Nguồn: Internet 

Để tối ưu một hệ thống tích trữ, đâu là những yếu tố trọng tâm cần xem xét?

Một trong những yếu tố quan trọng hàng đầu là tìm được nhà thầu thực hiện hợp đồng thiết kế, cung cấp thiết bị công nghệ và thi công xây dựng công trình (nhà thầu EPC) có kinh nghiệm và năng lực phù hợp để thiết kế tối ưu hệ thống BESS. Nhà thầu EPC cần có năng lực về công nghệ và kinh nghiệm về lựa chọn các nhà cung cấp thiết bị để giúp chủ đầu tư tìm kiếm các sản phẩm đáp ứng tốt nhu cầu và tối ưu hóa thiết kế hệ thống BESS, mang lại lợi ích tối đa.

Hình 1. Minh họa hệ thống BESS. (Nguồn: DEPCOM Power)

Việc lựa chọn nhà thầu EPC tiềm năng cho hệ thống tích trữ năng lượng nhằm đạt được các hiệu quả về doanh thu và lợi thế chi phí cần được thực hiện thông qua các chiến lược như sau:

• Thiết kế tối ưu địa điểm, có xem xét đến việc mở rộng trong tương lai, với chi phí quy đổi qua toàn bộ vòng đời của thống BESS là thấp nhất đồng thời ngăn ngừa việc vượt mức đầu tư được duyệt trong quá trình xây dựng;
• Giảm thiểu tổn thất năng lượng nhờ kinh nghiệm đã được kiểm chứng của nhà thầu đối với danh mục năng lượng tái tạo;
• Đánh giá kinh tế - kỹ thuật các phương án thiết kế, có xem xét đến chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành và doanh thu;
• Tăng hệ số thu hồi vốn đầu tư nhờ tối ưu hóa cơ chế tài chính cải thiện tỉ suất hoàn vốn nội tại và giá trị hiện tại thuần;
• Tận dụng các cơ hội để tối đa hóa doanh thu và tối thiểu chi phí.

Trong các chiến lược trên, việc lựa chọn vị trí phụ thuộc rất nhiều vào mục đích sử dụng BESS. Cụ thể, đối với hệ thống BESS nhằm mục tiêu tăng tỉ trọng NLTT, cải thiện ổn định hệ thống thì hệ thống BESS nên tập trung lại thành quy mô lớn hơn sẽ mang lại hiệu quả cao hơn là những mô hình phân tán quy mô nhỏ và nên đặt gần các trạm biến áp (TBA). Ngược lại, nếu mục tiêu thiết kế BESS nhằm hỗ trợ cơ sở hạ tầng lưới điện, BESS nên đặt càng xa những TBA càng tốt, nơi tồn tại những giới hạn về truyền tải xa. Còn nếu mục tiêu lắp đặt BESS để dự phòng trong các trường hợp phụ tải đạt đỉnh thì hiển nhiên nên bố trí tại các trung tâm phụ tải này.

Mô hình BESS nào là tốt nhất cho từng dự án?

Bên cạnh việc lựa chọn vị trí nhà máy, tùy vào mong muốn của chủ sở hữu sử dụng hệ thống BESS là để tạo ra lợi nhuận cao (thông qua các dịch vụ như kinh doanh dựa trên chênh lệch giá, điều chỉnh tần số, dự phòng hay khởi động đen) hay giảm thiểu chi phí (thông qua các dịch vụ như tăng khả năng chịu đựng, độ tin cậy truyền tải và truyền tải không dây) mà mô hình BESS cũng nên có thiết kế tương ứng.

