Nhu cầu điện đang bước vào thời kỳ tăng trưởng mới.
Các trung tâm dữ liệu lớn, xe điện,-sạc năng lượng cao và điện khí hóa công nghiệp đang bổ sung thêm những phụ tải mới đáng kể cho hệ thống điện. Thách thức không chỉ là lượng điện cần thiết mà cònnhu cầu đó sẽ xuất hiện ở đâu và khi nào.
Một trung tâm dữ liệu, dây chuyền sản xuất công nghiệp hoặc trung tâm sạc mới có thể tạo ra tải trọng lớn ở một địa điểm. Các trạm biến áp, máy biến áp và mạng phân phối địa phương có thể không được thiết kế cho mức nhu cầu này.
Việc mở rộng lưới điện truyền thống vẫn là điều cần thiết, nhưng các đường dây truyền tải, trạm biến áp và nâng cấp kết nối mới có thể yêu cầu đầu tư, lập kế hoạch, cấp phép và thời gian xây dựng đáng kể. Năng lượng phân tán không thể thay thế lưới điện, nhưng nó có thể giúp các doanh nghiệp và mạng lưới địa phương quản lý nhu cầu trong khi cơ sở hạ tầng lớn hơn bắt kịp.
Nhu cầu điện địa phương ngày càng tăng đang vượt xa tốc độ mở rộng lưới điện
Các trung tâm dữ liệu lớn, xe điện và điện khí hóa công nghiệp đang tạo ra nhu cầu năng lượng địa phương ngày càng tập trung. Trạm sạc nhanh-, việc mở rộng nhà máy và trung tâm dữ liệu có thể nhanh chóng đẩy máy biến áp và kết nối lưới đến gần giới hạn của chúng. Tuy nhiên, các trạm biến áp, đường dây truyền tải mới và nâng cấp kết nối thường đòi hỏi nhiều năm lập kế hoạch, phê duyệt và xây dựng. Do đó, thách thức không chỉ là tạo ra nhiều điện hơn mà còn phù hợp với nhu cầu, công suất mạng và thời gian. Hệ thống năng lượng phân tán có thể giúp giảm khoảng cách này..
Hệ thống năng lượng phân tán cục bộ bao gồm những gì?
Năng lượng phân tán hoạt động tốt nhất dưới dạng một hệ thống tích hợp thay vì một tập hợp các thiết bị độc lập.
Một hệ thống thương mại hoặc công nghiệp điển hình có thể bao gồm các thành phần sau.
1. Năng lượng mặt trời trên mái nhà
Hệ thống quang điện trên mái nhà tạo ra điện gần nơi tiêu thụ điện.
Đối với các nhà máy, nhà kho, tòa nhà thương mại và cơ sở dữ liệu có không gian mái phù hợp,-năng lượng mặt trời tại chỗ có thể giảm lượng điện nhập khẩu vào ban ngày và giảm lượng điện năng phải truyền qua lưới điện địa phương.
Tuy nhiên, sản lượng năng lượng mặt trời phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày. Nó có thể không khớp chính xác với hồ sơ nhu cầu của địa điểm, vì vậy chỉ sử dụng năng lượng mặt trời không thể giải quyết hoàn toàn các vấn đề về-công suất kết nối hoặc tải trọng-cao điểm.
Giá trị của nó tăng lên khi được phối hợp với việc lưu trữ và tải trọng linh hoạt.
2. Lưu trữ năng lượng thương mại và công nghiệp
Bộ lưu trữ pin tách biệt thời gian sản xuất và thời gian tiêu thụ.
Nó có thể sạc khi sản lượng năng lượng mặt trời cao hoặc nhu cầu lưới điện tương đối thấp, sau đó xả điện khi địa điểm đạt đến giới hạn công suất hoặc giá điện tăng.
Đối với người dùng thương mại và công nghiệp, bộ lưu trữ có thể hỗ trợ:
Cạo đỉnh
Chuyển dịch năng lượng
Năng lượng mặt trời-tự tiêu thụ
Nguồn điện dự phòng
Hỗ trợ tải-sạc
Quản lý chất lượng nguồn điện-
Giảm ứng suất trong thời gian ngắn-trên máy biến áp và bộ cấp nguồn
Điều này kết nối trực tiếp với cuộc thảo luận trước đó trong"Tại sao lưu trữ năng lượng lại trở thành cơ sở hạ tầng thiết yếu chứ không phải thiết bị tùy chọn."
Lưu trữ đang trở thành cơ sở hạ tầng vì nó mang lại cho hệ thống năng lượng địa phương những thứ mà chỉ riêng sản xuất năng lượng mặt trời không thể cung cấp:kiểm soát thời điểm sử dụng điện.
3. Tải có thể kiểm soát
Không phải mọi tải điện đều phải hoạt động hết công suất vào một thời điểm cố định.
Một số quy trình công nghiệp, hệ thống HVAC, hệ thống đun nước nóng, thiết bị làm lạnh, máy bơm và tải sạc có thể được điều chỉnh trong giới hạn vận hành chấp nhận được.
