Kiến thức cơ bản về tủ lưu trữ năng lượng: phân tích toàn cảnh từ nguyên lý đến ứng dụng

Tủ lưu trữ năng lượng là thiết bị tích hợp được sử dụng trong các hệ thống năng lượng điện hiện đại để lưu trữ năng lượng điện và giải phóng theo yêu cầu. Bản chất của nó là thực hiện việc truyền năng lượng điện theo không gian và thời gian thông qua các phương tiện điện hóa (chủ yếu là pin lithium{1}}ion). Theo cấu hình thực tế của dự án, dung lượng lưu trữ điện của một tủ lưu trữ năng lượng có thể đạt tới hàng nghìn kilowatt giờ, tương đương với nhu cầu điện của hàng trăm hộ gia đình bình thường trong một ngày. Đặc tính lưu trữ năng lượng-quy mô lớn này cho phép nó đóng vai trò là "bộ điều chỉnh linh hoạt" trong các lĩnh vực sản xuất năng lượng mới và điều tiết lưới điện cao điểm. Từ góc độ phân loại kỹ thuật, tủ lưu trữ năng lượng chủ yếu được chia thành hai loại: tập trung và phân tán. Tủ lưu trữ năng lượng tập trung chủ yếu được sử dụng trong các trường hợp năng lượng cao-như trang trại gió và quang điện lớn, nhà máy điện mặt đất hoặc khu công nghiệp; Tủ lưu trữ năng lượng phân tán phù hợp hơn cho người dùng công nghiệp và thương mại, khu phức hợp thương mại hoặc lưới điện siêu nhỏ và các dịp khác có không gian hạn chế và khả năng triển khai linh hoạt.

 

Bất kể loại nào, giá trị cốt lõi của tủ lưu trữ năng lượng là giải quyết vấn đề không khớp về thời gian giữa cung và cầu điện. Lấy việc sản xuất năng lượng quang điện làm ví dụ, tủ lưu trữ năng lượng có thể lưu trữ lượng điện dư thừa do hệ thống quang điện tạo ra khi có đủ ánh nắng mặt trời và giải phóng lượng điện đó vào ban đêm hoặc khi sản lượng quang điện không đủ vào những ngày nhiều mây, do đó cải thiện đáng kể tốc độ tự tiêu thụ và tính thân thiện với kết nối lưới của năng lượng tái tạo. Trong cấu hình kỹ thuật của Tủ lưu trữ năng lượng gió mặt trời hoặc tủ lưu trữ pin năng lượng mặt trời, tủ lưu trữ năng lượng được sử dụng cùng với bộ biến tần quang điện và bộ điều khiển phát điện gió để tạo thành bể đệm năng lượng ở phía phát điện mới, làm giảm hiệu quả tác động của việc phát điện không liên tục trên lưới điện.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Một hệ thống tủ lưu trữ năng lượng hoàn chỉnh được tích hợp cao độ từ bốn mô-đun chức năng chính. Lõi năng lượng của tủ lưu trữ pin năng lượng mặt trời bao gồm một số mô-đun pin được kết nối nối tiếp và song song. Các sản phẩm phổ thông sử dụng pin lithium sắt photphat mô-đun, có tuổi thọ thường hơn 6.000 lần và có thể hỗ trợ hoạt động ổn định trong hơn 10 năm trong điều kiện sạc và xả hàng ngày. Hệ thống quản lý pin (BMS) giống như cảm biến của hệ thần kinh. Nó theo dõi điện áp, nhiệt độ và điện trở trong của từng chuỗi pin theo thời gian thực. Nó sử dụng công nghệ cân bằng chủ động để loại bỏ sự khác biệt giữa các tế bào và ngăn chặn tình trạng sạc quá mức,-xả quá mức và thoát nhiệt.

