Điều khiển nối lưới cho nguồn điện mặt trời kết hợp với nguồn pin nhiên liệu

Bài báo đã đưa ra được kết quả mô phỏng điều khiển nối lưới cho nguồn điện mặt trời kết hợp với nguồn pin nhiên liệu sử dụng phương pháp giải thuật hệ bám điểm công suất cực đại (Maximum Point Power Tracking – MPPT) nhằm duy trì công suất phát tối đa của hệ thống bất chấp tải nối với hệ thống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển nối lưới cho nguồn điện mặt trời kết hợp với nguồn pin nhiên liệuJournal of Science – 2015, Vol. 8 (4), 32 – 40Part D: Natural Sciences, Technology and EnvironmentĐIỀU KHIỂN NỐI LƯỚI CHO NGUỒN ĐIỆN MẶT TRỜIKẾT HỢP VỚI NGUỒN PIN NHIÊN LIỆULê Kim Anh1, Huỳnh Dương Khánh Linh2ThS. Trường Cao Đẳng Công nghiệp Tuy HòaThS. Trường Cao Đẳng Công nghiệp Tuy Hòa12Thông tin chung:Ngày nhận bài: 05/05/14Ngày nhận kết quả bình duyệt:18/08/14Ngày chấp nhận đăng: 12/15Title:Grid-connected control system forsolar cell combined with fuel cellTừ khóa:Năng lượng tái tạo, pin mặttrời, pin nhiên liệu, mặt trời nốilưới kết hợp với pin nhiên liệuKeywords:Renewable, solar cells, fuelcells，grid-connected solarcell- fuel cellsABSTRACTThe research of using and exploiting effectively solar and fuel cell sources togenerate electricity is meaningful to reduce the climate change and dependanceon fossil energy sources which are at risk of both being exhausted and causingenvironmental pollution. Modern technology has been using solar cells and thesystem must operate around maximum power point (MPP) to ensure that solarcells are always at maximum capacity. The advantage of the combination of solarcells and fuel cells in grid connection is active fuel inputs.The article gives theresult of modulating grid-connected control system applying for solar cellscombined with fuel cells using the algorithm of Maximum Power Point Tracking(MPPT) to maintain maximum capacity of the systems with disregard ofconnected power loads.TÓM TẮTNghiên cứu sử dụng và khai thác hiệu quả nguồn năng lượng mặt trời và nguồnpin nhiên liệu để phát điện có ý nghĩa thiết thực đến việc giảm biến đổi khí hậucũng như giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch có nguy cơ cạnkiệt, gây ô nhiễm môi trường. Công nghệ hiện nay đang sử dụng các tế bào quangđiện (solar cells), để đảm bảo các tế bào quang điện luôn hoạt động ở công suấttối đa, hệ thống phải vận hành quanh điểm cực đại MPP. Việc kết hợp nguồnđiện mặt trời với nguồn pin nhiên liệu nối lưới, ưu điểm của hệ thống là sự chủđộng nguồn nhiên liệu đầu vào. Bài báo đã đưa ra được kết quả mô phỏng điềukhiển nối lưới cho nguồn điện mặt trời kết hợp với nguồn pin nhiên liệu sử dụngphương pháp giải thuật hệ bám điểm công suất cực đại (Maximum Point PowerTracking – MPPT) nhằm duy trì công suất phát tối đa của hệ thống bất chấp tảinối với hệ thống.gây ô nhiễm môi trường, đồng thời tiềm năng vềtrữ lượng năng lượng mặt trời cũng như pin nhiênliệu ở nước ta rất lớn. Tuy nhiên, để khai thác, sửdụng nguồn năng lượng mặt trời và nguồn pinnhiên liệu này sao cho hiệu quả nhằm thay thế dầncác nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạnkiệt, gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là khí (CO2)1. ĐẶT VẤN ĐỀNgày nay cùng với sự phát mạnh mẽ của thế giới,nhu cầu sử dụng năng lượng của con người ngàycàng tăng. Nguồn năng lượng tái tạo nói chung,nguồn năng lượng mặt trời và nguồn pin nhiên liệunói riêng là dạng nguồn năng lượng sạch, không32Journal of Science – 2015, Vol. 8 (4), 32 – 40Part D: Natural Sciences, Technology and Environmentđang là mục tiêu nghiên cứu của nhiều quốc gia.Hệ thống điều khiển nối lưới cho nguồn điện mặttrời kết hợp với nguồn pin nhiên liệu nhằm hướngđến phát triển lưới điện thông minh và điều khiểnlinh hoạt các nguồn năng lượng tái tạo.Hệ thống nối lưới cho nguồn điện mặt trời kết hợpvới nguồn pin nhiên liệu bao gồm các thành phần cơbản, như Hình 1. Với điện áp đầu ra của pin mặt trờivà pin nhiên liệu là điện áp một chiều (DC) qua bộnghịch lưu đưa ra điện áp xoay chiều (AC) nối lưới.2. MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NỐI LƯỚI CHONGUỒN ĐIỆN MẶT TRỜI KẾT HỢP VỚINGUỒN PIN NHIÊN LIỆUPinmặt trời (PV)Bộ chuyển đổi DC/DCBus DCTải DCMặt trờiH2_flowNghịch lưuDC/ACPinnhiênliệuTích trữ khíMáybiến ápLưới điệnTải ACQuá trìnhđiện phânHình 1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nối lưới cho nguồn điện mặt trời kết hợp với pin nhiên liệu2.1 Mô hình pin mặt trời (PV)Dòng điện đầu ra của pin theo Satpathy (2012); Soetedjo và cs. (2012); Lê Kim Anh và cs. (2012) đượctính như sau:  q(V  IRs    V  IRs  1  I  I ph  I s exp   KTc A    RshTrong đó: q: điện tích electron = 1.6 x10-19 C, k:hằng số Boltzmann’s = 1.38 x10-23J/K, Is: là dòngđiện bão hòa của pin, Iph: là dòng quang điện, Tc:nhiệt độ làm việc của pin, Rsh : điện trở shunt, Rs :(1)điện trở của pin, A: hệ số lý tưởng. Theo biểu thức(1) dòng quang điện phụ thuộc vào năng lượng mặttrời và nhiệt độ làm việc của pin do đó:I ph  I sc  K I (Tc  Tref ) .H33(2)Journal of Science – 2015, Vol. 8 (4), 32 – 40Part D: Natural Sciences, Technology and Environmentvới: Isc: là dòng ngắn mạch ở nhiệt độ 25 0C, KI: hệsố nhiệt độ của dòng điện ngắn mạch, Tref: nhiệt độcủa bề mặt pin (nhiệt độ tham chiếu), H: bức xạ củamặt trời kW/m2.I s  I RS (Ở đây giá trị dòng đ ...