Hệ thống lưu trữ năng lượng thương mại cho nhà máy không nối lưới điện phải làm nhiều hơn là chỉ lưu trữ điện năng. Nó phải hỗ trợ sản xuất hàng ngày. Ngoài ra, nó phải bảo vệ các thiết bị quan trọng, phù hợp với sản lượng điện mặt trời và duy trì hoạt động của nhà máy khi điện lưới không có hoặc không ổn định. Đối với các nhà máy ở vùng sâu vùng xa, khu chế biến nông sản, khu khai thác mỏ và các tòa nhà công nghiệp lớn, thiết kế hệ thống nên bắt đầu từ hồ sơ phụ tải. Nó không nên bắt đầu từ kích thước pin.

Dự án điện mặt trời kết hợp lưu trữ 500kW/2MWh của Sunway dành cho một nhà máy chế biến cà phê ở Bagua, Peru, đã minh chứng rõ điều này. Nhà máy hoạt động hoàn toàn độc lập với lưới điện. Năng lượng mặt trời sạc hệ thống pin vào ban ngày, và năng lượng dự trữ cung cấp cho tải của nhà máy khi sản lượng điện mặt trời giảm. Đối với những khách hàng đang lên kế hoạch cho một hệ thống lưu trữ năng lượng nhà máy tương tự, dự án này cung cấp một tài liệu tham khảo thực tiễn về kích thước, lựa chọn linh kiện và lập kế hoạch hệ thống. Nó cũng cho thấy cách Sunway tiếp cận các dự án công nghiệp độc lập với lưới điện như những hệ thống điện hoàn chỉnh, chứ không phải là các tấm pin mặt trời, pin và bộ biến tần riêng lẻ.

Tại sao các nhà máy không kết hợp lưới điện cần hệ thống năng lượng mặt trời và lưu trữ?

Một nhà máy không có nguồn điện lưới ổn định không thể chỉ dựa vào các tấm pin mặt trời. Sản lượng điện mặt trời thay đổi theo ánh nắng, mây, giờ sản xuất và điều kiện theo mùa. Hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ giúp chuyển đổi sản lượng thay đổi đó thành điện năng hữu ích cho hoạt động hàng ngày.

Đối với một nhà máy chế biến cà phê không nối lưới điện, hệ thống phải hỗ trợ các thiết bị như động cơ, máy bơm, băng tải, hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều khiển, tải văn phòng và thiết bị an toàn. Các tải này có thể không hoạt động cùng lúc, nhưng chúng vẫn cần nguồn điện ổn định. Một hệ thống lưu trữ năng lượng pin được thiết kế tốt sẽ lưu trữ lượng điện năng dư thừa từ hệ thống quang điện và giải phóng nó dựa trên nhu cầu thực tế.

Đối với người mua, câu hỏi chính không phải là “Pin có dung lượng bao nhiêu?” mà câu hỏi quan trọng hơn là “Những thiết bị nào cần phải hoạt động liên tục và trong bao lâu?”

Bắt đầu với Hồ sơ tải của nhà máy

Mỗi khu công nghiệp đều có mô hình tiêu thụ điện năng riêng. Một nhà máy chế biến cà phê, kho lạnh, xưởng dệt và nhà kho đều có thể cần hệ thống lưu trữ pin công nghiệp, nhưng đường cong phụ tải của chúng có thể rất khác nhau.

Xác định các tải trọng quan trọng và không quan trọng

Bước đầu tiên là tách biệt các tải quan trọng khỏi các tải thông thường. Các tải quan trọng có thể bao gồm hệ thống điều khiển sản xuất, một số máy móc chế biến, hệ thống làm lạnh, máy bơm, hệ thống an ninh, thiết bị thông tin liên lạc và hệ thống chiếu sáng khẩn cấp. Các tải không quan trọng thường có thể được chuyển đổi hoặc giảm bớt trong thời gian tiêu thụ điện năng thấp.

