Đồ án Tìm hiểu năng lượng tái tạo và thuật toán INC bám điểm công suất cực đại cho pin mặt trời

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ HẢI PHÒNG 
 ------------------------------- 
 ISO 9001:2015 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 NGÀNH : ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP 
 Sinh viên : Nguyễn Anh Tuấn 
 Giảng viên hướng dẫn: ThS. Ngô Quang Vĩ 
 HẢI PHÒNG – 2020 
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ HẢI PHÒNG 
 ----------------------------------- 
 TÌM HIỂU NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ THUẬT 
TOÁN INC BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CHO 
 PIN MẶT TRỜI 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY 
 NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP 
 Sinh viên : Nguyễn Anh Tuấn 
 Giảng viên hướng dẫn: ThS. Ngô Quang Vĩ 
 HẢI PHÒNG – 2020 
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ HẢI PHÒNG 
 -------------------------------------- 
 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 
 Sinh viên: Nguyễn Anh Tuấn Mã SV : 1612102012 
 Lớp : DC 2001 
 Ngành : Điện Tự Động Công Nghiệp 
 Tên đề tài: Tìm hiểu năng lượng tái tạo và thuật toán INC bám điểm 
 công suất cực đại cho pin mặt trời 
 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 
 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt 
 nghiệp 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
 2. Các tài liệu, số liệu cần thiết 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
..................................................................................................................... 
 3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp 
..................................................................................................................... 
 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 
Họ và tên : Ngô Quang Vĩ 
Học hàm, học vị : Thạc sỹ 
Cơ quan công tác : Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng 
Nội dung hướng dẫn: Toàn bộ đề tài 
Đề tài tốt nghiệp được giao ngày 20 tháng 03 năm 2020 
Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 30 tháng 06 năm 2020 
 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN 
 Sinh viên Giảng viên hướng dẫn 
 Hải Phòng, ngày tháng năm 2020 
 HIỆU TRƯỞNG 
 Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam 
 Độc lập - Tự do - Hạnh phúc 
 --------------------------------------- 
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP 
Họ và tên giảng viên : Ngô Quang Vĩ 
Đơn vị công tác : Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng 
Họ và tên sinh viên : Nguyễn Anh Tuấn 
Chuyên ngành : Điện Tự Động Công Nghiệp 
Nội dung hướng dẫn : Toàn bộ đề tài 
1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp 
 ......................................................................................................................... 
 ......................................................................................................................... 
 ......................................................................................................................... 
2. Đánh giá chất lượng của đồ án/khóa luận( so với nội dung yêu cầu đã 
đề ra trong nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán 
số liệu... ) 
 ......................................................................................................................... 
 ......................................................................................................................... 
 ......................................................................................................................... 
3. Ý kiến của giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp 
Được bảo vệ Không được bảo vệ Điểm hướng dẫn 
 Hải Phòng, ngày......tháng.....năm 2020 
 Giảng viên hướng dẫn 
 ( ký và ghi rõ họ tên) 
 Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam 
 Độc lập - Tự do - Hạnh phúc 
 ------------------------------------- 
 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN 
Họ và tên giảng viên: ......................................................................................... 
Đơn vị công tác:................................................................................................. 
Họ và tên sinh viên: .................................Chuyên ngành:.............................. 
Đề tài tốt nghiệp: ........................................................................................... 
............................................................................................................................ 
1. Phần nhận xét của giảng viên chấm phản biện 
 ......................................................................................................................... 
 ......................................................................................................................... 
 ......................................................................................................................... 
2. Những mặt còn hạn chế 
 ......................................................................................................................... 
 ......................................................................................................................... 
 ......................................................................................................................... 
