Đồ án Nghiên cứu điều khiển tối ứu hệ thống điện năng lượng mặt trời (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu điều khiển tối ứu hệ thống điện năng lượng mặt trời (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TIÊU TRƯỜNG VŨ NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐI ỨU HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 S K C0 0 4 9 1 2 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TIÊU TRƯỜNG VŨ NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TIÊU TRƯỜNG VŨ NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: TS. HUỲNH CHÂU DUY Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: TIÊU TRƯỜNG VŨ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/07/1979 Nơi sinh: Cà Mau Quê quán: Tân Dân – Đầm Dơi – Cà Mau Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Trường TC. Kinh Tế Kỹ Thuật Cà Mau Điện thoại cơ quan: 0780.03821050 Điện thoại nhà riêng: 0907864141 Fax: 0780.3828619 E-mail: tieutruongvu.vncm@yahoo.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ . 1995/ đến / 1998 Nơi học (trường, thành phố): Trường Bán Công Cà Mau, tỉnh Cà Mau 2. Đại học: Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo từ /1999 đến / 2005 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Điện Ngành học: Điện khí hóa – cung cấp điện Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Cung cấp điện, vi điều khiển, trang bị điện Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Cao học Thời gian đào tạo từ 06/10/2014 đến ./10/2016 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngành: Kỹ Thuật Điện Tên luận văn tốt nghiệp: Nghiên Cứu Điều Khiển Tối Ưu Hệ Thống Điện Năng Lượng Mặt Trời i
5. Ngày & nơi bảo vệ, luận văn tốt nghiệp: 23/10/2016, tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố. Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Châu Duy III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 01/12/2005 Trường TC.KT-KT Cà Mau Nhân viên tổ kỹ thuật điện Từ 07/11/2007 – đến nay Trường TC.KT-KT Cà Mau Giáo viên TP. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 10 năm 2016 Người khai ký tên Tiêu Trường Vũ ii
6. LỜI CAM ÐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng đuợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã đuợc chỉ rõ nguồn gốc. TP. HỒ CHÍ MINH, ngày 19 tháng 10 năm 2016 Học viên thực hiện Luận văn Tiêu Trường Vũ iii
7. LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, em xin chân thành cám ơn Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM, Phòng Đào tạo sau đại học, Khoa Điện - Điện tử đã hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa học và đề tài luận văn. Đặc biệt em xin chân thành cám ơn Thầy, Tiến Sĩ HUỲNH CHÂU DUY đã tận tình giúp đỡ, đóng góp những ý kiến quý báo và hướng dẫn em thực hiện hoàn thiện Luận văn này. Cuối cùng, xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện Luận văn. Tiêu Trường Vũ iv
8. Tóm tắt Luận văn tập trung các vấn đề liên quan đến “Nghiên cứu điều khiển tối ưu hệ thống điện năng lượng mặt trời” mà bao gồm các nội dung như sau: + Chương 1: Giới thiệu + Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu và khai thác nguồn năng lượng điện mặt trời + Chương 3: Pin quang điện + Chương 4: Nghiên cứu và ứng dụng giải thuật bám điểm công suất cực đại của một hệ thống điện năng lượng mặt trời + Chương 5: Mô phỏng điều khiển bám điểm công suất cực đại của một hệ thống điện năng lượng mặt trời + Chương 6: Kết luận và hướng phát triển tương lai v