Việc phân tách này giúp hệ thống hoạt động hiệu quả. Nếu mọi thiết bị đều được coi là thiết yếu, dự án có thể cần đến pin dung lượng lớn hơn và công suất biến tần cao hơn. Nếu danh sách tải quan trọng rõ ràng, hệ thống có thể cung cấp nguồn điện ổn định với khả năng kiểm soát chi phí tốt hơn.

Ghép kW và kWh

Công suất kW quyết định lượng điện năng mà hệ thống có thể cung cấp tại một thời điểm. Điện năng kWh quyết định thời gian hệ thống có thể duy trì tải đó. Một nhà máy có động cơ hoặc thiết bị sản xuất có thể cần công suất đầu ra biến tần mạnh, ngay cả khi thời gian dự phòng cần thiết ở mức vừa phải. Một địa điểm hoạt động vào buổi tối có thể cần dung lượng pin lớn hơn, ngay cả khi tải đỉnh không cao lắm.

Một công thức đơn giản ở giai đoạn đầu là:

Dung lượng pin cần thiết = công suất tải quan trọng × số giờ dự phòng ÷ phần trăm pin khả dụng

Công thức này chỉ là điểm khởi đầu. Các dự án thực tế cũng cần xem xét đến dung lượng dự trữ pin, thời gian sạc bằng năng lượng mặt trời, hiệu suất biến tần, nhiệt độ môi trường, dòng khởi động thiết bị và tăng trưởng sản lượng trong tương lai.

Cấu hình dự án điện độc lập (Off-Grid Project)

Dự án tại Peru được xây dựng như một hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ hoàn chỉnh, độc lập với lưới điện, phục vụ sản xuất công nghiệp. Hệ thống này kết hợp phát điện quang điện, lưu trữ pin lithium, chuyển đổi điện năng, điều khiển MPPT, giám sát và bảo vệ bằng container. Đối với Sunway, loại dự án này không chỉ đơn thuần là cung cấp thiết bị. Hệ thống phải được cấu hình phù hợp với hồ sơ phụ tải của khách hàng, điều kiện địa điểm, nguồn năng lượng mặt trời, lịch trình vận hành và nhu cầu bảo trì dài hạn.

Phía pin mặt trời

Dự án bao gồm hệ thống điện mặt trời công suất 612kW. Hệ thống được thiết kế để tạo ra hơn 800MWh mỗi năm. Các tấm pin được bố trí 12 mô-đun trên mỗi chuỗi. Hệ thống điện mặt trời sử dụng 12 hộp ghép nối. Mỗi hộp có 8 đầu vào và 1 đầu ra ở điện áp 1000V.

 Các mô-đun được lắp đặt trên mặt đất bằng bệ bê tông với góc nghiêng 5 độ. Hệ thống lắp đặt trên mặt đất này thường phù hợp với các khu nhà máy. Những khu vực này có diện tích đất rộng rãi. Chúng cũng cho phép tiếp cận dễ dàng hơn để bảo trì. Ngoài ra, chúng còn ít bị hạn chế về cấu trúc trên mái nhà.

Đối với các dự án điện mặt trời độc lập, bố trí hệ thống không chỉ là chi tiết lắp đặt. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sạc pin và lượng năng lượng mà nhà máy có thể sử dụng trong quá trình sản xuất hàng ngày.

Phía lưu trữ và chuyển đổi năng lượng

Hệ thống lưu trữ năng lượng sử dụng 10 cụm pin lithium. Mỗi cụm có điện áp 768V và dung lượng 280Ah, với tổng dung lượng lưu trữ là 2150kWh. Hệ thống pin được tích hợp trong một container ngoài trời dài 40 feet (khoảng 12 mét) với hệ thống phòng cháy chữa cháy, giám sát và điều hòa không khí. Một tủ phân phối pin trung tâm kết nối tất cả các cụm pin.

Hệ thống chuyển đổi điện năng sử dụng một biến tần hai chiều 500kW với máy biến áp cách ly. Hệ thống cũng bao gồm 12 mô-đun MPPT DC/DC. Bốn mô-đun kết nối với 8 chuỗi tấm pin mặt trời, trong khi tám mô-đun kết nối với 7 chuỗi.

