Những điểm khác biệt chính giữa hệ thống lưu trữ năng lượng độc lập, kết nối lưới điện và hệ thống lai là gì?

Các hệ thống lưu trữ năng lượng độc lập, nối lưới và lai ghép khác nhau chủ yếu ở khả năng kết nối lưới điện và phản ứng khi mất điện. Hệ thống độc lập hoạt động tự chủ. Hệ thống nối lưới có thể ngừng cung cấp điện cho tải khi lưới điện gặp sự cố. Hệ thống lai ghép kết hợp tương tác với lưới điện với khả năng vận hành độc lập có kiểm soát. Việc lựa chọn phụ thuộc vào khả năng tiếp cận lưới điện, mức độ quan trọng của tải, mục tiêu vận hành và tính liên tục cần thiết.

Điều gì định nghĩa từng hệ thống lưu trữ năng lượng?

Mỗi hệ thống lưu trữ năng lượng pin có thể bao gồm máy phát điện tại chỗ, thiết bị chuyển đổi điện năng và hệ thống điều khiển. Câu hỏi quan trọng là liệu lưới điện thiết lập điện áp và tần số, hệ thống lưu trữ thiết lập chúng, hay cần cả hai chế độ.

Hệ thống lưu trữ năng lượng độc lập

Hệ thống lưu trữ năng lượng độc lập, còn được gọi là hệ thống điện tự chủ, không phụ thuộc vào lưới điện công cộng trong quá trình hoạt động. Hệ thống này thường kết hợp việc phát điện tại chỗ với việc lưu trữ bằng pin. Máy phát điện có thể được sử dụng để hỗ trợ trong thời gian sản lượng điện thấp kéo dài hoặc trong quá trình bảo trì.

Do không có lưới điện để ổn định mạng lưới, hệ thống chuyển đổi điện năng phải tạo ra nguồn điện xoay chiều. Nó kiểm soát điện áp và tần số đồng thời cân bằng sản lượng điện, sản lượng pin và nhu cầu tiêu thụ. Hệ thống quản lý năng lượng bảo vệ trạng thái sạc của pin và có thể ngắt các tải không quan trọng khi cần thiết.

Kiến trúc này phù hợp với các trạm viễn thông vùng xa, trang trại, đảo, lưới điện nhỏ và các cơ sở mà việc mở rộng lưới điện là không khả thi. Thiết kế phải duy trì dịch vụ ngay cả trong trường hợp xấu nhất có thể xảy ra giữa nhu cầu và nguồn năng lượng tái tạo tại địa điểm đó.

Hệ thống lưu trữ năng lượng nối lưới

Hệ thống lưu trữ năng lượng nối lưới, còn được gọi là hệ thống lưu trữ pin hòa lưới hoặc kết nối lưới điện, hoạt động song song với lưới điện. Nó có thể sạc trong thời gian giá điện thấp hơn hoặc từ năng lượng mặt trời dư thừa, sau đó xả điện để giảm tải đỉnh, tối ưu hóa thời gian sử dụng hoặc tự tiêu thụ. Nó cũng có thể kiểm soát hệ số công suất hoặc nhập khẩu khi các quy định về đo lường và kết nối cho phép.

Việc kết nối với lưới điện không tự động tạo ra hệ thống dự phòng pin. Chức năng chống tách lưới ngăn thiết bị cấp điện cho mạch điện lưới bị ngắt kết nối. Nếu không có thiết kế tách lưới được phê duyệt, bảng điều khiển tải trọng quan trọng, thiết bị chuyển mạch và bộ điều khiển phù hợp, pin sẽ không tiếp tục cung cấp điện cho các tải trong thời gian mất điện.

Hệ thống lưu trữ năng lượng nối lưới phù hợp với các địa điểm thương mại và công nghiệp có lưới điện ổn định và các mục tiêu kinh tế có thể đo lường được.

Hệ thống lưu trữ năng lượng lai

Tại đây, hệ thống lưu trữ năng lượng lai kết hợp kết nối lưới điện, lưu trữ pin, phát điện tại chỗ và khả năng hỗ trợ các tải được chọn ở chế độ độc lập. Kiến trúc năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ này khác với các hệ thống kết hợp nhiều phương tiện lưu trữ khác nhau.

