Trong một dự án năng lượng dành cho khách hàng công nghiệp, hệ thống gồm 900,43 kWp điện mặt trời (Solar PV) kết hợp với hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) 200 kWh.
Hai thông số này cho biết quy mô của nguồn phát và lưu trữ, nhưng chưa phản ánh đầy đủ cách hệ thống sẽ tạo ra giá trị trong vận hành thực tế. Với một nhà máy, điện mặt trời được tạo ra theo điều kiện bức xạ, trong khi nhu cầu sử dụng điện thay đổi theo lịch sản xuất, ca vận hành và đặc điểm của từng dây chuyền.
Vì vậy, giá trị của một dự án Solar PV kết hợp BESS không nằm ở việc đưa hai công nghệ vào cùng một địa điểm, mà ở cách nguồn phát, lưu trữ, phụ tải và điều khiển được thiết kế để cùng phục vụ một mục tiêu vận hành rõ ràng.
Đó cũng là cách 365Energy tiếp cận bài toán tích hợp Solar và BESS cho nhà máy: bắt đầu từ nhu cầu thực tế của cơ sở công nghiệp, sau đó mới đi đến cấu hình và phương án triển khai phù hợp.
Vì sao Solar và BESS cần được thiết kế theo nhu cầu vận hành của nhà máy?
Solar PV tạo ra điện theo thời điểm có bức xạ phù hợp, còn nhà máy tiêu thụ điện theo nhịp sản xuất. Hai đường này không phải lúc nào cũng trùng nhau. BESS có thể tạo thêm tính linh hoạt giữa thời điểm phát điện và thời điểm sử dụng điện, nhưng vai trò đó chỉ có ý nghĩa khi được xác định từ nhu cầu vận hành thực tế.
Một nhà máy có phụ tải lớn và ổn định trong thời gian Solar phát tốt có thể tận dụng trực tiếp phần đáng kể điện mặt trời tại chỗ. Trong khi đó, một cơ sở khác có thể vẫn duy trì nhu cầu điện cao vào những thời điểm sản lượng Solar giảm. Vì vậy, ngay cả khi cùng có quy mô điện mặt trời tương đương, hai nhà máy vẫn có thể cần những cấu hình BESS khác nhau.
Đây cũng là lý do câu hỏi “nên lắp bao nhiêu kWh BESS?” chưa phải điểm khởi đầu tốt nhất. Trong dự án này, 900,43 kWp là công suất đỉnh danh định của hệ thống điện mặt trời, còn 200 kWh là dung lượng năng lượng của BESS. Hai đại lượng này mô tả hai đặc tính khác nhau của hệ thống.
Điểm cần làm rõ là 200 kWh không đồng nghĩa với công suất 200 kW. Chỉ từ dung lượng lưu trữ cũng chưa thể kết luận BESS có thể đáp ứng một phụ tải trong bao lâu, bởi điều đó còn phụ thuộc vào công suất sạc/xả, mức phụ tải, phần dung lượng có thể sử dụng và các giới hạn vận hành của hệ thống.
Vì vậy, công suất Solar chưa đủ để xác định yêu cầu BESS của một nhà máy. Điều cần được xác định trước là hệ thống lưu trữ cần hỗ trợ mục tiêu nào và phải vận hành trong điều kiện nào.
365Energy tiếp cận tích hợp Solar và BESS như thế nào?
Với 365Energy, Solar PV, BESS và EMS không được xem là những hạng mục tách rời, mà là các thành phần của một bài toán năng lượng tích hợp. Cách tiếp cận này đi theo một logic xuyên suốt: phân tích phụ tải → xác định mục tiêu vận hành → định cỡ → chiến lược điều khiển → tích hợp hệ thống → EMS khi thuộc phạm vi giải pháp → vận hành.
Điểm khởi đầu là hiểu cách nhà máy đang sử dụng điện. Dữ liệu phụ tải theo thời gian cho biết nhu cầu xuất hiện ở đâu, vào lúc nào và biến động ra sao. Khi đặt dữ liệu đó cạnh đặc tính phát của hệ thống Solar PV, bức tranh về mối quan hệ giữa nguồn điện tại chỗ và nhu cầu thực tế của nhà máy mới trở nên rõ ràng hơn.
Từ đây, mục tiêu của BESS mới có cơ sở để xác định. Hệ thống lưu trữ đang được xem xét để hỗ trợ dịch chuyển năng lượng theo thời gian, tham gia quản lý một số mức công suất hay phục vụ một yêu cầu vận hành khác? Khi mục tiêu đã rõ, bài toán mới chuyển sang bước tiếp theo: định cỡ công suất và dung lượng lưu trữ.
Định cỡ ở đây không đơn thuần là chọn một mức kWh. BESS không chỉ cần lưu trữ được bao nhiêu năng lượng mà còn phải có khả năng nạp hoặc cung cấp năng lượng với mức công suất phù hợp với ứng dụng dự kiến. Nếu cấu hình không phù hợp với phụ tải và mục tiêu vận hành, việc tăng dung lượng thiết bị chưa chắc tạo ra thêm giá trị tương ứng.
Sau định cỡ là chiến lược điều khiển. Đây là bước xác định khi nào BESS nên sạc, khi nào nên xả, điều kiện nào được ưu tiên và cách hệ thống lưu trữ phối hợp với Solar PV cũng như phụ tải nhà máy. Nói cách khác, đây là bước biến khả năng kỹ thuật của thiết bị thành một phương thức vận hành cụ thể.
