Phân tích hệ thống năng lượng tái tạo
Việc phát triển thành công các hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo sẽ đòi hỏi phải phân tích hệ thống toàn diện, bao gồm các lợi ích kinh tế và vận hành cũng như mô hình hóa độ tin cậy của hệ thống. Hệ thống cần được phân tích dựa trên yêu cầu của ứng dụng. Việc phân tích phải bao gồm việc điều tra tất cả các công nghệ lưu trữ có thể phù hợp cho ứng dụng và sự cân bằng giữa hoạt động/chi phí/lợi ích của từng công nghệ.
Cần có R&D để định lượng giá trị của việc lưu trữ năng lượng vào lưới tùy thuộc vào ứng dụng và cần đánh giá khả năng tồn tại về mặt kinh tế bằng cách so sánh giá trị với chi phí vòng đời. Các mô hình phân tích giá trị lưu trữ năng lượng theo thời gian, địa điểm, thị trường, hồ sơ năng lượng mặt trời, v.v., cần được phát triển. Các công cụ mô phỏng và mô hình hóa dựa trên phần mềm là thành phần chính của việc phân tích hệ thống thành công. Ví dụ: mô hình Hệ thống triển khai năng lượng khu vực (ReEDS)7 được phát triển tại NREL đã được sử dụng để định lượng giá trị mà việc lưu trữ có thể thêm vào gió theo kịch bản thâm nhập 20% trong báo cáo “20% gió vào năm 2030”.8 ReEDS tích hợp các công nghệ lưu trữ như như CAES, thủy điện được bơm và pin với thế hệ tái tạo như gió và mặt trời.
Bên cạnh việc phân tích hệ thống, cần phát triển các thuật toán điều khiển để tối ưu hóa ứng dụng lưu trữ năng lượng và cho phép điều phối theo thời gian thực. Để lưu trữ điện hóa, hệ thống quản lý pin tiên tiến có thể được phát triển để giải quyết một số vấn đề về sạc/xả. Lực lượng bảo vệ bờ biển Hoa Kỳ đang tài trợ cho nỗ lực phát triển Hệ thống quản lý pin tiên tiến Symons (ABMAS) cho các hệ thống lai máy phát điện-lưu trữ PV không nối lưới. Các kết quả ban đầu khi sử dụng hệ thống ABMAS cho thấy mức sử dụng nhiên liệu giảm 25% và cấu hình sạc và xả pin được cải thiện, do đó hứa hẹn tăng tuổi thọ của pin.9 Cần có các hệ thống quản lý tương tự cho các ứng dụng và hệ thống lưu trữ PV nối lưới.
Bản thân các thiết bị lưu trữ năng lượng (pin, bánh đà, v.v.) không phóng điện ở dạng sóng AC 60 Hz và cũng không thể sạc bằng nguồn điện xoay chiều 60 Hz. Thay vào đó, cần có một hệ thống điều hòa năng lượng để chuyển đổi đầu ra. Theo sáng kiến SEGIS, Chương trình Năng lượng Mặt trời DOE hiện đang phát triển các hệ thống điều hòa năng lượng tích hợp cho các hệ thống PV. Các hệ thống này bao gồm bộ biến tần, hệ thống quản lý năng lượng, hệ thống điều khiển và các thiết bị dự phòng bao gồm cả việc lưu trữ năng lượng. Người ta dự đoán rằng các thuật toán điều khiển sạc và xả cho các công nghệ pin khác nhau sẽ được đưa vào gói điều khiển SEGIS.
Bản thân các thiết bị lưu trữ năng lượng (pin, bánh đà, v.v.) không phóng điện ở dạng sóng AC 60 Hz và cũng không thể sạc bằng nguồn điện xoay chiều 60 Hz. Thay vào đó, cần có một hệ thống điều hòa năng lượng để chuyển đổi đầu ra. Theo sáng kiến SEGIS, Chương trình Năng lượng Mặt trời DOE hiện đang phát triển các hệ thống điều hòa năng lượng tích hợp cho các hệ thống PV. Các hệ thống này bao gồm bộ biến tần, hệ thống quản lý năng lượng, hệ thống điều khiển và các thiết bị dự phòng bao gồm cả việc lưu trữ năng lượng. Người ta dự đoán rằng các thuật toán điều khiển sạc và xả cho các công nghệ pin khác nhau sẽ được đưa vào gói điều khiển SEGIS.
Nhu cầu R&D chính đối với công nghệ pin giải quyết các khía cạnh sau trong việc sử dụng chúng:
• Tăng mật độ năng lượng và năng lượng
• Kéo dài lịch và vòng đời
• Tăng hiệu quả
• Tăng độ tin cậy
• Đảm bảo vận hành an toàn
• Giảm giá
