Đề kiểm tra giữa học kỳ I môn Năng lượng tái tạo - Năm học 2015-2016 (Có đáp án)

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ 1, NĂM HỌC 2015-2016. Ngày kiểm tra: 8/10/2015. 
MÔN THI: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO. Thời gian: 45 phút. 
Sinh viên được phép sử dụng tài liệu của riêng mình. 
Tấm pin mặt trời loại 72 tế bào (loại polycrystalline) ghép nối tiếp, thông số ở STC: 
Công suất cực đại (Pmax) 300 W Hệ số nhiệt của Isc 0,050 %/
o
C 
Điện áp ở Pmax (Vmpp) 35,2 V Hệ số nhiệt của Voc - 0,321%/
 o
C 
Dòng điện ở Pmax (Impp) 8,52 A Hệ số nhiệt của Pmax - 0,439%/
 o
C 
Dòng điện ngắn mạch (Isc) 8,94 A NOCT 46,2 C 
Điện áp hở mạch (Voc) 45,1 V 
Hiệu suất suy giảm do các tấm pin không đồng nhất khi ghép nối, bụi bẩn, là 3%. 
Tại TP.HCM (10o45'0'' vĩ Bắc), ngày 8/10, lúc 12:30 (giờ mặt trời), nhiệt độ ngoài 
trời 280C, cường độ nắng trực diện là 1kW/m2, AM1,5. Biết ở TP.HCM có 5 giờ 
nắng/ngày khi tấm pin lắm song song mặt đất. Khi tấm pin lắp trực diện mặt trời: 
a) Tính góc phương vị, cao độ, góc nghiêng lắp đặt tấm pin? Tính số giờ nắng?(3đ) 
b) Tính toán lựa chọn thiết bị (gồm bộ nghịch lưu, acquy, bộ sạc, số lượng pin 
mặt trời, sơ đồ nối dây) để cấp điện vừa đủ trong 1 ngày từ các tấm pin mặt 
trời ở trên cho tải công suất 3000W/220Vac (hệ số công suất 0,8) liên tục từ 
18g-23g hằng ngày? Biết bộ nghịch lưu có hiệu suất 90%, acquy loại axit-chì 
deep-cycle, hiệu suất năng lượng 75%, bộ sạc có hiệu suất 95%. (5đ) 
c) Nếu dàn pin ở câu b) được chuyển hẳn thành hệ hòa lưới (công suất rất lớn), 
tính điện năng trong 1 ngày? Biết hiệu suất bộ inverter hòa lưới là 90%? (2đ) 
------------------------------------------------- ------------------------------------------------- 
 Đáp án SƠ BỘ ĐỂ THAM KHẢO BÀI GIẢI: 
Ket qua __________________________ 
a) delta_a = -6.957916 do1 
a) H_a = -7.500000 do 
a) phiS_a = -23.180588 do 
a) bta_a = 70.782585 do 
a) tilt_a = 19.217415 do 
a) hd_a = 5.295060 
a) Peak Hours = 5.295000 gio 
b) Tcell = 60.750000 oC 
b) Pm_b = 252.917250 W 
b) S_inv > 3529.411765-VA, chon inverter 
>4-kVA. 
b) Chon dien ap he thong: 48.000000-V. 
b) C > 542.534722-Ah, chon 16 acquy 
12V/150Ah ghep thanh he 48V. 
b) Nsolar > 18.007264 panels. Chon 18 tam 
ghep thanh 9 nhanh song song! 
b) Bo sac: V.batt=48.000000-V, 
I.solar>81.898223-A, I.batt>94.882243-A 
c) Pg_max = 3.975946 kW 
c) Eg = 21.052632 kWh/day 
Câu a: 
% KTGK Lop NLTT CQ HK1 NH 2015-2016 
% Cau 1 
% Matlab tinh goc theo rad! 
