Các hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình ngày càng trở nên quan trọng để duy trì ổn định trong các trường hợp mất điện, giảm hóa đơn điện thông qua giá điện đỉnh-đáy, và hỗ trợ sử dụng năng lượng sạch. Các hệ thống này lưu trữ năng lượng tái tạo dư thừa và cung cấp điện trong các giai đoạn nhu cầu cao hoặc mất điện, tiết kiệm chi phí và thúc đẩy sự bền vững. Khi việc áp dụng tăng lên, đảm bảo các hệ thống an toàn, thông minh và hiệu quả là điều cần thiết để tích hợp chúng như các thiết bị gia dụng thông thường.
Tại sao chúng ta cần sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình
Trong thời đại thay đổi công nghệ nhanh chóng và chuyển đổi năng lượng tăng tốc ngày nay, các hệ thống pin lưu trữ năng lượng gia đình đang âm thầm đi vào tầm nhìn của công chúng và dần trở thành tâm điểm chú ý của nhiều gia đình. Bạn đã bao giờ gặp phải tình trạng mất điện vào một ngày hè nóng bức, với máy điều hòa không khí của bạn không hoạt động và tủ lạnh của bạn có nguy cơ bị hỏng, và bạn không còn lựa chọn nào khác ngoài việc chịu đựng cái nóng gay gắt và lo lắng chờ đợi điện được khôi phục? Bạn có nhận thấy các con số tăng lên trên hóa đơn điện hàng tháng của mình và đang háo hức tìm cách tiết kiệm năng lượng và tiền bạc? Hệ thống pin lưu trữ năng lượng gia đình có thể là chìa khóa để giải quyết những vấn đề này.
Trong những năm gần đây, với sự chuyển đổi cấu trúc năng lượng toàn cầu sang năng lượng tái tạo, năng lượng sạch như năng lượng mặt trời và năng lượng gió đã được sử dụng ngày càng rộng rãi trong lĩnh vực điện gia đình. Tuy nhiên, các nguồn năng lượng sạch này bị giới hạn bởi điều kiện tự nhiên và có vấn đề về phát điện không ổn định, chẳng hạn như năng lượng mặt trời chỉ có sẵn vào ban ngày, và năng lượng gió không chắc chắn, điều này làm cho nhu cầu về lưu trữ năng lượng gia đình ngày càng cấp bách. Đồng thời, để thúc đẩy sự phát triển của năng lượng xanh và giảm áp lực lên lưới điện, các chính phủ trên toàn thế giới đã đưa ra các chính sách khuyến khích để tạo động lực mạnh mẽ cho thị trường hệ thống pin lưu trữ năng lượng gia đình.
Theo dữ liệu từ các tổ chức nghiên cứu thị trường, thị trường hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình toàn cầu đã cho thấy sự tăng trưởng nhanh chóng trong vài năm qua. Năm 2023, doanh số thị trường hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình toàn cầu đạt 8,74 tỷ USD và dự kiến sẽ tăng vọt lên 49,86 tỷ USD vào năm 2029, tăng trưởng với tốc độ CAGR là 33,68%. Ở một số quốc gia phát triển ở châu Âu và Hoa Kỳ, tỷ lệ thâm nhập của các hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình đang tăng đều đặn. Lấy Đức làm ví dụ, là một nước dẫn đầu trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng gia đình ở châu Âu, một số lượng lớn các hộ gia đình ở Trung Quốc đã lắp đặt thiết bị lưu trữ năng lượng, không chỉ cải thiện hiệu quả tỷ lệ tự cung cấp năng lượng mà còn đóng góp đáng kể vào việc giảm áp lực đỉnh điểm của lưới điện. Ở Hoa Kỳ, do các yếu tố như giá năng lượng dao động và nguy cơ mất điện tăng do thiên tai thường xuyên, ngày càng nhiều hộ gia đình chọn trang bị hệ thống pin lưu trữ năng lượng để đảm bảo sự ổn định và an toàn của nguồn cung cấp điện.
