Trong quá trình đẩy nhanh hiện thực hóa các mục tiêu carbon kép và xây dựng hệ thống điện mới, công nghệ lưu trữ năng lượng đang dần trở thành một trong những công nghệ chủ chốt hỗ trợ hệ thống điện mới vận hành ổn định và tối ưu hóa phân bổ nguồn lực. Trong số đó, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS (Hệ thống chuyển đổi năng lượng) là thiết bị cốt lõi của hệ thống lưu trữ năng lượng, hiệu suất và ứng dụng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ ổn định chung của hệ thống lưu trữ năng lượng. Bài viết này sẽ tiến hành phân tích và giải thích chuyên sâu về định nghĩa, nguyên lý làm việc, các tính năng chính, chế độ làm việc, kịch bản ứng dụng và xu hướng phát triển trong tương lai của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS.
01
Định nghĩa bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS
Bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS, tên đầy đủ là Hệ thống chuyển đổi năng lượng, là thiết bị quan trọng trong hệ thống lưu trữ năng lượng, được sử dụng để thực hiện chuyển đổi năng lượng và dòng chảy hai chiều giữa pin lưu trữ năng lượng và lưới điện. Nó có thể chuyển đổi nguồn DC thành nguồn AC hoặc nguồn AC thành nguồn DC để đáp ứng yêu cầu sạc và xả của lưới điện cho các hệ thống lưu trữ năng lượng. Bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS đóng vai trò là “cầu nối” trong hệ thống lưu trữ năng lượng, kết nối các ắc quy lưu trữ năng lượng và lưới điện để đảm bảo hệ thống lưu trữ năng lượng hoạt động hiệu quả và ổn định.
02
Nguyên lý làm việc của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS
Nguyên lý làm việc của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS chủ yếu dựa trên công nghệ điện tử công suất, thực hiện chuyển đổi và dòng năng lượng điện hai chiều bằng cách điều khiển bật và tắt các thiết bị chuyển mạch. Khi lưới điện cần hệ thống lưu trữ năng lượng để xả, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS sẽ chuyển đổi nguồn DC trong pin lưu trữ năng lượng thành nguồn AC và xuất ra lưới điện; Khi lưới điện cần hệ thống lưu trữ năng lượng để sạc, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS sẽ chuyển đổi nguồn điện xoay chiều trong lưới điện thành nguồn DC và lưu trữ vào pin lưu trữ năng lượng. Trong quá trình sạc và xả, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS cũng cần thực hiện kiểm soát nguồn và quản lý năng lượng chính xác theo nhu cầu của lưới điện và trạng thái của pin lưu trữ năng lượng để đảm bảo hoạt động ổn định và sử dụng hiệu quả bộ lưu trữ năng lượng. hệ thống.
03
Các tính năng chính của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS
1. Chuyển đổi năng lượng hiệu quả: Bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS áp dụng các chiến lược điều khiển và công nghệ điện tử công suất tiên tiến để đạt được chuyển đổi năng lượng hiệu quả và ổn định cũng như dòng chảy hai chiều. Hiệu suất chuyển đổi của nó cao tới 95%, có thể giảm đáng kể chi phí vận hành của hệ thống lưu trữ năng lượng.
2. Điều khiển nguồn chính xác: Bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS có khả năng điều khiển nguồn chính xác và có thể thực hiện các điều chỉnh theo thời gian thực theo nhu cầu của lưới điện và trạng thái của pin lưu trữ năng lượng. Thông qua điều khiển công suất chính xác, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS có thể đạt được phản ứng nhanh và điều chỉnh chính xác hệ thống lưu trữ năng lượng, đồng thời cải thiện độ ổn định và độ tin cậy của hệ thống điện.
