Làm chủ công nghệ lưu trữ năng lượng hỗn hợp: Bước tiến mới cho hệ thống điện thông minh và bền vững
Trước áp lực ngày càng lớn từ tăng trưởng phụ tải, yêu cầu vận hành ổn định và mục tiêu chuyển đổi xanh, nhu cầu về các giải pháp lưu trữ năng lượng thông minh, hiệu quả và thân thiện môi trường trở thành ưu tiên hàng đầu trong quy hoạch phát triển năng lượng hiện nay. Các hệ thống lưu trữ không chỉ bảo đảm cung cấp điện liên tục, ổn định mà còn đóng vai trò then chốt trong việc tích hợp hiệu quả các nguồn năng lượng tái tạo vào lưới điện. Hướng tới mục tiêu này, nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Đức Minh đã đề xuất và được Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam phê duyệt triển khai đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình quản lý, điều khiển và tối ưu hóa hệ thống lưu trữ năng lượng hỗn hợp pin Lithium-ion và siêu tụ điện” (mã số ĐL0000.01/22-23).
Cán bộ nghiên cứu thực hiện đo điện áp và dòng điện bằng thiết bị của đề tài
Chia sẻ về hướng nghiên cứu, TS. Nguyễn Đức Minh cho biết: Nhóm đã lựa chọn kết hợp 2 công nghệ lưu trữ phổ biến là pin lithium-ion và siêu tụ điện, là 2 công nghệ có tính bổ trợ lẫn nhau. Cụ thể: (1) Pin lithium-ion có khả năng lưu trữ năng lượng lớn, thích hợp cho vận hành dài hạn; (2) Siêu tụ điện vượt trội về khả năng đáp ứng tức thời, phục vụ các tải đột biến trong thời gian ngắn. Việc lai ghép 2 công nghệ này cho phép tối ưu hóa hiệu suất lưu trữ, nâng cao độ tin cậy, đồng thời giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình chuyển đổi và cung cấp điện.
Dựa trên nguyên lý này, nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công mô hình quản lý năng lượng tích hợp, có khả năng giám sát, điều khiển và tối ưu hoá quá trình vận hành của hệ thống hỗn hợp, đồng thời kết nối với nguồn điện mặt trời phân tán trên lưới điện hạ áp, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ tiêu chuẩn 3x500W.
Hệ thống lắp đặt tại khu Nghiên cứu Công nghệ, Cổ Nhuế
Hệ thống được trang bị phần mềm điều khiển thời gian thực, cho phép phản ứng linh hoạt trước các tình huống biến động công suất hoặc mất cân bằng năng lượng. Đặc biệt, nhóm đã áp dụng bộ điều khiển Fuzzy-PI - kết hợp giữa logic mờ và điều khiển tỉ lệ - tích phân, giúp cải thiện rõ rệt tốc độ phản hồi và biên độ dao động tần số trong các trạng thái quá độ.
Từ tháng 8 năm 2024, hệ thống đã được triển khai thử nghiệm tại Khu nghiên cứu Công nghệ, Cổ Nhuế (Hà Nội) và cho thấy khả năng vận hành ổn định, đáp ứng đầy đủ các thông số kỹ thuật. Kết quả thực nghiệm không chỉ khẳng định hiệu quả lưu trữ - chuyển đổi năng lượng mà còn chứng minh tính linh hoạt và an toàn của hệ thống khi tích hợp vào lưới điện phân phối. TS. Nguyễn Đức Minh chia sẻ: Nhóm nghiên cứu đã phân tích chuyên sâu vai trò của việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo khác nhau (như điện mặt trời) vào hệ thống lưu trữ hỗn hợp, nhằm tăng cường ổn định lưới điện trong điều kiện vận hành biến động. Việc thử nghiệm trong thời gian thực với nhiều kịch bản hoạt động khác nhau đã cho thấy mô hình không chỉ hoạt động hiệu quả mà còn có tiềm năng mở rộng đáng kể. Đáng chú ý, quá trình thử nghiệm và tối ưu hóa hệ thống còn nhận được sự phối hợp kỹ thuật từ một số cán bộ của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, qua đó góp phần hoàn thiện các khâu thiết kế điều khiển và đánh giá thực tế. Kết quả mở ra khả năng ứng dụng linh hoạt cho nhiều loại hình lưới điện từ hộ gia đình, cơ sở sản xuất quy mô nhỏ đến những khu vực vùng sâu, vùng xa, nơi hạ tầng điện chưa hoàn chỉnh.
Nhóm nghiên cứu thử nghiệm hệ thống tại Khu Nghiên cứu Công nghệ, Cổ Nhuế
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu hướng đến phát triển hệ thống quản lý năng lượng thông minh (EMS) ứng dụng công nghệ học máy và dữ liệu thời gian thực. EMS có thể: Dự đoán sản lượng điện mặt trời; Tự động lên lịch sạc - xả; Điều chỉnh phụ tải theo giá điện hoặc trạng thái lưới. Mô hình EMS này sẽ giúp giảm áp lực lên hệ thống vào giờ cao điểm, đồng thời duy trì trạng thái vận hành tối ưu cho cả nguồn và tải. Bên cạnh đó, nhóm cũng đang mở rộng nghiên cứu theo hướng phát triển mô hình lưu trữ kết hợp pin mặt trời và hệ thống lưu trữ năng lượng (PV-BESS) có thể tự động kết nối hoặc tách khỏi lưới điện khi cần, đảm bảo hệ thống vẫn hoạt động bình thường trong các tình huống mất điện, đặc biệt hữu ích ở những vùng dễ xảy ra thiên tai.
Với nền tảng công nghệ vững chắc, hệ thống mới do Viện Khoa học công nghệ Năng lượng và Môi trường phát triển đang cho thấy tiềm năng ứng dụng vượt ra ngoài phạm vi phòng thí nghiệm. Những thành công này không chỉ đóng góp vào sự phát triển của hệ thống điện thông minh mà còn mở ra nhiều cơ hội hiện thực hóa mục tiêu chuyển dịch năng lượng quốc gia, hướng tới một tương lai năng lượng bền vững, linh hoạt và tự chủ.
Cung cấp tin: Chu Thị Ngân, Trung tâm Dữ liệu và Thông tin khoa học
Xử lý tin: Thanh Hà
