Tính toán hiệu quả kinh tế hệ lưu trữ năng lượng mặt trời

Công nghiệp - Năng lượng
04/10/2022 10:03
Tính toán hiệu quả kinh tế của hệ lưu trữ năng lượng (điện năng) là việc cần thiết khi triển khai NLMT. 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)
aa

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)

Tình hình chung BESS trên thế giới và trong nước

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:

  • Trung Quốc, nơi có hàng trăm MW dung lượng lưu trữ sẽ trực tuyến vào cuối năm 2019. Nhưng một bước lùi là bị ảnh hưởng vào tháng 5 năm 2019 khi cơ quan quản lý ra phán quyết rằng các nhà khai thác T&D không được bao gồm tài sản lưu trữ trong cơ sở tỷ giá.
  • Quảng Đông và Tây Nội Mông đã ra mắt thị trường điều tiết tần số.
  • Điện lực miền Nam Trung Quốc và lưới điện Nhà nước Trung Quốc đã ban hành hướng dẫn đầu tiên về lưu trữ năng lượng chiến lược kinh doanh.
  • Chile đã soạn thảo “Luật linh hoạt”. Đề xuất coi lưu trữ là một phần của chiến lược tăng tính linh hoạt của lưới của nó. Một Ủy ban Kỹ thuật đang phát triển các đề xuất để thay đổi quy định hiện hành đến cuối năm 2019.
  • Tại Việt Nam, 4,5GW năng lượng mặt trời được đưa vào hoạt động trong nửa đầu năm 2019. GE đã được trao một nghiên cứu để đánh giá việc triển khai lưu trữ để tích hợp tỷ trọng năng lượng tái tạo lớn hơn. (Ở Việt Nam, chương trình hạt nhân đã bị hủy bỏ, không có thêm các nhà máy than mới được lên kế hoạch, và nguồn khí đốt trong nước bị hạn chế, làm tăng NLMT hội nhập khẩn cấp hơn).
  • Tại Philipin tấm quang điện es, Bộ Năng lượng đã xuất bản một dự thảo thông tư bao gồm các quy định và vận hành hệ thống lưu trữ năng lượng (có thể khuyến khích phía sau tầng thượng đồng hồ + kho lưu trữ trong các ứng dụng thương mại và công nghiệp).
Hệ thống lưu trữ

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi
Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống điện năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ

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].

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi
Hình 2: Tiềm năng của BESS để tạo điều kiện tích hợp VRE

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.

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi
Hình 3: Mối quan hệ giữa BESS và sola với tải

Tính hiệu quả kinh tế

Bảng 1: Bảng tính hiệu quả kinh tế

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troitinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi

Bảng 2: Bảng chi phí cho hệ thống điện mặt trời 1MWp

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi

Số năm hoàn vốn được tính:

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi

Trong đó:

  • Đầu tư: chính là suất đầu tư dự án, có thể bằng vốn tự có hoặc vốn vay ngân hàng.
  • Tỷ lệ chiết khấu: thể hiện giá trị thời gian của tiền (ví dụ thay vì đầu tư điện mặt trời thì gởi ngân hàng sẽ sinh ra lãi)
  • Chi phí lãi vay 10%/năm
  • Tổng tiết kiệm thể hiện chi phí tiêu dùng tránh được (nhờ có hệ thống điện mặt trời) và cộng thêm bất kỳ doanh thu nào nhận được từ FiT.
  • (1 + CPI)t: CPI trong công thức là tỷ lệ tăng giá điện hàng năm. Trong bài này để đơn giản hóa phép tính, chúng tôi bỏ qua yếu tố tăng giá điện, tỷ lệ suy thoái hệ thống, chi phí bảo trì hàng năm vì chúng tôi giả thuyết các chi phí này bù trừ nhau.
  • Xuất: là điện bán ta lưới, trong bài này không bán ra lưới điện vì vậy Xuất = 0.

Vì vậy chúng ta có công thức rút gọn như sau:

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi

i) Tính tổng tiền đầu tư:

  • Suất đầu tư hệ thống này là: 18,000,000,000 VNĐ
  • Tỷ lệ chiết khấu hay lãi vay khoảng 10% trên năm
  • Tổng mức đầu tư = 18,000,000,000 x 1.1 = 19,800,000,000 VNĐ.

