CHƯƠNG 1 : LƯU GIỮ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN
1.3.BÁNH ĐÀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG
b. Các thông số cơ bản của pin
1.3.BÁNH ĐÀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG
1.3.1. Tổng quan
Hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) cung cấp một phương tiện để cải thiện hiệu quả của hệ thống điện khi có sự mất cân bằng giữa cung và cầu. Ngoài ra chúng còn là một yếu tố chính để cải thiện độ ổn định và cất lượng của lưới điện.
Chúng đưa thêm một cách linh hoạt vào hệ thống điện khi có sự gián đoạn cung cấp điện trong thời gian ngắn do có sự tham gia của các nguồn năng lượng tái tạo. Một công nghệ lưu trữ năng lượng đang thu hút sự quan tâm rất lớn là bánh đà lưu trữ năng lượng (FESS). Công nghệ lưu trữ này có nhiều lợi thế so với các giải pháp lưu trữ khác như vòng đời cao, mật độ lưu trữ năng lượng lớn, có thể lưu trữ lương năng lượng không giới hạn.
Bánh đà là một thiết bị cơ khí quay được sử dụng để lưu trữ năng lượng quay.
Bánh đà có mô-men quán tính lớn, và do đó chống lại sự thay đổi tốc độ quay.
Lượng năng lượng được lưu trữ trong một bánh đà tỉ lệ với bình phương tốc độ
quay của nó. Năng lượng được chuyển giao cho một bánh đà bằng cách áp dụng mô-
men xoắn đối với nó, do đó gây ra tốc độ quay của nó, và do đó năng lượng lưu trữ của nó, gia tăng. Ngược lại, bánh đà giải phóng năng lượng được lưu trữ bằng cách áp mô-men xoắn đến tải cơ khí, kết quả làm tốc độ quay giảm.
Công dụng chính của bánh đà là:
Chúng cung cấp năng lượng liên tục khi các nguồn năng lượng không liên
tục. Ví dụ, bánh quay được sử dụng trong động cơ pít-tông bởi vì các nguồn năng lượng (mô-men xoắn từ động cơ) là không liên tục.
Chúng cung cấp năng lượng ở mức vượt quá khả năng của một nguồn năng
lượng. Điều này đạt được bằng cách thu thập năng lượng trong bánh đà theo thời gian và sau đó giải phóng năng lượng một cách nhanh chóng, với tốc độ vượt quá khả năng của nguồn năng lượng.
Chúng kiểm soát định hướng của một hệ thống cơ khí. Trong các ứng dụng
như vậy, xung lượng góc của một bánh đà là cố ý chuyển tải một khi năng lượng được chuyển đến hoặc từ bánh đà.
Việc sử dụng một bánh đà phát điện nhằm khai thác nguồn động năng từ lưới điện khi nguồn cung dư thừa. Nguồn động năng này sẽ được giải phóng từ các tua-bin khi xảy ra tình trạng thiếu hụt nguồn cung.
Chính vì vậy nên các nhà khoa học đã nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng công nghệ bánh đà vào việc lưu trữ và sản xuất năng lượng từ gió và mặt trời.
1.3.2. Cấu tạo của bánh đà lưu trữ năng lượng
Hình 1.7 cho thấy cấu tạo của mộ bánh đà lưu trữ năng lượng
Hình 1. 7: Cấu tạo của bánh đà lưu trữ năng lượng
+ Trong bánh đà có tích hợp rotor của một máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc chế độ động cơ để biến đổi năng lượng từ cơ năng sang điện năng và ngược lại. Có nhiều loại máy phát được sử dụng cho hệ thống bánh đà, như máy phát nam châm vĩnh cửu, máy điện cảm ứng...
+ Bánh đà tích trữ năng lượng trong một khối quay của thép vật liệu composite. Bánh đà được đặt trong một hình trụ rỗng nâng bởi từ trường để giảm tối đa ma sát giữa trục và mặt chân đế.
+ Trục của bánh đà nối với trục roto của các máy phát điện. Một máy điện hoạt động ở chế độ động cơ, một máy điện hoạt động ở chế độ máy phát điện.
+ Motor/máy phát được thiết kế để vận hành ở tốc độ cao và giảm tối thiểu ma sát.
+ Giá đỡ bao gồm nam châm vĩnh cửu, hỗ trợ trọng lượng của bánh đà bằng lực đẩy và nam châm điện được sử dụng để ổn định bánh đà. Giá đỡ hoạt động tốt nhất là giá đỡ từ siêu dẫn nhiệt độ cao ( HTS ) , có thể tự động đặt bánh đà vào mà không cần điện hoặc hệ thống điều khiển định vị.
1.3.3. Nguyên lý hoạt động của bánh đà lưu trữ năng lượng
Quá trình hoạt động của bánh đà có thể được tóm tắt như sau: khi có dư thừa năng lượng bánh đà thực hiện việc lưu trữ năng lượng, nó làm việc như một động cơ điện, khác với động cơ điện thông thường, động cơ điện sử dụng trong bánh đà có mô men quán tính rất lớn và tốc độ quay rất cao. Mặt khác, khi có một dao động bất thường ở nguồn hoặc tải bánh đà hoạt động như một máy phát điện cung cấp thêm năng lượng cần thiết để giữ ổn định hệ thống. Trong quá trình xả năng lượng tốc độ của bánh đà giảm dần dẫn đến tần số điện áp liên tục thay đổi. Để duy trì tần số điện áp do máy phát của bánh đà phát ra ta cần sử dụng một bộ biến đổi điện tử công suất làm việc ở chế độ chỉnh lưu để biển điện năng có tần số thay đổi thành điện năng một chiều và một bộ biến đổi điện tử công suất làm việc ở chế độ nghịch lưu để biến đổi năng lượng điện một chiều thành điện áp xoay chiều hình sin kết nối với lưới điện.
Trong hệ thống điện gió nối lưới bánh đà đóng vai trò như một acqui để lưu trữ năng lượng dư thừa và như một máy phát điện dự phòng để cung cấp năng lượng khi có sự thay đổi bất thường của lưới điện. Để làm được điều này thì các thành phần điện chính của một hệ thống dữ trữ năng lượng bánh đà là một modul điện tử công suất và modul điều khiển để điều khiển hoạt động của modul điện tử công suất ở chế độ nạp, xả hoặc dự phòng.
1.3.4. Đặc điểm của bánh đà lưu trữ năng lượng
Hệ thống bánh đà lưu trữ năng lượng có ưu điểm là tuổi thọ cao, dung lượng lưu trữ năng lượng lớn, chi phí vận hành thấp.Song chúng có nhược điểm là thời gian xả khá ngắn. Chúng được áp dụng hiệu quả cho việc làm mịn điện áp của các hệ thống điện sử dụng năng lượng tái tạo làm việc độc lập hoặc làm việc trong vi lưới.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});