Theo trang tin điện mặt trời trực tuyến toàn cầu (PVMC) số cuối tháng 12/2023, Viện nghiên cứu lưới điện thông minh quốc gia Trung Quốc (SGRI) hiện đang nghiên cứu phát triển một hệ thống quản lý năng lượng để lưu trữ theo mô-đun trọng lực. So với bộ lưu trữ trọng lực một khối, lưu trữ theo mô-đun trọng lực cung cấp sự linh hoạt hơn về công suất đầu ra, dễ dàng sản xuất hàng loạt các thiết bị liên quan, nhất là lựa chọn trọng lượng.

Viện SGRI hiện đang triển khai hệ thống thử nghiệm có tên Hệ thống điều khiển mô-đun lưu trữ năng lượng trọng lực (M-GES). “Công trình của chúng tôi thể hiện nỗ lực đầu tiên trong việc tạo ra một chiến lược kiểm soát năng lượng với hiệu suất cao cho các nhà máy điện M-GES. Đây là lần đầu tiên Trung Quốc đề xuất và xác nhận khả năng kiểm soát chênh lệch chiều cao tối đa. Một mô hình toán học chi tiết về hệ thống quản lý năng lượng của nhà máy M-GES cũng lần đầu tiên được trình bày”, tác giả nghiên cứu chính, Wenxuan Tong chia sẻ với báo giới.

M-GES khác biệt ở chỗ nó sử dụng một số khối được tiêu chuẩn hóa thay vì một khối lớn duy nhất. Theo các nhà nghiên cứu, việc sử dụng quả cân mô-đun mang lại sự linh hoạt hơn về công suất đầu ra, dễ dàng sản xuất hàng loạt các thiết bị liên quan và linh hoạt hơn trong việc lựa chọn trọng lượng. “Hiện nay, hầu hết các nghiên cứu trong lĩnh vực M-GES đều tập trung vào đề xuất các tuyến công nghệ mới và xác minh sơ bộ tính khả thi về mặt kỹ thuật. Riêng nhà máy M-GES cần nghiên cứu thêm về công nghệ điều khiển để áp dụng vào lưới điện thực tế với vai trò là bộ điều chỉnh điện lưới”, đại diện nhóm nghiên cứu cho biết.

Nghiên cứu thử nghiệm của SGRI được công bố trong báo cáo tựa đề Energy management system for modular-gravity energy storage plant (Hệ thống quản lý năng lượng cho nhà máy lưu trữ năng lượng mô-đun trọng lực” trên tạp chí Journal of Energy Storage của Hà Lan. Bài báo cho biết hệ thống M-GES bao gồm ba phần khác nhau: hệ thống dự đoán giám sát (MPS); hệ thống quản lý năng lượng (EMS) và hệ thống điều khiển công suất (PCS). Ba phần giao tiếp với nhau thông qua hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA).

MPS thực hiện giám sát trạng thái lưới điện theo thời gian thực và nhận thông tin đầu vào từ trung tâm điều độ dựa trên trạng thái lưới điện. Nó chịu trách nhiệm tương tác tối ưu giữa nhà máy M-GES và lưới điện. PCS chịu trách nhiệm cân bằng năng lượng và điều phối hoạt động của các thiết bị trong nhà máy M-GES. EMS điều phối hoạt động của các khối khác nhau của nhà máy GES.  EMS của nhà máy M-GES sẽ phức tạp hơn nhà máy GES dựa trên các khối độc lập vì có sự tham gia của việc điều khiển phối hợp giữa nhiều khối.

EMS cũng được cho là đã giải quyết một trong những trở ngại chính mà việc lưu trữ trọng lực mô-đun cần phải giải quyết, đó là trạng thái sạc (SOC). SOC là lượng năng lượng được lưu trữ trong hệ thống lưu trữ năng lượng so với công suất tối đa của nó. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã áp dụng mô hình SOC và chiến lược kiểm soát năng lượng chênh lệch độ cao tối đa (MHC). “Tổn thất được tạo ra bất cứ khi nào thiết bị bật và tắt, bao gồm cả những tổn thất vốn có trong quá trình khởi động và dừng, hiệu suất vận hành tổng thể của thiết bị có thể được cải thiện nếu thời gian hoạt động ổn định của thiết bị có thể được kéo dài. Việc áp dụng chiến lược kiểm soát năng lượng với chu kỳ vận hành đơn vị dài hơn là phù hợp theo triển vọng của dự án”, đại diện nhóm nghiên cứu nhấn mạnh thêm.

Các nhà nghiên cứu đã xác nhận cách tiếp cận của họ trên nền tảng MATLAB/Simulink và nhận thấy MHC cải thiện tính ổn định và hiệu suất năng lượng của nhà máy M-GES bằng cách giữ SOC ở mức trên 1/2, lợi thế này trở nên phù hợp hơn khi SOC tăng lên. Về tổng thể, hệ thống quản lý năng lượng được đề xuất hoạt động tốt trong các hệ thống năng lượng tự nhiên.