Hệ thống lưu trữ năng lượng BESS đóng vai trò cốt lõi trong hạ tầng điện hiện đại. Công nghệ này giúp tích trữ năng lượng tái tạo và điều tiết nguồn điện hiệu quả. Tuy nhiên BESS không thể vận hành an toàn nếu thiếu máy biến áp chuyên dụng. Máy biến áp giữ vai trò cầu nối truyền tải điện giữa pin và lưới điện. Thiết bị giúp tăng giảm điện áp linh hoạt theo yêu cầu vận hành thực tế. Bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ về BESS và ứng dụng máy biến áp.

1. Hệ thống BESS là gì?

Hệ thống BESS (Battery Energy Storage System) là giải pháp lưu trữ điện năng bằng pin. Hệ thống có thể nhận điện từ lưới, điện mặt trời hoặc điện gió. Nguồn điện được lưu trữ để cung cấp lại khi phụ tải cần. BESS giúp cân bằng nguồn điện và tăng khả năng khai thác năng lượng tái tạo. Một hệ thống hoàn chỉnh gồm pin, BMS, PCS, EMS và nhiều thiết bị phụ trợ. Với hệ thống kết nối trung thế, máy biến áp giúp chuyển đổi điện áp giữa PCS và lưới điện.

BESS được triển khai từ quy mô hộ gia đình đến các dự án điện lớn. Hệ thống có thể hỗ trợ nguồn dự phòng và giảm công suất vào giờ cao điểm. BESS cũng hỗ trợ ổn định hệ thống điện trong nhiều mô hình vận hành. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể sử dụng điện linh hoạt và tối ưu hiệu quả năng lượng.

Quy trình hệ thống BESS

2. Cấu tạo

Hệ thống BESS gồm nhiều thiết bị phối hợp để lưu trữ và điều khiển điện năng. Khối pin là nơi trực tiếp lưu trữ năng lượng cho toàn hệ thống. Các cell pin được ghép thành module, rack và cụm pin công suất cao. BMS giám sát điện áp, dòng điện, nhiệt độ và trạng thái của từng cell. PCS chuyển đổi điện AC thành DC khi sạc và DC thành AC khi xả. EMS điều phối lịch sạc, xả và công suất theo nhu cầu vận hành.

Hệ thống HVAC duy trì nhiệt độ phù hợp cho pin và thiết bị công suất. Hệ thống PCCC giúp phát hiện và kiểm soát các nguy cơ cháy. Tủ điện và switchgear thực hiện đóng cắt và bảo vệ hệ thống. Máy biến áp được sử dụng khi BESS cần kết nối với lưới trung thế. Thiết bị giúp chuyển đổi điện áp giữa PCS và điểm đấu nối của dự án. Tùy cấu hình, BESS có thể tích hợp thành container hoặc trạm hợp bộ.

3. Nguyên lý hoạt động

BESS hoạt động theo hai quá trình chính là sạc và xả năng lượng. Khi sạc, điện từ lưới hoặc nguồn tái tạo được đưa vào PCS. PCS chuyển điện AC thành DC để nạp vào hệ thống pin. BMS theo dõi trạng thái pin và phát hiện các điều kiện bất thường. EMS điều khiển công suất sạc dựa trên nhu cầu và chiến lược vận hành.

Khi xả, điện DC từ pin được đưa qua PCS. PCS chuyển điện DC thành AC để cấp cho phụ tải hoặc lưới. Máy biến áp có thể chuyển điện áp lên cấp trung thế phù hợp. Quá trình sạc và xả có thể diễn ra tự động theo cài đặt EMS. Nhờ đó, BESS hỗ trợ điều chỉnh công suất và sử dụng điện theo thời điểm. Với dự án công nghiệp, cách vận hành này giúp tăng tính linh hoạt cho hệ thống điện.

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống BESS

4. Các loại hệ thống BESS phổ biến

BESS thường được phân loại theo quy mô và mục đích sử dụng. BESS hộ gia đình có dung lượng nhỏ và thường kết hợp với điện mặt trời. Hệ thống hỗ trợ lưu trữ điện và cung cấp nguồn dự phòng khi mất điện. BESS thương mại và công nghiệp phục vụ nhà máy, tòa nhà và cơ sở sản xuất. Các hệ thống này thường dùng để giảm công suất đỉnh và tối ưu chi phí điện.

BESS quy mô lớn được triển khai tại trang trại năng lượng và hệ thống điện. Hệ thống có thể kết nối với lưới trung thế hoặc cấp điện áp cao hơn. Các dự án lớn thường yêu cầu PCS công suất cao và máy biến áp phù hợp. Phương án lựa chọn thiết bị phụ thuộc vào công suất, điện áp và điểm đấu nối. Vì vậy, mỗi dự án cần có thiết kế điện riêng.

5. Ứng dụng

BESS được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của hệ thống điện hiện đại. Một ứng dụng phổ biến là lưu trữ điện mặt trời và điện gió. BESS giữ lại phần điện dư thừa và cung cấp lại khi nguồn giảm. Hệ thống cũng hỗ trợ peak shaving tại các nhà máy có phụ tải lớn. Điện từ BESS có thể bổ sung công suất vào thời điểm nhu cầu tăng cao.

BESS còn được sử dụng làm nguồn điện dự phòng cho các phụ tải quan trọng. Hệ thống giúp duy trì hoạt động khi nguồn điện chính bị gián đoạn. Với lưới điện, BESS có thể hỗ trợ điều tần và cân bằng công suất. Hệ thống cũng giúp tăng khả năng tích hợp nguồn năng lượng tái tạo. Trong mô hình microgrid, BESS phối hợp với nguồn điện và phụ tải tại chỗ.

6. Vai trò của máy biến áp trong hệ thống BESS

Máy biến áp là thành phần quan trọng trong nhiều hệ thống BESS kết nối trung thế. PCS thường làm việc ở cấp điện áp khác với lưới điện đấu nối. Máy biến áp giúp chuyển đổi điện áp phù hợp với yêu cầu của dự án. Cấp điện áp thực tế có thể là 22 kV, 35 kV hoặc cấp khác. Việc lựa chọn phụ thuộc vào thiết kế và yêu cầu của đơn vị điện lực.

Máy biến áp cũng phối hợp với switchgear và thiết bị bảo vệ trong toàn trạm. Thiết bị cần phù hợp với chế độ sạc và xả công suất hai chiều. Nhà thiết kế cũng cần xem xét sóng hài phát sinh từ PCS. Khả năng làm mát và chịu tải chu kỳ cũng cần được tính toán. Tùy dự án, có thể dùng máy biến áp khô, máy biến áp dầu hoặc trạm hợp bộ. Việc lựa chọn đúng giúp hệ thống BESS vận hành ổn định và tin cậy. MBT tự tin là doanh nghiệp tiên phong sử dụng các công nghệ tiên tiến đến từ châu Âu phục vụ cho việc sản xuất máy biến áp trên thị trường Việt Nam và đã xuất khẩu lên tới hơn 30 nước trên toàn thế giới.