Với doanh số xe năng lượng mới tăng trưởng theo cấp số nhân, nhu cầu siêu sạc của chủ xe năng lượng mới đã tăng vọt, và kỷ nguyên siêu sạc đã đến. Việc bổ sung thiết bị siêu sạc cho các trạm sạc truyền thống là vô cùng cấp thiết. Việc xây dựng cơ sở hạ tầng sạc quy mô lớn và việc chuyển đổi các trạm sạc đã tác động và gây áp lực nghiêm trọng lên lưới điện hiện có. Đồng thời, việc tăng công suất các trạm sạc gặp nhiều khó khăn, chi phí đầu tư cao và có quá nhiều yếu tố không chắc chắn.

Các yếu tố như hệ số công suất thấp và các vấn đề chất lượng điện năng thường xuyên như sóng hài do các trạm sạc truyền thống gây ra trong quá trình hoạt động đã khiến việc lắp đặt hệ thống lưu trữ năng lượng tại các trạm sạc trở thành lựa chọn hàng đầu.

Trạm sạc lưu trữ năng lượng là một cơ sở hạ tầng sạc thông minh tích hợp phát điện quang điện, hệ thống lưu trữ năng lượng và các trụ sạc xe điện. Chức năng chính của nó là đạt được việc sử dụng hiệu quả năng lượng sạch và sự ổn định của nguồn cung cấp điện thông qua lưu trữ năng lượng và cấu hình tối ưu.

So với trạm sạc truyền thống đơn lẻ, loại trạm này có những ưu điểm đáng kể như nguồn năng lượng đa dạng bổ sung, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, giảm tải vào giờ cao điểm và lấp đầy vào giờ thấp điểm. Trong quá trình vận hành thực tế, lợi ích kinh tế và xã hội có thể được tối đa hóa bằng cách tối ưu hóa cấu hình và quản lý điều độ.

Giảm chi phí vận hành. Hiện tại, phương pháp tính giá điện theo thời gian sử dụng đang được áp dụng trên toàn quốc. Bằng cách cấu hình hệ thống lưu trữ năng lượng, sạc vào giờ thấp điểm và xả vào giờ cao điểm có thể giảm tiêu thụ điện năng vào giờ cao điểm và giảm chi phí tiền điện. Đồng thời, sau khi cấu hình hệ thống lưu trữ năng lượng, lưu lượng xe của trạm có thể tăng lên bằng cách giảm phí dịch vụ vào giờ cao điểm. Một số trạm được trang bị hệ thống phát điện quang điện, và điện quang điện được lưu trữ để tự sử dụng, do đó điện năng lưu trữ có thể được sử dụng vào giờ cao điểm để giảm chi phí tiền điện. Cấu hình hệ thống lưu trữ năng lượng cũng cho phép tham gia vào phản ứng phía phụ tải của lưới điện, hỗ trợ lưới điện thực hiện điều chỉnh phụ tải đỉnh và điều tần, từ đó tạo ra doanh thu. Trong tương lai, nó cũng có thể tham gia vào giao dịch thị trường điện giao ngay, với các nguồn doanh thu đa dạng và triển vọng đầy hứa hẹn.

Mở rộng công suất ảo. Nó phù hợp với việc phát hiện năng lực điện và phân phối trong mọi thời tiết; công suất sạc và xả của lưu trữ năng lượng thích ứng động với nhu cầu điện của trạm. Lưu trữ và sạc siêu tích hợp, đảm bảo sạc nhanh không lo lắng.

Cải thiện chất lượng điện. Khi trạm sạc được trang bị lưu trữ năng lượng, trong các tình huống như khi biến áp quá tải, điện bị phân phối, hoặc không thể sạc do mất điện, nó có thể cải thiện chất lượng điện và duy trì hoạt động bình thường của trạm sạc.

