Tại Việt Nam trong những năm gần đây, việc phát triển Năng lượng tái tạo (NLTT) được đẩy thúc đẩy mạnh mẽ, đặc biệt là tại các tỉnh miền Nam và Nam Trung Bộ. Trong đó, tỷ lệ công suất của Điện mặt trời (ĐMT) tăng dần theo các năm (8% năm 2019, 14% năm 2020, 21% năm 2021 & 2022).

Hiện nay, các nhà máy ĐMT gặp phải một vấn đề là thời gian phát chỉ cố định trong một khung giờ nhất định (cụ thể là từ hơn 7h sáng đến gần 5h chiều, đạt đỉnh công suất trong khoảng từ 11 – 14h30 tùy vào vị trí địa lý). Trong khi đó, giờ cao điểm phụ tải tại Việt Nam lại xảy ra vào khung giờ 9 – 11h buổi sáng, buổi chiều từ 14 – 16h vào mùa hè và 17 – 19h vào mùa đông.

Điều này dẫn đến một lượng lớn công suất trong thời gian phát công suất đỉnh của ĐMT trở nên dư thừa và rất lãng phí. Để giải quyết vấn đề này, việc áp dụng BESS đã được xem xét để giải quyết bài toán kinh tế và ổn định hệ thống. Điều này cũng thể hiện rõ trong định hướng của Thủ tướng Chính phủ: đến 2030 lắp đặt 300MW hệ thống BESS, đến 2050 lắp đặt 30650 đến 45550MW nguồn điện lưu trữ. Nhận thấy xu hướng lắp đặt BESS sẽ sớm được áp dụng cho các dự án NLTT, đặc biệt là trong các dự án ĐMT, PECC3 trình bày bài phân tích về việc ứng dụng BESS cho các dự án ĐMT nổi sau đây.

Bộ lưu trữ năng lượng (BESS hoặc ESS) là một hệ thống dùng các tế bào (cell) được cấu tạo từ các hợp chất phổ biến dùng trong ắc quy như Lithium-ion, Nickel, Natri… làm phần tử lưu trữ năng lượng điện. Hệ thống BESS thường bao gồm hệ thống pin tích trữ (BSS), hệ thống quản lý pin (BMS), các hệ thống phụ trợ và hệ thống chuyển đổi công suất (PCS) được đặt trong các container.

Các loại pin được sử dụng phổ biến cho hệ thống BESS có thể liệt kê như sau:

TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN BESS CHO CÁC DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Với cam kết giảm CO₂, xu hướng phát triển nguồn điện trong tương lai: nhiệt điện than sẽ dần dần được thay thế, thủy điện khó phát triển do khai thác gần hết, các nhà máy điện rác, hydrogen vẫn trong giai đoạn tiềm năng cần nghiên cứu thêm, đẩy mạnh phát triển các dạng nguồn điện gió, mặt trời… Với tỷ trọng của các nguồn điện NLTT trong cơ cấu nguồn điện Việt Nam ngày càng tăng cao là thách thức lớn cho việc vận hành hệ thống điện. Chính vì thế, việc phát triển BESS để có thể lưu trữ năng lượng để phát vào các khung giờ cần thiết, vào lúc xảy ra sự cố thời tiết hoặc lúc công suất phát trên hệ thống điện giảm đột ngột là vấn đề được đặt ra và quan tâm trong những năm gần đây.

PECC3 đã có những nghiên cứu về việc ứng dụng BESS cho các dự án NLTT và đã thực hiện thiết kế cho một số dự án. Bài viết trình bày một trong những ứng dụng BESS cho dự án ĐMT nổi – một loại hình NLTT đang được đẩy mạnh tại những nơi có mặt hồ thủy điện.

CÁC PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT BỘ BESS

Các phương án lắp đặt BESS được trình bày như sau:

• ̶ PA (G): đấu nối vào thanh cái MV. Cần lắp thêm MBA phục vụ cho việc đấu nối bộ BESS
• ̶ PA (S1): đấu nối vào thanh cái LV (trước MBA hạ thế)
• PA (S2): vị trí lắp đặt bộ BESS trên mặt hồ. Bộ BESS phải chia nhỏ ra các phần tử ® chiếm không gian mặt hồ và O&M phức tạp hơn
• ̶ PA (S2): vị trí lắp đặt bộ BESS trên mặt hồ. Bộ BESS phải chia nhỏ ra các phần tử  chiếm không gian mặt hồ và O&M phức tạp hơn
• • PA (C2): công nghệ Central Inverter mới cho phép đấu bộ BESS vào mà ko cần Inverter riêng cho bộ BESS. Vẫn phải chia nhỏ bộ BESS

PA kết nối DC hoặc AC (phía LV) có hiệu suất tốt hơn nhưng phải phân tán (chia nhỏ) các bộ BESS

PA kết nối AC (phía MV) có lợi thế là cụm BESS sẽ tập trung vào 1 vị trí, có khả năng mở rộng trong tương lai.

