Luận văn Mô phỏng và khảo sát máy phát điện turbine gió kết nối với lưới điện trong môi trường matlab (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Mô phỏng và khảo sát máy phát điện turbine gió kết nối với lưới điện trong môi trường matlab (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 BÙI VĂN TRÍ MÔ PHỎNG VÀ KHẢO SÁT MÁY PHÁT ĐIỆN TURBINE GIÓ KẾT NỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN TRONG MÔI TRƯỜNG MATLAB NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 0 0 3 9 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005
2. BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ BUØI VAÊN TRÍ MOÂ PHOÛNG & KHAÛO SAÙT MAÙY PHAÙT ÑIEÄN TURBINE GIOÙ KEÁT NOÁI VÔÙI LÖÔÙI ÑIEÄN TRONG MOÂI TRÖÔØNG MATLAB Chuyeân ngaønh: THIEÁT BÒ, MAÏNG & NHAØ MAÙY ÑIEÄN Maõ soá ngaønh: 60 52 50 Tp. Hoà Chí Minh, thaùng 09 naêm 2005
3. BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ MOÂ PHOÛNG & KHAÛO SAÙT MAÙY PHAÙT ÑIEÄN TURBINE GIOÙ KEÁT NOÁI VÔÙI LÖÔÙI ÑIEÄN TRONG MOÂI TRÖÔØNG MATLAB Chuyeân ngaønh: THIEÁT BÒ, MAÏNG & NHAØ MAÙY ÑIEÄN Maõ soá ngaønh: 60 52 50 Hoï vaø Teân hoïc vieân: Buøi Vaên Trí Ngöôøi höôùng daãn: Ts. Traàn Thu Haø Tp. Hoà Chí Minh, thaùng 09 naêm 2005
4. COÂNG TRÌNH ÑÖÔÏC HOAØN THAØNH TAÏI TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc: TS. TRAÀN THU HAØ Caùn boä chaám nhaän xeùt 1: Caùn boä chaám nhaän xeùt 2: Luaän vaên thaïc só ñöôïc baûo veä taïi: HOÄI ÑOÀNG CHAÁM BAÛO VEÄ LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH Tp. Hoà Chí Minh, ngaøy . . . thaùng . . . naêm 2005.
5. LÔØI CAÛM ÔN o0o Toâi xin gôûi lôøi caûm ôn chaân thaønh ñeán TS. Traàn Thu Haø vaø TSKH. Hoà Ñaéc Loäc ñaõ taän tình höôùng daãn toâi ñeå hoaøn thaønh luaän vaên naøy. Toâi cuõng xin caûm ôn: Quí thaày, coâ vaø phoøng Quaûn Lyù Khoa Hoïc – Sau Ñaïi Hoïc tröôøng Ñaïi hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Tp.HCM, Quí thaày, coâ boä moân Heä Thoáng Ñieän tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM ñaõ taïo moïi ñieàu kieän thuaän lôïi cho toâi trong quaù trình hoïc taäp vaø hoaøn thaønh luaän vaên. Cuoái cuøng, toâi xin toû loøng bieát ôn ñeán gia ñình, baïn beø vaø ñoàng nghieäp ñaõ ñoäng vieân vaø taïo ñieàu kieän cho toâi raát nhieàu trong quaù trình hoïc taäp vaø thöïc hieän luaän vaên naøy cuõng nhö trong vieäc tìm kieám thoâng tin vaø caùc taøi lieäu khaùc coù lieân quan. Tp. Hoà Chí Minh, ngaøy 24 thaùng 08 naêm 2005 Hoïc vieân Buøi Vaên Trí
6. LYÙ LÒCH TRÍCH NGANG o0o Hoï vaø teân: Buøi Vaên Trí Naêm sinh: Ngaøy 10 thaùng 11 naêm 1976 Nôi sinh: Phuù Yeân Ñòa chæ lieân laïc: 87B - Khu phoá 2-Phöôùc Long A- Quaän 9 -Tp. Hoà Chí Minh Ñieän thoaïi: 0918150785 - E_mail: buivantri2000@yahoo.com QUAÙ TRÌNH ÑAØO TAÏO Töø naêm 1995 ñeán naêm 2000 hoïc ngaønh ñieän- ñieän töû tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Tp. Hoà Chí Minh. Töø naêm 2003 ñeán nay hoïc Cao hoïc taïi tröôøng Ñaïi Hoïc Sö phaïm Kyõ Thuaät Tp. Hoà Chí Minh, chuyeân ngaønh Thieát bò maïng & Nhaø maùy ñieän. QUAÙ TRÌNH COÂNG TAÙC Töø naêm 2000 ñeán thaùng 3 naêm 2005, laøm coâng taùc giaûng daïy taïi tröôøng Ñaïi hoïc Daân laäp Laïc Hoàng. Töø thaùng 5 naêm 2005 ñeán nay, laøm coâng taùc giaûng daïy taïi tröôøng Ñaïi Hoïc Coâng Nghieäp Tp. Hoà Chí Minh. 93
7. PHAÀN A: MUÏC LUÏC Phaàn A: Muïc Luïc Trang Phaàn B: Noäi Dung Chöông I: TOÅNG QUAN VEÀ ÑEÀ TAØI 1.1 Giôùi thieäu chung veà naêng löôïng hieän nay 01 1.2 Tình hình naêng löôïng gioù vaø nhu caàu phaùt trieån 01 1.2.1 Baûn ñoà phaân boá naêng löôïng gioù 01 1.2.2 Nhu caàu phaùt trieån naêng löôïng gioù 02 1.3. Toång quan tình hình trong vaø ngoaøi nöôùc 03 1.3.1 Tình hình ñieän naêng duøng naêng löôïng gioù moät soá quoác gia 03 1.3.2 Tình hình naêng löôïng gioù vaø maùy phaùt ñieän turbine gioù taïi Vieät Nam 05 1.4 Moät soá coâng cuï moâ phoûng maùy phaùt ñieän turbine gioù 06 1.5 Lyù do choïn ñeà taøi 09 1.6 Giôùi haïn ñeà taøi 09 1.7 Caùc saûn phaåm ñeà taøi 10 1.8 Phöông phaùp nghieân cöùu 10 Chöông II: