Tóm tắt

Việc tích hợp tỷ trọng cao các nguồn năng lượng tái tạo làm phát sinh tính biến động và bất định, gây thách thức cho độ tin cậy của hệ thống điện. Bài báo này nghiên cứu vai trò của các công nghệ lưu trữ năng lượng thời gian ngắn và thời gian dài trong việc cung cấp các dịch vụ linh hoạt và dự phòng (reserve) dưới các kịch bản thâm nhập cao của năng lượng tái tạo. Một khung mô hình đồng tối ưu hóa (co-optimisation) được xây dựng trong phần mềm PLEXOS cho một mạng lưới chuẩn (benchmark) gồm 23 nút, đại diện cho các đặc điểm tương lai của hệ thống điện khối các nước Hội đồng Hợp tác vùng Vịnh (GCC). Mô hình đồng thời tối ưu hóa việc đầu tư công suất và điều độ vận hành, song song với việc đồng tối ưu hóa các loại dự phòng năng lượng, dự phòng điều tần (regulation), dự phòng quay (spinning) và dự phòng quán tính (inertia). Các công nghệ được đánh giá bao gồm pin lithium-ion, pin dòng chảy (flow battery), bánh đà (flywheel), hệ thống lưu trữ năng lượng khí nén (CAES), và lưu trữ dài hạn dựa trên hydro sử dụng máy điện phân màng trao đổi proton (PEM) kết hợp với tua-bin khí. Kết quả cho thấy việc triển khai phối hợp các công nghệ lưu trữ bổ trợ lẫn nhau có thể duy trì các mục tiêu về độ tin cậy trong khi vẫn cho phép đạt mức thâm nhập năng lượng tái tạo rất cao. Khung mô hình này còn cung cấp hướng dẫn thực tiễn cho việc mô hình hóa các nguồn tài nguyên bị ràng buộc về năng lượng trong các mô phỏng dựa trên thị trường, hỗ trợ các nhà quy hoạch và đơn vị vận hành hệ thống trong việc thiết kế các hệ thống điện có khả năng phục hồi và phát thải carbon thấp.