CHỌN DUNG LƯỢNG BỘ BESS

Dung lượng bộ BESS được tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất sạc/xả, thời gian sạc/xả, độ xả sâu (Depth of Discharge), hiệu suất pin.

*DoD – độ xả sâu: khả năng xả của pin đến 1 mức mà không ảnh hưởng đến tuổi thọ và hiệu năng của pin. Chỉ số này càng cao, chất lượng pin càng tốt. DoD của pin chì rơi vào khoảng 50%, Lithium-ion khoảng 80 – 90%, Vanadium flow đạt 100%

Một yếu tố nữa rất quan trọng khi lựa chọn dung lượng bộ BESS là chu kỳ sạc/xả định mức và tuổi thọ của pin. Với các công nghệ tiên tiến hiện nay, tuổi thọ của pin Lithium-ion có thể lên đến 10 – 12 năm tùy vào điều kiện sử dụng và bảo dưỡng, chu kỳ sạc/xả lên đến 6000 – 7000 lần. Khi một trong hai chỉ số này đến mức tới hạn thì cần phải thay pin, nên phải tính toán để tối ưu dung lượng pin tránh 2 chỉ số này quá chênh lệch.

Ví dụ: hết 10 năm tuổi thọ mà chu kỳ sạc/xả mới ở mức 4000/6000 lần nên phải thay pin ® lãng phí, trường hợp này nếu giảm dung lượng pin số lần sạc/xả thực tế sẽ tăng lên. Khi 2 chỉ số này tiệm cận tới hạn cùng với nhau là trường hợp lý tưởng trong việc tối ưu hóa dung lượng pin lắp đặt.

CÁC VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI

Chi phí lắp đặt cao là một trong những nguyên nhân hàng đầu khiến rất ít dự án dám đầu tư vào BESS. Hiện nay, suất đầu tư 1 bộ BESS dao động từ 360 – 420$/kWh. Trong trường hợp tối ưu hóa được dung lượng lắp đặt, giá bán điện hòa vốn vẫn ở mức cao (18.08 – 20.91 cent/kWh tương đương 4264 – 4934 VNĐ/kWh). Nếu có thể đẩy số lần sạc/xả lên 2 lần/ngày thì giá bán điện hòa vốn sẽ giảm đáng kể (xem hình dưới)

Vấn đề thứ hai là để tính toán chính xác dung lượng bộ BESS cần lắp đặt, cần phải có dữ liệu vận hành của nhà máy để làm cơ sở đầu vào. Đối với các dự án mà lượng công suất bị cắt giảm không theo quy luật hoặc các dự án muốn lắp đặt BESS ngay từ đầu sẽ gặp trở ngại trong việc tối ưu dung lượng BESS.

ĐỐI VỚI CÁC LOẠI HÌNH NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO KHÁC

Trên thế giới, BESS còn được lắp đặt chung với các nhà máy điện gió, giúp lưu trữ lượng năng lượng thừa khi lượng điện năng sản xuất vượt quá nhu cầu tiêu thụ, hoặc trong trường hợp cắt giảm công suất phát lên lưới.

Ngoài ra, BESS còn được sử dụng tại các trạm biến áp tăng độ tin cậy cho các phụ tải đặc biệt.

Việc ứng dụng BESS cho các dự án NLTT mang lại rất nhiều lợi ích cho cả Chủ đầu tư và các cơ quan điều độ. Tuy nhiên, việc chưa có một cơ chế/chính sách cho việc lắp đặt BESS là một rào cản lớn do chi phí mua sắm đang cao và vẫn chưa có giá FIT cho loại hình này khiến cho các chủ đầu tư chưa đẩy mạnh đầu tư. Trong tương lai, nếu có cơ chế về giá điện tốt thì việc phát triển BESS rất phù hợp và hiệu quả với xu hướng NLTT đang phát triển mạnh mẽ cũng như giảm phát thải CO₂ tại Việt Nam.