Dung lượng khả dụng của pin lưu trữ là gì? Cách tính và ý nghĩa

Trong hệ thống điện mặt trời, pin lưu trữ đóng vai trò tích trữ điện năng dư thừa để sử dụng khi nguồn điện mặt trời không đủ đáp ứng nhu cầu. Tuy nhiên, không phải toàn bộ dung lượng pin được công bố đều khai thác trong thực tế. Dung lượng khả dụng là chỉ số thể hiện lượng điện năng thực tế sử dụng từ pin lưu trữ. Cùng tìm hiểu dung lượng khả dụng của pin lưu trữ là gì? Cách tính và ý nghĩa qua bài viết sau đây. 

Dung lượng khả dụng của pin lưu trữ là gì?

Dung lượng khả dụng (Usable Capacity) là lượng điện năng mà pin lưu trữ cung cấp thực tế cho các thiết bị tiêu thụ trong quá trình vận hành. Sau khi xét đến giới hạn sạc xả và các tổn hao năng lượng liên quan. Khác với dung lượng danh định (Nominal Capacity), thể hiện tổng dung lượng được công bố theo thông số kỹ thuật của pin. Dung lượng khả dụng phản ánh phần năng lượng thực tế khai thác. Đây là thông số quan trọng giúp đánh giá khả năng cấp điện, ước tính thời gian sử dụng và lựa chọn pin phù hợp cho hệ thống lưu trữ năng lượng (Battery ESS).

Cách tính dung lượng khả dụng của pin lưu trữ chuẩn 

Để xác định lượng điện năng thực tế khai thác từ pin lưu trữ, cần căn cứ vào dung lượng danh định, hiệu suất sạc – xả và độ xả sâu cho phép (DoD). Các thông số này đánh giá chính xác hơn khả năng cung cấp điện của pin trong quá trình vận hành.

Công thức tính: Dung lượng khả dụng (kWh) = Dung lượng danh định × Hiệu suất sạc-xả × DoD

Trong đó:

• Dung lượng danh định: Tổng năng lượng pin lưu trữ theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, tính bằng kWh.
• Hiệu suất sạc – xả: Tỷ lệ năng lượng được giữ lại và cung cấp sau quá trình sạc, xả, thể hiện mức tổn hao năng lượng của pin.
• DoD (Depth of Discharge): Độ xả sâu, biểu thị tỷ lệ dung lượng pin được phép sử dụng trong một chu kỳ xả.

Ví dụ tính dung lượng khả dụng của pin lithium

Một hệ thống điện mặt trời sử dụng bộ pin lưu trữ có dung lượng danh định 10 kWh, hiệu suất sạc – xả đạt 96% và độ xả sâu (DoD) được cài đặt ở mức 80%. Dung lượng khả dụng của pin được tính như sau: 10 x 0,96 x 0,8 = 7,68 kWh

Như vậy, bộ pin có dung lượng khả dụng ước tính là 7,68 kWh cho mỗi chu kỳ xả theo các thông số giả định trên.

Yếu tố nào ảnh hưởng đến dung lượng khả dụng của pin lưu trữ

Hiệu suất sạc – xả của pin

Hiệu suất sạc – xả (Round-trip Efficiency) thể hiện tỷ lệ năng lượng thu hồi được so với năng lượng đã sử dụng để sạc pin qua một chu kỳ hoàn chỉnh. Trong quá trình vận hành, một phần năng lượng bị hao hụt do điện trở bên trong pin, nhiệt lượng và các tổn thất chuyển đổi.

Pin có hiệu suất sạc – xả càng cao thì lượng năng lượng thu hồi được càng lớn, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống lưu trữ điện. Hiệu suất thực tế phụ thuộc vào loại pin, bộ biến đổi điện và điều kiện vận hành.

Độ xả sâu cho phép (Depth of Discharge – DoD)

Độ xả sâu (DoD) biểu thị tỷ lệ dung lượng pin đã được sử dụng so với tổng dung lượng khả dụng theo trạng thái pin tại thời điểm xét. Giới hạn DoD được nhà sản xuất khuyến nghị nhằm cân bằng giữa lượng điện khai thác và tuổi thọ pin.

• Pin LFP: Thường hỗ trợ độ xả sâu cao, tùy thuộc vào thiết kế và thông số của nhà sản xuất.
• Pin NMC: Mức DoD cho phép phụ thuộc vào cấu hình pin và yêu cầu về tuổi thọ.
• Pin chì-axit AGM/GEL: Thường cần hạn chế độ xả sâu để giảm tốc độ suy giảm dung lượng.

Ví dụ, một bộ pin có dung lượng danh định 10 kWh và giới hạn DoD là 90% sẽ có tối đa 9 kWh năng lượng nằm trong phạm vi xả cho phép, trước khi tính đến các tổn hao khác.

Nhiệt độ môi trường vận hành

Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến các phản ứng điện hóa bên trong pin và khả năng sạc, xả năng lượng. Khi nhiệt độ quá thấp, khả năng cung cấp điện suy giảm; ngược lại, nhiệt độ quá cao đẩy nhanh quá trình lão hóa và làm giảm tuổi thọ pin.

Để duy trì hiệu suất và dung lượng khả dụng, cần lắp đặt pin trong môi trường phù hợp với dải nhiệt độ do nhà sản xuất quy định. Một số hệ thống còn được tích hợp chức năng quản lý nhiệt nhằm duy trì điều kiện vận hành ổn định.

