Sự kết hợp giữa các tổ máy phát điện diesel và hệ thống lưu trữ năng lượng là một giải pháp quan trọng nhằm nâng cao độ tin cậy, tính kinh tế và bảo vệ môi trường trong các hệ thống điện hiện đại, đặc biệt trong các kịch bản như lưới điện siêu nhỏ, nguồn điện dự phòng và tích hợp năng lượng tái tạo. Sau đây là nguyên lý hoạt động, ưu điểm và các tình huống ứng dụng điển hình của hai hệ thống này:
1、 Phương pháp hợp tác cốt lõi
Cạo đỉnh
Nguyên lý: Hệ thống lưu trữ năng lượng sẽ sạc trong thời gian tiêu thụ điện năng thấp (sử dụng điện giá rẻ hoặc điện năng dư thừa từ động cơ diesel) và xả trong thời gian tiêu thụ điện năng cao, giúp giảm thời gian vận hành tải cao của máy phát điện diesel.
Ưu điểm: Giảm mức tiêu thụ nhiên liệu (khoảng 20-30%), giảm thiểu hao mòn thiết bị và kéo dài chu kỳ bảo dưỡng.
Đầu ra mượt mà (Kiểm soát tốc độ dốc)
Nguyên lý: Hệ thống lưu trữ năng lượng phản ứng nhanh với biến động tải, bù đắp cho những thiếu sót về độ trễ khởi động động cơ diesel (thường là 10-30 giây) và độ trễ điều chỉnh.
Ưu điểm: Tránh tình trạng động cơ diesel phải khởi động dừng thường xuyên, duy trì tần số/điện áp ổn định, thích hợp 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 động cơ diesel truyền thống cần nguồn điện bên ngoài để khởi động.
Ưu điểm: Cải thiện độ tin cậy của nguồn điện khẩn cấp, phù hợp với các trường hợp mất điện lưới (như bệnh viện và trung tâm dữ liệu).
Tích hợp năng lượng tái tạo lai
Nguyên tắc: Động cơ diesel được kết hợp với năng lượng quang điện/gió và lưu trữ năng lượng để ổn định biến động năng lượng tái tạo, trong khi động cơ diesel đóng vai trò dự phòng.
Ưu điểm: Tiết kiệm nhiên liệu có thể đạt tới hơn 50%, giúp giảm lượng khí thải carbon.
2、 Những điểm chính của cấu hình kỹ thuật
Yêu cầu chức năng của thành phần
Tổ máy phát điện diesel cần hỗ trợ chế độ vận hành tần số thay đổi và thích ứng với lịch trình sạc và xả của bộ lưu trữ năng lượng (chẳng hạn như được bộ lưu trữ năng lượng tiếp quản khi mức giảm tải tự động xuống dưới 30%).
Hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS) ưu tiên sử dụng pin lithium sắt phosphate (có tuổi thọ cao và độ an toàn cao) và các loại nguồn điện (như 1C-2C) để ứng phó với tải trọng tác động ngắn hạn.
Hệ thống quản lý năng lượng (EMS) cần có logic chuyển mạch đa chế độ (kết nối lưới điện/ngoài lưới điện/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 chặn tình trạng đảo ngược công suất của động cơ diesel.
3、 Các tình huống ứng dụng điển hình
Lưới điện vi mô đảo
Động cơ quang điện + 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 5-15 phút, với nguồn điện chia sẻ sau khi động cơ diesel khởi động để tránh tình trạng mất điện tạm thời.
Nguồn điện mỏ
Hệ thống lưu trữ năng lượng có thể chịu được tải trọng va đập như máy đào 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 cho 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)
Bộ máy phát điện diesel nguyên chất 80-100 25-35 150000
Lưu trữ năng lượng + dầu diesel (giảm 30% mức đỉnh) 150-180 15-20 100000
Chu kỳ tái chế: thường là 3-5 năm (giá điện càng cao thì tốc độ tái chế càng nhanh)
5、 Thận trọng
Khả năng tương thích của hệ thống: Bộ điều tốc động cơ diesel cần hỗ trợ điều chỉnh công suất nhanh chóng trong quá trình can thiệp lưu trữ năng lượng (chẳng hạn như tối ưu hóa tham số PID).
Bảo vệ an toàn: Để ngăn ngừa tình trạng quá tải của động cơ diesel do lưu trữ năng lượng quá mức, cần phải thiết lập điểm cắt cố định cho SOC (Trạng thái sạc) (chẳng hạn như 20%).
Hỗ trợ chính sách: Một số khu vực cung cấp trợ cấp cho hệ thống hybrid “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, việc kết hợp máy phát điện diesel và hệ thống lưu trữ năng lượng có thể nâng cấp từ “nguồn dự phòng thuần túy” lên “lưới điện siêu nhỏ thông minh”, 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 phụ tải, giá điện địa phương và các chính sách.
Thời gian đăng: 22-04-2025