clc 
clear all 
do_rad=pi/180 
rad_do=180/pi 
L = 10+45/60 
n = (274-1)+8 % ngay 8 thang 10 
ST_a = 12.5 % 12:30 
hd = 5 % 5 gio nang 
% Cau a 
delta = 23.45*sin((360/365*(n-81))*do_rad) 
H_a = (12-ST_a)*15 % do 
sin_bta_a = 
cos(L*do_rad)*cos(delta*do_rad)*cos(H_a*do_rad)+sin(L
*do_rad)*sin(delta*do_rad) 
bta_a = rad_do*asin(sin_bta_a) 
if(bta_a>180) 
 bta_a=180-bta_a 
end 
%m_a = 1/sin(bta_a*do_rad) 
tilt_a = 90-bta_a 
sin_phiS_a= 
cos(delta*do_rad)*sin(H_a*do_rad)/cos(bta_a*do_rad) 
phiS_a = rad_do*asin(sin_phiS_a) 
cos_H_a = cos(H_a*do_rad) 
tandpL_a = tan(delta*do_rad)/tan(L*do_rad) 
if(cos_H_a<tandpL_a) 
 phiS_a = sign(H_a)*180 - phiS_a 
end 
hd_a=hd/cos(tilt_a*do_rad) 
disp('Ket qua 
______________________________________') 
TEXT = sprintf('a) delta_a = %f do', delta); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) H_a = %f do', H_a); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) phiS_a = %f do', phiS_a); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) bta_a = %f do', bta_a); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) tilt_a = %f do', tilt_a); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('a) hd_a = %f', hd_a); disp(TEXT) 
Câu b,c: 
% KTGK Lop NLTT CQ HK1 NH 2015-2016 
% Cau b, c 
clc 
clear all 
q=1.602e-19 
k=1.381e-23 
n=72 
% Thong so pin: 
Pm=300 
Vm=35.2 
Im=8.52 
Isc=8.94 
Voc=45.1 
NOCT=46.2 
TCIsc=0.050 % %/K 
TCVoc=-0.321 % %/K 
TCPm=-0.439 % %/K 
Tamb=28 
S=1 
Pload=3000 %W 
PF=0.85 
TimeUSE=5 %18-23g 
Peak_Hour=5.295 
Eff_array=0.97 
Eff_INV=0.9 
Eff_Batt=0.75 
Eff_Charger=0.95 
Eff_INV_grid=0.9 
disp('Cau b _________________________') 
Tcell=Tamb+(NOCT-20)/0.8 
%Voc_b=Voc*(1+TCVoc/100*(Tcell-25)) 
Isc_b=Isc*(1+TCIsc/100*(Tcell-25)) 
Pm_b=Pm*(1+TCPm/100*(Tcell-25)) 
S_inv = Pload/PF 
Vaq = 48 % Pinv_in>2400W 
E_load =Pload*TimeUSE % 5gio/ngay 
P_acquy_out = Pload/Eff_INV 
I_acquy_out = P_acquy_out/Vaq 
E_acquy_out = E_load/Eff_INV 
E_acquy_in = E_acquy_out/Eff_Batt 
Ah_acquy_out = E_acquy_out/Vaq % Moi ngay 
%Ah_acquy_in = Ah_acquy_out/0.9 % Hieu suat 
Coulomb 90% 
E_solar_out= E_acquy_in/Eff_Charger/Eff_array 
P_solar = E_solar_out/Peak_Hour 
N_solar = P_solar/Pm_b % Pin va acquy deu la loai 48V 
C_deepcycle = Ah_acquy_out/0.8 % Acquy xa sau 
(deep-cycle) 80% 
DR=C_deepcycle/(I_acquy_out) % 
TEXT = sprintf('Toc do xa acquy la C/%f => Chon 
T_DR=0.8!', DR); disp(TEXT) 
C_batt=C_deepcycle/0.8 % Tra do thi 9.42 o 28oC co 
T_DR=0.8 
disp('Cau c ______He hoa luoi____________') 
Pg_max = P_solar*Eff_INV_grid*Eff_array 
Eg = Pg_max*Peak_Hour 
disp('Ket qua ________________________________') 
TEXT = sprintf('a) Peak Hours = %f gio', Peak_Hour); 
disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) Tcell = %f oC', Tcell); disp(TEXT) 
%TEXT = sprintf('b) Voc_b = %f V', Voc_b); disp(TEXT) 
%TEXT = sprintf('b) Isc_b = %f A', Isc_b); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) Pm_b = %f W', Pm_b); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) S_inv > %f-VA, chon inverter >4-
kVA.', S_inv); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) Chon dien ap he thong: %f-V.', Vaq); 
disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) C > %f-Ah, chon 16 acquy 12V/150Ah 
ghep thanh he 48V.', C_batt); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) Nsolar > %f panels. Chon 18 tam 
ghep thanh 9 nhanh song song!', N_solar); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('b) Bo sac: V.batt=%f-V, I.solar>%f-A, 
I.batt>%f-A', Vaq, 9*Isc_b, P_solar/Vaq); disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('c) Pg_max = %f kW', Pg_max/1000); 
disp(TEXT) 
TEXT = sprintf('c) Eg = %f kWh/day', Eg/1000); 
disp(TEXT)