Trong điều kiện hoạt động bình thường, hệ thống lai quản lý việc nhập khẩu, thu gom năng lượng mặt trời dư thừa và xả năng lượng trong các thời kỳ có giá trị cao. Sau sự cố lưới điện, việc chuyển mạch phối hợp sẽ tách mạch được bảo vệ. Biến tần tạo lưới sẽ thiết lập điện áp và tần số cho các tải hoạt động độc lập trước khi kết nối lại có kiểm soát.

Tính linh hoạt này làm tăng thêm các yêu cầu kỹ thuật. Bản thân một bộ biến tần lai không phải là một UPS. Thời gian chuyển mạch, dòng khởi động động cơ, phối hợp bảo vệ, ưu tiên tải, khả năng khởi động lại sau sự cố mất điện và các quy tắc lưới điện địa phương phải phù hợp với yêu cầu về tính liên tục.

So sánh giữa hệ thống điện độc lập, hệ thống điện lưới và hệ thống điện lai?

Sự so sánh thực tế liên quan đến dòng điện, hành vi khi mất điện và trách nhiệm thiết kế chứ không chỉ riêng pin.

Người mua nên đánh giá toàn bộ hệ thống lưu trữ năng lượng pin, chứ không chỉ so sánh các loại pin dựa trên công suất danh nghĩa (kilowatt-giờ).

Điều gì xảy ra khi lưới điện quốc gia gặp sự cố?

Hành vi mất điện phụ thuộc vào chế độ điều khiển, thiết kế chuyển mạch, năng lượng khả dụng và tải được bảo vệ.

Tắt máy theo lưới điện

Hầu hết các bộ biến tần nối lưới sử dụng dạng sóng điện lưới làm tham chiếu. Khi điện áp hoặc tần số vượt ra ngoài phạm vi cho phép, mạch bảo vệ chống tách đảo sẽ ngắt hệ thống. Không thể coi pin đã sạc đầy là nguồn dự phòng hoàn toàn.

Vận hành đảo tạo lưới

Biến tần độc lập tạo ra và điều chỉnh nguồn điện cục bộ. Nó cần đủ công suất tức thời để đáp ứng các thay đổi tải và khởi động động cơ. Dung lượng pin (kWh) quyết định thời gian sử dụng, trong khi công suất biến tần (kW) giới hạn nhu cầu sử dụng đồng thời.

Chuyển giao lai có kiểm soát

Hệ thống lai ghép phát hiện sự cố mất điện lưới, ngắt điểm kết nối và cấp điện cho mạch điện bị cô lập. Có thể sử dụng công tắc chuyển mạch tự động hoặc công tắc chuyển mạch tĩnh, tùy thuộc vào kiến ​​trúc và thời gian chuyển mạch yêu cầu. Các hệ thống điều khiển nhạy cảm vẫn có thể cần thiết bị chịu đựng riêng biệt. Khái niệm "liền mạch" không bao giờ được thay thế thời gian chuyển mạch xác định và thiết kế đường dây đơn đã được phê duyệt.

Yêu cầu về kích thước và trang thiết bị thay đổi như thế nào?

Phân loại hệ thống cung cấp kiến ​​trúc, nhưng dữ liệu tại chỗ quyết định công suất định mức. Công suất, năng lượng sử dụng được và dự trữ phải hỗ trợ mục tiêu vận hành.

Tính toán kích thước hệ thống điện độc lập để tự cung tự cấp.

Việc tính toán kích thước hệ thống điện độc lập bắt đầu bằng việc xem xét hồ sơ phụ tải, sản lượng năng lượng tái tạo, điều kiện theo mùa, mức cắt giảm phụ tải cho phép và khả năng tự chủ. Các nhà thiết kế nên phân tách phụ tải thiết yếu và phụ tải linh hoạt, sau đó thử nghiệm trong các giai đoạn sản lượng thấp. Công suất máy phát điện và chiến lược sạc cũng ảnh hưởng đến kích thước pin.

Tính toán kích thước hệ thống nối lưới để đáp ứng yêu cầu kinh tế.

