Sự phát triển của xe điện đang kéo theo nhu cầu xây dựng các hệ thống sạc có công suất ngày càng lớn. Khi số lượng phương tiện tăng, việc chỉ sử dụng điện lưới để cung cấp năng lượng cho trạm sạc có thể tạo áp lực lên hạ tầng điện và làm tăng chi phí vận hành.
Một trong những hướng tiếp cận đang được quan tâm là kết hợp điện mặt trời, hệ thống lưu trữ năng lượng BESS và hệ thống quản lý năng lượng EMS trong cùng một hệ thống sạc thông minh. Mô hình này cho phép doanh nghiệp tận dụng nguồn năng lượng tái tạo, lưu trữ điện và chủ động điều phối nguồn điện theo nhu cầu thực tế của trạm sạc.
Thay vì hoạt động như những hệ thống độc lập, điện mặt trời, BESS, EMS và trạm sạc có thể được kết nối thành một hệ thống năng lượng thống nhất, hướng đến mục tiêu tối ưu chi phí, giảm áp lực lên lưới điện và nâng cao hiệu quả vận hành.
Trạm sạc xe điện có đặc điểm là phụ tải có thể tăng nhanh trong thời gian ngắn, đặc biệt khi nhiều phương tiện cùng sạc hoặc khi sử dụng các bộ sạc DC công suất lớn.
Trong khi đó, nguồn điện mặt trời lại phụ thuộc vào thời điểm trong ngày và điều kiện thời tiết. Khi công suất điện mặt trời cao nhưng nhu cầu sạc thấp, một phần năng lượng có thể chưa được khai thác hiệu quả.
BESS có thể giải quyết một phần vấn đề này bằng cách lưu trữ năng lượng để sử dụng vào thời điểm phù hợp. EMS đóng vai trò điều phối toàn bộ nguồn phát, hệ thống lưu trữ và phụ tải.
Mô hình tổng thể có thể được hình dung như sau:
Điện mặt trời + Điện lưới + BESS + EMS + Hệ thống sạc EV
Trong đó, EMS là thành phần điều phối giúp các nguồn năng lượng hoạt động theo một chiến lược thống nhất.
Hệ thống điện mặt trời sử dụng các tấm pin quang điện để chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng. Nguồn điện này có thể được sử dụng trực tiếp cho trạm sạc hoặc các phụ tải khác trong khu vực.
Đối với doanh nghiệp có depot, bãi đỗ hoặc trạm sạc, mái nhà và các khu vực có diện tích phù hợp có thể được tận dụng để lắp đặt hệ thống điện mặt trời.
Nguồn điện mặt trời có thể hỗ trợ:
Tuy nhiên, điện mặt trời không phải nguồn điện có công suất cố định. Công suất phát thay đổi theo thời tiết, thời gian trong ngày và điều kiện vận hành. Vì vậy, cần có hệ thống quản lý năng lượng để cân bằng giữa nguồn phát và nhu cầu sử dụng.
BESS là viết tắt của Battery Energy Storage System, tức hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin.
Trong hệ thống sạc xe điện, BESS có thể được sử dụng để lưu trữ điện năng từ điện mặt trời hoặc điện lưới trong những thời điểm phù hợp, sau đó cung cấp lại cho phụ tải khi nhu cầu tăng cao.
Nhờ đó, BESS có thể trở thành một lớp đệm năng lượng giữa nguồn điện và trạm sạc.
Vào thời điểm ban ngày, hệ thống điện mặt trời có thể tạo ra lượng điện lớn. Nếu nhu cầu sạc tại thời điểm đó chưa cao, phần năng lượng phù hợp có thể được đưa vào BESS để lưu trữ.
Khi công suất mặt trời giảm hoặc nhu cầu sạc tăng, năng lượng được lưu trữ có thể được sử dụng để hỗ trợ phụ tải.
Khi nhiều xe cùng sạc nhanh, phụ tải của trạm có thể tăng mạnh. BESS có thể cung cấp một phần công suất trong thời gian cao điểm, giúp giảm mức công suất mà hệ thống phải lấy trực tiếp từ lưới điện.
Điều này đặc biệt đáng quan tâm đối với các trạm sạc có nhiều bộ sạc DC công suất cao.
Trong một số dự án, công suất cấp điện tại địa điểm triển khai có thể bị giới hạn. Thay vì ngay lập tức nâng cấp toàn bộ hạ tầng điện, doanh nghiệp có thể nghiên cứu phương án kết hợp BESS để hỗ trợ các thời điểm phụ tải cao.
Tuy nhiên, hiệu quả của phương án này cần được tính toán dựa trên biểu đồ phụ tải, công suất trạm sạc và đặc điểm của hệ thống điện tại từng địa điểm.
