Tweet
Tối ưu hóa công suất hệ thông năng lương pin mặt trời
Pin mặt trời là một loại nguồn phát DC chuyên biệt rất dị thường về đặc tuyến tính.
Ví dụ về các đặc tính rất đặc biệt của pin mặt trời :
Mẩu khảo sát: Tấm pin Longi 450w
Ứng với mức quang năng 1000W/1m2
- Lúc xả dòng 10,92A nội trở pin là
(49,2-41,7)/10,92=0,68R
- Khi xã dòng ngắn mạch nội trở pin là
49,2/11,66=4,2R
Và với mức quang năng vài chục w/m2 thì nội trở pin lên đến hàng trăm R
Thiết bị đầu vào của hệ thống chuyển đổi công suất, đóng vai trò chủ đạo trong việc mang lại hiệu quả khai thác được đến bao nhiêu phần trăm công suất phát của giàn solar panel. Khâu đầu tien tiếp nhận nặng lượng điện từ giàn pin là mạch chuyển đổi DC-DC để nạp vào tụ cho mạch inveter sử dụng tạo ra áp AC sử dụng trực tiếp hoặc hòa lưới bán điện Nếu mạch khong đủ thông minh và tối ưu thì hàng chục phần trăm công suất sẽ bỏ phí và biến mất không dấu vết một cách rất đáng tiếc!
Vấn đề vừa đề cập rất thực dụng và quan trọng do quy mô ứng dụng rộng, nên có khá nhiều người nghiên cứu quan tâm viết luận văn. Có một luận văn thạc sĩ của tác giả Tạ Minh Cường chuyên ngành thiết bị mạng và nhà máy điện năm 2012 với tên đề tài “Tối ưu công suất hệ thống pin mặt trời”.
Về lý thuyết thì có nhiều phương pháp và giải thuật để tìm lời giải cho bài toán này thí dụ: FLC (fuzzy logic control) logic mờ, thuật toán P&O; phương pháp IncCount v,v. Riêng chủ đề của luận văn này là dùng thuật toán FLC. Tựu trung là điều khiển chọn công suất cực đại
Trong phần kết luận tác giả có viết trong thực tế hiện tượng bóng râm làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến công suất pin mặt trời vẫn chưa giải quyết được hy vọng các đề tài tiếp theo có thể giải quyết vấn đề này.
Rieng cá nhân tôi với trình độ phổ thông đề xuất 1 phương pháp thực nghiệm đơn giản dễ hiểu, dể ứng dung như sau:
Chú tâm đến thông số “điện áp ra có tải cho công suất ra cao nhất của pin mặt trời”ứng với mổi mức cường độ bức xạ mặt trời. Thông số là thông sổ tổng hợp tạo nên chùm đường cong theo mức quang năng. Thông số này nhà sản xuất pin mặt trời có trách nhiệm cung cấp cho các cty sản xuất biến tần và người mua hàng vì mỗi mã sản phẩm sẽ có 1 họ số liệu khác nhau
Mach boost hoặc buck (đầu vào của inverter) sẽ áp dụng chế độ duty sao cho điểm làm việc luôn bám vào điểm cho ra Pmax tren đường cong này.
Có nghĩa là hệ thống thông minh phải có kèm theo ít nhất 1 hoặc nhiều cảm biến quang năng đặt tại vị trí lắp pin, với mặt cảm biến song song với mặt kính của solar panel để mạch điều khiển dựa vào nó cùng với thông số V được khào sát trong phòng thí nghiệm và lưu vào đdủ liệu đề cập bên trên để điều khiển duty của mạch sạc.
