Công nghệ nối lưới và tạo lưới của hệ thống lưu trữ năng lượng thể hiện hai chế độ làm việc khác nhau, có sự khác biệt đáng kể về vai trò, đặc điểm chức năng và kịch bản ứng dụng trong hệ thống điện.
Sự khác biệt
Phương thức kết nối lưới:
Cả hai đều được kết nối với lưới điện thông qua bộ biến tần, nhưng nguyên lý hoạt động của chúng khác nhau. Thiết bị nối lưới hoạt động như một nguồn dòng, dựa vào điện áp chuẩn do lưới điện bên ngoài cung cấp để đồng bộ hóa đầu ra của chính nó; Và thiết bị xây dựng lưới điện giống như một nguồn điện áp, có khả năng độc lập hình thành điện áp và tần số ổn định mà không cần sự hỗ trợ của lưới điện bên ngoài.
Đóng góp ổn định:
Bộ lưu trữ năng lượng nối lưới chủ yếu hoạt động trong môi trường lưới ổn định và không có khả năng hỗ trợ điện áp hoặc tần số; Ngược lại, việc lưu trữ năng lượng dựa trên lưới tiếp tục cung cấp điện cho các tải trong thời gian lưới điện gặp sự cố và giúp duy trì sự ổn định và độ tin cậy của lưới điện địa phương.
Kịch bản ứng dụng:
Loại lưới sau phù hợp sử dụng trong lưới điện lớn, có độ ổn định tốt, chi phí thấp, dễ thực hiện; Loại lưới phù hợp hơn để ứng dụng trong các hệ thống phát điện phân tán, lưới điện siêu nhỏ hoặc vùng sâu vùng xa, đặc biệt trong các tình huống cần phản ứng nhanh hoặc công suất quá tải cao trong thời gian ngắn.
Ưu điểm và nhược điểm
Theo loại mạng
Ưu điểm: Cấu trúc đơn giản và đáng tin cậy, chi phí đầu tư ban đầu thấp; Dễ dàng tích hợp vào cơ sở hạ tầng điện hiện có.
Nhược điểm: Thiếu khả năng hỗ trợ cho lưới điện, không thể duy trì hoạt động độc lập trong trường hợp lưới điện mất ổn định.
Loại mạng
Ưu điểm: Xây dựng lưới điện độc lập, hỗ trợ điện áp, tần số; Có sự linh hoạt và khả năng thích ứng mạnh mẽ hơn, đặc biệt khi xử lý các tình huống bất ngờ.
Nhược điểm: Yêu cầu kỹ thuật tương đối phức tạp cao hơn, đầu tư ban đầu lớn hơn và độ khó trong thiết kế và triển khai cũng lớn hơn.
Ví dụ
Làm theo ví dụ về mạng
Hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium 500kW/1MWh đã được lắp đặt tại một khu công nghiệp ở miền nam Trung Quốc. Hệ thống này sử dụng lưới điện theo PCS (Hệ thống chuyển đổi năng lượng) và chủ yếu được sử dụng để cạo đỉnh, lấp đầy thung lũng và tạo ra năng lượng mới trơn tru. Trong dự án này, hệ thống lưu trữ năng lượng được ghép nối với nhà máy quang điện và kết nối với lưới điện. Hệ thống điều khiển EMS được sử dụng để điều khiển phối hợp nhằm tối ưu hóa khả năng tiết kiệm điện của toàn bộ công viên.
Ví dụ về kiểu xây dựng mạng
Tập đoàn Lưới điện Nhà nước Trung Quốc đã công bố một báo cáo về kiểm soát lưới lưu trữ năng lượng và thử nghiệm kết nối lưới cho năm 2024, trong đó đề cập rằng các chỉ số hiệu suất chính như điều chỉnh tần số sơ cấp, phản ứng quán tính và kiểm soát giảm chấn của hệ thống lưu trữ năng lượng loại lưới đã được xác minh thông qua thử nghiệm thực tế.
Ví dụ, trong thử nghiệm điều chỉnh tần số, hệ thống lưu trữ năng lượng dạng lưới đã thể hiện tốc độ phản hồi động tuyệt vời, có thể điều chỉnh công suất tác dụng trong vòng mili giây, giúp lưới điện nhanh chóng khôi phục ổn định tần số.
So sánh thông số
PCS nối lưới: thường được đặc trưng bởi các đặc tính nguồn dòng điện, với công suất đầu ra bị ảnh hưởng lớn bởi điều kiện lưới điện, phù hợp để quản lý năng lượng trong môi trường lưới điện thông thường. Một ứng dụng điển hình là hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium 500kW/1MWh trong trường hợp trên, nhiệm vụ chính của nó là theo dõi những thay đổi trong lưới điện và đảm bảo trao đổi năng lượng suôn sẻ.