MAÙY PHAÙT ÑIEÄN TURBINE GIOÙ 2.1. Sô löôïc caùc loaïi nhaø maùy phaùt ñieän 11 2.1.1 Nhaø maùy nhieät ñieän 11 2.1.1.1 Nhaø maùy nhieät ñieän turbine hôi 11 2.1.1.2 Nhaø maùy nhieät ñieän turbine ruùt hôi 11 2.1.1.3 Nhaø maùy nhieät ñieän turbine khí 11 2.1.1.4 Nhaø maùy töø thuûy ñoäng 12 2.1.1.5 Nhaø maùy ñieän nguyeân töû 12 2.1.1.6 Nhaø maùy ñieän söû duïng naêng löôïng maët trôøi 12 2.1.1.7 Nhaø maùy ñieän ñòa nhieät 13 2.1.2 Nhaø maùy thuûy ñieän 13 2.2 Turbine gioù vaø nhaø maùy phaùt ñieän turbine gioù 13 2.2.1 Turbine gioù 13 2.2.1.1 Ñieàu khieån turbine gioù toác ñoä coá ñònh 17 2.2.1.2 Ñieàu khieån turbine gioù toác ñoä thay ñoåi 18 2.2.2 Nhaø maùy phaùt ñieän turbine gioù 21 2.2.2.1 Sô ñoà keát noái maùy phaùt ñieän turbine gioù 22 2.2.2.2 Sô ñoà keát noái nhaø maùy phaùt ñieän turbine gioù 23
8. 2.3 Caùc phöông phaùp keát noái nhaø maùy phaùt ñieän turbine gioù 24 2.4 Ñaùnh giaù chi phí vaø toån thaát nhaø maùy ñieän 28 2.5 Chi phí xaây döïng vaø vaän haønh nhaø maùy ñieän 30 Chöông III: MOÂ PHOÛNG MOÂ HÌNH 3.1. Moâ hình toaùn hoïc 31 3.1.1 Moâ hình caùc thaønh phaàn cô khí 31 3.1.1.1 Moâ hình gioù 31 3.1.1.2 Moâ hình Rotor turbine gioù 31 3.1.1.3 Moâ hình truyeàn ñoäng 32 3.1.2 Moâ hình maùy ñieän 32 3.1.2.1 Moâ hình maùy ñieän caûm öùng 3 pha 32 3.1.2.2 Maùy ñieän khoâng ñoàng boä nguoàn keùp 33 3.1.3 Moâ hình maùy ñieän ñoàng boä (Synchronous machine) 34 3.1.3.1 Phöông trình ñoäng löïc cuûa maùy ñieän ñoàng boä 34 3.1.3.2 Heä phöông trình maùy ñieän ñoàng boä nam chaâm vónh cöûu 37 3.1.4 Moâ hình boä bieán ñoåi coâng suaát (Power converter) 39 3.1.4.1 Taûi 3 pha keát noái hình sao – Y 41 3.1.4.2 Taûi 3 pha keát noái hình tam giaùc – Δ 42 3.1.4.3 Taûi 3 pha keát noái nhaùnh – tam giaùc 44 3.2 Moâ hình caùc boä bieán ñoåi DC-DC coâng suaát lôùn 45 3.2.1 Giôùi thieäu chung 45 3.2.2 Moâi tröôøng laøm vieäc cuûa caùc boä bieán ñoåi 46 3.2.3 Moâ hình moät soá boä bieán ñoåi 46 3.2.3.1 Boä taêng theá 47 3.2.3.2 Boä bieán ñoåi Cuùk 49 3.2.3.3 Boä bieán ñoåi Zeta 50 3.2.3.4 Boä bieán ñoåi ñaåy keùo 51 3.2.3.5 Boä bieán ñoåi baùn caàu 53 3.2.3.6 Boä bieán ñoåi caàu 54 3.2.3.7 Boä bieán ñoåi baùn caàu coù söû duïng boä nhaân ñoâi ñieän aùp 56 3.2.4 So saùnh söï tieän ích cuûa caùc boä bieán ñoåi 57 Chöông IV: MOÂ PHOÛNG MAÙY PHAÙT TURBINE GIOÙ 4.1 Keát quaû moâ phoûng 58 4.1.1 Khôûi ñoäng tröïc tieáp cho turbine coù toác ñoä khoâng ñoåi 58 4.1.2 Turbine gioù coù toác ñoä/ goùc kích thay ñoåi cuûa ñoäng cô caûm öùng hai chieàu: 60 4.1.3 Moâ Phoûng maùy phaùt ñieän keát noái Turbine gioù 61 4.1.4 Moâ Phoûng keát hôïp 2 maùy phaùt ñieän Turbine gioù 65
9. 4.1.5 Moâ phoûng maùy phaùt ñieän turbine gioù vôùi löôùi ñieän 66 4.2 Phaân tích keát quaû moâ phoûng 68 4.2.1 Phaân tích khôûi ñoäng tröïc tieáp cho turbine coù toác ñoä khoâng ñoåi 68 4.2.2 Phaân tích turbine gioù coù toác ñoä/ goùc kích thay ñoåi 69 4.2.3 Phaân tích oån ñònh taàn soá maùy phaùt ñieän keát noái Turbine gioù 70 4.2.4 Phaân tích keát hôïp 2 maùy phaùt ñieän Turbine gioù 72 4.2.5 Phaân tích ñaùp öùng cuûa toác ñoä 73 4.2.6 Moät soá ñeà xuaát 73 Phaàn C: Keát Luaän Vaø Höôùng Phaùt Trieån Töông Lai 1. Keát luaän 76 2. Moät soá keát quaû ñaït ñöôïc cuûa ñeà taøi 76 3. Höôùng phaùt trieån trong töông lai 78 Taøi lieäu tham khaûo 80 Phaàn D: Phuï luïc- Giôùi Thieäu Toolbox Wind Turbine Blockset 82 Lyù lòch trích ngang 93
10. Toång quan veà ñeà taøi PHẦN B: NOÄI DUNG CHÖÔNG I: TOÅNG QUAN VEÀ ÑEÀ TAØI 1.1. Giôùi thieäu chung veà naêng löôïng hieän nay. Söï phaùt trieån cuûa neàn coâng nghieäp toaøn caàu keùo theo nhu caàu ngaøy caøng lôùn naêng löôïng phuïc vuï cho noù maø naêng löôïng ñöôïc söû duïng chuû yeáu laø naêng löôïng ñieän. Trong khi ñoù, tieàm naêng ñeå khai thaùc saûn sinh ra ñieän theo phöông phaùp truyeàn thoáng nhö thuûy ñieän, nhieät ñieän ñaõ daàn caïn kieät. Rieâng taïi Vieät Nam moät phaàn nguoàn naêng löôïng ñieän raát lôùn ñöôïc khai thaùc töø thuûy ñieän, tuy nhieân theo baùo caùo töø caùc hoäi thaûo khoa hoïc gaàn ñaây cho