Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu và phát triển hệ thống năng lượng điện mặt trời

Luận án nghiên cứu lý thuyết về hệ thống năng lượng điện mặt trời, nghiên cứu các thuật toán để giải quyết các bài toán tối ưu công suất trong các hệ thống điện mặt trời từ đó đưa ra các thuật toán mới để phát triển hệthống theo hướng tối ưu hơn, tiến hành mô phỏng hệthống năng lượng điện mặt trời trên phần mềm Matlab, sau cùng là thực hiện thiết kế một hệ thống thực nối lưới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu và phát triển hệ thống năng lượng điện mặt trời BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH NHỮ KHẢI HOÀN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TP. HỒ CHÍ MINH - 2019 A BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH NHỮ KHẢI HOÀN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA MÃ SỐ: 9520216 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. ĐỒNG VĂN HƯỚNG 2. TS. PHẠM CÔNG THÀNH TP. HỒ CHÍ MINH – 2019 B Tóm tắt Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng quan trọng nhất của con người. So với các nguồn năng lượng khác như thủy điện, phong điện, nhiệt điện, điện hạt nhân… năng lượng mặt trời có đặc điểm không ô nhiễm về môi trường, độ an toàn cao, nguồn năng lượng vô tận, có thể phân bố mọi nơi trong mọi dải công suất. Hệ thống năng lượng điện mặt trời là một thống lớn nên có rất nhiều vấn đề cần được cải tiến và phát triển cho hệ thống, trong khuôn khổ của luận án tác giả tập trung nghiên cứu phát triển các thuật toán tìm điểm điểm công suất cực đại cho các bộ điều khiển công suất cực đại (MPPT) để hệ thống làm việc đạt hiệu suất cao hơn và ổn định hơn, đồng thời tác giả cũng thiết kế chế tạo thực nghiệm một hệ thống năng lượng điện mặt trời nối lưới theo hướng phát triển của các bộ biến đổi công suất DC/DC và DC/AC. Thuật toán MPPT thực sự rất cần thiết để giúp hệ thống phát được công suất lớn nhất góp phần làm tăng hiệu suất của hệ thống và giảm giá thành sản phẩm. Chính vì vậy MPPT trở thành một trong những chức năng quan trọng mà hệ thống năng lượng điện mặt cần phải có. Đã có rất nhiều thuật toán MPPT đã được nghiên cứu và ứng dụng, trong luận án này tác giả nghiên cứu thuật toán độ dẫn gia tăng (INC) và đề xuất các cải tiến cho thuật toán này, đồng thời tác giả cũng nghiên cứu thuật toán tối ưu bày đàn (PSO) áp dụng cho bộ điều khiển MPPT và đề xuất các thuật toán phát triển của thuật toán PSO như: thuật toán tối ưu bày đàn vi phân (DPSO), thuật toán tối ưu bày đàn nhiễu loạn (PPSO) và áp dụng chúng trong bộ điều khiển MPPT để cải thiện hiệu quả hoạt động của hệ thống năng lượng điện mặt trời. Kỹ thuật điều khiển MPPT dựa trên các thuật toán phát triển đã được thử nghiệm thành công trên mô hình hệ thống. Kết quả mô phỏng cho thấy năng lượng đầu ra của hệ thống áp dụng các thuật toán đề xuất đều là trên 99%. Hơn nữa, những kết quả này được so sánh với kết quả thu được từ các bộ MPPT áp dụng thuật toán truyền thống, để chứng minh khả năng loại bỏ được các nhược điểm khi áp dụng thuật toán truyền thống cho các bộ điều khiển MPPT của hệ thống năng lượng điện mặt trời. Từ khóa: Phát triển hệ thống năng lượng điện mặt trời; cải tiến thuật toán INC; DPSO – MPPT; PPSO – MPPT. i Abstract Solar energy is one of the most promising alternative energy. Due to low fuel cost, environmentally friendly and low-cost maintenance, solar energy demonstrates the superiority as compared to other energy sources, such as hydroelectricity, wind power, thermal power, nuclear power. Moreover, solar energy can be distributed everywhere with the widely operating range. Therefore, there are various researches in order to enhance the operating efficiency of solar energy system. However, in the framework of the dissertation, the author only focuses on developping intelligent algorithms to improve the performance of the maximum power point tracking (MPPT) controller. Furthermore, the author designed and manufactured an experimental system of a grid- connected solar power system according to the development of DC / DC and DC / AC power converters. The MPPT algorithm is really necessary to generate the maximum power in photovoltic (PV) systems in order to increase the efficiency of the system as well as reduce product costs. Therefore, a maximum power point tracking (MPPT) controller is normally integrated with PV power generation systems. Many MPPT algorithms have been studied; nevertheless, in this dissertation, the author firstly researches the increase conductivity algorithm (INC) and some of its improved algorithm. Next, a swarm intelligence based optimization technique, namely Particle Swarm Optimzation (PSO) is applied to enhance the performance of MPPT controller. After that, some of PSO variants, such as differential particle swarm optimization (DPSO), disturbance particle swarm optimization (PPSO) are proposed because of the purpose of improving the performance of PV. The MPPT controlling technique based on developed algorithms have been successfully tested on a system model. The simulation results show that the maximum power is all over 99%, demonstrates the effectiveness of the proposed methods. Moreover, the obtained results are compared to those obtained using traditional algorithms, shows the superiority of the proposed method. Keywords: Development a solar power system; proposes improvements INC; DPSO – MPPT; PPSO – MPPT. ii LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Đồng Văn Hướng và TS. Phạm Công Thành những người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn để em hoàn thành luận án tiến sĩ này. Em xin cảm ơn quý thầy, cô trong trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP.HCM đã đem lại cho em thêm rất nhiều kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập nghiên cứu ở đây. ...