Ý tưởng của tôi xuất hiện chỉ dựa vào suy luận logic và 1 chút kiến thức kỹ thuật điện nhưng không ngờ lại đúng vào trong tâm vấn đề. Số là có một Cty dịch vụ kiểm tra đường đặc tính IV curve ( Cty LONG TECH) chuyen đo đạc cung cấp những thông tin cần thiết cho các nhà đầu tư điện mặt trời. Thuyết minh của họ là phù hợp với lập luận của tôi. Trích dẫn “cung cấp thông tin quan trọng để thiết kế hệ thống điện mặt trời và đảm bảo tối ưu hóa khả năng thu và chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng mặt trời” theo biểu đồ minh họa.
Mach buck hoặc boost trong biến tần sẽ tham chiếu các điểm trong biểu đồ trên để thiết kế hoặc setup mạch điều khiển sao cho nó bám vào các điểm trên mà hoạt động. Nghĩa là mạch điều khiến không lấy đều kiện điện áp ra không đổi giống như các loại mạch nguồn phổ thông mà giữ sao cho điện áp ra của các tấm pin cũng là điện áp vào của thiết bị chuyển đổi bám vào các giá trị đánh dấu trong biểu đồ. Trượt về phía bên trái hay bên phải đểu bị mất cong suất mà khong thấy dấu vết!
Bài viết này tôi dựa vào các đo đạc trên tấm pin Longi 450w và mạch sạc tự chế trên cơ sở mạch buck điều khiển duty bằng tay với module signal PWM generator hiển thị LCD khá hiện đại và rất rẻ, bước đầu chỉ tạm thời thu được con số điện áp trên là 37V--38V Cụ thể như sau:
Bắt đầu từ vài% cong suất phát từ 7 giờ--> đến 8 giớ sáng khoảng 15% công suất phát duty cần điều chỉnh từ vaì% đến 55%.Ứng với V=36V
Và sau đó chỉ cần tăng dần duty đến 70% lúc 12h trưa lúc trời quang không mây là đạt đỉnh công suất ứng với V=38V-->39V vì quang năng max lúc này có lẽ chỉ xấp xỉ 800w/m2 nên diện áp ứng với Pmax chưa đạt đến 41,5V như nhà sản xuất công bố vì đang mùa đông vào giữa trưa mặt trời nghiêng về hướng nam gần 30 độ
Ví dụ về các đặc tính rất đặc biệt của pin mặt trời :
Mẩu khảo sát: Tấm pin Longi 450w
Ứng với mức quang năng 1000W/1m2
- Lúc xả dòng 10,92A nội trở pin là
(49,2-41,7)/10,92=0,68R
- Khi xã dòng ngắn mạch nội trở pin là
49,2/11,66=4,2R
Và với mức quang năng vài chục w/m2 thì nội trở pin lên đến hàng trăm R
Thiết bị đầu vào của hệ thống chuyển đổi công suất, đóng vai trò chủ đạo trong việc mang lại hiệu quả khai thác được đến bao nhiêu phần trăm công suất phát của giàn solar panel. Khâu đầu tien tiếp nhận nặng lượng điện từ giàn pin là mạch chuyển đổi DC-DC để nạp vào tụ cho mạch inveter sử dụng tạo ra áp AC sử dụng trực tiếp hoặc hòa lưới bán điện Nếu mạch khong đủ thông minh và tối ưu thì hàng chục phần trăm công suất sẽ bỏ phí và biến mất không dấu vết một cách rất đáng tiếc!
Vấn đề vừa đề cập rất thực dụng và quan trọng do quy mô ứng dụng rộng, nên có khá nhiều người nghiên cứu quan tâm viết luận văn. Có một luận văn thạc sĩ của tác giả Tạ Minh Cường chuyên ngành thiết bị mạng và nhà máy điện năm 2012 với tên đề tài “Tối ưu công suất hệ thống pin mặt trời”.
Về lý thuyết thì có nhiều phương pháp và giải thuật để tìm lời giải cho bài toán này thí dụ: FLC (fuzzy logic control) logic mờ, thuật toán P&O; phương pháp IncCount v,v. Riêng chủ đề của luận văn này là dùng thuật toán FLC. Tựu trung là điều khiển chọn công suất cực đại
Trong phần kết luận tác giả có viết trong thực tế hiện tượng bóng râm làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến công suất pin mặt trời vẫn chưa giải quyết được hy vọng các đề tài tiếp theo có thể giải quyết vấn đề này.