9. Abstract This thesis focuses on issues related to "Maximum power point tracking control of solar energy power systems" that includes the following contents: + Chapter 1: Introduction + Chapter 2: Literature review of solar energy + Chapter 3: Photovoltaic cells + Chapter 4: Maximum power point tracking algorithms + Chapter 5: Simulation results of maximum power point tracking control + Chapter 6: Conclusions and future works vi
10. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan iii Lời cám ơn iv Tóm tắt vi Mục lục vii Danh sách các chữ viết tắt x Danh sách các bảng xi Danh sách các hình xii Chương 1. GIỚI THIỆU 1.1. Giới thiệu 1 1.2. Tính cấp thiết của đề tài 2 1.3. Đối tượng nghiên cứu 3 1.4. Phạm vi nghiên cứu 3 1.5. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 3 1.6. Phương pháp nghiên cứu 4 1.7. Bố cục của luận văn 4 Chương 2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KHAI THÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI 2.1. Cấu trúc mặt trời 5 2.2. Quỹ đạo của trái đất quanh mặt trời 7 2.3. Góc cao độ của mặt trời vào buổi trưa 8 2.4. Bức xạ mặt trời 10 2.5. Ứng dụng năng lượng mặt trời 13 2.6. Tình hình khai thác năng lượng mặt trời tại Việt Nam 14 2.7. Tổng quan tình hình nghiên cứu 18 vii
11. Chương 3. PIN QUANG ĐIỆN 3.1. Giới thiệu 22 3.2. Sơ đồ thay thế đơn giản của PV 25 3.3. Sơ đồ thay thế của PV có xét đến các tổn hao 26 3.4. Module PV 27 3.5. Mảng PV 28 3.5.1. Nối nối tiếp nhiều module PV 28 3.5.2. Nối song song nhiều module PV 29 3.5.3. Nối hỗn hợp nhiều module PV 29 3.6. Các ảnh hưởng đến PV 30 3.6.1. Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng 30 3.6.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 31 3.6.3. Ảnh hưởng của hiện tượng bóng râm 31 Chương 4. GIẢI THUẬT BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI 4.1. Giới thiệu 36 4.2. Giải thuật P&O (Perturbation and Observation) 37 4.3. Thuật toán điện dẫn gia tăng (InC - Incremental Conductance) 41 4.4. Thuật toán điện áp hằng số 43 4.5. Phương pháp điều khiển MPPT 45 4.5.1. Phương pháp điều khiển PI 45 4.5.2. Phương pháp điều khiển trực tiếp 46 4.5.3. Phương pháp điều khiển đo trực tiếp tín hiệu ra 49 4.6. Ứng dụng thuật toán bám điểm công suất cực đại, P&O thích nghi 49 Chương 5. MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA MỘT HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 5.1. Giới thiệu 51 5.2. Mô phỏng pin quang điện 53 5.3. Mô phỏng hệ thống điện năng lượng mặt trời với giải thuật bám điểm công suất cực đại P&O và P&O thích nghi 58 viii
12. 5.3.1. Điều kiện bức xạ không đổi, G = 1000 W/m2 và nhiệt độ, T = 250C 58 5.3.2. Điều kiện bức xạ thay đổi dạng bậc thang và nhiệt độ, T = 250C 61 Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯƠNG LAI 6.1. Kết luận 66 6.2. Hướng phát triển tương lai 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 ix
13. DANH MỤC KÍ HIỆU PV Array Pin quang điện NLMT Pin năng lượng mặt trời. MPP Điểm công suất cực đại của Pin năng lượng mặt trời. PLL Vòng khóa pha. PWM Bộ tạo xung Vref Điện áp chuẩn Voc Điện áp hở mạch VMPP Điện áp tối đa của Pin quang điện DSP (Processing Signal Digital): Tín hiệu số DC/DC Bộ biến đổi điện áp  Góc nhìn mặt trời D Hệ số làm việc của bộ biến đổi Boost Rs Điện trở nối tiếp biểu diễn cho các tổn thất công suất Rp Điện trở song song biểu diễn cho các tổn thất công suất Vd Điện áp của Diode Wp Watt-peak x
14. DANH SÁCH BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1. Bảng ngày số n của ngày đầu tiên của mỗi tháng 8 Bảng 2.2. Bảng thống kê góc δ của ngày 21 mỗi tháng 9 Bảng 2.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam 15 Bảng 3.1. Bảng phân loại tuần hoàn trích lược với tinh thể Silicon thuộc nhóm IV 23 Bảng 4.1. Bảng tóm tắt thuật toán leo đồi P&O 38 xi
