Giải pháp pin tích trữ năng lượng cho doanh nghiệp và công nghiệp

Theo dõi KTMT trên

Với quyết tâm giảm phát thải CO2 để chống biến đổi khí hậu, nhiều quốc gia trên thế giới đang chuyển đổi năng lượng rất mạnh mẽ theo hướng giảm dần nguồn năng lượng hóa thạch để chuyển sang sử dụng năng lượng tái tạo, trong đó có điện gió và điện mặt trời. Với công nghệ không ngừng cải tiến và phát triển, giá thành sản xuất ngày càng rẻ hơn thì có thể khẳng định điện gió và điện mặt trời sẽ là nguồn năng lượng chính của thế giới trong tương lai.

Tuy nhiên, tài nguyên điện gió và điện mặt trời tuy sạch sẽ, dồi dào và miễn phí nhưng có một đặc điểm là không ổn định vì phụ thuộc vào thời tiết. Hiện nay có nhiều giải pháp để khắc phục nhược điểm này, trong đó giải pháp tích trữ năng lượng bằng công nghệ pin Lithium ion nổi bật hơn cả và đang được nhiều nước áp dụng.

Trong bài viết này LITHACO giới thiệu giải pháp Lưu trữ năng lượng cho doanh nghiệp và công nghiệp bằng công nghệ pin Lithium ion của hãng Alpha.

Với công nghệ đến từ Đức, giải pháp này đưa đến cho doanh nhiệp một bộ sản phẩm đáng tin cậy. Để có thể đáp ứng cho đa dạng các nhu cầu của người dùng, giải pháp này bao gồm 3 phân khúc công suất 30/50/100kW với tên gọi tương ứng là Storion-H30, Storion-T50 và Storion-T100. Với các thông số cơ bản được trình bày trong bảng 1.

Bảng 1. Thông số kỹ thuật hệ thống lưu trữ Storion-H30/T50/T100.

Giải pháp lưu trữ năng lượng Alpha.ESS mang đến đa dạng về cấp công suất để đáp ứng từng nhu cầu của khách hàng. Không những thế các hệ thống này còn có thể mở rộng công suất lên gấp nhiều lần bằng cách ghép nối song song với nhau, thông qua việc giao tiếp dễ dàng giữa các bộ Điều khiển công suất (PCS) mà việc cân bằng công suất càng trở nên dễ dàng hơn.

Mỗi hệ thống có khả năng mở rộng mức dung lượng pin lưu trữ tối đa lên đến hàng Megawatt giờ điện. Kết hợp với khả năng đấu nối điện mặt trời trực tiếp hay gián tiếp giúp tăng độ linh hoạt của hệ thống.

Hệ thống sử dụng pin tích trữ năng lượng với chất liệu Lithium Sắt Phốtphat (LFP), dòng pin Lithium-ion này có mật độ năng lượng cao, chịu được dòng xả lớn cũng như chịu tải cao, tuổi thọ lên đến 10.000 chu kì, dễ dàng vận hành bảo trì và thân thiện với môi trường nên được ứng dụng rất nhiều trong lưu trữ năng lượng và ô tô điện (Tesla, Vinfast…).

Ngoài ra, Lithium-ion đã được trao giải Nobel Hóa học vào năm 2019 để vinh danh 3 nhà khoa học vì những đóng góp to lớn trong nghiên cứu phát triển ra loại pin mãnh mẽ, an toàn, bền bỉ và có tính ứng dụng rất cao, 3 nhà khoa học danh dự được nhận giải Nobel 2019 là Stanley Whitingham (1970 Li rechargeable battery) Đại học Bighamton, Bang New York; Jonh B.Goodenough Đại học Texas ở Austin, Hoa Kỳ và Akira Yoshino đến từ Asahi Kasei Corporation, Tokyo Nhật Bản.

Các thiết bị chính trong hệ thống:

- Biến tần DC/AC tích hợp.

- PCS, BMU - Bộ điều khiển công suất và quản lý của hệ thống lưu trữ năng lượng.