Hệ thống Lưu trữ Năng lượng Gia đình là gì
(1) Thành phần của hệ thống được tiết lộ
Hệ thống pin lưu trữ năng lượng gia đình giống như một "khối năng lượng" tinh tế và phức tạp, được cấu thành từ nhiều thành phần cốt lõi hoạt động cùng nhau.
Là "trái tim" của lưu trữ năng lượng, pin đảm nhận nhiệm vụ quan trọng là lưu trữ và giải phóng năng lượng điện. Hiện nay, pin lithium-ion đã trở thành lựa chọn chính cho pin lưu trữ năng lượng gia đình nhờ vào những ưu điểm nổi bật như mật độ năng lượng cao, tuổi thọ chu kỳ dài và tỷ lệ tự xả thấp. Ví dụ, Powerwall của Tesla sử dụng công nghệ pin lithium-ion để cung cấp nguồn điện ổn định và đáng tin cậy cho các hộ gia đình. Tuy nhiên, pin axit-chì vẫn chưa hoàn toàn rút khỏi thị trường, vì chi phí thấp, chúng vẫn được sử dụng trong một số kịch bản gia đình nhạy cảm với chi phí với nhu cầu lưu trữ năng lượng tương đối nhỏ.
Bộ biến tần là "bộ não thông minh" của hệ thống, chịu trách nhiệm chuyển đổi dòng điện một chiều đầu ra của pin thành dòng điện xoay chiều để thích ứng với nhu cầu điện của các thiết bị gia dụng khác nhau. Nó không chỉ có thể thực hiện chuyển đổi hai chiều của dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều, mà còn có chức năng điều khiển thông minh, có thể phân bổ linh hoạt năng lượng điện theo các yếu tố như tải điện của hộ gia đình và trạng thái của lưới điện. Một số bộ biến tần tiên tiến cũng tích hợp công nghệ Theo dõi Điểm Công suất Tối đa (MPPT), cho phép các tế bào PV hoạt động gần điểm công suất tối đa mọi lúc, tối đa hóa hiệu suất phát điện.
Hệ thống quản lý pin (BMS) là "vệ sĩ cá nhân" của pin, theo dõi các thông số quan trọng của pin như điện áp, dòng điện và nhiệt độ. Khi pin bị sạc quá mức, xả quá mức, quá nhiệt, v.v., BMS sẽ ngay lập tức kích hoạt cơ chế bảo vệ để đảm bảo an toàn và tuổi thọ của pin. Đồng thời, nó cũng có thể làm cho hiệu suất của từng cell trong gói pin đồng nhất thông qua công nghệ cân bằng, để tránh hiệu suất tổng thể của gói pin bị suy giảm do sự khác biệt giữa các cell.
Hệ thống quản lý năng lượng (EMS) giống như "người chỉ huy" của hệ thống, điều phối tất cả các khía cạnh của việc phát điện, lưu trữ năng lượng và tiêu thụ điện. Nó có thể lập kế hoạch chiến lược điều phối năng lượng tối ưu dựa trên giá điện theo thời gian thực, thói quen tiêu thụ điện của hộ gia đình, dự báo phát điện từ năng lượng tái tạo và các thông tin khác. Ví dụ, trong giai đoạn giá điện thấp, chỉ huy hệ thống lưu trữ năng lượng để sạc; Trong giai đoạn tiêu thụ điện cao hoặc mất điện, sắp xếp việc xả pin lưu trữ năng lượng để đảm bảo sự ổn định của nguồn cung cấp điện gia đình và giảm chi phí điện.
(2) Lý thuyết Hoạt động của Hệ thống Lưu trữ Năng lượng Gia đình
Nguyên lý hoạt động của hệ thống pin lưu trữ năng lượng gia đình giống như một "quả cầu năng lượng" tinh xảo, và tất cả các liên kết đều phối hợp chặt chẽ và liền mạch.
