Việc nâng cao nhận thức về biến đổi khí hậu và các rủi ro liên quan đã làm giảm đáng kể số lượng nhà máy nhiệt điện than hoặc khí tự nhiên mới được xây dựng. Ngành PV toàn cầu đang phát triển với tốc độ ngày càng nhanh. Các chính phủ đặt ra các mục tiêu năng lượng tái tạo tham vọng và các ưu đãi thuận lợi để đạt mức phát thải ròng bằng 0 của quốc gia. Tuy nhiên, giá mua điện theo chế độ bù giá (feed-in tariff - FiT) đang giảm, dường như là phản ứng của nhiều chính phủ trước sự giảm chi phí của hệ thống PV. Khi FiT thấp hơn, các nhà phát triển hệ thống điện mặt trời PV ngày càng lo ngại về chi phí phát điện (LCOE). Mức độ thâm nhập cao của các nhà máy PV cũng mang lại thách thức đối với tính ổn định lưới điện do tính gián đoạn của bức xạ mặt trời.
Trước những thay đổi liên tục về công nghệ, giá cả và chính sách, bài viết này sẽ trích dẫn ba dự án tiêu biểu đại diện cho ba giai đoạn tiến hoá của ngành PV và cung cấp những góc nhìn cho dự báo ngành.
Tối đa hóa sản lượng điện mà không xem xét tính ổn định của lưới điện
Hình 1. Đường cong công suất của nhà máy điện PV 100MW trong ba ngày
Hình 1 ở trên cho thấy đường cong phát điện của một nhà máy điện 100MW trong vòng ba ngày. Nhà máy được thiết kế với tỷ lệ DC/AC là 1. Công suất phát gần đạt 100% vào buổi trưa nhưng không được sử dụng đầy đủ vào thời gian còn lại. Đặc biệt, sản lượng điện dao động mạnh do điều kiện thời tiết.
Lợi tức đầu tư (ROI) sẽ giảm do việc sử dụng thấp các thiết bị AC, như bộ biến tần và máy biến áp, gây ra bởi thời gian hoạt động ở công suất tối đa ngắn, điều này trực tiếp làm tăng LCOE (chi phí điện năng bình quân) của nhà máy.
Công suất đầu ra dao động đáng kể, khiến việc đảm bảo độ chính xác của dự báo công suất PV và lịch vận hành, điều độ lưới trở nên khó khăn hơn. Chủ dự án có thể bị phạt do dự báo công suất không chính xác.
Tăng tỷ lệ DC/AC để tối ưu hóa LCOE
Hình 2: Đường cong công suất của nhà máy PV 200MW trong ba ngày
Hình 2 ở trên cho thấy đường cong sản lượng điện của một nhà máy 200 MW trong ba ngày. Với tỷ lệ DC/AC là 1.42 và hệ thống theo dõi, biến tần có thể hoạt động ở công suất đầy đủ từ 8:00 đến 17:00. Trong kịch bản này, đường cong có xu hướng thành sóng hình vuông, ngay cả khi bức xạ mặt trời dao động, nghĩa là công suất đầu ra của biến tần chỉ thay đổi nhẹ và sản lượng điện của nhà máy do đó ổn định hơn.
LCOE được tối ưu hóa nhờ sản lượng tăng lên, mặc dù có sự cắt giảm phát điện mặt trời, điều này làm cho dự án có lợi hơn. Ngoài ra, đường cong sinh công suất không còn biến động cho thấy sản lượng điện mượt hơn và dễ điều độ hơn, cải thiện đáng kể độ ổn định của lưới. Đáng chú ý, bộ nghịch lưu của Sungrow được trang bị chức năng công suất phản kháng mà không cần thiết bị phụ trội, cho phép cải thiện độ ổn định hệ thống điện, giảm tổn thất năng lượng và tuân thủ hầu hết các tiêu chuẩn chất lượng điện và quy định lưới địa phương khắt khe, tiết kiệm chi phí đầu tư ở quy mô lớn.
Giải pháp điện mặt trời kết hợp lưu trữ hướng tới cung cấp điện liên tục 24 giờ
Hình 3 Đường cong công suất của một dự án điện mặt trời kết hợp lưu trữ trong 3 ngày
Hình 3 minh họa đường cong phát điện của một dự án điện mặt trời kết hợp lưu trữ trong ba ngày. Nhà máy áp dụng tỷ lệ DC/AC là 7 và hệ thống ghép DC, đảm bảo sản lượng điện liên tục 24 giờ, hoàn toàn khắc phục vấn đề cắt giảm PV và biến động công suất đầu ra, đảm bảo sản lượng tối đa và độ tin cậy của lưới.
Hình 4 Lộ trình phát triển PV
Ba đường cong phát điện nêu trên ám chỉ ba giai đoạn của phát điện PV, phát triển từ tối đa hóa công suất phát điện mà không xem xét độ ổn định lưới, tăng tỷ lệ DC/AC để tối ưu hóa LCOE, đến việc tạo ra sản lượng điện liên tục 24 giờ bằng cách sử dụng các giải pháp điện mặt trời kèm lưu trữ.
Còn tồn tại những thách thức ở một số thị trường, do sự không chắc chắn về các chính sách đầu tư tương lai và sự gia tăng cạnh tranh từ các nguồn nhiên liệu thay thế khác, cùng với các vấn đề về cơ sở hạ tầng và thủ tục hành chính cần được giải quyết để tận dụng đầy đủ tiềm năng năng lượng mặt trời khu vực. Hầu hết các quốc gia đang ở giai đoạn thứ hai trong khi chúng ta chứng kiến một làn sóng lớn các nhà máy điện PV hướng tới giai đoạn thứ ba nhờ cơ chế giá FIT, sự hỗ trợ của chính phủ và đầu tư dọc theo chuỗi giá trị, cũng như nhu cầu điện ngày càng tăng.
Rõ ràng, các giải pháp năng lượng mặt trời kết hợp lưu trữ cung cấp điện liên tục 24 giờ không chỉ mang lại lợi ích cho các bên liên quan với lợi tức đầu tư đáng kể, mà còn giúp năng lượng tái tạo tiếp cận được cả ngày lẫn đêm, thúc đẩy sự phát triển triển khai năng lượng mặt trời và hướng tới một tương lai bền vững và thịnh vượng.