- Các module pin LFP lưu trữ năng lượng (có thể ghép nối để nâng dung lượng lưu trữ lên đến 2 MWh).

- Tủ điện tích hợp hệ thống - giúp tối ưu không gian lắp đặt và đấu nối.

- Pin mặt trời (có thể có hoặc không - tùy theo nhu cầu).

Sơ đồ của hệ thống lưu trữ:

Các giải pháp lưu trữ năng lượng Alpha.ESS cho phép chúng ta sử dụng với nhiều mục đích khác nhau nhờ vào khả năng Đa kết nối của hệ thống, từ đó đáp ứng được bất kỳ nhu cầu nào của người dùng. Trong đó, LITHACO đưa ra 4 phương án lắp đặt được xem là tối ưu nhất với nhu cầu của thị trường Việt Nam hiện nay bao gồm: Đấu nối AC (AC-Coupled) - Hình 1, Đấu nối DC (DC-Coupled) - Hình 2, Đấu nối hỗn hợp (Hybrid) - Hình 3, Lưu trữ năng lượng (ESS) - Hình 4.

Hình 1. Đấu nối AC (AC-Coupled).

Với phương án AC-Coupled, khách hàng chỉ cần lắp đặt hệ thống lưu trữ năng lượng vào hệ thống điện hiện hữu. Thông qua các bộ điều khiển công suất và đồng hồ thông minh (smart meter), hệ thống sẽ tối ưu nguồn phát và nguồn lưu trữ theo nhu cầu của người dùng.

Hình 2. Đấu nối DC (DC-Coupled).

Với phương án DC-Coupled, khách hàng sẽ lắp đặt một hệ thống điện mặt trời (chỉ bao gồm pin mặt trời) kết hợp với hệ thống lưu trữ năng lượng. Thông qua đồng hồ thông minh (smart meter), hệ thống sẽ vận hành theo cơ chế tối ưu sử dụng hay phát lên lưới theo nhu cầu của người dùng.

Hình 3. Đấu nối hỗn hợp (Hybrid).

Với phương án đấu nối hỗn hợp (Hybrid), khách hàng sẽ lắp đặt thêm hệ thống điện mặt trời (chỉ bao gồm pin mặt trời) kết hợp với hệ thống lưu trữ năng lượng. Thông qua các đồng hồ thông minh và bộ điều khiển biến tần của hệ thống điện mặt trời hiện hữu từ đó tối ưu cách thức sử dụng năng lượng theo nhu cầu người dùng.

Hình 4. Lưu trữ năng lượng (ESS).

Với phương án chỉ Lưu trữ năng lượng (ESS), khách hàng chỉ cần lắp đặt hệ thống pin tích trữ năng lượng vào hệ thống điện. Thông qua đồng hồ thông minh, hệ thống điều khiển sẽ tối ưu lượng điện lưu trữ theo nhu cầu của người dùng.

Đồi tượng phù hợp với giải pháp lưu trữ năng lượng Alpha.ESS:

Giải pháp lưu trữ năng lượng LITHACO đưa ra hướng tới những khách hàng là doanh nghiệp mong muốn được sử dụng một nguồn điện sạch, thân thiện với môi trường, có chất lượng đảm bảo và đáng tin cậy; những doanh nghiệp có mong muốn lắp đặt hay mở rộng điện mặt trời nhưng với mục đích sử dụng tối ưu mà không phát lên lưới; hay những doanh nghiệp muốn đầu tư vào hệ thống lưu trữ để sinh lợi nhuận nhờ phương pháp mua điện khung giờ thấp điểm và sử dụng vào khung giờ cao điểm. Giải pháp này có thể đáp ứng được nhu cầu của các doanh nghiệp trong cơ chính sách và thực trạng lưới điện Việt Nam hiện nay.

Ưu điểm của giải pháp lưu trữ ESS:

Chủ động trong việc sử dụng năng lượng Mặt trời một cách tối ưu và hiểu quả hơn.

