Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ nghịch lưu đa mức (Inverter) sử dụng trong hệ thống điện năng lượng mặt trời công suất đến 15kW
Trung bình, tổng bức xạ năng lượng mặt trời ở Việt Nam vào khoảng 5kW/h/m2/ngày ở các tỉnh miền Trung và miền Nam, và vào khoảng 4kW/h/m2/ngày ở các tỉnh miền Bắc. Từ dưới vĩ tuyến 17, bức xạ mặt trời không chỉ nhiều mà còn rất ổn định trong suốt thời gian của năm, giảm khoảng 20% từ mùa khô sang mùa mưa. Số giờ nắng trong năm ở miền Bắc vào khoảng 1500-1700 giờ trong khi ở miền Trung và miền Nam Việt Nam, con số này vào khoảng 2000-2600 giờ mỗi năm. Việt Nam là nước có tiềm năng về năng lượng mặt trời, trải dài từ vĩ độ 8’’ Bắc đến 23’’ Bắc, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, với trị số tổng xạ khá lớn từ 100 - 175 kcal/cm2.năm, do đó việc sử dụng năng lượng mặt trời ở nước ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn. Giải pháp sử dụng năng lượng mặt trời hiện đang được cho là giải pháp tối ưu nhất. Đây là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường và có trữ lượng vô cùng lớn do tính tái tạo cao. Đồng thời, phát triển ngành công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi trường. Vì thế, đây được coi là nguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt. Nhiều nơi trên thế giới từ lâu đã sử dụng năng lượng mặt trời như một giải pháp thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống.
Pin năng lượng mặt trời (PV) là phần tử chính biến năng lượng bức xạ mặt trời thành điện năng. Để có thể sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng này, việc nắm rõ các đặc tính kỹ thuật của PV là vô cùng quan trọng. Do đó, nhằm nghiên cứu, chế tạo các bộ biến đổi năng lượng mặt trời kiểu hybrid: hoạt động ở cả 2 chế độ nối lưới và độc lập. Trong đó, hệ thống PV Inverter bao gồm hệ 1 pha với công suất đỉnh đạt 5kW và hệ 3 pha với công suất đỉnh đạt 15kW; hệ thống giám sát, quản lý dữ liệu hệ thống hiển thị trên màn hình, web server và app điện thoại được triển khai; hệ thống được chế tạo đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật đã được đề ra, TS. Vũ Hoàng Phương cùng các cộng sự tại Viện Điện - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã đề xuất và được giao thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ nghịch lưu đa mức (Inverter) sử dụng trong hệ thống điện năng lượng mặt trời công suất đến 15kW”.
Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài đưa ra các kết luận như sau:
Đề tài đã trình bày từ cơ sơ lý thuyết đến thực nghiệm hệ thống PV Inverter 1 pha và 3 pha. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, hệ thống có khả năng hoạt động trong 2 chế: nối lưới và độc lập, đồng thời đảm bảo được các yêu cầu đã đặt ra. Báo cáo tổng kết đề tài đã được thực hiện và trình bày trong bảy chương cùng với bảy công trình nghiên cứu được công bố trên các tạp chí, hội nghị trong và ngoài nước.
Các nội dung nghiên cứu mà nhóm đã thực hiện:
- Khảo sát, tìm hiểu và đánh giá tiềm năng về năng lượng mặt trời ở nước ta hiện nay. Dựa trên cơ sở tổng quan về tình hình nghiên cứu khoa học trong nước và ngoài nước, nhóm đề xuất được cấu hình cho hệ thống biển đổi năng lượng mặt trời. Từ đó nhóm đề tài lựa chọn từng bộ biển đổi với các cấu trúc điều khiển với các lưu ý: bộ biến đổi DC/ DC hoạt động có biến áp cách ly và bộ biến đổi DC/ AC có điện áp ra dạng nhiều mức;
- Thiết kế, chế tạo hệ thống PV inverter biến đổi năng lượng mặt trời với công suất đỉnh đạt 5kW với hệ 1 pha và 15kW đối với hệ 3 pha, bao gồm các bộ biến đổi điện tử công suất, hệ thống giám sát điều khiển, giao diện giám sát và hệ thống trang bị điện, tủ điện 1 pha và 3 pha.
- Các bộ biến đổi điện tử công suất cho hệ thống năng lượng điện mặt trời 1 pha và 3 pha được thử nghiệm độc lập trong phòng thí nghiệm. Các kết quả thử nghiệm cho thấy các bộ biến đổi có khả năng hoạt động độc lập ổn định, đảm bảo các thông số kĩ thuật yêu cầu về công suất, điện áp và hiệu suất;
- Hệ thống năng lượng mặt trời được thử nghiệm trong thực tế với nguồn năng lượng mặt trời là các tấm pin được lắp đặt ở Viện Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hoá- Trường Đại học Bách khoa Hà Nội trong chế độ hoà lưới và dàn acquy cho chế độ làm việc độc lập. Các kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống có khả năng làm việc ổn định ở cả 2 chế độ hoà lưới và độc lập đạt yêu cầu trong thuyết minh;
- Hệ thống hiển thị, giám sát hoạt động tốt với giao diện LCD hiển thị ở chế độ local, đồng thời dữ liệu được đưa lên web/ server hiển thị trên màn hình và trên thiết bị di động;
Các sản phẩm đề tài đã đáp ứng đầy đủ về khối lượng và chất lượng theo đặt hàng và thuyết minh, các chỉ tiêu chất lượng được chứng nhận bởi Quatest 1.
Như vậy các sản phẩm của đề tài đã đạt các chỉ tiêu về số lượng và chất lượng theo đăng ký. Để đưa sản phẩm của đề tài vào ứng dụng trong thực tế và tăng khả năng thương mại hoá, nhóm đề tài có một số định hướng phát triển cho sản phẩm, cụ thể: hoàn thiện giao diện vận hành theo tiêu chuẩn; hoàn thiện sản phẩm theo các tiêu chuẩn IEC, CE để đưa sản phẩm ra thị trường; thiết kế kiểu dáng công nghiệp cho sản phẩm; tăng cường độ tin cậy của sản phẩm.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19555/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
https://vista.gov.vn/