Cấu trúc này cho phép sản xuất điện mặt trời, sạc pin và cung cấp điện cho tải hoạt động như một hệ thống điện độc lập, phối hợp nhịp nhàng.

Điều này cũng phản ánh một trong những ưu điểm chính của giải pháp lưu trữ tích hợp Sunway: hệ thống quang điện, hệ thống pin, hệ thống biến tần, hệ thống bảo vệ và hệ thống giám sát được thiết kế để hoạt động cùng nhau. Đối với các nhà máy không nối lưới, sự tích hợp này có thể giảm thiểu các thành phần không tương thích, đơn giản hóa việc phối hợp dự án và giúp đội ngũ vận hành tại công trường dễ dàng hơn về sau.

Vị trí lắp đặt hệ thống lưu trữ năng lượng 500kW 1075kWh

Không phải nhà máy nào cũng cần hệ thống 2MWh hoàn chỉnh ngay từ giai đoạn đầu. Một số dự án có thể bắt đầu với khối pin nhỏ hơn và mở rộng sau này khi sản lượng tăng lên. Đối với loại nhu cầu C&I quy mô trung bình này, Hệ thống lưu trữ năng lượng Sunway 500kW 1075kWh ESS là một tùy chọn hệ thống phù hợp.

Hệ thống này cung cấp dung lượng lưu trữ năng lượng định mức 1075kWh và công suất AC định mức 500kW. Hệ thống sử dụng pin lithium sắt photphat, kiến ​​trúc PCS dạng mô-đun, EMS, BMS, phân phối điện, quản lý nhiệt, phòng cháy chữa cháy và tủ ngoài trời tích hợp. Hệ thống có điện áp định mức 768V, dải điện áp từ 672V đến 864V, 10 đường MPPT, dòng điện tối đa cho PV là 160A và vỏ bọc đạt chuẩn IP54.

Giá trị của nó không chỉ nằm ở dung lượng định mức. Thiết kế tủ tích hợp mang đến sự kết hợp giữa lưu trữ pin, bộ chuyển đổi nguồn (PCS), quản lý năng lượng, kiểm soát nhiệt độ và bảo vệ an toàn trong một hệ thống duy nhất. Công nghệ pin lithium sắt photphat hỗ trợ chu kỳ sạc/xả ổn định cho mục đích thương mại và công nghiệp. Hệ thống điều khiển EMS và BMS giúp quản lý hành vi sạc/xả, trạng thái pin, cảnh báo và bảo vệ hệ thống. Phòng cháy chữa cháy và quản lý nhiệt cũng rất quan trọng đối với các khu công nghiệp ngoài trời, nơi hệ thống có thể hoạt động trong nhiều giờ dưới điều kiện môi trường thay đổi.

Hệ thống này phù hợp với các nhà máy quy mô vừa, nhà máy chế biến nông sản, kho hàng lớn, khu công nghiệp và các khu thương mại cần tự tiêu thụ điện mặt trời, hỗ trợ điện ngoài lưới hoặc quản lý tải đỉnh. Đối với các cơ sở lớn hơn, có thể xem xét sử dụng nhiều thiết bị hoặc hệ thống container lớn hơn sau khi đánh giá nhu cầu tải.

Các yếu tố thiết kế mà người mua nên kiểm tra

Hệ thống lưu trữ năng lượng 500kW không phải là sản phẩm cắm điện thông thường. Nó phải phù hợp với thiết kế điện, lịch trình vận hành và môi trường lắp đặt của nhà máy.

Nguồn năng lượng mặt trời và công suất quang điện

Hệ thống pin mặt trời (PV) cần được thiết kế phù hợp với nhu cầu sử dụng năng lượng hàng ngày và nhu cầu sạc pin. Nếu công suất PV quá nhỏ, pin có thể không sạc đủ nhanh sau khi xả nhiều. Nếu công suất PV cao nhưng dung lượng pin thấp, năng lượng mặt trời dư thừa có thể bị lãng phí.