Thay thế cho máy phát điện dự phòng cùng nhiều ưu thế vượt trội hơn.

Giải pháp kinh tế: Tự thu hồi vốn và tạo ra lợi nhuận chỉ sau 4 năm.

Cải thiện chất lượng điện năng của lưới điện.

Phù hợp theo xu hướng bảo vệ môi trường của thế giới.

1/ Chủ động về năng lượng:

Trước đây, với hệ thống điện mặt trời nối lưới, người dùng có thể đầu tư một hệ điện năng lượng sạch cho riêng mình để tự sử dụng vào buổi sáng hay bán lên lưới điện, giúp giảm bớt một phần hóa đơn tiền điện và tạo ra thu nhập thụ động. Nhưng với đặc điểm là một hệ thống điện mặt trời hòa lưới nên cũng có những nhược điểm riêng của nó:

Chỉ vận hành khi có lưới điện, cúp điện cũng đồng nghĩa với việc ngưng vận hành làm lãng phí năng lượng.

Chỉ vận hành và phát điện vào buổi sáng đến trước buổi chiều tối do phụ thuộc hoàn toàn vào bức xạ mặt trời.

Công suất và sản lượng biến thiên theo thời tiết.

Nhưng với giải pháp AlphaESS - hệ thống điện mặt trời kết hợp pin lưu trữ, những nhược điểm trên đã được khắc phục, đi kèm thêm nhiều lợi ích khác:

Không phụ thuộc vào lưới điện, hệ thống vẫn có thể vận hành độc lập khắc phục được các vấn đề khi cúp điện hay sa thải lưới điện khi đường dây quá tải.

Nhờ hệ thống lưu trữ, phần điện mặt trời dư vào ban ngày có thể được tích trữ lại và sử dụng vào những thời điểm mà người dùng mong muốn.

Công suất từ điện mặt trời phối hợp với công suất phát từ pin lưu trữ giúp cho công suất phát của hệ thống luôn ổn định. Không những vậy, với công nghệ biến tần đa kết nối, hệ thống còn có thể phối hợp song sóng với lưới điện và máy phát điện hiện hữu, đồng nghĩa với người dùng có đến 4 nguồn điện đầu vào, để đảm bảo cho người sử dụng luôn có điện trong nhiều trường hợp khác nhau.

2/ Thay thế máy phát điện dự phòng:

Máy phát điện truyền thống là một biện pháp dự phòng để có thể đảm bảo nguồn điện cho hệ thống vận hành, mặc dù rằng hệ thống này đi kèm với nhiều nhược điểm như gây ra tiếng ồn lớn khi vận hành, tiêu tốn nhiên liệu (xăng, dầu), thời gian khởi động lâu, vận hành thủ công và chi phí bảo trì bảo dưỡng lớn…

Với giải pháp lưu trữ năng lượng Alpha.ESS, máy phát điện dự phòng giờ đây có thể được thay thế bằng hệ thống lưu trữ pin, với đặc tính kỹ thuật ưu việt hơn: Không ồn - không tốn nhiên liệu - không gây ngắt quảng hệ thống điện - không cần người vận hành trực tiếp và đặc biệt có thời gian bảo hành lên đến 10 năm.

Với sự phát triển của công nghệ ngày nay, hệ thống lưu trữ năng lượng cũng dần có thể thay thế cho UPS, nhờ khả năng vận hành tự động, giám sát theo dõi từ xa và thời gian phát điện dài.

3/ Giải pháp kinh tế:

Với giải pháp điện mặt trời kết hợp pin lưu trữ năng lượng của Alpha.ESS, người dùng có thể điều phối năng lượng mặt trời theo ý muốn.

Với giá điện phân chia theo giờ như hiện nay, sẽ có 3 khung giá khác nhau ứng với các khung giờ cao điểm - bình thường - thấp điểm được thể hiện trong Bảng 2, vào trung bình một ngày sẽ có 4 - 5 tiếng nắng đỉnh rơi vào khung giờ từ 11h đến 15h - khung giờ giá điện bình thường, trong khi giờ cao điểm là từ 9h30 đến 11h30 và 17h đến 20h. Vì vậy điện mặt trời được sẽ được sử dụng không tối ưu.