Việc tính toán công suất hệ thống điện mặt trời nối lưới phụ thuộc vào đường cong nhu cầu và biểu giá. Một đỉnh nhu cầu ngắn có thể yêu cầu công suất cao nhưng năng lượng hạn chế; một đỉnh nhu cầu kéo dài đòi hỏi sự xả điện liên tục. Việc thu điện mặt trời phụ thuộc vào thời điểm xuất khẩu hoặc cắt giảm sản lượng, chứ không chỉ đơn thuần là công suất của tấm pin mặt trời. Hướng dẫn này sẽ giúp bạn... tính toán kích thước ess thương mại và công nghiệp Giải thích lý do tại sao kW và kWh cần được đánh giá riêng biệt.

Tính toán kích thước hệ thống lai cho nhiệm vụ và dự bị

Việc tính toán kích thước hệ thống lai kết hợp nhu cầu kinh tế với yêu cầu dự phòng. Hệ thống dự trữ khi mất điện không thể đồng thời hỗ trợ việc điều chỉnh giá điện hàng ngày. Thiết kế cần xác định công suất tải trọng quan trọng, thời gian dự phòng, trạng thái sạc tối thiểu, trình tự khởi động lại và tương tác giữa các máy phát điện. Hệ thống quản lý năng lượng áp dụng các ưu tiên để một mục tiêu không tiêu thụ công suất được phân bổ cho mục tiêu khác.

Cấu hình nào phù hợp với dự án?

Việc lựa chọn phụ thuộc vào các yếu tố như hạn chế về địa điểm, chất lượng lưới điện, chi phí gián đoạn, kế hoạch mở rộng và quy định xuất khẩu.

Các địa điểm xa xôi không có khả năng tiếp cận lưới điện.

Hệ thống lưu trữ năng lượng độc lập là giải pháp hợp lý khi không có dịch vụ lưới điện hoặc chi phí mở rộng quá cao. Độ tin cậy phụ thuộc vào việc cân bằng năng lượng một cách thận trọng, thiết bị dễ bảo trì, giám sát từ xa và kế hoạch ứng phó với điều kiện sản lượng điện thấp kéo dài.

Các địa điểm kết nối lưới điện tập trung vào kiểm soát chi phí.

Hệ thống lưu trữ pin thương mại nối lưới phù hợp với các địa điểm ưu tiên giảm tải đỉnh, vận hành theo thời gian sử dụng, tự tiêu thụ hoặc nhập xuất điện có kiểm soát. Nó tránh việc phải tách riêng thiết bị khi hệ thống dự phòng không mang lại giá trị kinh doanh đáng kể. Việc phê duyệt kết nối và đo lường vẫn là điều cần thiết.

Các trang web yêu cầu cả khả năng tiết kiệm chi phí và tính liên tục.

Hệ thống lưu trữ pin công nghiệp lai phù hợp với các cơ sở nơi sự gián đoạn đe dọa các hoạt động quan trọng. Ví dụ bao gồm các trạm sạc, xưởng sản xuất và các quy trình công nghiệp nhỏ hơn. Chỉ những mạch được chọn mới nên được đưa vào thiết kế dự phòng; bảo vệ mọi tải có thể làm tăng chi phí và tạo ra các vấn đề về nguồn khởi động. Các tùy chọn rộng hơn có sẵn thông qua giải pháp lưu trữ năng lượng.

Người mua cần xác nhận những gì trước khi lựa chọn?

Trước khi mua, người mua nên yêu cầu mô tả hoạt động cụ thể của địa điểm và xác minh:

• Mục tiêu và ưu tiên chính khi có nhiều chức năng cạnh tranh;
• Dữ liệu tải trong vòng 15 phút hoặc chi tiết hơn, bao gồm các ràng buộc về động cơ và máy biến áp;
• Năng lượng pin định mức và khả dụng, công suất biến tần, giới hạn quá tải và trạng thái sạc dự trữ;
• Khả năng tạo lưới điện, thiết bị truyền tải, mạch tải trọng quan trọng và thời gian chuyển mạch đã được xác minh;
• các yêu cầu chống tách đảo, hạn chế xuất khẩu, bảo vệ chống đảo chiều công suất và phê duyệt của công ty điện lực;
• Giao diện truyền thông giữa BMS, PCS, EMS, đồng hồ đo và máy phát điện;
• nhiệt độ hoạt động, xếp hạng vỏ bọc, quản lý nhiệt, phòng cháy chữa cháy và khả năng tiếp cận để bảo trì;
• Trách nhiệm giám sát, phản hồi cảnh báo, kiểm tra vận hành và phạm vi dịch vụ.