EMS là viết tắt của Energy Management System, tức hệ thống quản lý năng lượng.
Trong mô hình kết hợp điện mặt trời, BESS và trạm sạc, EMS đóng vai trò quản lý và điều phối các nguồn năng lượng cũng như phụ tải.
EMS có thể theo dõi các thông số như:
Dựa trên dữ liệu thu thập được, EMS có thể thực hiện các chiến lược điều phối phù hợp với cấu hình của hệ thống.
Đây là phần quan trọng nhất của mô hình hệ thống sạc thông minh.
Thay vì để từng thiết bị hoạt động riêng biệt, EMS có thể xem toàn bộ hệ thống như một bài toán cân bằng năng lượng.
Ví dụ, vào buổi trưa khi điện mặt trời đang phát cao, EMS có thể ưu tiên sử dụng nguồn điện mặt trời cho các phụ tải đang hoạt động và đưa phần năng lượng phù hợp vào BESS.
Khi nhu cầu sạc tăng lên, EMS có thể điều phối nguồn điện mặt trời, BESS và điện lưới để đáp ứng phụ tải.
Vào thời điểm điện mặt trời giảm, BESS có thể tiếp tục hỗ trợ trạm sạc nếu điều kiện vận hành cho phép.
Khi hệ thống điện mặt trời bắt đầu phát điện, EMS theo dõi công suất phát và nhu cầu phụ tải. Một phần năng lượng có thể được sử dụng trực tiếp cho trạm sạc và các phụ tải khác.
Đây thường là thời điểm hệ thống điện mặt trời có khả năng phát công suất cao. EMS có thể ưu tiên sử dụng nguồn năng lượng này cho phụ tải và sạc BESS khi cần thiết.
Khi công suất điện mặt trời giảm, hệ thống có thể chuyển dần sang sử dụng điện lưới và năng lượng từ BESS tùy theo chiến lược điều khiển.
Khi không còn nguồn điện mặt trời, hệ thống có thể sử dụng điện lưới và BESS để phục vụ nhu cầu sạc. EMS có thể kiểm soát mức xả của BESS để đảm bảo hệ thống vẫn có đủ năng lượng trong những khoảng thời gian cần thiết.
Cách vận hành thực tế sẽ phụ thuộc vào công suất hệ thống, giá điện, lịch sạc và mục tiêu quản lý năng lượng của từng doanh nghiệp.
Phụ tải đỉnh là một trong những vấn đề cần quan tâm khi xây dựng hệ thống sạc có nhiều phương tiện hoạt động đồng thời.
Giả sử nhiều xe cùng bắt đầu sạc nhanh trong một khoảng thời gian ngắn. Nếu toàn bộ công suất được lấy trực tiếp từ lưới điện, phụ tải có thể tăng mạnh.
Trong một hệ thống được tích hợp BESS, năng lượng lưu trữ có thể được sử dụng để hỗ trợ một phần công suất trong thời điểm này.
EMS có thể theo dõi giới hạn công suất của hệ thống và điều phối nguồn điện nhằm hạn chế việc phụ tải vượt quá mức mục tiêu.
Nhờ đó, mô hình có thể hỗ trợ doanh nghiệp quản lý công suất điện hiệu quả hơn.
Đối với hệ thống có nhiều xe và nhiều trụ sạc, chỉ quản lý nguồn điện là chưa đủ. Doanh nghiệp còn cần quản lý thứ tự và công suất sạc của từng phương tiện.
Intelligent Power Scheduling Charging System có thể được kết hợp với EMS để điều phối phụ tải sạc dựa trên nhu cầu vận hành.
Hệ thống có thể xem xét:
Nhờ đó, hệ thống không chỉ quyết định sử dụng nguồn điện nào mà còn có thể xác định phương tiện nào cần được ưu tiên sạc.
Cloud Charging Platform và EMS có những vai trò khác nhau nhưng có thể bổ trợ cho nhau trong hệ thống sạc thông minh.
Cloud Charging tập trung vào quản lý trạm sạc, phương tiện, người dùng và dữ liệu vận hành. Trong khi đó, EMS tập trung vào quản lý nguồn năng lượng và phụ tải.
Khi kết hợp, doanh nghiệp có thể xây dựng hệ thống gồm:
Sự phối hợp này giúp hệ thống có khả năng quản lý cả phía nguồn điện và phía phụ tải.
Một hệ thống sạc thông minh có thể được thiết kế theo mô hình:
Điện mặt trời → EMS → BESS → Hệ thống sạc EV
Đồng thời, điện lưới được kết nối như nguồn bổ sung:
Điện lưới → EMS → BESS và hệ thống sạc EV
Ở phía quản lý, Cloud Charging Platform có thể kết nối với hệ thống sạc để theo dõi trạng thái vận hành và dữ liệu phiên sạc.