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

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi

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

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi

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

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troitinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troitinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi

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

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi
Hình 5: Dòng tiền hàng năm gửi ngân hàng lãi suất kép

Với lãi suất vay ngân hàng: 10%/năm. Thời gian hoàn vốn sẽ được tính theo công thức sau:

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi

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

tinh toan hieu qua kinh te he luu tru nang luong mat troi

=> 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.

Tài liệu tham khảo
  1. Nguyễn Thị Ngọc Anh, Nguyễn Thị Ngọc Anh, Đoàn Thị Bằng, Nguyễn Thùy Dung, Đỗ Quang Đông, Nguyễn Anh Thư, “Tính toán thiết kế và phân tích hiệu quả đầu tư Mái nhà điện mặt trời hoà lưới tại viện công nghệ Cao hutech shtp q.9”, Thư viện trường HUTECH, 2016.
  2. Phạm Lê Thế Anh, Nguyễn Minh Hiếu, Dương Cao Thế, “Hệ thống năng lượng mặt trời cung cấp điện cho máy bơm nước nông nghiệp”, Thư viện trường HUTECH, 2021.
  3. Quy hoạch điện VII điều chỉnh, 2016. https://vietnamnet.vn/vn/tuanvietnam/tam-diem/toan-van-quy-hoach-dien-vii-dieu-chinh-683795.html
  4. Phan Tiến Dũng, “Nghiên cứu giảm thiểu sóng hài lưới điện nhà máy thép trên địa bàn Thành phố hồ chí minh”, Thư viện trường HUTECH, 2016.
  5. Lê Thành Long, “Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện châu thành”, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật HCM, 2018.
  6. V. C. Le, T. L. Nguyen, A. T. Bui, and N. Q. Dinh, “Proposal of the solution of hybrid compensation device in a harmonic filter in the distribution power system,” (in Vietnamese), Journal of Science &Technology – Hanoi University of Industry, vol. 56, no. 2, pp. 15-21, 2020.
  7. Lê Đức Tùng, Nguyễn Quốc Minh, “Phân tích, đánh giá và giảm thiểu sóng hài trong lưới điện khi có kết nối hệ thống pin năng lượng mặt trời”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 67, 6 – 2020.
  8. Võ Hoàng Lan Khuê, “Mô hình hóa và mô phỏng bộ lọc tích cực ba pha ba dây”, Trường Đại Học Sư Phạm Kỷ Thuật, 4-2106.
  9. Advanced configuration of hybrid passive filter for reactive power and harmonic compensation, O. Fatih Kececioglu , Hakan Acikgoz and Mustafa Sekkeli, Kececioglu et al. SpringerPlus, 2016. https://springerplus.springeropen.com/articles/10.1186/s40064-016-2917-7
  10. Economic Analysis of battery energy storage systems, Clearn Energy Global Solution Group Energy & Extractives Gobal Pratice, May 2020

    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)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
18 năm đạt Thương hiệu Quốc gia và hành trình không ngừng nâng chuẩn của Vinamilk

18 năm đạt Thương hiệu Quốc gia và hành trình không ngừng nâng chuẩn của Vinamilk

Tối ngày 16/10, Lễ công bố sản phẩm đạt Thương hiệu Quốc gia Việt Nam lần thứ 10 năm 2026 đã được tổ chức tại Trung tâm Hội nghị Quốc gia (Hà Nội). Vinamilk là doanh nghiệp xuất sắc đượ
“Dệt Sắc Đan Mây” - khi những con chữ trở thành nhịp cầu sẻ chia

“Dệt Sắc Đan Mây” - khi những con chữ trở thành nhịp cầu sẻ chia

Với mong muốn đưa tri thức đến gần hơn với trẻ em và khơi dậy tinh thần sẻ chia từ những hành động giản dị, dự án giáo dục Libreria Project đã tổ chức sự kiện “Dệt Sắc Đan Mây” tại trường tiểu học Vĩnh Phúc (phường Ngọc Hà, TP Hà Nội) vào thứ sáu ngày 16/10 vừa qua, chính thức đánh dấu bước khởi đầu cho mùa 8.
BIDV khẳng định vị thế “Thương hiệu quốc gia”

BIDV khẳng định vị thế “Thương hiệu quốc gia”

Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) vừa được Hội đồng thương hiệu quốc gia vinh danh tại Lễ công bố sản phẩm đạt Thương hiệu quốc gia Việt Nam năm 2026. Đây là lần thứ 9 BIDV được trao tặng danh hiệu uy tín này.
Thép TVP đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhất, kỷ niệm 30 năm thành lập

