Với sự tiến bộ của công nghệ năng lượng mới và những thách thức môi trường ngày càng nghiêm trọng mà toàn cầu phải đối mặt, việc tối đa hóa việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch - như năng lượng mặt trời và năng lượng gió - đã trở thành ưu tiên hàng đầu của thời đại chúng ta. Trong bài viết này, chúng tôi tập trung vào việc sử dụng năng lượng mặt trời và hướng dẫn cách thiết kế một cách khoa học hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời.
Những cạm bẫy thường gặp trong việc thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời
1. Chỉ tập trung vào dung lượng pin.
2. Chuẩn hóa tỷ lệ kW/kWh trong tất cả các tình huống ứng dụng (không có tỷ lệ chung, cố định nào áp dụng cho mọi tình huống).
Để giảm Chi phí điện năng quy dẫn (LCOE) và cải thiện việc sử dụng hệ thống, việc thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng quang điện (PV) cho bất kỳ ứng dụng cụ thể nào đều phải tính đến hai thành phần cốt lõi của nó: hệ thống PV và hệ thống pin.
Những cân nhắc chính để thiết kế một cách khoa học hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời
Việc lựa chọn các thành phần pin và PV phù hợp đòi hỏi phải xem xét cẩn thận các yếu tố sau:
1. Mức độ bức xạ mặt trời
Bức xạ mặt trời cục bộ ảnh hưởng đáng kể đến việc lựa chọn hệ thống PV. Từ góc độ tiêu thụ điện năng, công suất phát điện của hệ thống PV lý tưởng phải đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng hàng ngày của hộ gia đình. Dữ liệu liên quan đến bức xạ mặt trời cục bộ và các số liệu liên quan thường có thể được tìm thấy trực tuyến.
2. Hiệu quả hệ thống
Nói chung, một hệ thống lưu trữ năng lượng PV hoàn chỉnh bị mất điện khoảng 12%, xuất phát từ các nguồn sau:
· Tổn thất hiệu suất chuyển đổi DC/DC
· Mất hiệu suất chu kỳ sạc/xả pin
· Tổn thất hiệu suất chuyển đổi DC/AC
· Mất hiệu suất sạc AC
Hơn nữa, nhiều tổn thất không thể tránh khỏi khác nhau - chẳng hạn như tổn thất truyền tải, tổn thất đường dây và tổn thất liên quan đến điều khiển - xảy ra trong quá trình vận hành hệ thống. Vì vậy, khi thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng PV, điều cần thiết là phải đảm bảo dung lượng pin dự kiến đủ để đáp ứng yêu cầu vận hành thực tế. Có tính đến tổn thất điện năng của toàn hệ thống, dung lượng pin cần thiết cần được tính như sau:
Dung lượng pin yêu cầu=Dung lượng pin được thiết kế/Hiệu suất hệ thống
3. Dung lượng pin có thể sử dụng
"Dung lượng pin" và "dung lượng sử dụng" được liệt kê trong bảng thông số kỹ thuật của pin là điểm tham chiếu chính để thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng. Nếu dung lượng sử dụng được không được nêu rõ ràng, nó có thể được tính bằng cách nhân tổng dung lượng của pin với Độ sâu xả (DOD).
Khi ghép nối pin với bộ biến tần lưu trữ năng lượng, điều cần thiết là phải xem xét Độ sâu phóng điện; DOD được định cấu hình trong một biến tần cụ thể có thể khác với giới hạn DOD vốn có của pin.
4. So khớp thông số
Khi thiết kế một hệ thống lưu trữ năng lượng, việc đảm bảo các thông số của biến tần và việc căn chỉnh ắc quy là rất quan trọng. Nếu các tham số không khớp nhau, hệ thống sẽ hoạt động dựa trên giá trị thấp hơn trong hai giá trị. Điều này đặc biệt quan trọng trong chế độ nguồn dự phòng, trong đó người thiết kế phải sử dụng giá trị thấp hơn để tính toán tốc độ sạc/xả pin và công suất nguồn điện. Ví dụ: nếu biến tần và pin hiển thị trong hình bên dưới được ghép nối thì dòng sạc/xả tối đa của hệ thống sẽ là 50A.
5. Kịch bản ứng dụng
Các kịch bản ứng dụng là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng. Trong hầu hết các trường hợp, hệ thống lưu trữ năng lượng dân dụng được sử dụng để tăng tỷ lệ tự tiêu thụ của năng lượng tái tạo - từ đó giảm sự phụ thuộc vào nguồn điện lưới - hoặc để lưu trữ năng lượng do hệ thống quang điện (PV) tạo ra để sử dụng làm nguồn điện dự phòng. Các kịch bản ứng dụng phổ biến bao gồm:
· Thời gian sử dụng (TOU)
· Nguồn điện dự phòng
· Tự sử dụng
Mỗi kịch bản tuân theo một logic thiết kế riêng biệt, mặc dù tất cả logic đó cuối cùng đều dựa trên các mô hình tiêu thụ điện cụ thể.