3. Quản lý năng lượng thông minh: Bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS cũng có chức năng quản lý năng lượng thông minh, có thể điều phối và tối ưu hóa một cách thông minh tùy theo tải của lưới điện và trạng thái của pin lưu trữ năng lượng. Thông qua quản lý năng lượng thông minh, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS có thể tối đa hóa việc sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng và giảm thiểu tổn thất, đồng thời cải thiện tính kinh tế và bảo vệ môi trường của toàn bộ hệ thống điện.
4. Cấu hình và mở rộng linh hoạt: Bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS áp dụng thiết kế mô-đun, có thể được cấu hình và mở rộng linh hoạt theo nhu cầu thực tế. Bằng cách tăng hoặc giảm số lượng mô-đun, công suất của hệ thống lưu trữ năng lượng có thể được điều chỉnh chính xác để đáp ứng nhu cầu của các tình huống ứng dụng khác nhau.
04
Chế độ làm việc của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS
1. Ở chế độ nối lưới, việc chuyển đổi năng lượng hai chiều giữa bộ pin và lưới được thực hiện theo lệnh điện do điều độ viên cấp trên ban hành; chẳng hạn như sạc bộ pin trong thời gian lưới tải thấp và cấp ngược trở lại lưới trong thời gian tải cao điểm của lưới;
2. Chế độ lưới ngoài/lưới cách ly, khi đáp ứng các yêu cầu đã đặt, nó sẽ bị ngắt khỏi lưới chính và cung cấp nguồn điện xoay chiều đáp ứng các yêu cầu về chất lượng điện của lưới cho một số phụ tải cục bộ.
3. Chế độ kết hợp, hệ thống lưu trữ năng lượng có thể chuyển đổi giữa chế độ nối lưới và chế độ không nối lưới. Hệ thống lưu trữ năng lượng nằm trong lưới điện siêu nhỏ, lưới điện siêu nhỏ được kết nối với lưới điện công cộng và hoạt động như một hệ thống nối lưới trong điều kiện làm việc bình thường. Nếu lưới điện siêu nhỏ bị ngắt khỏi lưới điện công cộng, hệ thống lưu trữ năng lượng sẽ hoạt động ở chế độ không nối lưới để cung cấp nguồn điện chính cho lưới điện siêu nhỏ. Các ứng dụng phổ biến bao gồm lọc, ổn định lưới điện, điều chỉnh chất lượng điện năng và tạo mạng tự phục hồi.
05
Kịch bản ứng dụng của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS
1. Chuyển đổi thời gian năng lượng: Trong hệ thống lưu trữ năng lượng phía người dùng, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS có thể được sử dụng để chuyển đổi thời gian năng lượng, lưu trữ lượng năng lượng quang điện dư thừa vào ban ngày và giải phóng nó qua PCS vào ban đêm hoặc trong thời tiết mưa khi không có hệ thống phát điện quang điện nào có thể đạt được mức tự sử dụng tối đa trong việc phát điện quang điện.
2. Chênh lệch giá điện tại thung lũng đỉnh: Trong hệ thống lưu trữ năng lượng phía người dùng, đặc biệt là ở các khu công nghiệp và thương mại áp dụng giá điện theo thời gian sử dụng, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS có thể được sử dụng cho chênh lệch giá ở thung lũng đỉnh, bằng cách sạc trong thời gian thời kỳ giá điện thấp và xả trong thời kỳ giá điện cao, để đạt được mức chênh lệch sạc thấp và xả cao, nhằm tiết kiệm chi phí điện chung của khu vực.
3. Mở rộng công suất động: Trong các tình huống có công suất nguồn hạn chế, chẳng hạn như trạm sạc xe điện, bộ biến tần lưu trữ năng lượng PCS được cấu hình với pin lưu trữ năng lượng để mở rộng công suất động. Trong thời gian sạc cao điểm, bộ biến tần lưu trữ năng lượng PCS sẽ xả điện để cung cấp hỗ trợ năng lượng bổ sung; trong quá trình sạc vào thời điểm thấp điểm, bộ biến tần lưu trữ năng lượng PCS sẽ sạc và lưu trữ điện giá thấp để dự phòng, điều này có thể đạt được sự chênh lệch giữa thung lũng cao điểm và tự động mở rộng công suất của các trạm sạc.
