Dự án này được triển khai tại Nam Phi để đáp ứng các yêu cầu về nguồn điện dự phòng, quản lý tải và tối ưu hóa năng lượng của một khách hàng thương mại và công nghiệp địa phương. Hệ thống bao gồm hai tủ lưu trữ năng lượng làm mát bằng không khí 125kW/241kWh, cung cấp tổng công suất định mức 250kW và tổng dung lượng lưu trữ năng lượng là 482kWh.

Hệ thống hỗ trợ vận hành song song nhiều thiết bị, cho phép bổ sung thêm các tủ lưu trữ năng lượng tùy theo sự tăng trưởng phụ tải trong tương lai và sự thay đổi nhu cầu điện năng.

Tại một số khu vực ở Nam Phi, công suất lưới điện hạn chế, mất điện và dao động điện áp có thể làm gián đoạn sản xuất, vận hành thiết bị và các hoạt động kinh doanh bình thường. Các giải pháp máy phát điện diesel truyền thống có chi phí nhiên liệu và bảo trì cao, cũng như gây tiếng ồn, khí thải và quản lý hàng ngày phức tạp.

Để đáp ứng yêu cầu của khách hàng về độ tin cậy nguồn điện, kiểm soát chi phí và bảo trì thuận tiện, dự án này áp dụng giải pháp lưu trữ năng lượng pin làm mát bằng không khí tích hợp. Hệ thống này cải thiện khả năng dự phòng điện, tối ưu hóa mức tiêu thụ điện năng và giảm áp lực lên lưới điện trong giờ cao điểm, cung cấp cho khách hàng nguồn cung cấp năng lượng ổn định, linh hoạt và tiết kiệm chi phí hơn.

2. Cấu hình hệ thống

Dự án bao gồm hai tủ lưu trữ năng lượng làm mát bằng không khí đặt ngoài trời, mỗi tủ có công suất định mức 125kW và dung lượng lưu trữ năng lượng 241kWh.

Khi hoạt động song song, hai thiết bị này cung cấp:

• Tổng công suất định mức: 250kW
• Tổng công suất lưu trữ năng lượng: 482kWh
• Công suất định mức của một thiết bị: 125kW
• Dung lượng lưu trữ của một thiết bị: 241kWh

Mỗi tủ điện tích hợp hệ thống pin, hệ thống chuyển đổi điện năng (PCS), hệ thống quản lý pin (BMS), hệ thống quản lý năng lượng (EMS), hệ thống điều khiển nhiệt độ, hệ thống phòng cháy chữa cháy và các thành phần bảo vệ điện.

Thiết kế tích hợp cao này giúp giảm thiểu công việc lắp đặt thiết bị tại chỗ và vận hành hệ thống. Đồng thời, nó cũng rút ngắn thời gian triển khai dự án và giảm thiểu rủi ro tương thích giữa các thành phần hệ thống khác nhau.

3. Chiến lược vận hành hệ thống

Trong điều kiện lưới điện bình thường, hệ thống có thể sạc điện trong thời gian nhu cầu thấp hoặc giá điện thấp hơn dựa trên chiến lược vận hành của khách hàng. Năng lượng đã lưu trữ sau đó có thể được xả ra trong thời gian nhu cầu cao điểm để giảm mức tiêu thụ điện lưới cao điểm và tối ưu hóa hồ sơ sử dụng điện của khách hàng.

Khi lưới điện gặp sự cố mất điện, dao động điện áp hoặc nguồn cung cấp điện không đủ, hệ thống lưu trữ năng lượng có thể hỗ trợ các tải trọng quan trọng theo chiến lược điều khiển đã được cấu hình. Điều này giúp giảm thời gian ngừng sản xuất, gián đoạn kinh doanh và tổn thất do sự cố mất điện đột ngột.

Hệ thống quản lý năng lượng (EMS) liên tục giám sát và điều phối lưới điện, thiết bị lưu trữ năng lượng và các tải tại chỗ. Nó tự động điều chỉnh chiến lược sạc và xả theo nhu cầu tải, trạng thái sạc của pin và điều kiện hoạt động của hệ thống, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng tổng thể.