Đối với hệ thống có nhiều trụ sạc, Intelligent Power Scheduling có thể được sử dụng để phân bổ công suất cho từng phương tiện.
Việc tích hợp ba thành phần này có thể mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp.
Điện mặt trời có thể được sử dụng trực tiếp cho phụ tải hoặc lưu trữ thông qua BESS để khai thác vào thời điểm phù hợp.
BESS và hệ thống điều phối năng lượng có thể hỗ trợ phụ tải trong những thời điểm nhu cầu sạc tăng cao.
EMS giúp doanh nghiệp theo dõi và điều phối dòng năng lượng giữa điện mặt trời, điện lưới, BESS và trạm sạc.
Đối với những hệ thống có nhu cầu sạc nhanh, BESS có thể đóng vai trò hỗ trợ nguồn trong các thời điểm phụ tải cao.
Dữ liệu từ EMS và Cloud Charging giúp doanh nghiệp có cái nhìn tổng thể hơn về nguồn điện, thiết bị sạc và mức tiêu thụ năng lượng.
Mô hình kết hợp điện mặt trời, BESS và EMS đặc biệt phù hợp với những doanh nghiệp có nhu cầu sử dụng năng lượng lớn hoặc có kế hoạch phát triển hệ thống sạc quy mô lớn.
Một số đối tượng có thể cân nhắc gồm:
Mặc dù mô hình mang lại nhiều lợi ích, doanh nghiệp không nên chỉ dựa vào công suất trạm sạc để lựa chọn hệ thống.
Cần đánh giá đồng thời nhiều yếu tố.
Công suất hệ thống cần được tính toán dựa trên diện tích lắp đặt, bức xạ mặt trời, nhu cầu tiêu thụ và khả năng khai thác thực tế.
Dung lượng pin cần phù hợp với biểu đồ phụ tải và mục tiêu sử dụng. BESS quá nhỏ có thể không đáp ứng được nhu cầu, trong khi hệ thống quá lớn có thể làm tăng chi phí đầu tư không cần thiết.
Cần xác định số lượng trụ sạc, loại AC hoặc DC, công suất từng trụ và số lượng phương tiện có khả năng sạc đồng thời.
Phân tích nhu cầu điện theo từng thời điểm giúp xác định thời gian phụ tải cao và thời điểm phù hợp để sạc hoặc xả BESS.
Hệ thống nên được thiết kế có khả năng bổ sung thêm trụ sạc, mở rộng BESS hoặc tăng công suất điện mặt trời khi nhu cầu tăng.
Mục tiêu của hệ thống EMS không chỉ đơn giản là giảm hóa đơn điện.
Một hệ thống quản lý năng lượng hiệu quả cần cân bằng nhiều mục tiêu:
Do đó, chiến lược điều khiển cần được xây dựng dựa trên nhu cầu thực tế thay vì chỉ đặt mục tiêu giảm tiêu thụ điện lưới.
CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ CYCLE ELECTRIC cung cấp các giải pháp hạ tầng và quản lý năng lượng cho hệ thống sạc xe điện, phù hợp với doanh nghiệp, depot, trung tâm logistics và các dự án trạm sạc quy mô lớn.
Hệ thống có thể được xây dựng theo nhu cầu thực tế với các thành phần như:
Việc kết hợp các thành phần này giúp doanh nghiệp xây dựng hệ thống sạc có khả năng quản lý nguồn điện, lưu trữ năng lượng và điều phối phụ tải một cách linh hoạt hơn.
Kết hợp điện mặt trời, BESS và EMS trong một hệ thống sạc thông minh là hướng tiếp cận phù hợp với nhu cầu phát triển hạ tầng sạc có công suất ngày càng lớn. Điện mặt trời cung cấp nguồn năng lượng tái tạo, BESS giúp lưu trữ và hỗ trợ phụ tải, trong khi EMS đóng vai trò điều phối toàn bộ hệ thống.
Khi kết hợp thêm Cloud Charging và Intelligent Power Scheduling, doanh nghiệp có thể quản lý đồng thời nguồn năng lượng, thiết bị sạc và nhu cầu của từng phương tiện. Đây là nền tảng quan trọng để xây dựng hệ thống sạc EV có khả năng vận hành ổn định, tối ưu năng lượng và mở rộng trong tương lai.
Phòng 5.09 , Lầu 5, Tòa nhà ST Moritz , Số 1014 Phạm Văn Đồng , Phường Hiệp Bình, TPHCM
© 2024 Cycle Electric.