thaáy, tieàm naêng naøy seõ khoâng coøn trong voøng vaøi möôi naêm nöõa. Beân caïnh ñoù, trong nhöõng naêm gaàn ñaây baøi toaùn veà moâi tröôøng toaøn caàu ñöôïc ñöa vaøo trong taát caû caùc ngaønh coâng nghieäp, chuùng ta phaûi tìm moïi caùch ñeå haïn theá ñeán möùc thaáp nhaát nhöõng yeáu toá coù aûnh höôûng xaáu tôùi moâi tröôøng. Trong khi ñoù, caùc nhaø maùy ñieän kieåu nhieät ñieän truyeàn thoáng xöa nay thì khoâng theå traùnh ñöôïc vieäc thaûi ra moâi tröôøng moät löôïng lôùn caùc chaát aûnh höôûng ñeán moâi tröôøng nhö oxít caùcbon, oxít nitô, oâxít löu huyønh, . . . trong quaù trình vaän haønh. Maët khaùc trong tình hình hieän nay vaø töông lai coù nhieàu bieán ñoäng caïnh tranh giöõa caùc nöôùc veà caùc nguoàn naêng löôïng, ñaët bieät laø nguoàn nhieân lieäu khí ñoát. Trong khi nguoàn naêng löôïng naøy ngaøy caøng caïn kieät vaø söï thoáng trò cuûa moät soá quoác gia seõ ñaåy giaù leân cao, laøm cho chi phí saûn xuaát ñieän naêng vaø vaän haønh nhaø maùy ñieän kieåu truyeàn thoáng gia taêng. Trong khi ñoù chi phí saûn xuaát vaø xaây döïng nhaø maùy ñieän turbine gioù ngaøy caøng giaûm, do ñoù vieäc khai thaùc söû duïng nguoàn naêng löôïng gioù laø caàn thieát vaø phuø hôïp vôùi xu höôùng phaùt trieån töông lai. 1.2. Tình hình naêng löôïng gioù vaø nhu caàu phaùt trieån. 1.2.1. Baûn ñoà phaân boá naêng löôïng gioù. Ñeå coù ñöôïc baûn ñoà hình 1.1 caùc nhaø khoa hoïc ñaõ keát hôïp döõ lieäu veà toác ñoä gioù töø hôn 8.000 ñieåm treân haønh tinh – goàm 7.500 traïm maët ñaát vaø 500 traïm treân kinh khí caàu. Hoï ño toác ñoä gioù ôû ñoä cao 80 meùt so vôùi maët ñaát, töông öùng vôùi ñoä cao cuûa moät caùnh quaït trong turbine gioù hieän ñaïi. 1
11. Toång quan veà ñeà taøi Hình 1.1 Baûn ñoà phaân boá naêng löôïng gioù treân theá giôùi Hoï phaùt hieän thaáy 13% trong toång soá 8000 ñieåm coù toác ñoä gioù vöôït caáp 3 quanh naêm. Caáp 3 töông öùng vôùi 6.9m/s, ñöôïc xem laø ñuû maïnh ñeå coù khaû thi veà maët kinh teá. Cristina Archer, thuoäc ñaïi hoïc Stanford vaø coäng söï trong nghieân cöùu nhaän ñònh “ neáu baïn choïn ngaãu nhieân 10 ñieåm treân traùi ñaát, thì coù 1 ñeán 2 ñieåm coù theå xaây döïng nhaø maùy ñieän gioù “. Neáu ñöôïc khai thaùc, 3 khu vöïc vôùi toác ñoä gioù lôùn hôn hoaëc baèng caáp 3 naøy thì coù theå cung caáp 72 Tw ñieän. Theo Archer, khoaûng 2.5 trieäu turbine gioù – khai thaùc khoaûng 20% tieàm naêng treân cô sôû baûn ñoà naøy laø ñuû ñeå phaùt ñieän cho nhu caàu toaøn theá giôùi. Baûn ñoà naøy ñöôïc xem nhö laø moät böôùc tieán höôùng tôùi muïc tieâu söû duïng naêng löôïng gioù. Noù coâng boá caùc ñòa ñieåm maø nhöõng nhaø maùy ñieän coù theå coù hieäu quaû nhaát, haàu heát naèm gaàn bôø bieån. [3] 1.2.2. Nhu caàu phaùt trieån naêng löôïng gioù. Tröôùc nhöõng thöïc traïng nhö vaäy, moät maët ngaønh ñieän ñaõ ñöa ra caùc cô cheá, chính saùch nhaèm khuyeán khích caùc hoä tieâu thuï söû duïng naêng löôïng ñieän hieäu quaû, ñaàu tö naâng caáp, qui hoaïch laïi heä thoáng truyeàn taûi, phaân phoái nhaèm muïc ñích tieát kieäm ñieän naêng, maët khaùc ñaàu tö moät phaàn kinh phí cho vieäc nghieân cöùu caùc daïng naêng löôïng môùi vöøa ñeå ñaùp öùng nhu caàu söû duïng ñieän ngaøy caøng taêng cuûa söï phaùt trieån xaõ hoäi, traùnh nguy cô xaûy ra caùc cuoäc khuûng hoaûng veà naêng löôïng, vöøa haïn cheá gaây oâ nhieãm moâi tröôøng sinh thaùi trong quaù trình vaän haønh goùp phaàn vaøo söï phaùt trieån beàn vöõng cuûa xaõ hoäi. Vôùi tieâu chí nhö vaäy, naêng löôïng gioù laø moät phaàn trong caùc daïng naêng löôïng môùi ñang ñöôïc nghieân cöùu öùng duïng ôû nöôùc ta. Vôùi caùc thuoäc tính öu vieät, so vôùi caùc daïng naêng löôïng khaùc ñang tìm kieám veà tröõ löôïng, kyõ thuaät saûn xuaát, ñoä beàn, chi phí vaän haønh vaø ñaëc bieät laø vaán ñeà moâi tröôøng, naêng löôïng gioù laø moät trong nhöõng höôùng phaùt 2
