Phú Yên: Giải pháp hữu ích cho việc sử dụng năng lượng pin mặt trời

Hiện nay nhu cầu sử dụng năng lượng của con người ngày càng tăng nhất là năng lượng điện để phục vụ cho nhu cầu đời sống sinh hoạt, sản xuất,... Trong khi đó các nguồn nhiên liệu truyền thống đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng. Ngoài ra các dạng năng lượng này gây ra ô nhiễm môi trường xung quanh và làm tăng hiệu ứng nhà kính… TS Lê Kim Anh (43 tuổi) Trưởng nhóm tác giả, cho biết.

TS Lê Kim Anh và ThS.Phạm Duy phượng (thứ 3 và 4 bên trái sang) cùng lãnh đạo trường Cao đảng Công Thương miền Trung và Ban Tổ chức tại Lê Tổng kết trao giải Hội thi STKT lần thứ 9

Phương pháp điều khiển nguồn điện pin mặt trời

Theo TS Lê Kim Anh, giải trình: Hệ thống điều khiển nguồn điện pin mặt trời sinh ra dòng điện một chiều từ nguồn năng lượng bức xạ mặt trời, có thể dùng cấp điện trực tiếp cho phụ tải một chiều hoặc xoay chiều; hệ thống được vận hành độc lập, hoặc vận hành nối lưới nhờ bộ chuyển đổi Inverter nối lưới DC/AC. Hệ thống nguồn điện pin mặt trời nối lưới bao gồm các khối chính: các tấm pin mặt trời, khối biến đổi nguồn điện (DC/DC, DC/AC) và các thiết bị hỗ trợ khác (bảo vệ, đo đếm, nối đất,…). Hệ thống nguồn điện pin mặt trời nối lưới cần đảm bảo 2 mục đích: khai thác tối ưu công suất phát của pin mặt trời và đưa tối đa dòng công suất vào lưới điện xoay chiều AC.

Trong hệ thống điện mặt trời vận hành độc lập, công nghệ này thường được ứng dụng cho các khu vực không có lưới điện công nghiệp hoặc cho các tải tiêu thụ đặc biệt, công suất nhỏ.Nhược điểm là phải dùng bộ ắc quy, vừa đắt tiền, vừa phải chăm sóc thường xuyên và vừa gây ô nhiễm môi trường. Mặt khác bộ ắc quy cũng chỉ tích được một lượng điện năng có hạn, còn với các dàn pin mặt trời hàng chục hay hàng trăm kW thì sử dụng ắc quy tích điện là một vấn đề khó khăn rất lớn, thậm chí là không thể.

Trong hệ thống điện mặt trời nối lưới, lưu ý rằng pin mặt trời chỉ phát lên lưới nguồn công suất tác dụng mà không cấp nguồn công suất phản kháng, điều này gây ảnh hưởng tới hệ số công suất của lưới điện. Việc lựa chọn hệ số công suất phát của nguồn pin mặt trời tương thích với hệ số công suất yêu cầu của lưới điện nhằm cho phép điều chỉnh lượng công suất tác dụng và công suất phản kháng đưa lên lưới điện tùy theo yêu cầu công suất của lưới điện

Tính mới và tính sáng tạo của giải pháp

Thay mặt nhóm tác giả để thuyết trình giải pháp tại Chung khảo Hội thi, TS Lê Kim Anh, chia sẻ trước Hội đông Ban giám khảo: Hiện nay công nghệ để chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện của các tế bào quang điện hiện vẫn đạt hiệu suất thấp. Ứng dụng cấu trúc điều khiển phân tầng trong điều khiển cho nguồn điện pin mặt trời, nhằm đảm bảo các tế bào quang điện luôn hoạt động ở công suất tối đa.

Tính độc đáo của giải pháp là xây dựng mô hình điều khiển đảm bảo được  là tần số, biên độ và độ lệch điện áp luôn đạt giá trị ổn định. Ngoài ra giảm được các sóng hài bậc cao, điều này có ý nghĩa lớn đến việc nâng cao chất lượng điện năng.

Tính sáng tạo của sử dụng phương pháp điều khiển phân tầng cho nguồn điện pin mặt trời nhằm hướng đến phát triển lưới điện thông minh và điều khiển nối lưới linh hoạt.

Nói về khả năng tực tế và áp dụng giải pháp này vào cuộc sống-TS Lê Kim anh, khẳng định rằng: Ứng dụng làm mô hình dạy học cho các cơ sở giáo dục đại học; cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các Trung tâm giáo dục thường xuyên, các trường THPT…góp phần hỗ trợ và nâng cao chất lượng đào tạo và đồng thời sử dụng cung cấp điện chiếu sáng.

Về hiệu quả thì: “ Đối với lĩnh vực KH&CN: Đề xuất một hướng mới trong điều khiển cho nguồn pin mặt trời để phát huy đối đa công suất phát ra của hệ thống, bất chấp tải nối với hệ thống, nhưng tần số và điện áp luôn đạt giá trị ổn định. Đối với kinh tế - xã hội với môi trường: Bổ sung thêm nguồn điện vào hệ thống lưới điện quốc gia; khách hàng sử dụng điện giảm chi phí; giảm biến đổi khí hậu và giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch có nguy cơ cạn kiệt, gây ô nhiễm môi trường. Việc sản xuất, vận chuyển, lắp đặt và vận hành các nhà máy điện mặt trời về cơ bản không phát thải các loại khí độc hại vào khí quyển... ”

Đánh giá về giả pháp này, ông Nguyển Văn Khoa- Chủ tịch Hội đồng Giám khảo Hội thi STKT tỉnh Phú Yên, lần thứ 9, cho biết: “Giải  pháp: Hệ thống điều khiển và giám sát nguồn điện pin năng lượng mặt trời của nhóm tác giả Lê Kim Anh,  Phạm Duy Phượng và Phan Thành Minh đã góp phần cho người sử dụng điện pin mặt trời có phương pháp ứng dụng hiệu quả hơn” ./.