Vào một ngày nắng, nếu các tấm pin mặt trời được lắp đặt trong nhà bạn, các mô-đun PV sẽ háo hức hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển đổi chúng thành dòng điện một chiều. Một mặt, phần dòng điện một chiều này chảy trực tiếp đến bộ biến tần, và sau khi được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều bởi bộ biến tần, nó cung cấp điện cho các thiết bị điện đang hoạt động trong nhà để đáp ứng nhu cầu điện hàng ngày; Mặt khác, dòng điện một chiều dư thừa được đưa vào pin lưu trữ năng lượng, được quản lý cẩn thận bởi hệ thống quản lý pin, lưu trữ năng lượng điện dưới dạng năng lượng hóa học để sử dụng sau này.
Khi đêm xuống, hoặc khi năng lượng mặt trời "đình công" trong thời tiết mưa, pin lưu trữ năng lượng bước vào. Theo hướng dẫn của hệ thống quản lý năng lượng, hệ thống quản lý pin kiểm soát việc xả pin một cách có trật tự, chuyển đổi năng lượng hóa học được lưu trữ thành dòng điện một chiều, và sau đó chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều thông qua bộ biến tần, để liên tục cung cấp điện cho đèn chiếu sáng, TV, tủ lạnh và các thiết bị điện khác trong nhà, đảm bảo rằng cuộc sống gia đình không bị ảnh hưởng.
Trong giai đoạn tiêu thụ điện thấp của lưới điện, giá điện thường có lợi hơn, và hệ thống quản lý năng lượng sẽ phát lệnh để pin lưu trữ năng lượng bật chế độ sạc và hấp thụ một lượng lớn điện giá rẻ; Khi đỉnh điểm tiêu thụ điện đến, giá điện tăng vọt, và pin lưu trữ năng lượng được xả kịp thời, sử dụng năng lượng điện được lưu trữ trong pin để cung cấp điện cho gia đình, tránh hóa đơn điện cao và tiết kiệm chi phí điện hiệu quả. Trong trường hợp không may xảy ra mất điện, hệ thống pin lưu trữ năng lượng có thể chuyển sang chế độ cung cấp điện khẩn cấp ngay lập tức, trở thành "người bảo vệ năng lượng" của gia đình, đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị điện quan trọng và duy trì trật tự cuộc sống.
Lợi ích khi sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình là gì
(1) Đảm bảo sự ổn định của tiêu thụ điện
Trong cuộc sống hàng ngày, mất điện luôn đến bất ngờ và gây cho chúng ta rất nhiều bất tiện. Trong giờ cao điểm tiêu thụ điện vào mùa hè, lưới điện bị quá tải, và để đảm bảo an toàn cho lưới điện, một số khu vực phải bị ngắt và giảm tải, và điều hòa không khí và quạt điện tại nhà đột ngột dừng lại, và nhiệt độ trở nên không thể chịu nổi; Khi thời tiết khắc nghiệt như bão và tuyết rơi mạnh hoành hành, các đường truyền tải rất dễ bị tổn thương, dẫn đến mất điện trên diện rộng, tủ lạnh không thể làm lạnh, thực phẩm có nguy cơ hư hỏng, thiếu ánh sáng, và cuộc sống hoàn toàn trong bóng tối.
Hệ thống pin lưu trữ năng lượng gia đình giống như một "người bảo vệ năng lượng" đáng tin cậy, có thể được kích hoạt nhanh chóng trong trường hợp mất điện đột ngột và chuyển đổi liền mạch sang chế độ cung cấp điện khẩn cấp. Nó có thể liên tục cung cấp điện cho tủ lạnh và tủ đông để đảm bảo thực phẩm luôn tươi mới; Giữ cho các thiết bị chiếu sáng sáng và xua tan nỗi sợ bóng tối; Cho phép thiết bị y tế hoạt động bình thường và bảo vệ các thành viên trong gia đình có nhu cầu đặc biệt; Nó cũng có thể duy trì hoạt động của bộ định tuyến mạng để đảm bảo thông tin liên lạc bên ngoài suôn sẻ, để bạn có thể cập nhật thông tin bên ngoài và yêu cầu trợ giúp trong thời gian mất điện. Với nó, bất kể nguồn điện bên ngoài dao động như thế nào, cuộc sống tại nhà luôn có trật tự.