12. Toång quan veà ñeà taøi trieån maïnh cuûa ngaønh ñieän trong töông lai khi maø söï phaùt trieån cuûa coâng ngheä chaát baùn daãn ñaõ ñuû ñeå ñaùp öùng caùc yeâu caàu veà ñieän aùp vaø coâng suaát cao. 1.3. Toång quan tình hình trong vaø ngoaøi nöôùc. 1.3.1. Tình hình ñieän naêng duøng naêng löôïng gioù cuûa moät soá quoác gia. Naêng löôïng gioù duøng laøm maùy phaùt ñieän ñaõ coù töø nhöõng naêm 1976 vôùi coâng suaát töông ñoái nhoû. Tuy nhieân, caùch ñaây khoaûng 5 naêm vieäc xaây döïng nhaø maùy khoaûng 20MW laø moät vaán ñeà lôùn. Vôùi söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc vaø coâng ngheä nhö hieän nay thì vieäc xaây döïng nhaø maùy turbine gioù thöôøng coù coâng suaát 300MW, ñaëc bieät ôû Taây Ban Nha coù theå leân ñeán 1200MW. Cuoái naêm 2003, daãn ñaàu laø caùc nöôùc Chaâu aâu ( khoaûng 50 nöôùc) khai thaùc nguoàn naêng löôïng gioù vôùi toång coâng suaát 40.000MW. Bieåu ñoà thoáng keâ naêng löôïng ñieän duøng naêng löôïng gioù ñeán naêm 2003 nhö hình 1.2. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, soá löôïng turbine gioù ñaõ taêng leân khaù lôùn. Taïi Ñan Maïch naêng löôïng ñieän gioù chieám töø 13-15% toång coâng suaát ñieän saûn ra. Taïi Ñöùc naêng löôïng ñieän gioù chieám khoaûng 4,0% toång naêng löôïng ñieän. [9] Hình 1.2. Bieåu ñoà phaùt trieån naêng löôïng gioù ñeán naêm 2003 Taïi Chaâu AÂu, Hieäp hoäi naêng löôïng gioù Chaâu AÂu EWEA (European Wind Energy Association) ñaõ ñaët ra muïc tieâu seõ laép ñaët 60000MW ñeán naêm 2010. Muïc tieâu naøy ñaõ ñöôïc khaúng ñònh trong naêm 2000 khi caùc muïc tieâu tröôùc ñoù töø naêm 1991 ñeán naêm 1997 coâng suaát laép ñaët töø 25000MW taêng leân 40000MW vaø ñaõ vöôït döï kieán. Toång coâng suaát laép ñaët naêm 2001 laø 17000MW vaø ñaõ saûn xuaát 3
13. Toång quan veà ñeà taøi ra khoaûng 40 TWh, Coâng suaát ñieän duøng naêng löôïng gioù cuûa 10 quoác gia ñöùng ñaàu theá giôùi ñöôïc thoáng keâ ñeán cuoái naêm 2004 ñöôïc minh hoïa hình 1.3. Hình 1.3: Coâng suaát ñieän duøng söùc gioù cuûa 10 nöôùc haøng ñaàu ñeán cuoái naêm 2004 Trong naêm 2004, coâng suaát laép ñaët caùc nhaø maùy cuûa 10 caùc quoác gia ñöùng ñaàu coù coâng suaát 6.893MW chieám 17% coâng suaát laép ñaët toaøn theá giôùi, thaønh phaàn phaàn traêm coâng suaát 10 nöôùc naøy ñöôïc minh hoïa nhö hình 1.4. Theo soá lieäu naøy thì coâng suaát ñieän taäp trung ba nöôùc haøng ñaàu: Ñöùc, Aán Ñoä, Taây Ban Nha. Spain 25.3% Hình 1.4: Bieåu ñoà coâng suaát laép ñaët, vaø tæ leä phaàn traêm 10 quoác gia haøng ñaàu 4
14. Toång quan veà ñeà taøi Muïc tieâu naêng löôïng gioù theo döï baùo cuûa EWEA vaøo cuoái thaäp nieân coù 75.000MW ñöôïc xaây döïng, trong ñoù khoaûng 10.000MW cho nhöõng nhaø maùy ôû ngoaøi bieån. Theo döï kieán naêm 2010 coù 69.900MW chieám 5.1% naêng löôïng ñieän noùi cung , naêm 2020 coù 180.000MW ñöôïc laép ñaët chieám 12.1%, Bieåu ñoà döï baùo ñeán naêm 2010 hình 1.5. [19] Hình 1.5. Bieåu ñoà thoáng keâ, döï baùo coâng suaát ñeán naêm 2010 1.3.2. Tình hình naêng löôïng gioù vaø maùy phaùt ñieän turbine gioù taïi Vieät Nam Theo keát quaû khaûo saùt cuûa moät soá toå chöùc nöôùc ngoaøi vaø caùc ñaøi khí töôïng thuûy vaên trong nöôùc thì toác ñoä gioù trung bình ôû Vieät Nam ôû ñoä cao 30m trong vuøng ñaát lieàn laø 4 ñeán 5m/s vaø ngoaøi caùc ñaûo coâ laäp laø 9m/s. Theo quyeát ñònh pheâ duyeät cuûa Thuû töôùng Chính phuû veà qui hoaïch phaùt trieån nguoàn naêng löôïng ñieän ñeán naêm 2010 cuûa Toång Coâng Ty Ñieän Löïc Vieät Nam (EVN) ñaõ ñeà caäp vaø ñònh höôùng phaùt trieån nguoàn naêng löôïng môùi naøy. Thöïc teá, Vieät Nam naèm trong khu vöïc nhieät ñôùi gioù muøa vôùi hôn 3260km bôø bieån vaø haøng traêm ñaûo lôùn nhoû laø ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc khai thaùc nguoàn naêng löôïng gioù ñeå phaùt ñieän phuïc vuï cho caùc coâng trình daân duïng khaùc. Tuy nhieân, töø nhöõng thaäp nieân 80 trôû laïi ñaây ñaõ coù nhieàu nhaø khoa hoïc vôùi caùc nghieân cöùu cuûa mình chæ môùi khai thaùc nguoàn naêng löôïng gioù trong caùc tröôøng hôïp coâng suaát nhoû( vaøi traêm ñeán 1000W) phuïc vuï cho caùc vuøng saâu, vuøng xa, haûi ñaûo nôi maø löôùi ñieän quoác gia chöa ñeán ñöôïc. Tröôùc ñaây, Vieät Nam chæ môùi khai thaùc naêng löôïng gioù vaøo caùc coâng vieäc nhö: maùy bôm nöôùc, maùy phaùt coâng suaát raát nhoû, cuï theå nhö sau: Naêm 1976 20 boä turbine gioù ñöôïc laép taïi vuøng muoái ôû Nam Haø vôùi muïc ñích saûn xuaát muoái. Vaän haønh sau 4 naêm thì ngöng vì bò aên moøn traàm troïng bôûi muoái. 5
