Năng lượng mặt trời (NLMT) là công nghệ tất yếu, bắt buộc phải đồng hành với phát triển năng lượng tái tạo khi con người hạn chế xây dựng các nguồn năng lượng hóa thạch, nhằm giảm phát thải khí nhà kính. Tính toán hiệu quả kinh tế của hệ lưu trữ năng lượng (điện năng) là việc cần thiết khi triển khai NLMT.
• Tính toán tổn thất công suất hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới
• Kiểm tra lựa chọn thiết bị bảo vệ cho điện mặt trời mái nhà
Tuy nhiên, ở Việt Nam, công việc này có vẻ như “chưa bắt đầu” trong mọi mặt. Trước yêu cầu thực tế chúng tôi đã nghiên cứu mở rộng hệ trữ năng lượng từ nguồn (NLMT) nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và và phát triển bền vững.
Trong bài báo này sẽ mô phỏng hệ thống lưu trữ của nhà máy điện NLMT và tính toán hiệu quả kinh tế của hệ lưu trữ năng lượng (điện năng)
Theo báo cáo Triển vọng thị trường dự trữ năng lượng 2019 của Bloomberg gần đây báo cáo một số ví dụ về các quy định mới sẽ khuyến khích BESS (Battery Energy Storage System/hay ESS – hệ thống lưu trữ năng lượng) ở các nước đang phát triển:
Tiềm năng của BESS để tạo điều kiện tích hợp VRE được minh họa trong Hình 1. mô tả một hệ thống nhiệt với sự thâm nhập cao của PV mặt trời. Nếu một số phần của sản lượng mặt trời có thể được lưu trữ bởi BESS hai hệ quả có lợi sau đây (như thể hiện trong hình): một tránh cắt giảm trong giờ cao điểm sản lượng mặt trời (khi không thể giảm tải nhiệt nữa), và tránh mất tải (hoặc đầu tư liên quan đến việc thêm các đơn vị nhiệt bổ sung vào cung cấp năng lượng cực đại trong vài giờ vào buổi tối) [10].
Chênh lệch giá và dịch chuyển phụ tải cao điểm – lưu trữ điện vào những thời điểm khi nó có giá trị thấp hơn, và thải ra khi nó có giá trị kinh tế cao hơn. Điều này có thể ở lưới điện, truyền tải, mức độ phân phối hoặc người tiêu dùng, với khung thời gian điển hình là vài giờ trở lên mỗi ngày.
Nó ngày càng được triển khai tại các dự án của VRE, nơi nó cũng có thể giúp giảm thiểu việc cắt giảm, và đưa ra các hợp đồng năng lượng chắc chắn hơn. Trong ứng dụng thông thường, thường có một lần sạc và một chu kỳ xả mỗi ngày.
Một trong những lợi ích chính của BESS là khả năng hệ thống xử lý những thay đổi đáng kể trong tải mà không làm giảm hiệu suất hệ thống. Đầu ra điện áp của BESS vẫn còn nhất quán độc lập với tải mà nó đang phục vụ. Bằng cách sử dụng BESS kết hợp với năng lượng mặt trời, BESS có thể lưu trữ một phần tải được xuất ra từ thế hệ năng lượng mặt trời và sau đó cung cấp phụ tải vào những thời điểm khi có mây bao phủ và mất nguồn NLMT. Qua bằng cách sử dụng BESS để bù đắp cho sự mất mát ngắn ngủi trong quá trình phát điện mặt trời, hệ thống tiện ích nhận thấy tải nhất quán hơn được minh họa trong Hình 3.
Bảng 1: Bảng tính hiệu quả kinh tế
Bảng 2: Bảng chi phí cho hệ thống điện mặt trời 1MWp
Số năm hoàn vốn được tính:
Trong đó:
Vì vậy chúng ta có công thức rút gọn như sau:
i) Tính tổng tiền đầu tư:
Trong đó:
+ Suất đầu tư 19,800,000,000 đồng
+ Hệ số 1.1 chi phí lãi vay/lãi suất ngân hàng.
ii) Tính tổng tiền tiết kiệm (trong 1 năm):
Ta có 5500 kWh (khoảng 1100 kWp) mà hệ thống tạo ra mỗi ngày, sử dụng 3500 kWh (khoảng 700kWp) cung cấp trực tiếp cho phụ tải và 2000 kWh (khoảng 400kWp) được sạc vào hệ thống pin tích trữ Lithium, hệ thống quản lý điện thông minh thông qua BMS cho phép sử dung điện mặt trời dư thừa lúc buổi trưa để sạc và xả ra để sử dụng vào thời gian cao điểm buổi tối (thí dụ 17h00 đến 20h00).
