Một lưới điện được cung cấp bởi năng lượng sạch, năng lượng tái tạo. Bây giờ, hãy tưởng tượng rằng lưới điện này cung cấp tất cả sự thoải mái và tiện lợi mà người tiêu dùng mong đợi cũng như các dịch vụ về độ tin cậy và khả năng phục hồi của lưới điện tương tự như – hoặc tốt hơn – các nhà máy thông thường. Đó là lời hứa của dự án FlexPower.
Với sự hỗ trợ của Hiệp hội Phòng thí nghiệm Hiện đại hóa Lưới điện của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, FlexPower hợp tác với các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) cùng với các Phòng thí nghiệm Quốc gia khác để phát triển một nhà máy phát điện hỗn hợp được tăng cường với khả năng lưu trữ năng lượng tại Khuôn viên Flatirons của NREL. Những người tham gia bao gồm Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho (INL) và Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia (Sandia) tại Hoa Kỳ.
Khi năng lượng tái tạo thay thế thế hệ phát điện thông thường, các nhà máy điện tái tạo hỗn hợp kết hợp với lưu trữ năng lượng có thể biến đổi các nguồn tài nguyên biến đổi như gió và quang điện mặt trời (PV) thành các nguồn năng lượng hoàn toàn có thể phân tán và linh hoạt. Các nhà máy điện lai này sẽ có khả năng hoạt động trong thị trường năng lượng hàng ngày và thời gian thực, đồng thời cung cấp các dịch vụ cần thiết về độ tin cậy và khả năng phục hồi cho lưới điện.
Suy nghĩ lại về năng lượng tái tạo
Kỹ sư trưởng Vahan Gevorgian của NREL cho biết: “Nghiên cứu này sẽ giúp đẩy nhanh việc áp dụng các nguồn năng lượng gió và mặt trời (PV) có quy mô tiện ích bằng cách chứng minh cách thức lai ghép có thể giúp quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch diễn ra suôn sẻ. “Để lưới điện có thể tích hợp một cách kinh tế và tin cậy một lượng lớn năng lượng tái tạo có thể thay đổi, nó sẽ đòi hỏi khả năng lưu trữ năng lượng mạnh mẽ và suy nghĩ lại về giá trị mà các tài sản năng lượng tái tạo mang lại cho lưới điện”.
Để hỗ trợ quá trình chuyển đổi này, các nhà nghiên cứu sẽ thử nghiệm nhiều hệ thống lưu trữ năng lượng khác nhau, bao gồm thủy điện lưu trữ được bơm, pin, hydro, pin lưu lượng, động năng và lưu trữ năng lượng siêu tụ điện. Ngoài ra, dự án sẽ tập trung vào các chiến lược kiểm soát tiên tiến và kỹ thuật dự báo nguồn lực. Các biện pháp kiểm soát tinh vi có thể cải thiện khả năng thay thế và tính sẵn có của các nguồn điện thay đổi bằng cách tận dụng tính chất bổ sung của tài nguyên gió và mặt trời (PV) cũng như tăng hệ số công suất cho các dự án tái tạo với mức tối thiểu hoặc trong một số trường hợp, không cần tích lũy thêm đường truyền. Dự báo được cải thiện cho phép các nhà máy lai tham gia vào thị trường năng lượng và dịch vụ phụ trợ giống như cách các nhà máy phát điện thông thường làm.
Bằng cách kết hợp sản xuất, lưu trữ, kiểm soát nâng cao và dự báo cải tiến trong các nhà máy lai, các nhà khai thác có thể đạt được quy mô kinh tế bằng cách chia sẻ cơ sở hạ tầng cũng như chi phí chọn và cho phép. Các nhà máy này cũng có thể cung cấp đầy đủ các dịch vụ độ tin cậy thiết yếu hiện có cũng như các dịch vụ độ tin cậy lưới điện mới, đang phát triển. Ví dụ, các nhà máy lai có thể tự khởi động cũng như khởi động hệ thống điện, có thể hoạt động ở chế độ đảo và có thể tham gia vào các kế hoạch khôi phục hệ thống điện. Và các nhà máy lai có khả năng mở rộng, từ các microgrid nhỏ đến các hệ thống điện lớn, được kết nối với nhau.
Dự án FlexPower được nhiều bên liên quan quan tâm, bao gồm các cơ quan quản lý, tổ chức tin cậy, nhà điều hành hệ thống, tiện ích, chủ sở hữu và nhà vận hành nhà máy, nhà cung cấp thiết bị, chủ sở hữu và vận hành hệ thống điện trên đảo.
Gevorgian cho biết: “Các nhà máy năng lượng tái tạo lai có thể giới thiệu cho ngành năng lượng quốc gia và toàn cầu một loại hệ thống điện mới và có khả năng ổn định”. “Dự án FlexPower sẽ chứng minh giá trị của các tài sản năng lượng tái tạo và đề xuất các chiến lược sử dụng chúng hiệu quả hơn để giảm thiểu việc cắt giảm, tăng cường sản xuất năng lượng và khả năng thay đổi ổn định. Kết quả có thể là các dịch vụ lưới điện có giá trị cao và một nguồn cung cấp điện an toàn và linh hoạt hơn ”.
Chia sẻ những phát hiện
Tất cả các bên liên quan sẽ có thể truy cập miễn phí các kết quả nghiên cứu của FlexPower dưới dạng thông tin miền công cộng và các tài sản khác. Cụ thể, các bên liên quan sẽ có quyền truy cập vào kiến trúc bộ điều khiển FlexPower; mã điều khiển được phát triển bởi NREL, INL và Sandia cho các nền tảng điều khiển công nghiệp; bản đồ và cơ sở dữ liệu đánh giá tiềm năng lai; kết quả của các nghiên cứu tác động khu vực; và các báo cáo, ấn phẩm, hội thảo trên web khu vực, thuyết trình hội nghị, và các tài liệu tiếp cận cộng đồng khác.
Hệ thống lai quy mô lưới Flatirons Campus của NREL sẽ cung cấp một thử nghiệm cho các công ty và nhà nghiên cứu để xác nhận và chứng minh các khái niệm và chiến lược của họ. Nhà máy điện hỗn hợp đa MW đang hoạt động hoàn chỉnh sẽ có khả năng thể hiện tất cả các loại dịch vụ thay thế, độ tin cậy và khả năng phục hồi. Nó cũng sẽ cung cấp một thử nghiệm quy mô lưới cung cấp các cuộc trình diễn hệ thống lai cho một loạt các bên liên quan, cơ hội cho các nhà cung cấp thiết bị và kiểm soát để thử nghiệm các điều khiển và phần cứng lai mới, một địa điểm để đào tạo lực lượng lao động và các hợp tác quốc tế mới, và một nền tảng xác nhận cho tiêu chuẩn hóa các công nghệ hybrid.
