Thiết kế tối ưu hệ thống năng lượng mặt trời và bộ dự trữ có kết nối với lưới

Trong bài viết này, một phương pháp mới để thiết kế tối ưu hệ thống năng lượng mặt trời (Photovoltaic -PV) kết hợp với bộ dữ trữ (battery energy storage system-BESS) có kết lưới. Phương pháp tối ưu được sử dụng là tối ưu có ràng buộc.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế tối ưu hệ thống năng lượng mặt trời và bộ dự trữ có kết nối với lưới 6 Lưu Ngọc An, Trần Thị Minh Dung THIẾT KẾ TỐI ƯU HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ BỘ DỰ TRỮ CÓ KẾT NỐI VỚI LƯỚI OPTIMAL DESIGN OF GRID-CONNECTED PHOTOVOLTAIC – BATTERY ENERGY STORAGE SYSTEM Lưu Ngọc An, Trần Thị Minh Dung Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; lnan@dut.udn.vn Tóm tắt - Trong bài báo này, một phương pháp mới để thiết kế tối Abstract - In this paper, a novel method to determine the optimal ưu hệ thống năng lượng mặt trời (Photovoltaic -PV) kết hợp với bộ design of a connected- grid Photovoltaic (PV) - battery energy dữ trữ (battery energy storage system-BESS) có kết lưới. Phương storage system (BESS) is proposed. The method is used as a pháp tối ưu được sử dụng là tối ưu có ràng buộc. Trong đó, hàm constrained optimization. In particular, the objectives are to mục tiêu được xác định là tổng chi phí nhỏ nhất của hệ thống minimize the annual cost of the system (ACS) with zero unmet (annual cost of the system-ACS) mà đáp ứng đầy đủ công suất cho loads as well as to maximize the usage of the PV system with tải trong một năm cũng như sử dụng tối đa công suất phát ra của respect to the system operations, reliability and safety. The hệ thống năng lượng mặt trời thỏa mãn điều kiện vận hành, ổn định optimal values of the BESS capacity, the number of PV panel and và an toàn của hệ thống. Giá trị tối ưu của dung lượng của BESS the maximum power of PV system are estimated by the và số lượng các bản pin mặt trời cũng như công suất cưc đại của simulation and calculation results with MATLAB. hệ thống năng lượng mặt trời sẽ được xác định bằng kết quả mô phỏng và tính toán bằng phần mềm MATLAB. Từ khóa - hệ thống năng lượng mặt trời; bộ dự trữ năng lượng; Key words - PV system; battery energy storage system; lưới điện; chi phí hằng năm; thiết kế tối ưu grid;annual cost of the system; optimal design 1. Đặt vấn đề mặt trời có kết lưới [4]. So sánh giữa 2 phương pháp PSO Ngày này, với sự nóng lên của khí hậu toàn cầu gây ra và GA để đề ra phương pháp hiệu quả. bởi hiệu ứng nhà kính cùng với sản lượng nhiên liệu hóa Phương pháp lặp cũng được sử dụng để tìm tối ưu thạch ngày càng giảm và giá thành ngày càng tăng, việc thiết kế cho hệ thống năng lượng măt trời. Trong [5], tác sử dụng năng lượng thay thế, tái tạo như là một giải pháp giả sử dụng phương pháp lặp để tính tối ưu thiết kế cho được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới. Hệ thống một hệ thống hybrid năng lượng gió và mặt trời (HPWS) năng lượng mặt trời kết hợp với bộ lưu trữ có thể kết nối với bộ dự trữ. Một giải pháp tối ưu bằng phương pháp với lưới đang được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều nơi lặp khác được đề cập trong [6], [7]. Trong đó, dung trên thế giới. Trong hệ thống này, nếu điện năng được lượng của hệ thống HPWS được tính toán tối ưu đảm phát ra bởi hệ thống mặt trời không đủ để cung cấp cho bảo được những yêu cầu về tính ổn định của hệ thống. phụ tải thì sản lượng điện thiếu hụt sẽ được cung cấp bởi Trong [8], tác giả đưa ra một phương pháp lặp để tối ưu lưới điện. Ngược lại, nếu lượng điện năng được tạo ra bởi dung lượng của các thành phần của hệ thống HPWS kết hệ thống mặt trời lớn hơn giá trị yêu cầu của phụ tải thì hợp với bộ dự trữ. lượng điện năng thừa sẽ được bán cho lưới điện với giá đã Trong bài báo này, thiết kế tối ưu cho một hệ thống được định trước. năng lượng mặt trời có kết lưới được giới thiệu. Trong đó, Tối ưu thiết kế cho một hệ thống năng lượng mặt trời tác giả sử dụng phương pháp lặp để tìm tối ưu của hệ kết hợp với bộ dự trữ được kết nối với lưới đã được thống trên với hàm mục tiêu là chi tiêu hàng năm của hệ nghiên cứu trong thời gian gần đây. Chẳng hạn, trong [1], thống (annual cost of system- ACS) và thỏa mãn các điều một phương pháp cho việc tối ưu thiết kế và phân tích kiện về tỉ số sử dụng năng lượng mặt trời, tỉ số công suất kinh tế cho hệ thống năng lượng mặt trời có kết lưới được thừa trong hệ thống và các ràng buộc về điều kiện vận đưa ra. Trong đó, giá trị tối ưu được đưa ra là số lượng, hành cũng như giới hạn về dung lượng của các thành phần kiểu của các panel mặt trời và các bộ chuyển đổi. Một trong hệ thống. Quá trình tính toán thiết kế tối ưu hệ phương pháp tối ưu thiết kế cho một hệ thống PV-BESS thống được thực hiện qua 2 bước. Đầu tiên, bằng phương cho một lưới điện cô lập được giới thiệu trong [2]. Kết pháp lặp, chúng ta tìm được những thiết kế của hệ thống quả được ghi nhận là giá trị tối ưu của công suất định mức mà đảm bảo điều kiện đáp ứng đủ cho yêu cầu của phụ tải của PV và dung lượng của BESS. và đảm bảo các ràng buộc kỹ thuật. Sau đó, những thiết Phương pháp trí tuệ nhân tạo (artificial intelligent_ kế này được đánh giá dựa vào hàm chi tiêu hàng năm và AI) được sử dụng để tối ưu cấu trúc trong hệ thống năng các ràng buộc khác để tìm ra thiết kế tối ưu. Kết quả đạt lượng mặt trời có kết lưới. Trong [3], tác giả sử dụng được sẽ đánh giá tính hiệu quả của phương pháp đưa ra. thuật toán di truyền để xác định tối ưu vị trí và dung 2. Cấu trúc của hệ thống lượng của hệ thống năng lượng mặt trời có kết nối với lưới. B ...