15. Toång quan veà ñeà taøi Sau ñoù taïi Vaïn Lyù, Nam Haø, Hoäi An cuõng ñaõ laép 6 boä vôùi ñöôøng kính caùnh 6m. Sau ñoù vieän naêng löôïng (IE) ñaõ phaùt trieån loaïi 16 caùnh laép taïi Tam Kyø, Hoäi An vaø sau ñoù phaùt trieån leân 12 caùnh. Turbine gioù phuïc vuï cho vieäc phaùt ñieän ñöôïc laép sau naøy ñeå phuïc vuï cho caùc vuøng haûi ñaûo, vuøng saâu nhö taïi Hoäi An (coâng suaát 1,2KW, ñieän aùp 12V) vaø taïi ñeøo Haûi Vaân (coâng suaát 700W)phuïc vuï cho caùc traïm tieáp soùng voâ tuyeán. Moät soá chöông trình, ñeà taøi nghieân cöùu vaø döï aùn veà naêng löôïng gioù ñaõ ñöôïc trieån khai taïi Vieät Nam nhö: Chöông trình nghieân cöùu naêng löôïng gioù trong giai ñoaïn 1980 ñeán 1985 ñaõ toång keát soá lieäu gioù ôû ñoä cao 10m vaø xaây döïng baûn ñoà phaân boá toác ñoä gioù treân toaøn laõnh thoå. Naêm 1995-1996 caùc döï aùn khaûo saùt, laäp qui hoaïch söû duïng caùc nguoàn naêng löôïng gioù, maët trôøi cho vuøng mieàn nuùi, haûi ñaûo cuûa hai huyeän Haø Quaûng (Cao Baèng) vaø Soâng Caàu (Phuù Yeân) vaø caùc tænh Quaûng Ngaõi, Bình Ñònh. Vôùi caùc maùy phaùt gioù coâng suaát lôùn vò trí cuûa noù phaûi ñöôïc laép ñaët caùch maët ñaát khoaûng 100m. Tuy nhieân, ôû ñoä cao naøy chuùng ta chöa ñaày ñuû caùc thoâng tin veà gioù moät caùch chính xaùc. 1.4. Moät soá coâng cuï moâ phoûng maùy phaùt ñieän turbine gioù. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, vieäc moâ phoûng heä thoáng turbine gioù ñöôïc quan taâm vôùi nhieàu coâng cuï khaùc nhau. Heä thoáng ñieän duøng turbine gioù ngoaøi khôi vôùi coâng suaát haøng traêm MW ñöôïc quan taâm ñeán söï töông taùc giöõa heä thoáng cô cuûa turbine gioù vaø heä thoáng ñieän. Khaû naêng moâ phoûng ñoäng cuûa turbine gioù vaø söï töông taùc cuûa löôùi ñieän vôùi boán coâng cuï nhö: Matlab, Saber, DigSILENT vaø HAWC. [14] Maët khaùc, kích côõ cuûa turbine gioù ngaøy caøng lôùn vaø keát noái tröïc tieáp vôùi heä thoáng cao aùp. Hieän nay, nhöõng turbine gioù ñöôïc keát noái ñeán heä thoáng phaân phoái 10/20KV hoaëc 50/60 KV. Vì theá muïc ñích chính laø söï aûnh höôûng cuûa turbine gioù ñeán chaát löôïng ñieän naêng trong heä thoáng. Hôn nöõa tieâu chuaån quoác teá veà chaát löôïng naêng cuûa turbine gioù ñaõ ñöôïc ñaùnh giaù theo moät tieâu chuaån môùi coù teân laø IEC 61400-21/2001. Söï phaùt trieån moâ hình cô sôû döõ lieäu trong nhöõng coâng cuï moâ phoûng khaùc nhau ñeå hoã trôï, phaân tích söï töông taùc giöõa keát caáu cô khí cuûa turbine vaø löôùi ñieän trong hai cheá ñoä vaän haønh bình thöôøng vaø quaù ñoä. Muïc ñích chính cuûa cô sôû moâ phoûng coù theå ñöôïc toùm taét nhö sau: 6
16. Toång quan veà ñeà taøi Môû roäng khaû naêng cuûa nhöõng coâng cuï thieát keá turbine gioù ñeå moâ phoûng ñoäng vaø söï töông taùc vôùi löôùi ñieän cuûa turbine gioù trong caùc tröôøng hôïp lieân tuïc, giaùn ñoaïn vaø söï coá. Ñeå phaùt trieån nhöõng moâ hình tónh vaø ñoäng cho caùc thaønh phaàn trong turbine gioù: nhö moâ hình cô( gioù, hoäp soá, turbine, goùc pitch), moâ hình maùy phaùt ( rotor loàng soùc, maùy phaùt caûm öùng hai chieàu, maùy phaùt ñoàng boä, maùy phaùt ñoàng boä nam chaâm vónh cöõu), moâ hình bieán ñoåi coâng suaát( boä khôûi ñoäng meàm, boä bieán ñoåi hai chieàu), moâ hình maùy bieán aùp, moâ hình caùp vaø ñöôøng daây. Matlab/Simulink trình baøy nhöõng öùng duïng cuûa tuabine gioù. Ñeå phaân tích, moâ phoûng nhöõng traïng thaùi ñoäng vaø tónh cuûa turbine. Nhöõng thaønh phaàn cô baûn cuûa tuabine gioù ñöôïc moâ hình hoùa trong 7 phaàn ôû thö vieän cuûa Toolbox Wind Turbine Blockset nhö: Mechanical Component, Electrical Machinery, Power Converters, Common Blocks, Transformation, Measurements, Control minh hoïa hình 1.6. Toolbox naøy coù nhöõng ñaëc ñieåm