Tải có thể kiểm soát không nhất thiết tiêu thụ ít năng lượng hơn. Thay vào đó, một phần điện năng tiêu thụ sẽ được chuyển ra khỏi thời điểm lưới điện hoặc địa điểm đang chịu áp lực.
Ví dụ bao gồm:
Tạm thời giảm-thiết bị không quan trọng
Gây cản trở việc khởi động-động cơ lớn
Điều chỉnh nhu cầu làm mát trong phạm vi nhiệt độ chấp nhận được
Trì hoãn các phiên sạc đã chọn
Lên lịch sản xuất-tiêu tốn năng lượng trong giai đoạn-nhu cầu thấp hơn
Kiểu nhu cầu linh hoạt này thường ít tốn kém hơn so với việc xây dựng đủ công suất phát điện và mạng lưới cho mọi đỉnh điểm có thể.
4. Cơ sở sạc xe điện
Cơ sở hạ tầng sạc phải được coi là một phần của hệ thống năng lượng của địa điểm chứ không phải là một phụ tải riêng biệt.
Việc sạc không được kiểm soát cho phép mọi phương tiện tiêu thụ năng lượng tối đa bất cứ khi nào được kết nối. Điều đó có thể tạo ra mức cao nhất vượt xa nhu cầu bình thường của khu vực.
Thay vào đó, sạc thông minh có thể phân bổ nguồn điện theo:
Thời gian xe xuất phát
Trạng thái sạc pin
Ưu tiên bộ sạc
Năng lượng mặt trời có sẵn
Dung lượng lưu trữ pin
Giới hạn kết nối trang web
Giá điện
Đối với một kho hàng hoặc trạm sạc xe tải hạng nặng-, sự phối hợp này có thể làm giảm đáng kể công suất tối đa lấy từ lưới điện.
Sạc hai chiều có thể tạo thêm tính linh hoạt trong các ứng dụng phù hợp. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ lưu ý rằng xe điện có khả năng cung cấp năng lượng cho các tòa nhà hoặc lưới điện thông qua phương tiện-đến-tòa nhà và phương tiện-đến-hệ thống lưới điện, bổ sung cho năng lượng mặt trời và các nguồn tài nguyên được phân bổ khác.
5. Quản lý năng lượng EMS
Hệ thống quản lý năng lượng là thứ biến các thiết bị riêng biệt thành một hệ thống năng lượng cục bộ được phối hợp.
EMS giám sát việc sản xuất, tiêu thụ, giá điện, trạng thái pin, nhu cầu bộ sạc và giới hạn lưới điện. Sau đó nó quyết định khi nào mỗi tài sản có thể kiểm soát sẽ hoạt động.
EMS thực tế có thể phối hợp:
Sản xuất năng lượng mặt trời trên mái nhà
Sạc và xả pin
Nhập và xuất lưới
Tải sản xuất
Tải trọng xây dựng
Bộ sạc xe điện
dự trữ-nguồn điện dự phòng
Thời gian-sử dụng-giá điện
Nếu không có sự điều khiển phối hợp, năng lượng mặt trời, bộ lưu trữ và bộ sạc có thể hoạt động trái ngược nhau. Ví dụ: pin có thể sạc từ lưới điện trong thời gian cao điểm trong khi các phương tiện cũng đang sạc.
Một EMS hiệu quả sẽ ngăn chặn những xung đột này và quản lý địa điểm theo các ưu tiên rõ ràng.
6. Tương tác lưới
Hệ thống năng lượng phân tán thường vẫn được kết nối với mạng lưới điện rộng hơn.
Mục tiêu không phải lúc nào cũng hoạt động độc lập. Mục tiêu là tương tác với lưới điện một cách thông minh hơn.
Tùy thuộc vào quy định của địa phương và điều kiện kỹ thuật, hệ thống có thể:
Giới hạn nhập lưới tối đa
Tránh xuất khẩu năng lượng mặt trời quá mức
Đáp ứng các tín hiệu nhu cầu tiện ích
Cung cấp đáp ứng nhu cầu
Duy trì dung lượng dự phòng
Tham gia vào các chương trình hỗ trợ-mạng lưới
Hoạt động tạm thời như một lưới điện siêu nhỏ trong thời gian ngừng hoạt động
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ mô tả các nhà máy điện ảo là các nhóm tài nguyên phối hợp như năng lượng mặt trời trên mái nhà, pin phía sau-đồng hồ đo, xe điện, bộ sạc, tòa nhà thông minh và tải trọng công nghiệp và thương mại linh hoạt. Khi được tổng hợp và kiểm soát, các nguồn tài nguyên này có thể giúp cân bằng cung cầu điện và cung cấp các dịch vụ tương tự như các tài sản điện thông thường.
Năng lượng được phân phối làm giảm áp lực như thế nào
Lợi ích lớn nhất của năng lượng phân tán không phải là nó tạo ra nguồn điện mới vô tận. Đó là nó cho phép sử dụng hiệu quả hơn thế hệ và dung lượng mạng hiện có.