Đối với các nhà máy không kết nối lưới điện, cần xem xét lại sự thay đổi ánh sáng mặt trời theo mùa. Một hệ thống hoạt động tốt trong những tháng khô hạn có thể cần thêm nguồn dự trữ trong những thời kỳ nhiều mây hoặc mưa.

Dự trữ pin và chiến lược vận hành

Hệ thống điện độc lập cần duy trì lượng pin dự trữ theo kế hoạch. Việc xả hết pin quá thường xuyên có thể làm giảm độ ổn định của hệ thống và rút ngắn tuổi thọ. Một chiến lược tốt sẽ xác định khi nào pin được sạc, khi nào được xả, tải nào được ưu tiên và khi nào các tải không quan trọng nên được trì hoãn.

Hệ thống điều khiển EMS và BMS rất quan trọng ở đây. Chúng giúp quản lý trạng thái pin, hành vi sạc và xả, cảnh báo và bảo vệ hệ thống.

Điều kiện mặt bằng và quyền tiếp cận để bảo trì

Các hệ thống công nghiệp ngoài trời cần không gian cho container hoặc tủ thiết bị, định tuyến cáp, tiếp đất, thông gió, an toàn phòng cháy chữa cháy và tiếp cận bảo trì. Các nhà máy ở vùng xa cũng cần xem xét đến phụ tùng thay thế, khả năng giám sát, đào tạo người vận hành và khả năng bảo trì tại chỗ.

Sunway Sản phẩm này bao gồm các tấm pin mặt trời, biến tần năng lượng mặt trời, pin lưu trữ năng lượng, hệ thống nối lưới, hệ thống độc lập, hệ thống lai, hệ thống lắp đặt và các giải pháp lưu trữ năng lượng quang điện. Nó giúp kết nối liền mạch hơn giữa khía cạnh quang điện, lưu trữ, biến tần và thiết kế dự án.

Đối với các dự án công nghiệp ở nước ngoài, việc giao hàng và hỗ trợ dịch vụ cũng rất quan trọng. Khách hàng cần nhiều hơn là chỉ vận chuyển thiết bị. Họ cần hỗ trợ cấu hình hệ thống, tài liệu kỹ thuật, hướng dẫn vận hành thử, thiết lập giám sát và phản hồi sau bán hàng. Kinh nghiệm của Sunway trong các dự án điện mặt trời độc lập và hệ thống lưu trữ lai giúp khách hàng giảm thiểu sự không chắc chắn thường xuất hiện giữa giai đoạn thiết kế, giao hàng, lắp đặt và vận hành lâu dài.

Những lỗi thường gặp trong các dự án lưu trữ năng lượng độc lập tại nhà máy

Sai lầm đầu tiên là chỉ lựa chọn dựa trên dung lượng pin. Hệ thống 1075kWh và hệ thống 2MWh đều có thể phù hợp trong các điều kiện khác nhau. Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào quy mô phụ tải, thời gian dự phòng, sản lượng điện mặt trời và lịch trình sản xuất.

Sai lầm thứ hai là bỏ qua dòng khởi động của thiết bị. Động cơ, máy bơm, máy nén và máy móc chế biến có thể tạo ra các xung điện ngắn. Thiết kế biến tần và bộ chuyển mạch pha (PCS) phải tính đến điều này.

Sai lầm thứ ba là coi hệ thống điện độc lập và hệ thống điện lưới là như nhau. Một địa điểm điện lưới có thể sử dụng lưới điện như một bộ đệm. Một nhà máy điện độc lập cần đủ năng lượng mặt trời, dự trữ pin và độ tin cậy của bộ biến tần để hoạt động tự chủ.

Sai lầm thứ tư là bỏ qua kế hoạch mở rộng dài hạn. Các nhà máy có thể bổ sung thêm dây chuyền sản xuất, thiết bị làm mát, hệ thống chiếu sáng hoặc máy đóng gói. Một thiết kế tốt cần phải chừa chỗ cho việc lập kế hoạch năng lực sản xuất trong tương lai.