Việc xem xét này giúp ngăn chặn việc sử dụng các thuật ngữ "lai" thay thế cho các chức năng đã được xác định và giúp các nhà cung cấp định giá cho cùng một phạm vi công việc.

Cần xác nhận kiến ​​trúc hệ thống cuối cùng như thế nào?

Thông số kW và kWh của sản phẩm không khẳng định liệu sản phẩm đó có thể hoạt động độc lập, chỉ kết nối với lưới điện hay chuyển đổi các tải đã chọn sang chế độ hoạt động riêng biệt. Kiến trúc cuối cùng phải xác định các chế độ hoạt động của hệ thống điều khiển chuyển mạch (PCS), thiết bị chuyển mạch, phân phối tải trọng quan trọng, cài đặt bảo vệ, đo lường, giao diện máy phát điện và các ưu tiên của hệ thống quản lý năng lượng (EMS).

Tại Skhông có cách nàoChúng tôi bắt đầu quá trình lựa chọn hệ thống bằng cách xem xét hồ sơ phụ tải của địa điểm, điều kiện lưới điện, mục tiêu vận hành và thời gian dự phòng cần thiết. Các yếu tố đầu vào này sẽ xác định xem cấu hình nối lưới, độc lập hay kết hợp là phù hợp trước khi lựa chọn công suất định mức của từng thiết bị.

Phần kết luận

Hệ thống lưu trữ năng lượng độc lập phải duy trì một mạng lưới riêng. Hệ thống lưu trữ năng lượng nối lưới hoạt động cùng với lưới điện và thường tự ngắt kết nối khi mất điện. Hệ thống lưu trữ năng lượng lai bổ sung khả năng vận hành độc lập theo kế hoạch cho một số tải nhất định trong khi vẫn giữ được các chức năng kinh tế của hệ thống nối lưới. Do đó, lựa chọn đúng đắn là một quyết định về kiến ​​trúc trước khi là một quyết định về loại pin.

Các mục tiêu vận hành rõ ràng, dữ liệu thực địa đã được xác minh và trình tự ngừng hoạt động được xác định giúp giảm thiểu rủi ro kỹ thuật và công suất không cần thiết. Để được hỗ trợ cấu hình gắn liền với hồ sơ tải thực tế, Lập kế hoạch cho một hệ thống năng lượng bền vững hơn cùng với đội ngũ của chúng tôi..

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Hệ thống lưu trữ năng lượng pin nối lưới có thể cung cấp nguồn dự phòng trong trường hợp mất điện không?

A: Không tự động. Nó cần một thiết kế tách lưới được phê duyệt, thiết bị chuyển đổi điện năng tạo lưới phù hợp, thiết bị truyền tải, hệ thống bảo vệ và một mạch tải quan trọng riêng biệt. Nếu không, hệ thống bảo vệ chống tách lưới thường sẽ ngắt kết nối khi lưới điện gặp sự cố.

Hỏi: Hệ thống lưu trữ năng lượng lai có luôn phù hợp hơn hệ thống độc lập hoặc hệ thống nối lưới không?

A: Không. Khả năng kết hợp (hybrid) mang lại sự linh hoạt, nhưng cũng làm tăng thêm các thiết bị điều khiển, thiết bị đóng cắt, công tác vận hành thử và chi phí. Một địa điểm có lưới điện ổn định chỉ tập trung vào việc giảm tải đỉnh điểm có thể cần một hệ thống nối lưới, trong khi một địa điểm ở vùng xa lại cần một kiến ​​trúc độc lập (off-grid).

Hỏi: Khi tính toán dung lượng lưu trữ pin, công suất (kW) hay điện năng (kWh) quan trọng hơn?

A: Cả hai. kW xác định lượng tải mà hệ thống có thể cung cấp hoặc bù đắp tại một thời điểm. kWh xác định thời gian hệ thống có thể hoạt động liên tục. Các dự án điện độc lập và lai ghép cũng phải dự trữ năng lượng cho các giai đoạn sản lượng thấp hoặc khi mất điện.