W 6 - Để có công suất khoảng 1MW , cần số Inverter là : k= 10 =11,4 87360 Ta chọn 12 inverter công suất là 1,048 MW - Số tầm pin cần :12×12×16=2034 tấm 5/19/2021 20
21. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống ❖ Tủ DC và dây dẫn DC - Dòng đầu vào tủ DC Dòng điện ở mỗi string là : I = 455×16=10,2A 700 - Điện áp đầu vào DC 700 V - Kích thước tủ: 300x500x150 mm - Độ dày: 1mm tĩnh điện- Chất liệu: Thép + Sơn ❖ Aptomat DC Suntree SL7-63C16 20A 700VDC 2P Điện áp định mức: 700V DC Iđm: 16A Icắt: 6KA ❖ Chống sét lan truyền Suntree 700V DC - In: 20kA - Imax: 40kA - Up<3.2kV ❖ Dây cáp Đồng 700V DC - Điện áp định mức: DC 700V - Tiết diện 4mm2 - Dòng điện cho phép 45A - Nhiệt độ cách điện XLPE 120°C- Lõi kim loại mạ kẽm 5/19/2021 21
22. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống 3.2.3 Tính toán chi tiết các phần tử ❖ Chọn tủ AC và dây dẫn AC - Điện áp đầu ra một inverter là Ud=380 V - Dòng điện đầu ra I = 푃 = 87360 = 132,73 A ra 3푈 380× 3 ❖ Chọn cáp đồng CVX-4x32mm của hãng Cadivi có Icp = 150 A ❖ Chọn aptomat của tủ điện tổng Iđm = 150 (A) > Itt = 132,73 (A), Icắtđm= 6 (kA) ❖ Chống sét đánh lan truyền Số cực: 3P+N Uđm = 400V Imax (8/20μs) = 165kA Chống sét đánh lan truyền A9L65601 5/19/2021 22
23. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống 3.3 Sơ đồ nối điện 5/19/2021 23
24. 4. Sơ đồ nối điện 12 String 12 String 12 String 12 String 12 String 12 String 12 String 12 String 12 String 12 String X16 X16 X16 X16 X16 X16 X16 X16 X16 X16 INVERTER01 INVERTER01 INVERTER01 INVERTER01 INVERTER01 INVERTER01 INVERTER01 INVERTER01 INVERTER01 INVERTER01 INVERTER01 INVERTER01 88kva 88kva 88kva 88kva 88kva 88kva 88kva 88kva 88kva 88kva 88kva 88kva 4x32 4x32 - - 4x32 4x32 4x32 4x32 4x32 4x32 4x32 4x32 4x32 4x32 - - - - - - - - - - CVX CVX CVX CVX CVX CVX CVX CVX CVX CVX CVX CVX MCCB MCCB 150A 150A 3P 3P BusBar 50Hz , 400V , 3000A ACB 3000A 3P Tủ điện Tổng 3*630+1*240 XLPE XLPE ACB 3000A 3P KWh Sơ đồ nối điện Hệ thống điện mặt trời . Lưới Trung Thế 22 KV 5/19/2021 24
25. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống RS 485 OUT 16 16 16 CVX-32mm 16 DC 16 BUS 16 16 16 STR#09 IN STR#09 OUT 16 STR#10 OUT STR#10 IN 16 STR#11 IN STR#11 OUT 16 CVX-32mm STR#12 IN 16 STR#12 IN Sơ đồ đấu nối Inverter Growatt MAX 80K ( 12 STR ) 5/19/2021 25
26. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống Mặt trời 1.048 MW 1.2 1 0.8 0.6 0.4 Công suất( MW) 0.2 0 19:12:00 0:00:00 4:48:00 9:36:00 14:24:00 19:12:00 0:00:00 -0.2 Time ( h) Đồ thị công suất thay đổi trong 1 ngày Hình mô phỏng trên phần mềm PSS/Sincal 5/19/2021 26
27. Tổng quan về Các thành phần Tính toán, thiết điện mặt trời chính của hệ kế cụ thể thống HOURLY POWER LOSS VOLTAGE PROFILE 0.400 21.9 0.350 0.300 21.8 0.250 21.7 0.200 Plosses(MW) 0.150 21.6 0.100 Voltage(kV) 0.050 21.5 0.000 4 8 0 21.4 12 16 20 8.8 0.8 1.6 2.4 3.2 4.8 5.6 6.4 7.2 9.6 10.4 11.2 12.8 13.6 14.4 15.2 16.8 17.6 18.4 19.2 20.8 21.6 22.4 23.2 Time (h) 21.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 without PV With Pv PV V= const Bus Without PV With PV PV V=const Đồ thị tổn thất công suất tác dụng Đồ thị điện áp tại các nút 5/19/2021 27
28. Tổng quan Các thành Tính toán, Bảo dưỡng, xử lý các về điện mặt phần chính thiết kế cụ tấm pin mặt trời sau trời của hệ thống thể khi sử dụng Chương 4: Bảo dưỡng, vệ sinh hệ thống điện mặt trời. 5/19/2021 28
29. Tổng quan Các thành Tính toán, Bảo dưỡng, xử lý các về điện mặt phần chính thiết kế cụ tấm pin mặt trời sau trời của hệ thống thể khi sử dụng 4.1 Bảo dưỡng hệ thống điện mặt trời • Khi nhà máy năng lượng mặt trời đã được xây dựng, nó cần được vận hành hiệu quả và bảo trì cẩn thận. • So với các công nghệ sản xuất điện khác, các nhà máy điện mặt trời có yêu cầu bảo trì và bảo dưỡng thấp. • Bảo trì khắc phục bao gồm các hoạt động: - Giám sát tại chỗ - Sửa chữa phản ứng không quan trọng (giải quyết các vấn đề xuống cấp sản xuất) - Sửa chữa phản ứng quan trọng (ưu tiên cao, giải quyết các vấn đề tổn thất sản xuất) 5/19/2021 29
30. Tổng quan Các thành Tính toán, Bảo dưỡng, xử lý các về điện mặt phần chính thiết kế cụ tấm pin mặt trời sau trời của hệ thống thể khi sử dụng 4.2 Xử lý pin năng lượng mặt trời 5/19/2021 30
31. Tổng quan Các thành Tính toán, Bảo dưỡng, xử lý các về điện mặt phần chính thiết kế cụ tấm pin mặt trời sau trời của hệ thống thể khi sử dụng Tái chế pin mặt trời Silicon • Bước 1: Các tấm pin Thin-film được được đưa trực tiếp và máy hủy nghiền các thành phần về kích thước từ 4-5mm • Bước 2. Sau khi nghiền sẽ có được thành phần bao gồm chất lỏng và chất rắn được đưa vào máy quay ly tâm sẽ giữ lại phần rắn, chất lỏng được tách riêng. • Bước 3: Sau khi chất lỏng được phân tách sẽ qua quy trình kết tủa và khử nước để tạo độ tính khiết, tiếp theo là quá trình phân tách kim loại và các chất bán dẫn khác nhau. Quá trình này cho hiệu suất tái chế lên tới 95%. • Riêng với các vật liệu trắng sẽ sàn lọc, rửa sạch và thu được khoảng 90% thủy tính và cho quá trình tái chế. 5/19/2021 31
32. Thank you for your attention