Bảng 2. Biểu giá bán lẻ điện (gồm VAT 10%) - Dữ liệu từ EVN.

Bằng khả năng tùy chỉnh của mình, hệ thống cho phép người dùng thiết lập tích trữ phần điện mặt trời sinh ra để sử dụng cho tải vào giờ cao điểm giúp tối ưu kinh tế điện mặt trời hơn. Ngoài ra, hệ thống này còn cho phép hệ lưu trữ có thể tích trữ điện vào khung giờ thấp điểm và phát lên sử dụng vào khung giờ cao điểm. Từ sự chênh lệch giá giữa hai khung giờ, hệ thống tự sinh lời và có thể hồi vốn chỉ trong vòng 4 năm. Nhờ vậy, giải pháp lưu trữ của Alpha.ESS phù hợp cho các hộ kinh doanh hay sản xuất kể cả có hay không có điện mặt trời.

4/ Giải pháp cho chất lượng điện năng:

Hệ thống điện mặt trời kết hợp lưu trữ của Alpha.ESS đảm bảo cho đầu ra tải ưu tiên luôn có điện trong mọi trường hợp, đồng thời hệ thống này cũng có thể xem là một nguồn điện độc lập nên điện áp, tần số ra sẽ ổn định. Như ở những khu vực phía cuối đường dây tải điện hay khu vực sử dụng điện nhiều làm sụt áp đường dây, khiến cho các thiết bị điện chập chờn, ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của thiết bị, thì đây là một giải pháp cho người dùng mong muốn một hệ thống điện có chất lượng đáng tin cậy.

Giải pháp này có nhiều ưu điểm: Điều tần rất nhanh, điều chỉnh công suất tốt, giảm tắc nghẽn hệ thống truyền tải và phân phối, hạn chế cắt giảm công suất năng lượng tái tạo, thi công nhanh chóng, chi phí đầu tư rẻ hơn thủy điện tích năng.

5/ Tiếp cận với xu thế của thế giới:

Với mục tiêu hàng đầu là bảo vệ môi trường, giảm lượng khí thải và tăng cường nguồn năng lượng tái tạo - năng lượng xanh. Năng lượng mặt trời, điện gió, thủy điện, điện Hydrogen, điện sinh khối,… đang càng ngày một phát triển và là nguồn năng lượng mà các nước hàng đầu trên thế giới như Mỹ, Nhật Bản, Đức, Úc, Châu Âu… ưu tiên để dần thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch phát thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính. Trong đó, điện mặt trời đang là xu thế của nguồn năng lượng thế giới với cơ cấu sản xuất, lắp đặt và vận hành dễ dàng; nói một cách đơn giản thì nơi nào có ánh mặt trời thì nơi đó có điện mặt trời - cũng tức là bất cứ đâu cũng có thể có một nguồn năng lượng sạch dồi dào và miễn phí...

Nhưng điện mặt trời chỉ có thể sử dụng vào ban ngày và thường phụ thuộc vào lưới điện để có thể cân bằng công suất. Bằng công nghệ lưu trữ pin, điện mặt trời ngày nay gần như đã có thể khắc phục được các nhược điểm của nó, hình thành một cơ chế lưới điện nhỏ vận hành mà không còn bất ổn do thời tiết. Vì vậy, điện mặt trời có kết hợp lưu trữ năng lượng là một hệ thống hoàn hảo cho mọi nhu cầu của người dùng và là xu thế của thế giới hiện nay.

Với hàng loạt những ưu điểm của công nghệ lưu trữ năng lượng bằng công nghệ pin Lithium ion, Cơ quan năng lượng quốc tế IEA và BloombergNEF đã dự báo rằng lưu trữ năng lượng pin Lithium sẽ bùng nổ ngay thập niên này.

PV