Danh sách kiểm tra cuối cùng trước khi yêu cầu thiết kế hệ thống

Trước khi yêu cầu thiết kế, hãy chuẩn bị sẵn các thông tin sau: vị trí nhà máy, ngành công nghiệp chính, lượng điện tiêu thụ hàng ngày, tải trọng cao điểm, danh sách thiết bị, danh sách tải trọng quan trọng, giờ hoạt động yêu cầu, diện tích lắp đặt năng lượng mặt trời khả dụng, điều kiện ánh sáng mặt trời tại địa phương, tình trạng kết nối lưới điện, yêu cầu về điện áp và pha, không gian lắp đặt và kế hoạch mở rộng.

Đối với các dự án tương tự như nhà máy chế biến cà phê độc lập này ở Peru, hệ thống cần được lên kế hoạch như một hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ hoàn chỉnh, chứ không phải là các tấm pin mặt trời và pin riêng lẻ. Công suất PV, dung lượng pin, công suất biến tần, thiết kế MPPT, bảo vệ, giám sát và dịch vụ hậu mãi đều cần hoạt động đồng bộ.

Sunway cung cấp giải pháp lưu trữ năng lượng mặt trời Dành cho các dự án điện thương mại, công nghiệp, độc lập và hỗn hợp. Đối với các nhà máy, khu chế biến nông sản, nhà kho và các tòa nhà thương mại lớn, điểm khởi đầu hữu ích nhất là dữ liệu phụ tải thực tế. Hãy gửi cho chúng tôi thông tin chi tiết về dự án của bạn. và chúng tôi có thể giúp xem xét cấu hình hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ phù hợp với hệ thống ESS công suất 500kW hoặc lớn hơn cho địa điểm của bạn.

Một đánh giá toàn diện cũng có thể bao gồm dung lượng pin, sự phù hợp của hệ thống PV, bảo vệ hệ thống, lập kế hoạch lắp đặt, hỗ trợ vận hành thử và hỗ trợ vận hành, giúp hệ thống cuối cùng dễ dàng triển khai và bảo trì hơn sau khi giao hàng.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Hệ thống lưu trữ năng lượng 500kW có đủ cho một nhà máy không kết nối lưới điện không?

A: Điều đó phụ thuộc vào tải trọng cao điểm của nhà máy, thiết bị quan trọng, giờ hoạt động và thời gian hoạt động cần thiết của pin. Hệ thống 500kW có thể hỗ trợ nhiều dự án công nghiệp quy mô vừa, nhưng cấu hình cuối cùng nên dựa trên dữ liệu tải thực tế và điều kiện sản xuất điện mặt trời.

Hỏi: Sự khác biệt giữa hệ thống lưu trữ năng lượng ESS 1075kWh và hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ 2MWh là gì?

A: Hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) 1075kWh cung cấp dung lượng lưu trữ định mức nhỏ hơn và có thể phù hợp với các dự án thương mại và công nghiệp quy mô vừa hoặc triển khai theo từng giai đoạn. Hệ thống 2MWh có thể hỗ trợ thời gian hoạt động lâu hơn hoặc tải ngoài lưới lớn hơn. Lựa chọn phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu sản xuất, số giờ dự phòng và khả năng sạc của hệ thống quang điện.

Hỏi: Tại sao các nhà máy không phụ thuộc vào lưới điện cần pin lưu trữ thay vì chỉ cần tấm pin mặt trời?

A: Tấm pin mặt trời chỉ tạo ra điện khi có ánh nắng mặt trời. Pin lưu trữ năng lượng mặt trời ban ngày và giải phóng năng lượng đó khi nhu cầu sản xuất vượt quá sản lượng của pin mặt trời, trong thời gian nhiều mây hoặc sau khi mặt trời lặn. Đối với các nhà máy không nối lưới điện, hệ thống lưu trữ giúp chuyển đổi nguồn điện mặt trời không ổn định thành nguồn cung cấp điện ổn định hơn.