Đề kiểm tra giữa học kỳ I môn Năng lượng tái tạo - Năm học 2013-2014 (Có đáp án)

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ 1, NĂM HỌC 2013-2014. 
MÔN THI: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO. Thời gian: 45 phút. 
Sinh viên được phép sử dụng tài liệu. Không được phép trao đổi tài liệu. 
(Thang điểm 10. ) 
Câu 1. Tại Cần Thơ (L=10o1'0'' vĩ Bắc, 105°46'0" kinh Đông), vào ngày 04 tháng 10: 
a) Lúc mặt trời đứng bóng, tính góc thiên độ , góc cao độ N và góc nghiên (tilt) ? (1,5đ) 
b) Lúc 8 giờ sáng (giờ mặt trời), tính góc giờ H, góc cao độ , và góc phương vị S? (1,5đ) 
c) Vào buổi chiều, ở AM1,5. Tính góc cao độ , góc giờ H, góc phương vị S? (2 đ) 
Câu 2. Cho tấm pin mặt trời loại 72 tế bào nối tiếp, có các thông số ở STC (1kW/m2, 25oC, 
AM1,5) như sau: 
Tấm pin làm việc ở nhiệt độ môi trường 300C, cường độ nắng 1-sun (1kW/m2): 
a) Tính nhiệt độ trên tấm pin, điện áp hở mạch, dòng điện ngắn mạch, công suất cực đại 
của tấm pin? (2 đ) 
b) Tính điện áp hở mạch trên mỗi tế bào? Tính dòng ngược bảo hòa của tế bào I0? (1 đ) 
c) Cho tấm pin cấp điện trực tiếp cho acquy, điện áp đo được 2 đầu acquy là 24V: tính 
dòng điện và công suất mà tấm pin cung cấp cho acquy? (1 đ) 
d) Cho tấm pin cấp dòng điện 3A cho tải: tính điện áp trên mỗi tế bào và điện áp trên hai 
đầu tấm pin? (1 đ) 
Câu 3. Hệ điện mặt trời độc lập đảm bảo cung cấp vừa đủ điện năng cho tải bóng đèn 220Vac, 
250W, thắp sáng từ 18g đến 23g hằng ngày. Cho biết địa điểm lắp đặt pin mặt trời có nhiệt 
độ môi trường 30oC, và mỗi ngày có 5,1 giờ nắng. Tính toán thiết kế: 
a) Công suất inverter? Biết hiệu suất inverter 85%. (1 đ) 
b) Điện áp và dung lượng acquy? Chọn acquy deep-cycle, hiệu suất năng lượng 75%.(1,5 đ) 
c) Dòng điện và điện áp bộ sạc? Chọn loại bộ sạc acquy có MPPT và hiệu suất 95%. (1 đ) 
d) Số lượng tấm pin mặt trời và cách ghép nối? Chọn loại pin mặt trời như ở câu 2. (1,5 đ) 
-------------------------------------------------HẾT------------------------------------------------- 
Đáp án: 
Cau 1: 
a) delta = -5.400668 do 
a) btaN = 74.582665 do 
a) tilt = 15.417335 do 
b) H = 60.000000 do 
b) bta = 28.282688 do 
b) phiS = 78.254292 do 
c) bta_c = 41.810315 do 
c) H_c = -45.836944 do 
c) phiS_c = -73.368832 do 
Cau 2: 
a) Tcell = 63.750000 oC 
a) Voc_a = 38.000000 V 
a) Isc_a = 4.920900 A 
a) Pm_a = 129.000000 W 
b) Voc_b = 0.527778 V 
b) Io = 62.551170*10^-9 A 
c) I_c = 4.914832 V 
c) P_c = 117.955964 V 
d) Voc_cell_d = 0.500470 V 
d) Voc_d = 36.033829 V 
Cau 3: 
Ket qua _________________________________________________________ 
a) Sinv = 250.000000 VA, chon > 250VA 
a) Eload = 1250.000000 Wh 
b) Vaq = 12.000000 V 
b) C = 153.186275 Ah, chon > 150Ah 
c) Icharger = 14.762700 A, chon > 15A 
c) Vcharger = 12.000000 V 
d) Nsolar = 3.000000 panels, ghep song song 
Câu 1. 
% Lop NLTT 2012_Can Tho 
% Cau 1 
% Matlab tinh goc theo rad! 
clc 
clear all 
do_rad=pi/180 
rad_do=180/pi 
L = 10+1/60 
Lg = 105+46/60 % do Kinh Tay 
GMT = 7 
n = 274-1+4 % ngay 4 thang 10 
ST = 8 % 8AM 
m = 1.5 
% Cau a 
delta = 23.45*sin((360/365*(n-81))*do_rad) 
btaN1 = 90-L+delta 
tilt = 90-btaN1 
% Cau b 
H = 15*(12-ST) 
sin_bta = 
cos(L*do_rad)*cos(delta*do_rad)*cos(H*do_rad)+sin(L*do_
rad)*sin(delta*do_rad) 
bta = rad_do*asin(sin_bta) 
sin_phiS= 
cos(delta*do_rad)*sin(H*do_rad)/cos(bta*do_rad) 
cos_H = cos(H*do_rad) 
tandpL = tan(delta*do_rad)/tan(L*do_rad) 
if(cos_H>=tandpL) 
 phiS = rad_do*asin(sin_phiS) 
else 
 phiS = 180-rad_do*asin(sin_phiS) 
end 
% Cau c 
sin_bta_c = 1/m 
bta_c = rad_do*asin(sin_bta_c) 
cos_H_c = (sin_bta_c-
sin(L*do_rad)*sin(delta*do_rad))/cos(L*do_rad)/cos(delta*d
o_rad) 
H_c = -rad_do*acos(cos_H_c) % Buoi chieu: H_c < 0 
sin_phiS_c= 
cos(delta*do_rad)*sin(H_c*do_rad)/cos(bta_c*do_rad) 
if(cos_H_c>=tandpL) 
 phiS_c = rad_do*asin(sin_phiS_c) 
else 
 phiS_c = 180-rad_do*asin(sin_phiS_c) 
end 
disp('Ket qua 
_______________________________________________
__________') 
TEXT = sprintf('a) delta = %f do', delta); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) btaN = %f do', btaN1); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) tilt = %f do', tilt); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) H = %f do', H); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) bta = %f do', bta); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) phiS = %f do', phiS); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('c) bta_c = %f do', bta_c); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('c) H_c = %f do', H_c); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('c) phiS_c = %f do', phiS_c); disp(TEXT) 
Câu 2. 