Kịch bản phụ của Ứng dụng Lưu trữ Năng lượng trong Trạm Sạc

Từ phía sản xuất điện, đối tượng sử dụng cuối cùng của nhu cầu lưu trữ năng lượng là các nhà máy điện. Do tác động khác nhau của các nguồn điện khác nhau lên lưới điện và sự không khớp động giữa sản xuất điện và tiêu thụ điện do tải không thể đoán trước, có nhiều loại nhu cầu lưu trữ năng lượng ở phía sản xuất điện, bao gồm sáu kịch bản như dịch chuyển thời gian năng lượng, đơn vị công suất, theo dõi tải, điều tần hệ thống, công suất dự phòng và kết nối lưới điện năng lượng tái tạo.

Chuyển đổi năng lượng theo thời gian cho phép cắt đỉnh và lấp đáy phụ tải điện thông qua lưu trữ năng lượng, nghĩa là nhà máy điện sạc pin trong thời kỳ phụ tải điện thấp điểm và giải phóng điện năng đã lưu trữ trong thời kỳ phụ tải điện cao điểm. Ngoài ra, việc lưu trữ điện gió và điện mặt trời bị cắt giảm của năng lượng tái tạo và sau đó chuyển sang các khoảng thời gian khác để kết nối lưới điện cũng là một dạng chuyển đổi năng lượng theo thời gian. Chuyển đổi năng lượng theo thời gian là một ứng dụng điển hình dựa trên năng lượng, không có yêu cầu nghiêm ngặt về thời gian sạc và xả cũng như yêu cầu rộng về công suất sạc và xả. Tuy nhiên, tần suất ứng dụng của chuyển đổi năng lượng theo thời gian tương đối cao, hơn 300 lần mỗi năm, do phụ tải điện của người dùng và đặc điểm phát điện của năng lượng tái tạo.

Do sự khác biệt về phụ tải điện tại các thời điểm khác nhau, các tổ máy nhiệt điện than cần đảm nhận khả năng điều chỉnh phụ tải đỉnh. Do đó, cần dành một công suất phát điện nhất định cho phụ tải đỉnh tương ứng, điều này khiến các tổ máy nhiệt điện không thể đạt công suất tối đa và ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế khi vận hành tổ máy. Sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng có thể sạc trong thời kỳ phụ tải điện thấp và xả trong thời kỳ phụ tải điện đỉnh để giảm phụ tải đỉnh. Tận dụng hiệu quả thay thế của hệ thống lưu trữ năng lượng để giải phóng công suất của các tổ máy nhiệt điện than, từ đó nâng cao hiệu suất sử dụng của các tổ máy nhiệt điện và tăng hiệu quả kinh tế của chúng. Công suất đơn vị là một ứng dụng điển hình dựa trên năng lượng, không có yêu cầu nghiêm ngặt về thời gian sạc và xả cũng như yêu cầu rộng rãi về công suất sạc và xả. Tuy nhiên, do phụ tải công suất của người dùng và đặc tính phát điện của năng lượng tái tạo, tần suất ứng dụng dịch chuyển thời gian công suất tương đối cao, khoảng 200 lần một năm.

Theo dõi phụ tải là một dịch vụ hỗ trợ điều chỉnh động để đạt được sự cân bằng theo thời gian thực cho phụ tải thay đổi chậm và phụ tải thay đổi liên tục. Phụ tải thay đổi liên tục với sự thay đổi chậm có thể được chia nhỏ hơn nữa thành phụ tải cơ bản và phụ tải tăng/giảm theo tình hình vận hành thực tế của máy phát, và theo dõi phụ tải chủ yếu được áp dụng cho phụ tải tăng/giảm, tức là bằng cách điều chỉnh sản lượng, tốc độ tăng/giảm của các tổ máy năng lượng truyền thống được giảm thiểu tối đa có thể, cho phép nó chuyển đổi mượt mà sang mức chỉ huy điều độ. So với các tổ máy công suất, theo dõi phụ tải yêu cầu thời gian phản ứng xả tải cao hơn, và thời gian tương ứng được yêu cầu trong vài phút.