Khi bài toán chuyển sang tích hợp hệ thống, phạm vi xem xét không còn dừng ở pin và hệ thống điện mặt trời. Điểm kết nối, đo lường, bảo vệ, truyền thông và mối quan hệ với hệ thống điện hiện hữu đều cần được tính đến trong cùng một phương án kỹ thuật. Nếu hệ thống quản lý năng lượng (EMS) thuộc phạm vi giải pháp, EMS có thể hỗ trợ giám sát, thu thập dữ liệu và điều phối các thành phần theo chiến lược vận hành đã xác định.
Năng lực tích hợp vì thế không nằm ở việc cung cấp nhiều công nghệ trong cùng một dự án. Điều quan trọng hơn là các quyết định về dữ liệu, định cỡ, điều khiển và kết nối hệ thống phải cùng phục vụ một mục tiêu vận hành nhất quán.
Cách tiếp cận tích hợp mang lại giá trị gì cho doanh nghiệp C&I?
Đối với doanh nghiệp C&I, giá trị của việc tích hợp Solar và BESS không chỉ nằm ở việc có thêm một hệ thống lưu trữ. Giá trị nằm ở chất lượng của quyết định đầu tư và khả năng đưa hệ thống vào vận hành theo đúng nhu cầu thực tế của nhà máy.
Trước hết, việc phân tích phụ tải trước khi định cỡ giúp doanh nghiệp đánh giá cấu hình BESS dựa trên dữ liệu vận hành thay vì chỉ dựa trên công suất Solar hoặc một mức dung lượng thiết bị được đề xuất sẵn. Điều này giúp giảm nguy cơ lựa chọn cấu hình không phù hợp với cách nhà máy thực sự sử dụng điện.
Tiếp theo, một chiến lược điều khiển được xác định rõ từ đầu giúp doanh nghiệp hiểu hệ thống dự kiến tạo giá trị bằng cơ chế nào. Việc BESS “có thể” sạc và xả chưa đủ để đánh giá hiệu quả. Điều quan trọng hơn là hệ thống sẽ thực hiện những hành động đó trong điều kiện nào và nhằm mục tiêu nào.
Trong những điều kiện phù hợp về phụ tải, biểu giá, cấu hình và cách điều khiển, BESS có thể được xem xét cho các bài toán như dịch chuyển thời điểm sử dụng năng lượng hoặc hỗ trợ quản lý công suất. Đây có thể là cơ sở để doanh nghiệp đánh giá các mục tiêu liên quan đến chi phí năng lượng. Tuy nhiên, hiệu quả kinh tế của BESS cần được phân tích theo từng trường hợp cụ thể; không có cơ sở để mặc định mọi hệ thống đều tạo ra cùng một mức tiết kiệm hoặc thời gian hoàn vốn.
Một lợi ích khác của cách tiếp cận tích hợp là giảm sự phân mảnh giữa các hạng mục kỹ thuật. Nếu Solar PV, BESS, điều khiển và hệ thống điện hiện hữu được xem xét riêng lẻ rồi mới xử lý các điểm giao tiếp ở giai đoạn sau, rủi ro thường không chỉ nằm ở từng thiết bị mà còn nằm ở chính cách các hệ thống kết nối với nhau. Việc xem xét các yếu tố này từ đầu giúp doanh nghiệp có cơ sở rõ hơn để đánh giá tính khả thi kỹ thuật và phạm vi triển khai.
Khi EMS nằm trong phạm vi giải pháp, doanh nghiệp cũng có thể có thêm khả năng quan sát cách nguồn phát, lưu trữ và phụ tải tương tác theo thời gian. Giá trị ở đây không chỉ là có thêm dữ liệu hiển thị, mà là có thêm cơ sở để theo dõi và quản lý hệ thống theo mục tiêu đã đặt ra.
Độ tin cậy nguồn điện cũng có thể là một mục tiêu khi đánh giá BESS, nhưng cần được xem xét riêng cho từng yêu cầu cụ thể. BESS không mặc định là UPS, không mặc định cung cấp chuyển nguồn không gián đoạn và không mặc định có khả năng dự phòng toàn bộ nhà máy. Nếu doanh nghiệp cần hỗ trợ cho tải quan trọng hoặc vận hành khi mất điện, công suất, thời gian duy trì tải, kiến trúc kết nối và chiến lược điều khiển phải được thiết kế cho đúng mục tiêu đó.
Từ góc nhìn đầu tư, điều doanh nghiệp thực sự cần không phải là càng nhiều tính năng càng tốt, mà là đúng cấu hình, đúng chức năng và đúng cách vận hành cho bài toán của nhà máy.
Từ cấu hình thiết bị đến một hệ thống năng lượng có mục tiêu rõ ràng
Một dự án có Solar PV và BESS chưa chắc đã là một hệ thống năng lượng được tích hợp tốt.
Điểm khác biệt nằm ở việc nguồn phát, lưu trữ, phụ tải, điều khiển và hệ thống điện hiện hữu có được xem xét trong cùng một logic thiết kế hay không. Với 365Energy, công nghệ không phải là điểm khởi đầu của quyết định. Bài toán của nhà máy mới là điểm khởi đầu; từ đó mới đi đến cấu hình kỹ thuật và phương án triển khai phù hợp.
Giá trị cuối cùng không nằm ở số lượng thiết bị được bổ sung, mà ở cách toàn bộ hệ thống cùng phục vụ một mục tiêu vận hành rõ ràng.
Đánh giá bài toán Solar và BESS từ dữ liệu của nhà máy
Nếu doanh nghiệp đang xem xét kết hợp Solar PV và BESS, bước tiếp theo không nhất thiết là chọn ngay một dung lượng pin.
Trao đổi với 365Energy để xác định dữ liệu đầu vào, mục tiêu vận hành và phạm vi cần đánh giá trước khi quyết định cấu hình hệ thống.