ñöôïc toång keát nhö sau: Nhöõng moâ hình phaùt trieån duøng ñeå kieåm tra, ñaùnh giaù, phaân tích hoaït ñoäng turbine gioù. Hieän nay, moät soá turbine gioù saûn xuaát ñeå ñaùnh giaù toolbox naøy nhö: Vestas, KK-electronic A/S. Nhöõng moâ hình ñöôïc söû duïng laø cuûa caùc coâng ty, caùc tröôøng ñaïi hoïc, hoaëc caùc luaän vaên Thaïc syõ, Tieán só. Caùc tröôøng ñaïi hoïc coù nhu caàu nhö: Spain, China, Brazil. . . Nhöõng phieân baûn môùi caàn thieát phaûi caäp nhaät, Mathworks thöïc hieän hai phieân baûn laø Matlab 6.5 vaø Matlab 6.5 servive pack1. Vaøo thaùng 12 naêm 2003 coâng ty Mathworks thoâng baùo version môùi chaïy treân Matlab 7.0 vaø seõ ñöa ra thò tröôøng vaøo thaùng 1 naêm 2004. Toolbox wind turbine blockset laø moät toolbox môùi chöa coù trong thö vieän Simulink cuûa Matlab ôû Vieät Nam vôùi caùc phieân baûn 6.5, 7.0, vaø 7.5. Toolbox naøy coù caùc phieân baûn khaùc nhö : version beta, version 2.1 vv Trong khi thöïc hieän ñeà taøi, ngöôøi vieát ñaõ coá gaéng tìm ñöôïc Toolbox Wind Turbine Blockset Version beta. Vì Version naøy thieáu moät soá khoái neân chöa moâ phoûng moät caùc ñaày ñuû veà heä thoáng turbine gioù keát noái vôùi löôùi ñieän. Hình 1.6 Moâ hình Wind Turbine Blockset 7
17. Toång quan veà ñeà taøi HAWC( Horizontal Axis Wind turbine Code) laø moät coâng cuï duøng ñeå tính toaùn phuï taûi ñoäng döïa treân caáu truùc turbine gioù, chuû yeáu laø phaàn cô khí vaø ñoäng hoïc. HAWC laø moät chöông trình thieát keá tính toaùn meàm deûo vôùi muïc ñích döï baùo ñaùp öùng taûi treân truïc ngang cuûa 2 hoaëc 3 caùnh quaït trong mieàn thôøi gian. Moâ hình cho pheùp ñieàu khieån goùc pitch vaø moment maùy phaùt. DIgSILENT laø moät coâng cuï moâ phoûng duøng ñaùnh giaù chaát löôïng ñieän naêng vaø phaân tích söï töông taùc cuûa turbine gioù vôùi löôùi ñieän. Saber laø moät coâng cuï moâ phoûng duøng ñeå thieát keá maïch ñieän vaø ñieän töû coâng suaát bao goàm ñieän, nhieät, töø tröôøng, caùc thaønh phaàn cô khí. Tuy nhieân, hieän nay coâng cuï naøy khoâng ñöôïc aùp duïng phoå bieán. Hình 1.7 Phaïm vi moâ phoûng caùc coâng cuï 8
18. Toång quan veà ñeà taøi Boán coâng cuï moâ phoûng treân, moãi coâng cuï coù nhöõng theá maïnh rieâng cho caùc tröôøng hôïp nhö: HAWC moâ phoûng phaàn cô khí vaø ñoäng hoïc, DigSilent moâ phoûng heä thoáng coâng suaát vaø caùnh ñoàng turbine, Saber moâ phoûng boä chuyeån ñoåi coâng suaát vaø heä thoáng ñieàu khieån. Matlab laø moät coâng cuï maïnh coù khaû naêng bao quaùt hôn, ñieàu naøy ñöôïc minh hoïa hình 1.7. [14],[15],[22] 1.5. Lyù do choïn ñeà taøi Nguoàn naêng löôïng ñieän nöôùc ta phuï thuoäc nhieàu vaøo thuûy naêng, trong maáy naêm gaàn ñaây nguoàn naêng löôïng naøy khoâng oån ñònh do thôøi tieát thay ñoåi thaát thöôøng vaø bò aûnh höôûng hieäu öùng elnino. Vì theá, vaøo muøa khoâ thöôøng bò thieáu ñieän neân ngaønh ñieän phaûi khai thaùc caùc nguoàn naêng löôïng khaùc laø caàn thieát. Vôùi toác ñoä phaùt trieån kinh teá nhö hieän nay ñoøi hoûi ngaønh ñieän caàn phaûi ñaùp öùng kòp thôøi, do ñoù söû duïng nguoàn naêng löôïng môùi nhö naêng löôïng gioù laø hôïp lyù. Naêng löôïng gioù laø nguoàn naêng löôïng voâ taän, trong khi naêng löôïng khí ñoát ñang caïn kieät daàn, giaù thaønh taêng leân. Hôn nöõa, treân theá giôùi ñaõ coù nhieàu quoác gia khai thaùc nguoàn naêng löôïng naøy raát hieäu quaû vaø ngaøy caøng phaùt trieån nhö: Ñöùc, Ñan maïch, Taây Ban Nha, . . . vaø coù nhieàu nöôùc ñang xem xeùt ñeå xaây döïng nhö: Canada, Braxin, Trung Quoác, Philippin, Thoå Nhó Kyø, Monaco,. . . Toùm laïi, vôùi thöïc traïng nhö hieän nay, thì vieäc nghieân cöùu caùc vaán ñeà lyù thuyeát vaø trieån khai öùng duïng coâng ngheä naêng löôïng gioù taïi Vieät Nam laø vieäc laøm caàn thieát neân toâi choïn ñeà taøi: Moâ phoûng vaø khaûo saùt maùy phaùt ñieän turbine gioù keát noái vôùi löôùi ñieän trong moâi tröôøng Matlab, vôùi mong muoán goùp phaàn vaøo söï phaùt trieån chung cuûa khoa hoïc kyõ thuaät, giaûi quyeát moät phaàn veà baøi toaùn thieáu huït naêng löôïng ñieän, khuûng hoaûng naêng löôïng, vaø vaán ñeà veà moâi tröôøng taïi Vieät Nam vaø treân toaøn theá giôùi. 