3. Ý kiến của giảng viên chấm phản biện 
Được bảo vệ Không được bảo vệ Điểm hướng dẫn 
 Hải Phòng, ngày......tháng.....năm 2020 
 Giảng viên chấm phản biện 
 ( ký và ghi rõ họ tên) 
 MỤC LỤC 
DANH MỤC HÌNH VẼ ......................................................................... i 
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU ...................................................................... iv 
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................... v 
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ CÁC 
PHƯƠNG PHÁP TÌM ĐIỂM CỰC ĐẠI CỦA PIN MẶT TRỜI .............. 3 
 1.1. CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO ................................... 3 
 1.1.1. Khái niệm ........................................................................................ 3 
 1.1.2. Phân biệt năng lượng tái tạo và năng lượng không tái tạo ............. 4 
 1.1.3. Ưu , nhược điểm của năng lượng tái tạo ......................................... 5 
 1.1.4. Sự cần thiết phát triển năng lượng tái tạo ....................................... 5 
 1.1.5. Sự phát triển năng lượng tái tạo trên thế giới ................................. 6 
 1.1.6. Sự phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam .................................. 8 
 1.2. CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO ...................................... 9 
 1.2.1. Năng lượng địa nhiệt ....................................................................... 9 
 1.2.2. Năng lượng thủy triều ................................................................... 10 
 1.2.3. Năng lượng gió ............................................................................. 11 
 1.2.4. Năng lượng sinh khối .................................................................... 12 
 1.2.5. Thủy điện ...................................................................................... 14 
 1.2.6. Năng lượng sóng ........................................................................... 15 
 1.2.7. Năng lượng mặt trời ...................................................................... 16 
 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÌM ĐIỂM CỰC ĐẠI CỦA PIN MẶT 
 TRỜI PHỔ BIẾN ........................................................................... 18 
 1.3.1. Phương pháp điện áp hằng số ....................................................... 18 
 1.3.2. Phương pháp P&O (Perturbation & Observation) ........................ 19 
 1.3.3. Phương pháp điện dẫn gia tăng INC (Incremental Conductance )20 
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI .............................................. 21 
 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI TÌM HIỂU .................................. 21 
 2.2. GIỚI THIỆU VỀ PIN MẶT TRỜI ........................................... 21 
 2.2.1. Định nghĩa ..................................................................................... 21 
 2.2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động .................................................... 22 
 2.2.3. Ứng dụng ....................................................................................... 23 
 2.3. BỘ CHUYỂN ĐỔI DC-DC BOOST CONVERTER .................. 24 
 2.4. ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA PIN MẶT TRỜI ......................... 28 
 2.4.1. Sơ đồ tương đương của pin mặt trời ............................................. 28 
 2.4.2. Đặc tính của pin mặt trời .............................................................. 31 
 2.5. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PIN MẶT TRỜI .......... 32 
 2.5.1. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng ............................................... 33 
 2.5.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ................................................................ 33 
CHƯƠNG 3: CHỌN THUẬT TOÁN BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC 
ĐẠI CHO PIN MẶT TRỜI .......................................................................... 35 
 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................. 35 
 3.2. NGUYÊN LÝ DUNG HỢP TẢI................................................ 37 
 3.3. THUẬT TOÁN INC BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CHO 
 PIN MẶT TRỜI ............................................................................. 40 
 3.4. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG PIN MẶT TRỜI ................................ 45 
 3.4.1. Mô hình pin mặt trời ..................................................................... 45 
 3.4.2. Giải thuật INC ............................................................................... 49 
 3.5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ........................................................... 50 
KẾT LUẬN .................................................................................................... 55 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 56 
 DANH MỤC HÌNH VẼ 
 Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống bám công suất cực đại MPPT............................ 21 
Hình 2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin mặt trời............................ 22 
Hình 2.3 Cấu trúc mạch lực bộ biến đổi boost............................................... 25 
 Hình 2.4 Mạch tương đương khi Q đóng....................................................... 25 
 Hình 2.5 Dạng sóng điện áp và dòng điện trên cuộn dây L khi Q đóng........ 26 
Hình 2.6 Mạch tương đương khi Q mở.......................................................... 27 
Hình 2.7 Dạng sóng điện áp và dòng điện trên Lkhi Q mở............................ 37 
 Hình 2.8 Mạch tương đương của 1 tế bào pin mặt trời.................................. 38 
Hình 2.9 Mô hình lý tưởng của tế bào pin mặt trời........................................ 31 
Hình 2.10 Đặc tính I-V, P-V của pin mặt trời................................................ 32 
 Hình 2.11 Đặc tính I-V, P-V khi cường độ thay đổi...................................... 33 
 Hình 2.12 Đặc tính I-V, P-V khi nhiệt độ thay đổi........................................ 34 
Hình 3.1 Bộ điều khiển MPPT trong hệ thống pin mặt trời........................... 35 
Hình 3.2 Pin mặt trời mắc trực tiếp với tải thuần trở để thay đổi giá trị........ 36 
Hình 3.3 Đặc tính làm việc của pin mặt trời và của tải có thể thay đổi giá trị.... 
........................................................................................................................ 36 
Hình 3.4 Pin mặt trời kết nối với tải qua bộ biến đổi DC-DC........................ 38 
Hình 3.5 Pin mặt trời với điện trở Rei(D,R).................................................... 39 
 Hình 3.6 Đặc tính của pin mặt trời và của tải thuần trời................................ 39 
 i