15. DANH SÁCH HÌNH VẼ HÌNH TRANG Hình 2.1. Cấu trúc của mặt trời 5 Hình 2.2. Quỹ đạo trái đất quay quanh mặt trời 8 Hình 2.3. Nhìn quỹ đạo trái đất để dễ tính góc δ 9 Hình 2.4. Góc cao độ mặt trời 9 Hình 2.5. Dải bức xạ điện từ 10 Hình 2.6. Góc nhìn mặt trời 11 Hình 2.7. Quá trình truyền năng lượng bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển của trái đất 13 Hình 3.1. Phổ năng lượng mặt trời 22 Hình 3.2. Nguyên tắc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện của PV 24 Hình 3.3. Mô hình đơn giản của PV 24 Hình 3.4. Sơ đồ thay thế đơn giản của PV 25 Hình 3.5. Các tham số quan trọng của PV: dòng điện ngắn mạch, Isc và điện áp hở mạch, Voc 25 Hình 3.6. Mô hình thay thế PV có xét đến các tổn hao 26 Hình 3.7. Đặc tính PV có xét đến các ảnh hưởng của Rs và Rp 27 Hình 3.8. Module PV 27 Hình 3.9. Đặc tính của module PV 28 Hình 3.10. Các module PV được kết hợp nối tiếp với nhau 28 Hình 3.11. Các module PV được kết hợp song song với nhau 29 Hình 3.12. Các module PV được kết hợp hổn hợp với nhau 29 Hình 3.13. Đặc tuyến V-I của PV với các cường độ chiếu sáng khác nhau và nhiệt độ PV không đổi, 250C 30 Hình 3.14. Đặc tuyến V-I của PV với các nhiệt độ khác nhau và cường độ chiếu sáng không đổi 1 kW/m2 31 xii
16. Hình 3.15. Module PV với n PV trong trường hợp module không bị che khuất 31 Hình 3.16. Module PV với n PV trong trường hợp module bị che khuất một phần .32 Hình 3.17. Ảnh hưởng của hiện tượng bóng râm đối với module PV 33 Hình 3.18. Module PV với nhiều PV bị che khuất 33 Hình 3.19. Module PV sử dụng diode bypass 34 Hình 3.20. Đặc tính của PV trong trường hợp sử dụng diode bypass 34 Hình 3.21. Đánh giá so sánh giữa các trường hợp có và không có diode bypass 35 Hình 4.1. Quan hệ điện áp và dòng của PV 36 Hình 4.2. Thuật toán P&O khi tìm điểm làm việc có công suất lớn nhất 37 Hình 4.3. Lưu đồ thuật toán P&O 39 Hình 4.4. Sự thay đổi điểm MPP theo gia tăng bức xạ 40 Hình 4.5. Thuật toán InC 41 Hình 4.6. Lưu đồ thuật toán InC 43 Hình 4.7. Lưu đồ thuật toán điện áp không đổi 44 Hình 4.8. Sơ đồ khối phương pháp điều khiển MPPT sử dụng bộ bù PI 45 Hình 4.9. Sơ đồ khối của phương pháp điều khiển trực tiếp MPPT 46 Hình 4.10. Mối quan hệ giữa tổng trở vào Rin và hệ số làm việc D 48 Hình 5.1. Sơ đồ hệ thống điện năng lượng mặt trời bám điểm công suất cực đại và nối lưới 51 Hình 5.2. Sơ đồ mô phỏng hệ thống điện năng lượng mặt trời bám điểm công suất cực đại và nối lưới 52 Hình 5.3. Khối mô phỏng các thuật toán P&O và P&O thích nghi 52 Hình 5.4. Khối mô phỏng bộ biến đổi DC/DC Boost 53 Hình 5.5. Khối khai báo thông số mô phỏng cho một mảng PV cần khảo sát 53 Hình 5.6. Các đặc tuyến Điện áp - Cường độ dòng điện (V-A) và Điện xiii
17. áp - Công suất (V-P) của module PV 54 Hình 5.7. Các đặc tuyến Điện áp - Cường độ dòng điện (V-A) và Điện áp - Công suất (V-P) của module PV của hệ PV 55 Hình 5.8. Khối mô phỏng các trạm biến áp 57 Hình 5.9. Khối mô phỏng nguồn lưới 57 Hình 5.10. Cường độ bức xạ không đổi, G = 1000 W/m2 58 Hình 5.11. Công suất của hệ PV sử dụng thuật toán P&O với G không đổi 59 Hình 5.12. Công suất của hệ PV sử dụng thuật toán P&O thích nghi với G không đổi 59 Hình 5.13. Công suất của hệ PV sử dụng thuật toán P&O và P&O thích nghi với G không đổi 60 Hình 5.14. Cường độ bức xạ thay đổi dạng bậc thang 61 Hình 5.15. Công suất của hệ PV sử dụng thuật toán P&O với G thay đổi bậc thang 61 Hình 5.16. Công suất của hệ PV sử dụng thuật toán P&O thích nghi với G thay đổi bậc thang 62 Hình 5.17. Công suất của hệ PV sử dụng thuật toán P&O và P&O thích nghi với G thay đổi bậc thang 63 Hình 5.18. Cường độ bức xạ thay đổi ngẫu nhiên 63 Hình 5.19. Công suất của hệ PV sử dụng thuật toán P&O với G thay đổi ngẫu nhiên 64 Hình 5.20. Công suất của hệ PV sử dụng thuật toán P&O thích nghi với G thay đổi ngẫu nhiên 64 Hình 5.21. Công suất của hệ PV sử dụng thuật toán P&O và P&O thích nghi với G thay đổi ngẫu nhiên 65 xiv
18. Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1. Giới thiệu Vấn đề khủng hoảng năng lượng điện đã và đang được thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đặc biệt quan tâm. Để giải quyết vấn đề này, đã có rất nhiều đề xuất của việc sử dụng các dạng năng lượng khác nhau để tạo ra năng lượng điện, dưới các dạng năng lượng tái tạo. Một trong số đó có năng lượng mặt trời. Mặt trời là một khối cầu lửa khổng lồ, tại đó những phản ứng nhiệt hạch xảy ra liên tục và phát ra nguồn năng lượng dường như vô tận. Những phản ứng nhiệt hạch trên mặt trời đã và đang diễn ra hàng triệu triệu năm mà chưa ai dự đoán được thời điểm kết thúc của nó. Trái cầu lửa mặt trời khổng lồ ấy mới chỉ truyền một phần năng lượng nhỏ bé của nó xuống trái đất cách xa hàng triệu km mà con người chúng ta đã cảm thấy sức nóng khủng khiếp của mặt trời ở nhiều vùng. Năng lượng mặt trời đã mang lại sự sống cho trái đất và cũng có thể thiêu trụi cả trái đất nếu trái đất không có tầng ô zôn và khí quyển bảo vệ. Có thể nhận thấy rằng, năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng sạch không giống như bất kỳ một nguồn năng lượng nào khác mà chúng ta đang khai thác trên trái đất. Ví dụ như thủy năng gây đột biến dòng chảy của sông và làm mất cân bằng sinh thái ở khu vực hạ lưu dòng sông đó; nhiệt điện gây bụi và ô nhiễm môi trường bằng khí CO2; còn năng lượng hạt nhân có khả năng gây nhiều nguy cơ kinh khủng hơn nữa. Nếu chúng ta tận dụng được nguồn năng lượng mặt trời để phục vụ đời sống và phát triển đất nước là một công việc rất có ích và có thể bảo vệ được môi trường sinh thái [1]. Một trong các ứng dụng chính ở tầm vĩ mô của nguồn năng lượng mặt trời là bài toán sản xuất năng lượng điện thông qua hệ thống PV (Photovoltaic, PV). Các ứng dụng này có thể độc lập trong các hộ gia đình, phục vụ chiếu sáng đường phố, xe điện, quân sự và các ứng dụng không gian hoặc là một hệ thống được kết nối với lưới điện quốc gia. Trong các hệ thống PV này đang tồn tại hai vấn đề lớn: 1
19. - Hiệu suất chuyển đổi của năng lượng mặt trời thành năng lượng điện là rất thấp (9 ÷ 17%), đặc biệt là trong các điều kiện bức xạ thấp, - Năng lượng điện được tạo ra bởi PV thay đổi liên tục dưới các điều kiện thời tiết khác nhau. Mặt khác, đặc tính V–I của PV là phi tuyến và cũng sẽ thay đổi dưới các điều kiện nhiệt độ và bức xạ khác nhau và trên các đặc tuyến V–I hoặc V–P sẽ tồn tại một điểm duy nhất mà được gọi là điểm công suất cực đại (Maximum power point, MPP). Vị trí của các MPP là không xác định được, nhưng có thể đạt được thông qua các mô hình tính toán hoặc các thuật toán tìm kiếm. Sau khi các MPP đã được xác định, các kỹ thuật bám MPP sẽ được sử dụng để duy trì điểm làm việc của các PV luôn luôn là MPP. Với các phân tích trên cho thấy rằng hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện của hệ PV là hoàn toàn có thể được tối ưu, nhằm nâng cao hiệu quả khai thác. Điều này cũng có nghĩa là sẽ giảm bớt gánh nặng cho các nguồn năng lượng điện truyền thống như thủy điện hay nhiệt điện. Chính vì các lý do trên, đề tài “Nghiên cứu điều khiển tối ưu hệ thống điện năng lượng mặt trời” được lựa chọn và thực hiện trong luận văn này. 1.2. Tính cấp thiết của đề tài Nguồn điện đang gánh chịu các áp lực nặng nề của sự cạn kiệt các nguồn năng lượng sơ cấp truyền thống (nước, nhiên liệu hóa thạch, . . .). Để giảm bớt các gánh nặng này, cũng như nâng cao hiệu quả khai thác của các nguồn năng lượng tái tạo, đề tài được xem là cần thiết được nghiên cứu và triển khai. 2