1.6. Giới hạn ñeà taøi Ñeà taøi trình baøy toång quan veà heä thoáng maùy phaùt ñieän turbine gioù vôùi hai phöông phaùp ñieàu khieån cô baûn: ñieàu khieån turbine gioù vôùi toác ñoä quay thay ñoåi vaø ñieàu khieån turbine gioù vôùi toác ñoä khoâng ñoåi. Ñeå moâ phoûng heä thoáng turbine gioù ta coù nhieàu coâng cuï nhö: PSCAD/EMTDC, Saber, DIgSILENT, HAWC, Matlab. Ñeà taøi naøy söû duïng coâng cuï Matlab/Simulink vôùi toolbox wind turbine blockset version beta, do vaán ñeà coøn môùi neân toolbox naøy khoâng coù trong phaàn simulink/ Matlab vaø chaïy treân phieân baûn 7.0 trôû leân. Phaân tích, ñaùnh giaù moät soá keát quaû thu ñöôïc veà daïng soùng moâ phoûng trong Matlab. 9
19. Toång quan veà ñeà taøi 1.7. Caùc saûn phaåm ñeà taøi Thoáng keâ tình tình naêng löôïng gioù caùc quoác gia, chi phí xaây döïng nhaø maùy ñieän turbine gioù, chi phíđñieän naêng treân moät KWh, döï baùo trong töông lai vaø nhaän ñònh veà khaû naêng xaây döïng nhaø maùy ñieän gioù ôû nöôùc ta. Moâ hình toaùn hoïc caùc thaønh phaàn: moâ hình gioù, moâ hình rotor turbine gioù, moâ hình boä truyeàn ñoäng, moâ hình maùy ñieän, moâ hình chuyeån ñoåi coâng suaát. Sô ñoà keát noái heä thoáng turbine gioù vôùi maùy phaùt, caùc kieåu keát noái heä thoáng turbine gioù thaønh nhaø maùy ñieän. Moâ hình töông ñöông caùc boä chuyeån ñoåi DC coâng suaát lôùn. Phaân tích moät soá keát quaû moâ phoûng turbine gioù keát noái vôùi maùy phaùt veà doøng ñieän, ñieän aùp, taàn soá khi thay ñoåi toác ñoä gioù. Giôùi thieäu vaø trình baøy öùng duïng Toolbox Wind Turbine Blockset ñeå moâ phoûng heä thoáng turbine gioù. 1.8. Phöông phaùp nghieân cöùu Phöông phaùp nghieân cöùu lyù luaän Toång quan lòch söû caùc vaán ñeà nghieân cöùu, caùc quan ñieåm khoa hoïc trong vaø ngoaøi nöôùc. Toång hôïp caùc quan ñieåm cuûa Ñaûng, Nhaø nöôùc veà tình hình naêng löôïng ñieän hieän nay vaø xu höôùng phaùt trieån trong töông lai. Phöông phaùp nghieân cöùu thöïc tieãn Tìm kieám taøi lieäu tham khaûo vaø caäp nhaät thoâng tin qua maïng Internet. Trao ñoåi vôùi giaùo vieân höôùng daãn veà nhieäm vuï ñöôïc giao, vaø caùc vaán ñeà coù lieân quan. Lieân heä tham khaûo yù kieán caùc chuyeân gia lónh vöïc veà maùy phaùt ñieän turbine gioù vaø Toolbox Wind Turbine Blockset. Xaây döïng caùc moâ hình moâ phoûng trong moâi tröôøng Matlab/simulink, phaân tích ñaùnh giaù keát quaû vaø ñöa ra moät soá ñeà xuaát trong töông lai. 10
20. Maùy phaùt ñieän turbine gioù CHÖÔNG II: MAÙY PHAÙT ÑIEÄN TURBINE GIOÙ 2.1. Sô löôïc caùc loaïi maùy phaùt ñieän Nhaø maùy ñieän laø moät boä phaän cuûa heä thoáng ñieän coù nhieäm vuï bieán ñoåi caùc daïng naêng löôïng khaùc thaønh ñieän naêng. Phuï thuoäc vaøo daïng naêng löôïng sô caáp phaân nhaø maùy ñieän thaønh caùc loaïi: - Nhieät ñieän: bieán nhieät naêng thaønh ñieän naêng - Thuûy ñieän: bieán thuûy naêng thaønh ñieän naêng - Nhaø maùy ñieän gioù: bieán naêng löïong gioù (cô naêng) thaønh ñieän naêng 2.1.1 Nhaø maùy nhieät ñieän. Trong nhaø maùy nhieät ñieän, nhieät naêng nhaän ñöôïc töø nhieàu nguoàn khaùc nhau. Phuï thuoäc vaøo nguoàn nhieân lieäu chia thaønh caùc nhaø maùy ñieän sau ñaây: 2.1.1.1 Nhaø maùy nhieät ñieän tuabin ngöng hôi: Trong nhaø maùy nhieät ñieän nhieät naêng bieán thaønh ñieän naêng. Nhieân lieäu ñöôïc söû duïng coù theå ôû döôùi daïng: than ñaù, than buøn, khí ñoát, nhieân lieäu ñöôïc ñoát trong loø phaùt sinh ra nhieät vaø ñun nöôùc thaønh hôi nöôùc. Hôi nöôùc coù aùp löïc lôùn laøm quay tuabin hôi keùo theo roto cuûa maùy phaùt ñieän vaø phaùt ra ñieän. 