4. Thiết kế hệ thống làm mát bằng không khí

Dự án áp dụng kiến ​​trúc làm mát bằng không khí tiên tiến. Các kênh dẫn luồng không khí bên trong được tối ưu hóa và hệ thống giám sát nhiệt độ cung cấp khả năng tản nhiệt liên tục cho các mô-đun pin và thiết bị chuyển đổi điện năng.

So với các hệ thống làm mát bằng chất lỏng phức tạp hơn, giải pháp làm mát bằng không khí loại bỏ được các đường ống dẫn chất làm mát, chất làm mát, máy bơm và các bộ phận tuần hoàn chất lỏng khác. Điều này dẫn đến cấu trúc hệ thống đơn giản hơn, việc kiểm tra định kỳ dễ dàng hơn và bảo trì lâu dài thuận tiện hơn.

Thiết kế làm mát bằng không khí cũng giúp giảm chi phí đầu tư thiết bị ban đầu cũng như chi phí vận hành và bảo trì dài hạn.

Để thích ứng với điều kiện nhiệt độ cao và bụi bặm ngoài trời ở một số vùng của Nam Phi, thiết bị sử dụng thiết kế vỏ ngoài trời chống chịu thời tiết kết hợp với hệ thống thông gió thông minh, điều khiển nhiệt độ và cơ chế bảo vệ hệ thống. Những tính năng này giúp cải thiện độ ổn định hoạt động trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.

5. Điều khiển thông minh và quản lý an toàn

Hệ thống tích hợp ba nền tảng điều khiển cốt lõi: PCS, BMS và EMS. Chúng cùng nhau phối hợp quản lý pin, chuyển đổi năng lượng, giám sát hệ thống và phân phối năng lượng.

Hệ thống quản lý pin (BMS) liên tục giám sát điện áp, nhiệt độ, dòng điện, trạng thái sạc và trạng thái hoạt động của các cell pin. Khi phát hiện tình trạng bất thường, hệ thống có thể phát ra cảnh báo và kích hoạt các biện pháp bảo vệ tương ứng.

Hệ thống PCS quản lý việc chuyển đổi năng lượng hai chiều giữa hệ thống pin và hệ thống điện xoay chiều, trong khi hệ thống EMS phát triển và thực hiện các chiến lược sạc và xả theo nhu cầu điện năng của khách hàng.

Thông qua các cơ chế giám sát, cảnh báo và bảo vệ đa cấp, hệ thống có thể xác định và phản ứng với các rủi ro vận hành như quá áp, thiếu áp, quá dòng, quá nhiệt, ngắn mạch và lỗi truyền thông. Điều này giúp cải thiện độ an toàn và độ tin cậy tổng thể của hệ thống lưu trữ năng lượng.

6. Giá trị ứng dụng của dự án

Hệ thống này cung cấp nguồn điện dự phòng cho các tải trọng quan trọng khi nguồn cung lưới điện không đủ hoặc bị gián đoạn, giảm thiểu tổn thất sản xuất và vận hành do mất điện.

Trong điều kiện hoạt động bình thường, hệ thống lưu trữ năng lượng cũng có thể thực hiện việc giảm tải đỉnh, dịch chuyển tải và tối ưu hóa tiêu thụ điện năng. Điều này giúp giảm áp lực nhu cầu điện năng vào giờ cao điểm và cải thiện khả năng của hệ thống phân phối điện hiện có của khách hàng.

Bằng cách sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng pin, khách hàng có thể tránh hoặc trì hoãn việc nâng cấp tốn kém cho máy biến áp và các cơ sở hạ tầng điện khác, đồng thời có được khả năng tiếp cận điện năng linh hoạt hơn.

Hệ thống dạng mô-đun hỗ trợ mở rộng song song. Có thể lắp đặt thêm các tủ lưu trữ năng lượng khi công suất sản xuất, số lượng thiết bị hoặc nhu cầu điện năng tăng lên. Điều này giúp tránh đầu tư ban đầu quá lớn và cải thiện khả năng mở rộng lâu dài của dự án.

Với thiết kế tích hợp, quản lý năng lượng thông minh, chi phí đầu tư tổng thể thấp hơn và bảo trì dài hạn thuận tiện, dự án này cung cấp một mô hình tham khảo thiết thực cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng thương mại và công nghiệp tại Nam Phi và các thị trường có nhiệt độ cao hoặc lưới điện yếu khác.