Rieng cá nhân tôi với trình độ phổ thông đề xuất 1 phương pháp thực nghiệm đơn giản dễ hiểu, dể ứng dung như sau:
Chú tâm đến thông số “điện áp ra có tải cho công suất ra cao nhất của pin mặt trời”ứng với mổi mức cường độ bức xạ mặt trời. Thông số là thông sổ tổng hợp tạo nên chùm đường cong theo mức quang năng. Thông số này nhà sản xuất pin mặt trời có trách nhiệm cung cấp cho các cty sản xuất biến tần và người mua hàng vì mỗi mã sản phẩm sẽ có 1 họ số liệu khác nhau
Mach boost hoặc buck (đầu vào của inverter) sẽ áp dụng chế độ duty sao cho điểm làm việc luôn bám vào điểm cho ra Pmax tren đường cong này.
Có nghĩa là hệ thống thông minh phải có kèm theo ít nhất 1 hoặc nhiều cảm biến quang năng đặt tại vị trí lắp pin, với mặt cảm biến song song với mặt kính của solar panel để mạch điều khiển dựa vào nó cùng với thông số V được khào sát trong phòng thí nghiệm và lưu vào đdủ liệu đề cập bên trên để điều khiển duty của mạch sạc.
Ý tưởng của tôi xuất hiện chỉ dựa vào suy luận logic và 1 chút kiến thức kỹ thuật điện nhưng không ngờ lại đúng vào trong tâm vấn đề. Số là có một Cty dịch vụ kiểm tra đường đặc tính IV curve ( Cty LONG TECH) chuyen đo đạc cung cấp những thông tin cần thiết cho các nhà đầu tư điện mặt trời. Thuyết minh của họ là phù hợp với lập luận của tôi. Trích dẫn “cung cấp thông tin quan trọng để thiết kế hệ thống điện mặt trời và đảm bảo tối ưu hóa khả năng thu và chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng mặt trời” theo biểu đồ minh họa.
Mach buck hoặc boost trong biến tần sẽ tham chiếu các điểm trong biểu đồ trên để thiết kế hoặc setup mạch điều khiển sao cho nó bám vào các điểm trên mà hoạt động. Nghĩa là mạch điều khiến không lấy đều kiện điện áp ra không đổi giống như các loại mạch nguồn phổ thông mà giữ sao cho điện áp ra của các tấm pin cũng là điện áp vào của thiết bị chuyển đổi bám vào các giá trị đánh dấu trong biểu đồ. Trượt về phía bên trái hay bên phải đểu bị mất cong suất mà khong thấy dấu vết!
Bài viết này tôi dựa vào các đo đạc trên tấm pin Longi 450w và mạch sạc tự chế trên cơ sở mạch buck điều khiển duty bằng tay với module signal PWM generator hiển thị LCD khá hiện đại và rất rẻ, bước đầu chỉ tạm thời thu được con số điện áp trên là 37V--38V Cụ thể như sau:
Bắt đầu từ vài% cong suất phát từ 7 giờ--> đến 8 giớ sáng khoảng 15% công suất phát duty cần điều chỉnh từ vaì% đến 55%.Ứng với V=36V
Và sau đó chỉ cần tăng dần duty đến 70% lúc 12h trưa lúc trời quang không mây là đạt đỉnh công suất ứng với V=38V-->39V vì quang năng max lúc này có lẽ chỉ xấp xỉ 800w/m2 nên diện áp ứng với Pmax chưa đạt đến 41,5V như nhà sản xuất công bố vì đang mùa đông vào giữa trưa mặt trời nghiêng về hướng nam gần 30 độ
Comment