2.1.1.2 Nhaø maùy nhieät ñieän tuabin coù ruùt hôi Nhaø maùy nhieät ñieän kieåu tuabin ngöng hôi coù hieäu suaát thaáp (30-40)% vì moät phaàn nhieät naêng thaûi ra ngoaøi qua khoùi, qua bình ngöng tuï. Hôi nöôùc sinh coâng ôû phaàn ñaàu cuûa tuabin laø chính, caùc phaàn sau hieäu suaát thaáp. Ñeå naâng cao hieäu suaát nhieät coù theå ruùt moät phaàn hôi nöôùc töø phaàn sau cuûa tuabin ñeå cung caáp hôi nöôùc cho caùc hoä söû duïng hôi nöôùc nhö nhaø maùy giaáy, deät nhuoäm v v hoaëc cung caáp nhieät ñeå söôûi. Nhöõng nhaø maùy naøy goïi laø nhaø maùy nhieät ñieän coù ruùt hôi. 2.1.1.3 Nhaø maùy nhieät ñieän tuabin khí: Nhieân lieäu ñöôïc söû duïng laø khí ñoát hoaëc daàu moû ñoát trong loø, khoâng khí giaûn nôû qua boä neùn ñeå coù aùp löïc lôùn truyeàn vaøo tuabin khí laøm quay Roto maùy phaùt ñieän khoâng qua moâi chaát trung gian nöôùc vaø hôi nöôùc. Tuabin khí coù hai loaïi: Tuabin khí coù chu trình hôû: khí giaõn neùn thoåi vaøo tuabin sinh coâng vaø xaû taát caû ra ngoaøi trôøi. Tuabin khí coù chu trình kín: khí giaûn neùn sau khi sinh coâng ñöôïc neùn laïi vaø quay trôû laïi buoàng ñoát taïo thaønh chu trình kín. 11
21. Maùy phaùt ñieän turbine gioù 2.1.1.4 Nhaø maùy töø thuûy ñoäng: Döïa treân nguyeân lyù doøng ñieän laø söï chuyeån ñoäng cuûa caùc ñieän töû, cho neân coù theå töø nhieät naêng taïo ra vuøng coù nhieät ñoä cao coù khaû naêng sinh ra nhieät ñieän töû trong moâi tröôøng coù töø tröôøng ñuû maïnh, döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng caùc ñieän töû naøy seõ chuyeån ñoäng vaø taïo neân doøng ñieän, maùy phaùt ñieän hoaït ñoäng theo nguyeân lyù naøy goïi laø maùy phaùt töø thuûy ñoäng. 2.1.1.5 Nhaø maùy ñieän nguyeân töû: Nhaø maùy ñieän nguyeân töû cuõng laø nhaø maùy nhieät ñieän nghóa laø bieán nhieät naêng thaønh ñieän naêng nhöng nhieät naêng khoâng phaûi thu ñöôïc do ñoát nhieân lieäu maø do phaûn öùng haït nhaân taïo ra. Quaù trình naøy ñöôïc thöïc hieän trong loø phaûn öùng haït nhaân. Nguyeân lieäu hieän nay duøng trong loø phaûn öùng chuû yeáu laø Uranium 235 (U235) hay Plutanium 239 ñöôïc taïo ra töø Uranium 238 (U238). Khi phaân huûy haït nhaân Uranium seõ taïo ra caùc nôtron nhanh coù naêng löôïng raát lôùn vôùi toác ñoä raát cao (15000-20000 km/s). Vôùi toác ñoä naøy phaûn öùng daây chuyeàn khoâng tieán trieån ñöôïc ñeå taïo ra caùc nôtron môùi cho neân trong loø phaûn öùng caùc nôtron nhanh phaûi ñöôïc haõm laïi thaønh nôtron chaäm (toác ñoä khoaûng 2 km/s). Chaát haõm thöôøng duøng laø nöôùc, nöôùc naëëêng hay than chì (graphit). Boä phaän haõm toác ñoä nôtron goïi laø thieát bò ñieàu toác. Ñieàu lo ngaïi nhaát hieän nay cuûa caùc nöôùc laø söï an toaøn roø ró sau thôøi gian vaän haønh nhieàu naêm do moät soá söï coá ñaõ xaûy ra ñoái vôùi nhaø maùy ñieän nguyeân töû cuûa caùc nöôùc ñaõ gaây haäu quaû nghieâm troïng trong khu vöïc lôùn. Do ñoù nhöõng naêm gaàn ñaây toác ñoä xaây döïng nhaø maùy ñieän nguyeân töû treân theá giôùi bò chaäm laïi, thaäm chí coù nhieàu nöôùc tuyeân boá seõ ñoùng cöûa khoâng vaän haønh caùc nhaø maùy ñaõ xaây döïng vaø taäp trung nghieân cöùu theo höôùng khaùc ñeå ñaùp öùng nhu caàu naêng löôïng ngaøy caøng taêng cuûa con ngöôøi. 2.1.1.6 Nhaø maùy ñieän söû duïng naêng löôïng maët trôøi: Naêng löôïng maët trôøi ñöôïc söû duïng döôùi hai hình thöùc: - Pin maët trôøi (hay goïi laø pin quang ñieän). Naêng löôïng maët trôøi ñöôïc bieán ñoåi thaønh ñieän naêng khoâng qua khaâu trung gian nhieät naêng. Pin maët trôøi ñöôïc caáu taïo goàm hai lôùp baùn daån p vaø n tieáp xuùc nhau qua lôùp chuyeån tieáp p-n. Döôùi taùc duïng cuûa aùnh saùng maët trôøi vaøo lôùp chuyeån tieáp p-n vôùi söï khuyeách taùn cuûa caùc haït daãån cô baûn vaø taïo neân ñieän tröôøng do ñoù coù hieäu ñieän theá hay söùc ñieän doäng quang ñieän Söùc ñieän ñoäng quang ñieän phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä chieáu saùng vaø cung caáp ñieän naêng cho phuï taûi giöõa 2 cöïc. Vôùi kích thöôùc caùc cöïc 1dm x 1dm teá baøo quang ñieän cho coâng suaát 1W khi cöôøng ñoä böùc xaï cuûa maët trôøi laø 1KW / m2. Pin maët trôøi ñöôïc söû duïng roäng raõûi trong caùc thieát bò coù coâng suaát nhoû trong thoâng tin, maùy tính ñieän töø v v Pin maët trôøi cuõng coù theå söû duïng qua boä tích tröû naêng löôïng baèng acqui nhöng giaù thaønh cao, do ñoù chæ ñöôïc duøng ôû nhöõng nôi khoâng coù nguoàn ñieän, ví duï ôû haûi ñaûo v v 12