PCS loại lưới: thể hiện đặc tính nguồn điện áp, có khả năng chủ động điều chỉnh điện áp và tần số đầu ra, duy trì tính liên tục của nguồn điện ngay cả khi lưới điện bị gián đoạn. Những loại hệ thống này thường được trang bị các thuật toán và công nghệ điều khiển tiên tiến hơn, chẳng hạn như chiến lược điều khiển đồng bộ hóa công suất, cho phép chúng điều chỉnh trực tiếp công suất tác dụng/phản kháng khi đầu ra dao động ở phía phát điện.
Có những khác biệt cơ bản trong chiến lược kiểm soát của công nghệ lưu trữ năng lượng theo lưới và hình thành lưới, được phản ánh qua cách chúng tương tác với lưới, phản ứng với những thay đổi trong lưới và các loại dịch vụ mà chúng cung cấp.
Sự khác biệt cụ thể giữa hai chiến lược kiểm soát kỹ thuật:
Mục tiêu kiểm soát
Điều khiển theo lưới: Cốt lõi của nó là tuân theo trạng thái của lưới điện, tức là bộ biến tần điều chỉnh đầu ra theo điện áp và tần số của lưới điện. Theo phương pháp điều khiển này, biến tần được coi như một nguồn dòng điện, bơm càng nhiều năng lượng điện càng tốt vào lưới điện và tự động ngắt kết nối để bảo vệ chính nó trong trường hợp lưới điện bị xáo trộn. Do đó, nhiệm vụ chính của việc kiểm soát theo lưới điện là tối đa hóa việc sử dụng năng lượng mới trong khuôn khổ lưới điện hiện có.
Điều khiển loại lưới: nhằm mục đích mô phỏng hoạt động của các máy phát điện đồng bộ truyền thống, tích cực thiết lập và duy trì các mức điện áp, tần số của lưới điện địa phương. Điều này có nghĩa là ngay cả khi không có sự hỗ trợ của lưới điện bên ngoài, bộ biến tần loại lưới vẫn có thể tạo thành môi trường cung cấp điện ổn định. Bộ biến tần loại lưới về cơ bản là nguồn điện áp tạo ra điện áp và tần số thông qua các tín hiệu thông số điện áp bên trong. Chúng có thể hoạt động độc lập hoặc song song với các nguồn điện khác.
Cơ chế phản hồi
Điều khiển theo lưới: Do phải dựa vào lưới điện bên ngoài để cung cấp tín hiệu tham chiếu, các bộ biến tần nối lưới có thể không thể hỗ trợ hiệu quả cho lưới khi xảy ra sự cố hoặc biến động bất thường và có thể chọn cách ngắt kết nối vì mục đích tự bảo vệ. Ví dụ, trong điều kiện truyền điện áp thấp (LVRT) hoặc điện áp cao (HVRT), bộ biến tần nối lưới cần nhanh chóng giảm công suất đầu ra hoặc thậm chí ngừng hoàn toàn việc phát điện để tránh làm hỏng thiết bị.
Điều khiển kiểu lưới: Với khả năng "đi xuyên" mạnh hơn, nó có thể hoạt động liên tục khi lưới điện có sự cố và cung cấp dòng điện ngắn mạch cần thiết hoặc giải phóng động năng vào hệ thống, giúp khôi phục ổn định điện áp và tần số. Điều này làm cho bộ biến tần dạng lưới phù hợp hơn với các ứng dụng yêu cầu độ ổn định của lưới điện cao, chẳng hạn như lưới điện siêu nhỏ hoặc hệ thống cấp điện độc lập ở vùng sâu vùng xa.
Đặc điểm dịch vụ
Điều khiển theo mạng: chủ yếu phục vụ quản lý năng lượng, chẳng hạn như cạo đỉnh và lấp đầy thung lũng, điều hòa đầu ra năng lượng không liên tục, v.v. Loại ứng dụng này thường xảy ra trong môi trường lưới điện lớn, nơi bản thân lưới điện có đủ quán tính và cường độ để hấp thụ mọi sự mất ổn định tiềm ẩn .
Điều khiển loại lưới: Ngoài quản lý năng lượng, nó còn cung cấp các dịch vụ phụ trợ quan trọng, bao gồm nhưng không giới hạn ở hỗ trợ điện áp nhanh, đáp ứng quán tính, điều chỉnh tần số sơ cấp, v.v. Những chức năng này rất quan trọng để cải thiện mức dòng điện ngắn mạch của hệ thống và tăng cường khả năng phục hồi của lưới điện.
Thuật toán điều khiển
Điều khiển theo mạng: Nói chung, thuật toán theo dõi công suất tối đa (MPPT) được sử dụng để đảm bảo hiệu suất sử dụng tối đa năng lượng mới, đồng thời phối hợp với công nghệ vòng khóa pha (PLL) để đạt được sự đồng bộ hóa với lưới điện.
Điều khiển loại lưới: dựa nhiều hơn vào các thuật toán nâng cao như Điều khiển thả rơi và Máy đồng bộ ảo (VSG), mô phỏng hành vi động của máy phát điện đồng bộ để thích ứng tốt hơn với các quy trình nhất thời của hệ thống điện.