Sự thay đổi tần số sẽ ảnh hưởng đến hoạt động an toàn, hiệu quả và tuổi thọ của thiết bị phát điện và thiết bị điện. Do đó, điều chỉnh tần số là rất quan trọng. Trong cơ cấu năng lượng truyền thống, sự mất cân bằng năng lượng ngắn hạn của lưới điện được điều chỉnh bởi các tổ máy truyền thống (chủ yếu là nhiệt điện và thủy điện ở Trung Quốc) bằng cách phản ứng với tín hiệu AGC. Với sự kết nối lưới điện của các nguồn năng lượng mới, tính biến động và ngẫu nhiên của điện gió và điện mặt trời đã làm trầm trọng thêm sự mất cân bằng năng lượng ngắn hạn của lưới điện trong một khoảng thời gian ngắn. Các nguồn năng lượng truyền thống (đặc biệt là nhiệt điện) bị chậm trễ trong việc phản ứng với các chỉ thị điều độ lưới điện do tốc độ điều tần chậm, và đôi khi sẽ có những hành động sai lầm như điều chỉnh ngược, do đó không thể đáp ứng nhu cầu mới. So với điều đó, tốc độ điều tần của lưu trữ năng lượng (đặc biệt là lưu trữ năng lượng điện hóa) nhanh, và pin có thể được chuyển đổi linh hoạt giữa trạng thái sạc và xả, làm cho nó trở thành một nguồn điều tần rất tốt.

So với theo dõi phụ tải, thành phần phụ tải của điều tần hệ thống thay đổi theo phút và giây, đòi hỏi tốc độ phản ứng cao hơn (thường là phản ứng theo giây), và phương pháp điều chỉnh thành phần phụ tải thường là AGC. Tuy nhiên, điều tần hệ thống là một ứng dụng điện điển hình, đòi hỏi sạc và xả nhanh trong thời gian ngắn, và yêu cầu tốc độ sạc và xả lớn khi sử dụng lưu trữ năng lượng điện hóa, điều này sẽ làm giảm tuổi thọ của một số loại pin và do đó ảnh hưởng đến tính kinh tế của chúng.

Dung lượng dự phòng đề cập đến công suất dự phòng hoạt động được dành riêng để đảm bảo chất lượng điện năng và hoạt động an toàn, ổn định của hệ thống trong trường hợp khẩn cấp, ngoài việc đáp ứng nhu cầu phụ tải dự kiến. Thông thường, dung lượng dự phòng cần đạt 15-20% dung lượng cung cấp điện bình thường của hệ thống, và giá trị tối thiểu phải bằng dung lượng của tổ máy có công suất lắp đặt lớn nhất trong hệ thống. Vì dung lượng dự phòng dành cho các trường hợp khẩn cấp, tần suất hoạt động hàng năm thường thấp. Nếu chỉ sử dụng pin làm dịch vụ dung lượng dự phòng, thì tính kinh tế không được đảm bảo, do đó cần so sánh với chi phí của dung lượng dự phòng hiện có để xác định hiệu quả thay thế thực tế.

Do đặc điểm ngẫu nhiên và không liên tục của sản lượng điện gió và điện mặt trời, chất lượng điện năng kém hơn so với năng lượng truyền thống. Do sự biến động của sản lượng năng lượng tái tạo (biến động tần số, biến động sản lượng, v.v.) dao động từ vài giây đến vài giờ, có cả các ứng dụng dựa trên công suất và dựa trên năng lượng, có thể được chia thành ba loại: dịch chuyển thời gian năng lượng tái tạo, củng cố công suất phát điện năng lượng tái tạo và làm mịn sản lượng năng lượng tái tạo. Ví dụ, để giải quyết vấn đề từ chối ánh sáng trong sản xuất điện mặt trời, cần lưu trữ lượng điện dư thừa được tạo ra vào ban ngày để xả vào ban đêm, điều này thuộc về ứng dụng dịch chuyển thời gian năng lượng tái tạo. Đối với điện gió, do tính khó dự đoán của gió, sản lượng điện gió biến động lớn và cần được làm mịn, do đó chủ yếu được sử dụng cho ứng dụng dựa trên công suất.