Các yếu tố mà các nhà thầu EPC cần quan tâm khi thiết kế theo các mục tiêu sử dụng như sau:

• Kinh doanh dựa trên chênh lệch giá năng lượng: Tích trữ khi giá điện trên lưới thấp và bán ra khi giá điện cao. Để thiết kế tạo ra được sự chênh lệch này, chủ sở hữu cần biết số lần nạp, xả mỗi ngày, tác động của quá trình nạp/xả đến sự xuống cấp của battery. Mô hình tài chính phức tạp cho phép nhà thầu EPC xác định sản phẩm và hệ thống phù hợp với nhu cầu;
• Dịch chuyển năng lượng: Hệ thống BESS luôn đi cùng với nguồn NLTT để tối đa giá trị sản xuất. Đối với nhà máy điện mặt trời (ĐMT) hay nhà máy điện gió (ĐG), nạp battery vào khung giờ năng lượng tái tạo có chi phí thấp và xả vào khung giờ cao điểm;
• Dịch vụ phụ trợ: Các dịch vụ phụ trợ bao gồm điều khiển tần số, hỗ trợ điện áp và dự phòng không quay. Khi BESS phục vụ điều chỉnh tần số, cần đảm bảo hoạt động liên tục, đáp ứng tức thời và kinh tế cho việc điều chỉnh sự tăng, giảm tần số;
• Đáp ứng tải: Là những hệ thống không yêu cầu nạp/xả hằng ngày mà hoạt động phần lớn ở chế độ chờ, được áp dụng để đảm bảo cung cấp cho các khu vực bị hạn chế hay trong các trường hợp khẩn cấp. Do đó, hệ thống này đòi hỏi được bảo trì thường xuyên để có thể đảm bảo tính khả dụng để có khả năng đáp ứng nhanh và trong điều kiện hệ thống bị dao động tần số;
• Ngoài ra, còn có những mục đích sử dụng khác mà đội ngũ thiết kế cần quan tâm như san đỉnh phụ tải (Peak Shaving), lưới điện siêu nhỏ và các trường hợp tích hợp các nguồn NLTT khác,…

Làm thế nào để giảm thiểu các rủi ro?

• Trong chuỗi cung ứng

Chuỗi cung ứng luôn tồn tại nhiều rủi ro, đặc biệt trong ngành năng lượng. Do đó, nên lựa chọn các nhà thầu EPC có sức mua toàn cầu để giảm thiểu rủi ro cung cấp cũng như đảm bảo giá cả cạnh tranh. Các đối tác này tận dụng hoạt động mua sắm số lượng lớn với các nhà cung cấp battery hàng đầu để đảm bảo nguồn cung với các nhà sản xuất được chứng nhận và có khả năng chi trả. Bên cạnh đó, cần tìm kiếm các nhà thầu EPC trung lập về công nghệ để có thể đáp ứng các điều luật và tiêu chuẩn cũng như hỗ trợ hồ sơ theo dõi.

• Trong vấn đề vận hành

Để đảm bảo hiệu suất BESS trong thời gian dài đòi hỏi cần có dịch vụ vận hành và bảo trì (O&M) phù hợp nhằm cung cấp cấp dịch vụ làm mát và duy trì battery hoạt động ở nhiệt độ lý tưởng. Việc quản lý O&M phù hợp cho phép đảm bảo hiệu suất của hệ thống trong suốt thời gian hoạt động và có thể kéo dài thời gian này lên cao hơn dự kiến là 20 năm. Do đó, để đạt được hiệu quả quản lý O&M như mong đợi, cần tìm kiếm những đối tác thỏa mãn các tiêu chí sau:

• Có khả năng cung cấp dịch vụ dài hạn;
• Đảm bảo năng lực;
• Cung cấp hồ sơ theo dõi về việc tuân thủ tất cả các mục tiêu về lịch trình và hiệu suất năng lượng;
• Có trung tâm điều hành mạng (NOC) tuân thủ các tiêu chuẩn NERC / FERC, thử nghiệm, vận hành,...

• Quản lý rủi ro

Một trong những yếu tố quan trọng không thể thiếu khi lập kế hoạch cho một dự án BESS mới là đảm bảo hệ thống được thiết kế, thử nghiệm và lên kế hoạch cho các trường hợp rủi ro, mà cụ thể là các vấn đề về nhiệt của battery để đảm bảo an toàn cho người và tài sản.

