Sự phối hợp giữa các tổ máy phát điện diesel và hệ thống lưu trữ năng lượng là một giải pháp quan trọng để nâng cao độ tin cậy, hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường trong các hệ thống điện hiện đại, đặc biệt là trong các kịch bản như lưới điện nhỏ, nguồn điện dự phòng và tích hợp năng lượng tái tạo. Sau đây là các nguyên tắc hoạt động phối hợp, ưu điểm và các kịch bản ứng dụng điển hình của sự phối hợp giữa hai hệ thống này:
1. Phương pháp hợp tác cốt lõi
Cạo đỉnh điểm
Nguyên lý: Hệ thống lưu trữ năng lượng sẽ tích điện trong thời gian tiêu thụ điện năng thấp (sử dụng điện giá rẻ hoặc điện dư thừa từ động cơ diesel) và xả điện trong thời gian tiêu thụ điện năng cao, giúp giảm thời gian vận hành ở tải trọng cao của máy phát điện diesel.
Ưu điểm: Giảm tiêu hao nhiên liệu (khoảng 20-30%), giảm thiểu hao mòn thiết bị và kéo dài chu kỳ bảo trì.
Đầu ra mượt mà (Điều khiển tốc độ tăng giảm)
Nguyên lý: Hệ thống lưu trữ năng lượng phản ứng nhanh chóng với sự biến động tải, bù đắp cho những nhược điểm của độ trễ khởi động động cơ diesel (thường là 10-30 giây) và độ trễ điều chỉnh.
Ưu điểm: Tránh việc khởi động và dừng động cơ diesel thường xuyên, duy trì tần số/điện áp ổn định, thích hợp để cung cấp điện cho các thiết bị chính xác.
Khởi đầu đen
Nguyên lý: Hệ thống lưu trữ năng lượng đóng vai trò là nguồn điện ban đầu để khởi động nhanh động cơ diesel, giải quyết vấn đề của các động cơ diesel truyền thống cần nguồn điện bên ngoài để khởi động.
Ưu điểm: Nâng cao độ tin cậy của nguồn điện dự phòng, phù hợp với các tình huống mất điện lưới (như bệnh viện và trung tâm dữ liệu).
Tích hợp năng lượng tái tạo lai
Nguyên lý: Động cơ diesel được kết hợp với năng lượng mặt trời/gió và hệ thống lưu trữ năng lượng để ổn định sự biến động của năng lượng tái tạo, trong đó động cơ diesel đóng vai trò dự phòng.
Ưu điểm: Tiết kiệm nhiên liệu có thể lên tới hơn 50%, giảm lượng khí thải carbon.
2. Các điểm chính về cấu hình kỹ thuật
Yêu cầu chức năng của thành phần
Tổ máy phát điện diesel cần hỗ trợ chế độ vận hành biến tần và thích ứng với lịch trình sạc và xả của hệ thống lưu trữ năng lượng (ví dụ: được hệ thống lưu trữ năng lượng đảm nhiệm khi mức giảm tải tự động xuống dưới 30%).
Hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS) ưu tiên sử dụng pin lithium sắt photphat (có tuổi thọ cao và độ an toàn cao) và các loại công suất (như 1C-2C) để đối phó với các tải tác động ngắn hạn.
Hệ thống quản lý năng lượng (EMS) cần có logic chuyển mạch đa chế độ (kết nối lưới/độc lập lưới/lai) và thuật toán phân phối tải động.
Thời gian phản hồi của bộ chuyển đổi hai chiều (PCS) nhỏ hơn 20ms, hỗ trợ chuyển mạch liền mạch để ngăn ngừa hiện tượng đảo chiều công suất của động cơ diesel.
3. Các kịch bản ứng dụng điển hình
lưới điện vi mô trên đảo
Hệ thống quang điện + động cơ diesel + lưu trữ năng lượng, động cơ diesel chỉ khởi động vào ban đêm hoặc những ngày nhiều mây, giúp giảm chi phí nhiên liệu hơn 60%.
Nguồn điện dự phòng cho trung tâm dữ liệu
Hệ thống lưu trữ năng lượng ưu tiên hỗ trợ các tải trọng quan trọng trong vòng 5-15 phút, với nguồn điện chia sẻ sau khi động cơ diesel khởi động để tránh mất điện tạm thời.
Nguồn điện mỏ
Hệ thống lưu trữ năng lượng có thể chịu được các tải trọng va đập như máy xúc, và động cơ diesel hoạt động ổn định trong phạm vi hiệu suất cao (tỷ lệ tải 70-80%).
4. So sánh kinh tế (Lấy hệ thống 1MW làm ví dụ)
Chi phí ban đầu của kế hoạch cấu hình (10.000 nhân dân tệ) Chi phí vận hành và bảo trì hàng năm (10.000 nhân dân tệ) Mức tiêu thụ nhiên liệu (L/năm)
Máy phát điện diesel nguyên chất 80-100 25-35 150000
Diesel + lưu trữ năng lượng (giảm 30% giờ cao điểm) 150-180 15-20 100000
Chu kỳ tái chế: thường là 3-5 năm (giá điện càng cao thì chu kỳ tái chế càng nhanh)
5. Các biện pháp phòng ngừa
Khả năng tương thích hệ thống: Bộ điều chỉnh động cơ diesel cần hỗ trợ điều chỉnh công suất nhanh chóng trong quá trình can thiệp vào hệ thống lưu trữ năng lượng (chẳng hạn như tối ưu hóa tham số PID).
Bảo vệ an toàn: Để ngăn ngừa tình trạng quá tải động cơ diesel do tích trữ năng lượng quá mức, cần phải thiết lập điểm ngắt cứng cho SOC (Trạng thái sạc) (ví dụ: 20%).
Hỗ trợ chính sách: Một số khu vực cung cấp trợ cấp cho hệ thống lai "động cơ diesel + lưu trữ năng lượng" (chẳng hạn như chính sách thí điểm lưu trữ năng lượng mới năm 2023 của Trung Quốc).
Thông qua cấu hình hợp lý, sự kết hợp giữa các tổ máy phát điện diesel và hệ thống lưu trữ năng lượng có thể nâng cấp từ "hệ thống dự phòng đơn thuần" lên "lưới điện thông minh quy mô nhỏ", đây là giải pháp thiết thực cho quá trình chuyển đổi từ năng lượng truyền thống sang năng lượng carbon thấp. Thiết kế cụ thể cần được đánh giá toàn diện dựa trên đặc điểm tải, giá điện địa phương và các chính sách liên quan.
Thời gian đăng bài: 22/04/2025