Thép TVP đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhất, kỷ niệm 30 năm thành lập

Công ty Cổ phần Thép TVP tổ chức lễ kỷ niệm 30 năm thành lập (1996 - 2026) và đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhất vào tối 16/10/2026 tại TP. Hồ Chí Minh. Sự kiện ghi dấu chặng đường phát triển của doanh nghiệp, đồng thời đặt ra yêu cầu tiếp tục đẩy mạnh ứng dụng khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo trong sản xuất, kinh doanh, hướng tới sự phát triển bền vững.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/10/2026: Tuổi Tỵ đón cơ hội phát triển, tuổi Mão cần thận trọng trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/10/2026: Tuổi Tỵ đón cơ hội phát triển, tuổi Mão cần thận trọng trong công việc

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 19/10/2026 nhằm dự đoán vận trình công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe, giúp bạn có thêm góc nhìn tham khảo để chủ động hơn trong cuộc sống.
Galaxy S27 có thể xuất hiện 6 phiên bản, bổ sung dòng Pro mới

Galaxy S27 có thể xuất hiện 6 phiên bản, bổ sung dòng Pro mới

Samsung được cho là đang phát triển thế hệ Galaxy S27 với nhiều lựa chọn hơn, trong đó có Galaxy S27 Pro và Galaxy S27 Edge. Nếu thông tin rò rỉ chính xác, dòng sản phẩm mới sẽ có những thay đổi đáng chú ý về thiết kế, cấu hình và dung lượng pin.
Nhân lực bán dẫn Việt Nam: Chìa khóa để tham gia sâu vào chuỗi giá trị toàn cầu

Nhân lực bán dẫn Việt Nam: Chìa khóa để tham gia sâu vào chuỗi giá trị toàn cầu

Phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao đang trở thành một trong những điều kiện then chốt để Việt Nam xây dựng hệ sinh thái bán dẫn có năng lực cạnh tranh. Từ kinh nghiệm của Hà Lan, thực trạng nhân lực trong nước đến mô hình đào tạo gắn với nghiên cứu và doanh nghiệp của Trường Đại học Việt Đức, các góc nhìn tại SemiConnect Vietnam 2026 cho thấy yêu cầu cấp thiết phải thu hẹp khoảng cách giữa đào tạo, nghiên cứu và nhu cầu thực tiễn của ngành.
Nhà máy thông minh: Bắt đầu từ quản trị dữ liệu

Nhà máy thông minh: Bắt đầu từ quản trị dữ liệu

Trang bị máy móc hiện đại chưa đồng nghĩa với việc doanh nghiệp kiểm soát hiệu quả toàn bộ dây chuyền. Thu hẹp khoảng cách giữa tự động hóa cấp thiết bị và quản trị sản xuất dựa trên dữ liệu là bài toán trọng tâm được đặt ra tại Diễn đàn AutoTech Cafe kỳ 6 với chủ đề “Chuyển đổi sang sản xuất thông minh: Cách tiếp cận và giải pháp”, diễn ra ngày 17/10/2026 tại Công ty TNHH CITARES (Khu Công nghệ cao TP.Hồ Chí Minh).
Techcombank dự kiến tăng vốn lên hơn 106.500 tỷ đồng, dẫn đầu hệ thống ngân hàng

Techcombank dự kiến tăng vốn lên hơn 106.500 tỷ đồng, dẫn đầu hệ thống ngân hàng

Ngân hàng Nhà nước Việt Nam đã chấp thuận phương án tăng vốn điều lệ của Techcombank thêm tối đa 35.731 tỷ đồng. Sau khi hoàn tất phát hành cổ phiếu trả cổ tức và cổ phiếu theo chương trình ESOP, vốn điều lệ của ngân hàng dự kiến đạt 106.593 tỷ đồng, cao nhất hệ thống.
PETRONAS và Petrovietnam nâng tầm hợp tác chiến lược năng lượng

PETRONAS và Petrovietnam nâng tầm hợp tác chiến lược năng lượng

Thủ tướng Chính phủ Lê Minh Hưng đánh giá cao quan hệ hợp tác hơn 30 năm giữa Tập đoàn Dầu khí quốc gia Malaysia (PETRONAS) và Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam), đồng thời khẳng định Việt Nam ủng hộ mở rộng hợp tác đầu tư, phát triển các dự án năng lượng và tăng cường kết nối năng lượng khu vực.
master