% Lop NLTT 2012_ Can Tho 
% Cau 2 
clc 
clear all 
q=1.602e-19 
k=1.381e-23 
n=72 
% Thong so pin: 
Pm=160 
Isc=4.8 
Voc=44.2 
Vm=35.1 
Im=4.55 
NOCT=47 
TCIsc=0.065 % %/K 
TCVoc=-0.160 % V/K 
TCPm=-0.5 % %/K 
% Cau a. 
Tamb=30 
NOCT=47 
% Cau b. 
S=1 
% Cau c. 
Vaq=24 
% Cau d. 
I_d=3 
% Cau a 
Tcell=Tamb+(NOCT-20)/0.8 
Voc_a=Voc + TCVoc*(Tcell-25) 
Isc_a=Isc*(1+TCIsc/100*(Tcell-25)) 
Pm_a=Pm*(1+TCPm/100*(Tcell-25)) 
% Cau b 
Voc_b=Voc_a/n 
Isc_b= Isc_a; 
Io=Isc_b/(exp(q/k/(273+Tcell)*Voc_b)-1) 
% Cau c 
V_c=Vaq/n 
I_c=Isc_b-Io*(exp(q/k/(273+Tcell)*V_c)-1) 
P_c=Vaq*I_c 
% Cau d 
Voc_cell_d=k/q*(273+Tcell)*log((Isc_b-I_d)/Io+1) 
Voc_d=Voc_cell_d*n 
disp('Ket qua 
__________________________________________________
_______') 
TEXT = sprintf('a) Tcell = %f oC', Tcell); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) Voc_a = %f V', Voc_a); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) Isc_a = %f A', Isc_a); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) Pm_a = %f W', Pm_a); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) Voc_b = %f V', Voc_b); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) Io = %f A', Io); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('c) I_c = %f V', I_c); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('c) P_c = %f V', P_c); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('d) Voc_cell_d = %f V', Voc_cell_d); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('d) Voc_d = %f V', Voc_d); disp(TEXT) 
Câu 3. 
% Lop NLTT 2012_ Can Tho 
% Cau 3 
clc 
clear all 
% Thong so pin: 
Pm=160 
Isc=4.8 
Voc=44.2 
Vm=35.1 
Im=4.55 
NOCT=47 
TCIsc=0.065 % %/K 
TCVoc=-0.160 % V/K 
TCPm=-0.5 % %/K 
Tamb = 30 % oC 
Pload=250 %W 
PF = 1 
% Cau a. 
Sinv = Pload/PF 
Eload =Pload*5 % 5gio/ngay 
% Cau b. 
Pinv_in = Pload/0.85 % Hieu suat Inverter 
Vaq = 12 % Pinv_in<1200W 
Eacquy_out = Eload/0.85 % Hieu suat Inverter 
Ah = Eacquy_out/Vaq % Acquy xa sau 100% 
%Ah = Eacquy_out/Vaq/0.8 % Acquy xa sau 80% 
% Cau d. 
Eacquy_in=Eacquy_out/0.75 % Hieu suat nang luong cua 
acquy 
Esolar_out=Eacquy_in/0.95 % Hieu suat nang luong cua bo 
sac 
Wp = Esolar_out/5.1 % 5.1 gio nang/ngay 
 % Cau 2a 
Tcell=Tamb+(NOCT-20)/0.8 
%Voc_b=Voc*(1+TCVoc/100*(Tcell-25)) 
Voc_2a=Voc + TCVoc*(Tcell-25) 
Isc_2a=Isc*(1+TCIsc/100*(Tcell-25)) 
%Isc_a=Isc + TCIsc*(Tcell-25) 
Pm_2a=Pm*(1+TCPm/100*(Tcell-25)) 
Nsolar = Wp/Pm_2a 
Nsolar =round(Nsolar) 
% Cau c. 
Icharger = Isc_2a*Nsolar/(Vaq/12) 
Vcharger = Vaq 
disp('Ket qua 
__________________________________________________
_______') 
TEXT = sprintf('a) Sinv = %f VA', Sinv); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) Eload = %f Wh', Eload); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) Vaq = %f V', Vaq); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) Ah = %f Ah', Ah); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('c) Icharger = %f A, chon > 15A', Icharger); 
disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('c) Vcharger = %f V', Vcharger); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('d) Nsolar = %f V, ghep song song', Nsolar); 
disp(TEXT)