4. Hệ thống lưới điện siêu nhỏ: Trong hệ thống lưới điện siêu nhỏ, bộ biến tần lưu trữ năng lượng PCS có thể đạt được sự kiểm soát phối hợp các nguồn điện phân tán và hệ thống lưu trữ năng lượng, cải thiện tính ổn định và chất lượng cung cấp điện của lưới điện siêu nhỏ. Thông qua việc kiểm soát công suất chính xác và quản lý năng lượng thông minh của bộ biến tần lưu trữ năng lượng PCS, có thể đạt được sự cân bằng và lập kế hoạch cung cấp điện và tải tối ưu trong các hệ thống lưới điện siêu nhỏ.
5. Điều chỉnh tần số và đỉnh của hệ thống điện: Trong hệ thống điện, bộ biến tần lưu trữ năng lượng PCS có thể được sử dụng để điều chỉnh tần số và đỉnh nhằm nâng cao độ ổn định và độ tin cậy của lưới điện. Khi tải lưới đạt mức cao nhất, bộ biến tần lưu trữ năng lượng PCS có thể giải phóng năng lượng trong pin lưu trữ năng lượng và cung cấp thêm nguồn điện hỗ trợ cho lưới điện; khi tải lưới ở mức thấp, bộ biến tần lưu trữ năng lượng PCS có thể hấp thụ năng lượng dư thừa trong lưới và sạc pin lưu trữ năng lượng để sử dụng sau.
Biến tần lưu trữ năng lượng Growatt 140-250k
06
Xu hướng phát triển của biến tần lưu trữ năng lượng PCS
Hiện nay, PCS tập trung được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện lưu trữ năng lượng lớn. Một PCS công suất cao điều khiển nhiều cụm pin song song cùng một lúc và vấn đề mất cân bằng giữa các cụm pin không thể được xử lý một cách hiệu quả; trong khi PCS chuỗi, PCS công suất vừa và nhỏ chỉ điều khiển một cụm pin, thực hiện quản lý một cụm một, tránh hiệu quả hiệu ứng thùng giữa các cụm pin, cải thiện tuổi thọ hệ thống và tăng khả năng xả của toàn bộ vòng đời. Xu hướng ứng dụng quy mô lớn của dây PCS đã hình thành. Trong tủ lưu trữ năng lượng tích hợp công nghiệp và thương mại, PCS chuỗi đã trở thành giải pháp chủ đạo trong ngành và cũng sẽ được áp dụng trên quy mô lớn trong các nhà máy điện lưu trữ năng lượng lớn trong tương lai.
Với sự phát triển nhanh chóng của lưới điện thông minh và năng lượng mới cũng như sự tiến bộ không ngừng của công nghệ lưu trữ năng lượng, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS sẽ đối mặt với những cơ hội và thách thức phát triển lớn hơn. Trong tương lai, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS sẽ phát triển theo hướng hiệu quả, thông minh và linh hoạt hơn.
Một mặt, với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ điện tử công suất và ứng dụng liên tục của vật liệu mới, hiệu suất chuyển đổi của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS sẽ được cải thiện hơn nữa. Mặt khác, với sự phát triển và ứng dụng không ngừng của các công nghệ như dữ liệu lớn, điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo, khả năng quản lý năng lượng thông minh của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS sẽ được nâng cao hơn nữa, có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu của hệ thống điện và tối ưu hóa lịch trình. Ngoài ra, với việc liên tục mở rộng và đào sâu các kịch bản ứng dụng của hệ thống lưu trữ năng lượng, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng PCS cũng sẽ phải đối mặt với nhiều nhu cầu tùy chỉnh hơn và những thách thức đổi mới.