 

Hệ thống chuyển đổi năng lượng (PCS) là trung tâm chuyển đổi dạng năng lượng điện và chịu trách nhiệm chuyển đổi hai chiều giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều. Hiệu suất chuyển đổi của PCS hiện đại đã vượt quá 96% và nó có các chức năng hỗ trợ lưới điện như bù công suất phản kháng và triệt tiêu sóng hài. Hệ thống quản lý năng lượng (EMS) là “bộ não” của toàn bộ hệ thống. Dựa trên dự đoán tải, tín hiệu giá điện và trạng thái pin, nó linh hoạt tối ưu hóa các chiến lược sạc và xả để tối đa hóa lợi ích kinh tế đồng thời đảm bảo an ninh cung cấp điện. Hệ thống quản lý nhiệt sử dụng các thuật toán kiểm soát nhiệt độ chính xác để đảm bảo pin luôn hoạt động ở vùng nhiệt độ tối ưu từ 15 độ đến 35 độ, trì hoãn việc giảm dung lượng.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quá trình chuyển đổi năng lượng của tủ lưu trữ năng lượng tuân theo nguyên tắc cơ bản của phản ứng thuận nghịch điện hóa. Lấy pin lithium iron phosphate làm ví dụ, trong quá trình sạc, các ion lithium được tách ra khỏi điện cực dương (lithium iron phosphate) và nhúng vào điện cực âm (graphite) thông qua chất điện phân và thiết bị phân tách; trong quá trình phóng điện, các ion lithium được tách ra khỏi điện cực âm và quay trở lại điện cực dương. Quá trình chèn và trích xuất lặp đi lặp lại này thực hiện sự chuyển đổi lẫn nhau giữa năng lượng điện và năng lượng hóa học. BMS đóng vai trò kiểm soát quá trình. Nó tự động điều chỉnh dòng sạc và dòng xả cũng như ngắt-điện áp để ngăn pin chuyển sang trạng thái sạc quá mức hoặc xả-quá mức, từ đó kéo dài đáng kể tuổi thọ của bộ pin.

 

Ở mức độ tương tác với lưới điện, tủ lưu trữ năng lượng nâng cao tính ổn định và vận hành tiết kiệm của hệ thống điện thông qua bốn khả năng cơ bản. Đầu tiên, điều khiển điều chỉnh tần số: Tốc độ đáp ứng nguồn của tủ lưu trữ năng lượng có thể đạt tới hàng trăm mili giây và có thể nhanh chóng hấp thụ hoặc bơm năng lượng khi tần số lưới dao động. Nó có lợi thế rõ ràng so với tốc độ điều chỉnh tần số của các tổ máy nhiệt điện truyền thống. Thứ hai, hỗ trợ điện áp: Thông qua việc bù công suất phản kháng hoặc vận hành nguồn điện bốn-góc phần tư, tủ lưu trữ năng lượng có thể cải thiện chất lượng điện áp của lưới điện địa phương, đặc biệt phù hợp với các đầu tuyến-đường dài hoặc các khu vực có khả năng thâm nhập cao của năng lượng mới. Thứ ba, chuyển tải: tận dụng chênh lệch giá điện cao điểm{6}}ở thung lũng để sạc khi giá điện thấp và xả trong thời gian cao điểm nhằm giảm đáng kể chi phí điện. Đây cũng là mô hình lợi nhuận quan trọng nhất cho các dự án lưu trữ năng lượng công nghiệp và thương mại. Thứ tư, vận hành đảo: Khi xảy ra sự cố mất điện ở lưới điện cấp cao-, tủ lưu trữ năng lượng có khả năng tắt{10}}lưới điện có thể tự động ngắt kết nối khỏi lưới điện và chuyển sang chế độ đảo để tiếp tục cấp điện cho các phụ tải chính cho đến khi lưới điện được khôi phục.

 