Tuổi thọ và số chu kỳ sạc – xả

Sau thời gian sử dụng, các phản ứng hóa học và quá trình sạc – xả liên tục khiến pin dần bị lão hóa, làm giảm dung lượng lưu trữ và cung cấp điện. Mức độ suy giảm phụ thuộc vào số chu kỳ, độ sâu xả, nhiệt độ và cách vận hành.

Nhiều dòng pin lưu trữ hiện đại được thiết kế để duy trì dung lượng ở mức nhất định sau hàng nghìn chu kỳ. Tuy nhiên, mức dung lượng còn lại và tuổi thọ thực tế cần được đánh giá theo điều kiện bảo hành, thông số kỹ thuật và chính sách của từng nhà sản xuất.

Công nghệ và hóa học chế tạo pin

Công nghệ pin quyết định mật độ năng lượng, hiệu suất, độ xả sâu cho phép và khả năng duy trì dung lượng sau thời gian dài sử dụng. Mỗi loại pin có những ưu điểm và giới hạn riêng.

• Lithium Iron Phosphate (LFP): Có độ ổn định nhiệt tốt, tuổi thọ chu kỳ cao và thường hỗ trợ DoD lớn.
• Nickel Manganese Cobalt (NMC): Có mật độ năng lượng cao, phù hợp với những ứng dụng cần tiết kiệm không gian, nhưng đặc tính vận hành phụ thuộc vào thiết kế pin.
• Chì-axit AGM/GEL: Chi phí đầu tư ban đầu thường thấp hơn, nhưng thường có hiệu suất và tuổi thọ chu kỳ thấp hơn so với nhiều dòng pin lithium hiện đại.

Dung lượng khả dụng trong thiết kế hệ thống có ý nghĩa thế nào? 

Trong quá trình thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng, thông số này giúp xác định quy mô pin cần lắp đặt, thời gian cấp điện dự phòng và hiệu quả sử dụng năng lượng.

– Xác định khả năng cấp điện thực tế: Dung lượng khả dụng giúp kỹ sư ước tính thời gian pin có thể cung cấp điện cho tải dựa trên nhu cầu tiêu thụ và hiệu suất hệ thống. Đây là cơ sở để tính toán dung lượng lưu trữ phù hợp với yêu cầu vận hành.

– Kiểm soát chi phí đầu tư: Tính toán chính xác dung lượng khả dụng giúp doanh nghiệp lựa chọn số lượng pin phù hợp, tránh đầu tư quá mức hoặc thiếu năng lượng lưu trữ. Nhờ đó, hệ thống đáp ứng nhu cầu sử dụng điện mà vẫn tối ưu ngân sách triển khai.

– Theo dõi hiệu suất và độ bền của pin: Dung lượng khả dụng suy giảm theo thời gian do quá trình sạc xả, nhiệt độ và điều kiện vận hành. Theo dõi thông số này giúp đánh giá tình trạng pin, phát hiện dấu hiệu suy hao và chủ động lập kế hoạch bảo trì hoặc thay thế.

– Lựa chọn công nghệ pin phù hợp: Các loại pin như LFP, NMC và ắc quy chì có đặc tính vận hành, giới hạn xả và tuổi thọ khác nhau. So sánh dung lượng khả dụng cùng các thông số kỹ thuật liên quan giúp lựa chọn công nghệ phù hợp với yêu cầu về hiệu suất, độ bền và chi phí của từng dự án.

Xem thêm: Chứng chỉ EN trong điện mặt trời là gì? Các loại chứng chỉ phổ biến

Qua bài viết, hy vọng bạn đã hiểu rõ dung lượng khả dụng của pin lưu trữ là gì, cách tính và ý nghĩa của thông số này trong thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng. Nếu cần tư vấn giải pháp giám sát và quản lý năng lượng phù hợp, ATPro Corp đồng hành cùng doanh nghiệp trong quá trình lựa chọn và triển khai hệ thống hiệu quả.

Tham khảo ngay các sản phẩm đang được bán chạy nhất tại ATPro

• Đặt hàng trước

HỆ THỐNG XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG ĐIỆN TỬ – AT-QMS05

• Có sẵn: 5

KIOSK LẤY SỐ THỨ TỰ, KIOSK XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG TRA CỨU THÔNG TIN DỊCH VỤ CÔNG

34.560.000 ₫

• Đặt hàng trước

HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG

• Đặt hàng trước

HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ KHÔNG DÂY

• Có sẵn: 3

CẢM BIẾN ĐO LƯỢNG MƯA RK400-04

6.318.000 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO MỨC NHIÊN LIỆU RS485/4-20mA – RKL-04

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM ĐẤT RS485/4-20mA – RK520-01

2.052.000 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN CO CHO TẦNG HẦM – RK300-11

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO BỤI MỊN PM2.5 – NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC, CHẤT LỎNG RK500-11

3.649.320 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO NỒNG ĐỘ CO2 RS485/4-20mA

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO MỨC SIÊU ÂM PROSONIC FMU30

ATPro - Cung cấp phần mềm SCADA, MES, quản lý điện năng, hệ thống gọi số, hệ thống xếp hàng, đồng hồ LED treo tường, đồng hồ đo lưu lượng, máy tính công nghiệp, màn hình HMI, IoT Gateway, đèn tín hiệu, đèn giao thông, đèn máy CNC, bộ đếm sản phẩm, bảng LED năng suất, cảm biến công nghiệp,...uy tín chất lượng giá tốt. Được khách hàng tin dùng tại Việt Nam.