Tiềm năng và các giải pháp kỹ thuật khai thác hiệu quả năng lượng điện từ năng lượng mặt trời ở Việt Nam

Bài báo này nghiên cứu về tiềm năng năng lượng mặt trời và các giải pháp kỹ thuật - công nghệ để khai thác hiệu quả năng lượng điện từ năng lượng măt trời ở Việt Nam. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tiềm năng và các giải pháp kỹ thuật khai thác hiệu quả năng lượng điện từ năng lượng mặt trời ở Việt Nam KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TIỀM NĂNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHAI THÁC HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG ĐIỆN TỪ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Ở VIỆT NAM Trần Văn Hải, Bùi Văn Hiền Khoa CN KT Điện – Điện Tử Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM TÓMTẮT Bài báo này nghiên cứu về tiềm năng năng l ợng m t trời và các giải pháp kỹ thuật - công nghệ ể khai thác hiệu quả năng l ợng iện từ năng l ợng m t trời ở Việt Nam. Dự tr n á phân tí h u iểm và nh ợc iểm của các giải pháp kỹ thuật tr ây, giải thuật d tìm iểm công su t cự ại cải tiến (D_PO) ợ ề xu t nh m thu ợc công su t của nguồn năng l ợng iện m t trời là l n nh t. Kết quả thực nghiệm của mô hình thi ông hứng tỏ tính hiệu quả của giải thuật D_PO ề xu t. POTENTIALSANDENGINEERINGSOLUTIONS TO EXPLOIT EFFECTIVELY ELECTRICAL ENERGY FROM SOLAR ENERGY IN VIETNAM ABSTRACT This paperstudiesthe potentialsolar energyandengineering-technologysolutions to exploit effectively electrical energy from solar energy in Vietnam. Basedontheanalysis ofadvantagesanddisadvantages oftheprior engineeringsolutions, the algorithmimprovement max power point tracking (D_PO) is proposedto obtainthe power ofsolarenergy which ismaximum. The experimental resultsof execution modelhave provedthe effectivity ofthe proposedalgorithmD_PO. I. GIỚI THIỆU Trong các nguồn năng l ợng tái tạo, năng l ợng m t trời ng dần trở nên r t phổ biến bởi vì chúng có nhiều u iểm trong ph ơng pháp phát iện, chí phí bảo d ỡng th p, an toàn ho ng ời s dụng và không gây ô nhiễm môi tr ờng. Tuy nhiên, ở thời iểm hiện tại giá thành pin m t trời còn khá cao. Công su t phát ra bởi pin m t trời lại phụ thu c trực tiếp vào bức xạ, nhiệt v iều kiện thời tiết Đ c tuyến công su t- iện áp (P-V) v d ng iện- iện áp (I-V) của pin m t trời lại không tuyến tính, tr n ờng c tuyến tồn tại m t iểm làm việc cự ại (MPP) mà ở ông su t phát ra của pin m t trời là l n nh t Nh ng iểm này không phải là h ng số, h ng luôn th y ổi theo nhiệt và bức xạ. Vì vậy, d tìm iểm làm việc cự ại của pin m t trời (MPPT) phải ợc s dụng ể pin m t trời luôn làm việc tại iểm này, nh m nâng cao hiệu su t của pin m t trời. Trên thế gi i ph ơng pháp P&O [4] nhiều nghiên cứu về MPPT: ph ơng pháp iện áp h ng số (k) [3], Ph ơng pháp iện áp h ng số (k) năng l ợng cung c p b gián oạn. nh ợ iểm là phụ thu c vào giá tr tối u k v Ph ơng pháp P&O nh ợ iểm là tố áp ứng không theo k p v i th y ổi t ng t của nhiệt môi tr ờng và bức xạ m t trời, có sự d o ng iện áp gần iểm công su t cự ại, gây tổn th t năng l ợng. Để khắc phụ á nh ợ iểm củ h i ph ơng pháp tr n, nh m nghi n ứu ph ơng pháp P&O cải tiến (D_P&O) pin m t trời luôn làm việc tại iểm cự ại. ề xu t II. PHƢƠNG PHÁP TIẾP CẬN 1. Tiềm năng năng lƣợng mặt trời ở Việt Nam Nguồn năng l ợng m t