Hệ thống BESS an toàn nên được xem xét qua nhiều lớp bảo vệ ngay từ khâu thiết kế cho đến khi vận hành, cụ thể:

• Đánh giá nguy cơ cháy nổ: Đảm bảo nhà sản xuất đã có các phân tích ảnh hưởng trong chế độ sự cố, đưa ra các chế độ hoạt động và các thành phần khác nhau cũng như phân tích về mức độ nghiêm trọng, sự xuất hiện và phát hiện sự cố;
• Thiết kế an toàn cháy nổ: Phương pháp thiết kế có tính đến các yếu tố quản lý nhiệt, hệ thống điều khiển, vỏ bọc, cấu trúc, vật liệu, cách nhiệt, chống cháy và áp lực. Điện áp và bảo vệ nhiệt là hai yếu tố quan trọng để ngăn chặn sự thoát nhiệt;
• Xác nhận an toàn phòng cháy: Đảm bảo quy trình kiểm tra chất lượng bao gồm các kỹ thuật kiểm tra khác nhau như kiểm tra độ rung, lửa bên ngoài, kiểm tra lan truyền nhiệt. Thêm vào đó, việc tuân thủ và các chứng nhận là quan trọng để đảm bảo sự an toàn của BESS, như các chứng nhận UL 9540 / UL9540A, IEC 62933-5- và đảm bảo các nhà cung cấp được chứng nhận ISO.

Hình 2. Sự cố gây cháy một tấm pin lưu trữ năng lượng Mặt Trời cỡ lớn (megapack) tại nhà máy Tesla Big Battery, bang Victoria tháng 7/2021. (Nguồn: reneweconomy.com.au)

Ngoài ra, đối với những hệ thống BESS kết hợp với nhà máy ĐMT hay ĐG, sự biến động thời tiết (thay đổi bức xạ/tốc độ gió) tác động đến quá trình nạp/xả của battery. Khi mức độ biến động càng lớn, quá trình nạp xả thường xuyên phát sinh nhiệt và làm suy giảm tuổi thọ battery.

Một yếu tố khác cần quan tâm là hiệu suất chuyển đổi của inverter, khi một hệ thống BESS được thiết kế với quy mô lớn, cho phép đáp ứng tức thời, cấp một lượng công suất lớn vào hệ thống trong một thời gian ngắn, đòi hỏi một loại chỉnh lưu có tỷ số chuyển đổi đủ khả năng đáp ứng.

Kết luận

Như vậy, để thiết kế một hệ thống BESS tối ưu, đảm bảo hiệu quả trong suốt vòng đời và đảm bảo an toàn, yếu tố đầu tiên và quan trọng nhất là chọn được đối tác phù hợp, đủ năng lực và kinh nghiệm. Bên cạnh đó, những nhà thầu EPC giàu kinh nghiệm sẽ dựa trên mục tiêu mà nhà đầu tư mong muốn để đưa ra những giải pháp phù hợp giúp tối ưu hóa chi phí bằng cách đưa ra các phân tích tài chính, kỹ thuật, đề xuất giải pháp giảm chi phí đầu tư, chi phí cho các dịch vụ vận chuyển hàng hóa từ nơi sản xuất đến nơi lắp đặt (chi phí logistic), tận dụng các cơ hội để tối đa hóa lợi nhuận cho chủ đầu tư mà vẫn đảm bảo tuân thủ các quy chuẩn, điều luật tương ứng. Và để xây dựng thành công BESS, ngoài hiệu quả kinh tế, cần quan tâm đến các yếu tố rủi ro, từ đó trang bị các phương án bảo vệ phù hợp, nhằm không chỉ đảm bảo hiệu suất mà còn đảm bảo an toàn cho người và tài sản hệ thống.

Lược dịch: Thanh Hằng

Nguồn tham khảo:

1. Steve McKenery, Partner Content, Top considerations for Utility Energy Storage Projects.

2. Power (2016). Energy Storage. May 1, 2016, Practical Considerations for Siting Utility-Scale Battery Projects.

3. Al Caceres, Gallagher, Risk Consideration for Battery Energy Storage Systems.