20. 1.3. Đối tượng nghiên cứu Các nghiên cứu sẽ được thực hiện trên mô hình hệ thống điện mặt trời bao gồm: - Hệ thống pin quang điện, PV. - Các bộ biến đổi DC-DC và DC-AC. - Các bộ điều khiển bám điểm công suất cực đại. 1.4. Phạm vi nghiên cứu - Khảo sát tình hình khai thác và sử dụng năng lượng điện mặt trời ở Việt Nam. - Tổng quan các nghiên cứu đã được thực hiện liên quan đến đề tài. - Nghiên cứu và đánh giá về lý thuyết cho các đặc tính của PV. - Nghiên cứu và ứng dụng thuật toán bám theo điểm công suất cực đại của PV dưới các điều kiện bức xạ và nhiệt độ khác nhau sao cho có thể tối ưu hóa năng lượng thu được. 1.5. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu Đề tài “Nghiên cứu điều khiển tối ưu hệ thống điện năng lượng mặt trời” sẽ được thực hiện với các mục tiêu và nội dung như sau: - Khảo sát tình hình khai thác và sử dụng năng lượng điện mặt trời ở Việt Nam. - Nghiên cứu PV và các đặc tính của nó. - Nghiên cứu xây dựng một hệ thống điện sử dụng năng lượng mặt trời thông qua PV. - Nghiên cứu và ứng dụng thuật toán điều khiển bám điểm công suất cực đại của một hệ thống điện năng lượng mặt trời. - Mô phỏng PV và nguyên lý làm việc của hệ thống điện sử dụng năng lượng mặt trời thông qua PV. - Mô phỏng thuật toán điều khiển bám điểm công suất cực đại của một hệ thống điện năng lượng mặt trời. 3
21. 1.6. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu các tài liệu về điều khiển bám điểm công suất cực đại của một hệ thống điện năng lượng mặt trời của Việt Nam và các nước trên thế giới. - Phân tích, tổng hợp và ứng dụng thuật toán điều khiển bám điểm công suất cực đại của một hệ thống điện năng lượng mặt trời. 1.7. Bố cục của luận văn Bố cục của luận văn gồm 6 chương: + Chương 1: Giới thiệu + Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu và khai thác nguồn năng lượng điện mặt trời + Chương 3: Pin quang điện + Chương 4: Nghiên cứu và ứng dụng giải thuật bám điểm công suất cực đại của một hệ thống điện năng lượng mặt trời + Chương 5: Mô phỏng điều khiển bám điểm công suất cực đại của một hệ thống điện năng lượng mặt trời + Chương 6: Kết luận và hướng phát triển tương lai 4
22. Chương 2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KHAI THÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI 2.1. Cấu trúc mặt trời [2] Mặt trời là một khối khí hình cầu có đường kính 1,390.106 km (lớn hơn 110 lần đường kính Trái đất), cách xa trái đất 150.106 km (bằng một đơn vị thiên văn AU ánh sáng Mặt trời cần khoảng 8 phút để vượt qua khoảng này đến Trái đất). 30 Khối lượng Mặt trời khoảng M0 =2.10 kg. Nhiệt độ T0 trung tâm mặt trời thay đổi trong khoảng từ 10.106 0K đến 20.106 0K, trung bình khoảng 15600000 0K. Ở nhiệt độ như vậy vật chất không thể giữ được cấu trúc trật tự thông thường gồm các nguyên tử và phân tử. Nó trở thành plasma trong đó các hạt nhân của nguyên tử chuyển động tách biệt với các electron. Khi các hạt nhân tự do có va chạm với nhau sẽ xuất hiện những vụ nổ nhiệt hạch. Khi quan sát tính chất của vật chất nguội hơn trên bề mặt nhìn thấy được của Mặt trời, các nhà khoa học đã kết luận rằng có phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở trong lòng Mặt trời. Hình 2.1. Cấu trúc của mặt trời 5