trời ợ ánh giá l nguồn năng l ợng dồi d o v nhiên ban t ng r ng khắp toàn thế gi i (Hình 1.1). TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM - SỐ 03/2014 ợc thiên 34 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Hình 1. Bản đồ cường độ bức xạ năng lượng mặt trời trung bình trên toàn thế giới (Nguồn: national renewable energy laboratory (NREL); Illustration: Bryan Christie Design) Việt N m ũng l quốc gia n m trong vùng t ơng ối l n c biệt là các tỉnh phía nam (Hình 1.2) ờng bức xạ năng l ợng m t trời Hình 1.2. Phân bố tổng số giờ nắng 3 tháng 1,2,3 năm 2011 Theo số liệu thống kê về ờng bức xạ m t trời (kWh/m2/ngày) và số giờ nắng (giờ/ngày) của các khu vực chính trong cả n c trong bảng 1.1 và 1.2 cho th y: khu vực từ Đ Nẵng trở v o phí n m ờng bức xạ và số giờ nắng trung bình m t ng y t ơng ối cao r t phù hợp ể kh i thá năng l ợng iện từ m t trời. TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM – SỐ 03/2014 35 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Bảng 1.1. Số liệu cường độ bức xạ mặt trời trung bình cho các khu vực Địa phƣơng Quảng Ninh H N i Nghệ An Đ Nẵng TP.HCM C M u Ph Quố 1 2,1 2,1 1,8 3,5 5,1 5,3 5,0 2 2,2 2,2 2,2 4,3 6,3 5,5 5,5 3 2,5 2,3 2,3 5,2 6,6 6,2 5,7 4 2,5 3,3 3,3 5,8 5,7 5,3 5,7 Tháng (kWh/m2/ngày) 5 6 7 8 9 4,6 4,0 3,9 4,2 4,4 5,3 5,5 5,7 5,2 4,8 5,1 5,3 5,7 4,7 4,0 6,4 5,9 6,5 5,7 5,2 5,0 4,9 5,1 5,0 4,8 4,1 4,2 4,3 4,2 4,2 4,9 4,3 4,4 4,1 4,3 10 3,8 4,1 3,1 4,2 4,5 4,2 4,6 11 3,6 3,4 2,0 3,0 4,3 4,3 4,8 12 3,0 3,0 2,0 2,5 4,6 4,4 4,9 TB năm 3,4 3,8 3,4 4,8 5,2 4,6 4,8 Bảng 1.2. Số giờ nắng trung bình trong ngày theo từng tháng cho các khu vực Địa phƣơng 1 Quảng Ninh 1,9 Hà N i 2,2 Nghệ An 2,6 Đ Nẵng 4,4 TP.HCM 7,9 Cà Mau 8,3 Phú Quốc 7,7 2 2,0 1,6 1,7 5,1 8,8 8,9 8,8 3 2,4 1,4 2,3 3,4 8,8 9,3 8,8 4 3,7 2,7 4,6 6,9 7,7 8,8 7,7 Tháng (giờ/ngày) 5 6 7 8 5,3 4,5 5,4 5,6 5,3 5,2 5,9 5,3 7,3 6,7 7,6 5,8 8,3 7,9 8,3 6,7 6,3 5,7 5,8 5,6 6,9 5,9 6,0 5,8 6,9 6,3 6,0 5,8 9 5,5 5,4 5,2 5,8 5,4 5,6 5,7 10 4,2 5,3 4,6 4,7 5,9 5,7 6,3 11 3,6 4,2 3,2 4,0 6,7 6,3 6,7 12 2,9 3,5 2,8 3,6 7,2 6,7 5,7 TB năm 3,9 4,0 4,5 5,8 6,8 7,0 6,4 2. Các giải pháp kỹ thuật khai thác hiệu quả năng lƣợng điện từ mặt trời ở Việt Nam Các giải pháp ợ ề xu t nh m h ng t i hai mục tiêu trọng iểm sau: Giảm giá th nh phát iện trong phạm vi ch p nhận h i của Việt N m trong t ơng l i ợc phù hợp iều kiện kinh tế xã Giải quyết á nh ợ iểm l n củ năng l ợng m t trời ũng nh năng l ợng tái tạo nói chung về các m t công su t, giá th nh ầu t , phân tán và sự phụ thu c vào thiên nhiên. 2.1. Cấu trúc lại hệ thống điện Hệ thống truyền tải quốc gia v i mô hình liên kết cứng (Hình 1.3) có nhiều u iểm hiện tại, nh ng sẽ b t cập ối v i những nhà máy công su t nhỏ, phân tán l n nh iện m t trời. V i những n t c thù củ iện m t trời ( phân tán, cục b ) r t phù hợp v i l i phân tán ho c kết nối l i trong phạm vi hẹp, iều này sẽ giảm thiểu tổn th t ũng nh giảm th p hi phí h l i, chi phí vận h nh v giá th nh án iện chắc chắc sẽ giảm theo. TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & THỰC PHẨM – SỐ 03/2014 36 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Hình 1.3. Mô hình hệ thống điện truyền thống V i hệ thống iện thông minh (Hình 1.4), trong hệ thống iện á nh máy phát iện ợc bố trí phân tán xen k ...