Từ thực tiễn kỹ thuật về quản lý năng lượng, chiến lược vận hành hàng ngày của tủ lưu trữ năng lượng cần xem xét toàn diện chính sách giá điện theo thời gian sử dụng tại địa phương, các đặc điểm đường cong phụ tải và mô hình suy giảm tuổi thọ của chu kỳ pin. Một kịch bản ứng dụng thương mại và công nghiệp điển hình là: tủ lưu trữ năng lượng được sạc ở mức công suất nhất định vào ban đêm vào những giờ thấp điểm vào ban đêm (tương ứng với giá điện thấp hơn) và xả để sử dụng cho phụ tải vào những giờ cao điểm trong ngày (tương ứng với giá điện cao hơn). Hiệu suất-khứ hồi (phía AC sang phía AC) xác định mức tổn thất thực tế trên mỗi kilowatt-giờ sạc và xả. Trong nhiệt độ môi trường xung quanh lý tưởng, hiệu suất-khứ hồi có thể đạt đến mức tốt, tức là cứ 100 kWh điện hấp thụ từ lưới điện thì có thể giải phóng khoảng 88 đến 92 kWh điện hiệu dụng. Tổn hao chủ yếu phân bố ở tổn hao chuyển mạch bán dẫn điện của PCS, mức tự tiêu thụ của BMS và các hệ thống phụ trợ cũng như điện trở trong của pin được chuyển thành nhiệt trong quá trình sạc và xả. Trong môi trường có nhiệt độ thấp hoặc điều kiện vận hành có tốc độ cao, hiệu suất sẽ giảm đáng kể, do đó, việc tối ưu hóa hệ thống quản lý nhiệt cũng như các chiến lược sạc và xả có ý nghĩa rất lớn để duy trì hiệu suất trung bình trong suốt cả năm.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Về mặt sản xuất điện, tủ lưu trữ năng lượng giúp giảm bớt một cách hiệu quả các đặc tính biến động và chống{0}}đỉnh của năng lượng gió, quang điện và sản xuất năng lượng mới khác. Vì năng lượng gió thường có công suất lớn hơn và tải thấp hơn vào nửa sau của đêm nên có sự thay đổi thời gian giữa công suất cực đại của quang điện vào buổi trưa và tải cực đại. Các nhà máy điện thiếu nguồn dự trữ năng lượng hỗ trợ thường buộc phải ngừng sử dụng năng lượng gió hoặc ánh sáng. Bằng cách bố trí một tủ lưu trữ năng lượng tập trung bên cạnh trạm tăng áp, phần năng lượng điện bị bỏ đi ban đầu này có thể được lưu trữ và giải phóng trong những khoảng thời gian mà lưới điện có thể đáp ứng hoặc khi nhu cầu phụ tải cao. Ứng dụng này không chỉ làm giảm lãng phí năng lượng sạch mà còn cải thiện khả năng của các công ty phát điện trong việc đáp ứng các hướng dẫn điều độ lưới điện. Đồng thời, nó có thể kiếm thêm thu nhập bằng cách tham gia vào-thị trường dịch vụ phụ trợ cạo râu cao điểm.

 

Về mặt năng lượng công nghiệp và thương mại, tủ lưu trữ năng lượng giúp người dùng tối ưu hóa cơ cấu hóa đơn tiền điện. Hóa đơn tiền điện của người sử dụng công nghiệp và thương mại gồm hai phần: hóa đơn tiền điện trên một đơn vị điện năng và hóa đơn tiền điện cơ bản (căn cứ vào công suất hoặc nhu cầu của máy biến áp). Một mặt, tủ lưu trữ năng lượng giúp giảm hóa đơn tiền điện thông qua chênh lệch giá đỉnh và đáy; mặt khác, chúng làm giảm giá trị nhu cầu tối đa hàng tháng bằng cách loại bỏ các đỉnh điểm và lấp đầy các vùng trũng trong nhu cầu điện, từ đó trực tiếp giảm hóa đơn tiền điện cơ bản. Đối với các dây chuyền sản xuất hoặc trung tâm dữ liệu cần nguồn điện liên tục, tủ lưu trữ năng lượng cũng có thể được sử dụng làm nguồn điện dự phòng khẩn cấp, tự động chuyển sang chế độ tắt-lưới khi lưới điện không đảm bảo tắt bình thường hoặc hoạt động liên tục của thiết bị quan trọng. Ngoài ra, sau khi các nhà khai thác truyền thông định cấu hình tủ tích hợp lưu trữ năng lượng ở các địa điểm như trạm gốc 5G, họ không chỉ có thể giảm chi phí điện vận hành tại địa điểm bằng cách tận dụng chênh lệch giá từ đỉnh{6}}đến-thung lũng mà còn cung cấp nguồn điện DC dự phòng cho thiết bị liên lạc khi nguồn điện chính bị gián đoạn, cải thiện độ tin cậy của mạng.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Chúng tôi đã tham gia sâu vào lĩnh vực năng lượng thông minh trong nhiều năm và cam kết cung cấp cho khách hàng các giải pháp-đầy đủ từ các thành phần cốt lõi đến phân phối toàn bộ tủ. Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp bảo mật-hiệu suất cao,-caotủ pylontech us5000để hỗ trợ thực hiện dự án, vui lòng liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi để được tư vấn tùy chỉnh.