Bảng 3: Bảng tính chi phí tiết kiệm từ hệ thống điện năng lượng mặt trời
Tiền tiết kiệm được từ PV: 1,916,250,000 VND (1)
Tiền tiết kiệm được từ lưu trữ: 2,117,000,000 VND (2)
Tuy nhiên đối với phương pháp quản lý năng lượng như trên chưa khai thác hết khả năng của pin lưu trữ Lithium, vì thế mạnh của pin Lithium chính là chu kỳ nạp xả nhiều lần, trong suốt vòng đời của nó có thể cho phép 6,000 đến 10,000 chu kỳ. Như vậy chúng ta cần khai thác điểm mạnh này, bằng cách ngoài nạp ban ngày và xả để tự dùng buổi tối. Chúng ta lập trình cho pin sạc tự động từ lưới điện ở thời điểm nửa khuya từ 22h00 đến 4h00 (giá 1,000 đ/KWh) và xả sử dụng lúc 9h30 đến 11h30 ngày hôm sau.
Bảng 4: Bảng tính chi phí tiết kiệm từ Battery
Tiền tiết kiệm từ Battery: 1,387,000,000 vnd (3)
Tổng tiền tiết kiệm: (1) + (2) + (3) = 5,420,250,000 vnđ (4)
Chi phí bảo trì bảo dưỡng mỗi năm và các chi phí khác 20%/năm của tổng tiền tiết kiệm: 1,084,050,000 vnđ (5)
Tổng thu nhập: (4) – (5) = 4,336,200,000 vnđ
Thời gian hoàn vốn: 19,800,000,000/4,336,200,000 = 4,56 (4 năm 7 tháng)
Bảng 5: Bảng tổng thu nhập sau 20 năm
iii) So sánh với gửi ngân hàng:
Tt = N*[(1+x)t – 1]
Tt: tiền lãi sau t năm
N: vốn đầu tư ban đầu (18,000,000,000 VND)
x: lãi xuất gửi ngân hàng (6,5%/năm)
t: số năm (20 năm)
Vậy: T20 = 18,000,000,000 * [(1+0,065)20 – 1] = 45,425,611,143 VNĐ
Với lãi suất vay ngân hàng: 10%/năm. Thời gian hoàn vốn sẽ được tính theo công thức sau:
A: số tiền lãi phải trả mỗi năm: khoảng 90% tiền tiết kiệm = 3,960,000,000 VND
r: lãi suất vay ngân hàng: 10%/năm
N: vốn ban đầu
=> t = 7,27 (năm)
Vậy nếu phải lấy vốn từ vay ngân hàng, thì khoảng 7 năm 3 tháng thì sẽ thu hồi vốn.
Kết luận: Thời gian hoàn vốn của hệ thống 1MW là khoảng 4 năm 7 tháng. Bên cạnh đó BESS giải quyết được bài toán thiếu điện trong những giờ cao điểm cũng như trong giai đoạn thiếu điện trong nước. Ngoài ra đầu tư vào BESS cũng là bài toán đầu tư kinh tế sinh lợi cho chủ đầu tư (khoảng 68,5 tỷ VND), so với gửi ngân hàng với lãi suất kép (khoảng 45,4 tỷ vnđ) thì đầu tư vào điện mặt trời thu lãi nhiều hơn gấp 1,5 lần sau 20 năm.
Ngô Đăng Lưu (Công ty Anh Minh Global)
Nguyễn Đình Long (Trường Đại học Đồng Nai)
Nguyễn Hùng, Nguyễn Anh Tâm, Nguyễn Duy Phước, Nguyễn Minh Quân, Nguyễn Long Hồ, (Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh)