Một hệ thống phối hợp có thể giảm áp lực theo nhiều cách:
- Tạo cục bộ:Năng lượng mặt trời trên mái nhà làm giảm một phần nhu cầu lưới điện ban ngày của khu vực.
- Di chuyển năng lượng theo thời gian:Phí lưu trữ trong những khoảng thời gian-nhu cầu thấp hơn và xả trong thời gian cao điểm.
- Kiểm soát khi tải hoạt động:Thiết bị linh hoạt và sạc thông minh tránh nhu cầu đồng thời không cần thiết.
- Giới hạn mức cao nhất của trang web:Kiểm soát EMS duy trì cơ sở trong giới hạn nhập khẩu-lưới đã thống nhất.
- Giảm căng thẳng xuất khẩu:Bộ lưu trữ và kiểm soát tải hấp thụ nhiều-sản lượng năng lượng mặt trời tại chỗ hơn.
- Hỗ trợ khả năng phục hồi:Pin có thể duy trì tải quan trọng trong thời gian gián đoạn ngắn.
- Phối hợp với lưới:Các trang web có thể phản hồi các tín hiệu bên ngoài thay vì hoạt động như người tiêu dùng thụ động.
Các biện pháp này có thể giúp trì hoãn một số công việc nâng cấp cục bộ, cải thiện tính kinh tế của dự án hoặc cho phép các tải mới kết nối trong giới hạn hiện có.
Tuy nhiên, kết quả phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế hệ thống. Pin có kích thước nhỏ, kế hoạch sạc kém hoặc chiến lược kiểm soát yếu kém có thể mang lại ít lợi ích thực tế.
Một ví dụ đơn giản
Hãy xem xét một khu công nghiệp có kết nối lưới tối đa là 2 MW.
Tải sản xuất bình thường của nó là 1,4 MW. Sau đó, công ty lắp đặt một số bộ sạc nhanh có thể bổ sung thêm 1 MW nếu chúng hoạt động đồng thời.
Nếu không được kiểm soát, tổng nhu cầu có thể lên tới 2,4 MW, vượt quá giới hạn kết nối.
Một hệ thống năng lượng địa phương có thể đáp ứng bằng cách:
Cung cấp một phần phụ tải ban ngày từ năng lượng mặt trời trên mái nhà
Sử dụng bộ lưu trữ pin trong thời gian cao điểm sạc
Giảm nguồn sạc tạm thời
Sạc xe đáng kinh ngạc
Đang chuyển các tải không-quan trọng đã chọn
Giữ tổng lượng nhập khẩu vào lưới điện dưới 2 MW thông qua kiểm soát EMS
Hệ thống chưa loại bỏ được nhu cầu sử dụng điện. Nó đã ngăn cản tất cả nhu cầu tiếp cận lưới điện cùng một lúc.
Phần kết luận
Nhu cầu điện ngày càng tăng không chỉ làm tăng lượng điện năng mà thế giới cần. Nó cũng đang tạo ra áp lực mới tại các địa điểm cụ thể và ở các khu vực cụ thể.
Trung tâm dữ liệu yêu cầu nguồn điện lớn, ổn định. Điện khí hóa công nghiệp bổ sung thêm tải sản xuất mới. Xe điện và bộ sạc công suất-cao tạo ra các đỉnh tập trung. Trong khi đó, việc mở rộng lưới điện truyền thống có thể mất nhiều thời gian hơn mức mà nhiều dự án thương mại sẵn sàng hoặc có thể chờ đợi.
Một hệ thống năng lượng địa phương được xây dựng xung quanh hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời, thương mại và công nghiệp trên mái nhà, tải có thể kiểm soát, sạc thông minh, điều khiển EMS và tương tác với lưới điện có thể giúp thu hẹp một phần khoảng cách này.
Mục đích của nó không phải là thay thế mạng lưới điện. Đó là làm cho trang web trở nên linh hoạt hơn, có thể dự đoán được và mạng phục vụ dễ dàng hơn.
Như đã thảo luận ở"Tại sao lưu trữ năng lượng đang trở thành cơ sở hạ tầng thiết yếu chứ không phải thiết bị tùy chọn"lưu trữ là trung tâm của quá trình chuyển đổi này. Tuy nhiên, lưu trữ mang lại giá trị lớn nhất khi được kết hợp với thế hệ cục bộ, kiểm soát tải thông minh và tương tác lưới điện phối hợp.
SINELINKcung cấp cáp quang điện, đầu nối, hệ thống lưu trữ năng lượng thương mại và công nghiệp và các bộ phận liên quan cho các dự án năng lượng phân tán. Chúng tôi hỗ trợ các nhà thầu EPC, nhà phân phối và người mua dự án trong việc lựa chọn sản phẩm, tài liệu kỹ thuật, điều phối chứng nhận và cấu hình hệ thống-dựa trên dự án.