(2) Tiết kiệm hóa đơn điện
Ngày nay, chính sách giá điện đỉnh - đáy được thực hiện rộng rãi ở nhiều nơi, mở ra một cách mới để các hộ gia đình tiết kiệm năng lượng và tiền bạc. Ví dụ, ở một thành phố, giá điện cao tới 0,8 nhân dân tệ mỗi kilowatt-giờ trong giờ cao điểm, trong khi giá thấp tới 0,3 nhân dân tệ mỗi kilowatt-giờ trong giờ thấp điểm, với sự chênh lệch giá đáng kể. Hệ thống pin lưu trữ năng lượng gia đình giống như một "quản gia điện" thông minh, thông thạo cách thức giá điện đỉnh và đáy.
Trong giai đoạn điện thấp vào ban đêm, khi giá điện ở mức thấp, hệ thống tự động bật chế độ sạc để hấp thụ và lưu trữ một lượng lớn điện giá rẻ; Trong giờ cao điểm ban ngày, khi giá điện tăng vọt, hệ thống xả điện một cách chính xác, sử dụng điện lưu trữ để cung cấp điện cho gia đình và giảm sử dụng điện giá cao. Giả sử một hộ gia đình bình thường tiêu thụ 10 kWh điện cao điểm và 5 kWh điện thấp điểm mỗi ngày, sau khi lắp đặt hệ thống lưu trữ năng lượng, lưu trữ 5 kWh điện thấp điểm và sử dụng nó trong giờ cao điểm, hóa đơn điện hàng ngày có thể tiết kiệm 2,5 nhân dân tệ, tức là 912,5 nhân dân tệ trong một năm. Về lâu dài, việc tiết kiệm hóa đơn điện là đáng kể, điều này đã giảm bớt gánh nặng cho kinh tế gia đình rất nhiều.
(3) Góp phần vào năng lượng sạch
Khi sự chú ý toàn cầu đến biến đổi khí hậu tiếp tục gia tăng, việc giảm phát thải carbon và chuyển sang năng lượng sạch đã trở thành ưu tiên hàng đầu. Hệ thống pin lưu trữ năng lượng gia đình đóng vai trò then chốt trong quá trình này, trở thành "động cơ xanh" của quá trình chuyển đổi năng lượng gia đình.
Khi được sử dụng kết hợp với thiết bị phát điện năng lượng tái tạo như tấm pin mặt trời và tuabin gió, nó có thể lưu trữ đúng cách lượng điện dư thừa được tạo ra bởi các nguồn năng lượng sạch này. Ban ngày, mặt trời dồi dào, và các tấm pin mặt trời là quan trọng và phần còn lại của năng lượng được tạo ra được hấp thụ bởi pin lưu trữ năng lượng ngoài việc đáp ứng nhu cầu điện ngay lập tức; Vào ban đêm hoặc những ngày mưa, khi sản xuất điện mặt trời không đủ, pin lưu trữ năng lượng sẽ giải phóng điện để đảm bảo sự ổn định của điện gia đình. Kết quả là, các hộ gia đình phụ thuộc ít hơn đáng kể vào điện nhiệt truyền thống, giảm phát thải carbon dioxide, sulfur dioxide và các chất ô nhiễm khác từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Điều này không chỉ góp phần giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu và cải thiện chất lượng không khí, mà còn làm cho cuộc sống gia đình xanh hơn, ít carbon và bền vững hơn.
Kết luận
Hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình là một công nghệ tốt cho cuộc sống của con người và ngày nay sản phẩm này đã được nhiều người biết đến trên thế giới, nhưng điều quan trọng là chúng ta phải đảm bảo 100% an toàn cho hệ thống, vì nó sẽ giống như một loại thiết bị gia dụng bình thường trong tương lai, cùng với việc sử dụng rộng rãi, chúng ta phải làm cho nó an toàn, thông minh, đơn giản và hiệu quả 100%.
