Phát triển hệ thống pin lưu trữ cho thị trường điều chỉnh cung-cầu

• #Xã hội hướng đến tái chế
• #Giảm tác động môi trường
• #Ổn định nguồn điện
• #Giảm phát thải carbon

Nếu có thể điều chỉnh cân bằng cung cầu điện năng thông qua việc sạc và xả, chúng ta có thể sử dụng hiệu quả năng lượng tái tạo với nguồn điện phát không ổn định.

“Trạm pin EV CHITOSE” là một trạm lưu trữ điện có công suất sáu megawatt. Dự kiến sẽ bắt đầu hoạt động toàn diện tại Thành phố Chitose, Hokkaido, vào mùa xuân năm 2024. Dự án này đang được Tập đoàn Sumitomo thúc đẩy bằng cách sử dụng pin lưu trữ cho xe điện. Với công nghệ cốt lõi của chúng tôi được gọi là điện tử công suất, có thể điều khiển điện tự do, Fuji Electric đang tham gia vào dự án bằng cách cung cấp một cơ sở phân phối điện áp cực cao, hệ thống điều hòa công suất (PCS) cho pin lưu trữ và thiết bị điều khiển.

Trạm lưu trữ điện này là lần đầu tiên Fuji Electric làm việc trên hệ thống điều khiển pin lưu trữ cho các hệ thống* dành cho thị trường điều chỉnh cung-cầu. Chúng tôi đã nói chuyện với ba nhân viên Fuji Electric tham gia phát triển ở tuyến đầu để có cái nhìn thoáng qua về những khó khăn đằng sau hậu trường của dự án và sự khởi đầu của những thay đổi trong phong cách làm việc vượt ra ngoài việc giải quyết các vấn đề xã hội.

Sạc/xả nhanh từ 100 đến 200 ms

Cân bằng cung cầu điện phải luôn giống nhau vào cùng một thời điểm trong ngày, nếu không tình trạng thiếu hụt có thể gây ra tình trạng mất điện, như một ví dụ tệ nhất. Do những yếu tố như vậy, tỷ lệ đưa vào sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, vốn không thể tạo ra điện ổn định do thời tiết thay đổi hoặc thiếu ánh sáng mặt trời, chỉ khoảng 20% ở Nhật Bản.

Giảm phát thải carbon là xu hướng toàn cầu, nhưng để đạt được điều đó, Nhật Bản cần tăng tỷ lệ đưa năng lượng tái tạo vào sử dụng. Với điều này, các hệ thống pin lưu trữ điều chỉnh cân bằng cung cầu điện năng bằng cách sạc và xả đang ngày càng thu hút sự chú ý và việc đưa vào sử dụng chúng đã được thúc đẩy. Điều này đang thúc đẩy sự tăng cường của thị trường điều chỉnh cung-cầu, sử dụng điện lưu trữ làm năng lượng để điều chỉnh cân bằng cung cầu.

Fuji Electric, công ty đã phát triển hệ thống pin lưu trữ từ những năm 1990, hiện đã bắt đầu vận hành toàn diện “Trạm pin EV CHITOSE”.

Pin lưu trữ là pin mới và pin đã qua sử dụng từ xe điện Leaf (EV) của Nissan Motor Corporation. Trong năm tòa nhà, khoảng 700 pin được sắp xếp theo kiểu chồng chéo, trong đó chúng sạc và xả liên tục.

Hệ thống pin lưu trữ của Fuji Electric đóng vai trò tích cực trong việc sạc và xả này.

Bộ điều khiển hệ thống, đóng vai trò là tháp điều khiển của hệ thống, kiểm tra trạng thái của từng pin được kết nối với tám hệ thống điều hòa năng lượng pin (PCS) và phân phối các giá trị lệnh điều khiển sạc/xả ở tốc độ cao. Các PCS thực hiện chuyển đổi nguồn điện (chuyển đổi giữa DC và AC) để đáp ứng các lệnh từ bộ điều khiển hệ thống.

Xét cho cùng, sức mạnh của hệ thống pin lưu trữ của Fuji Electric là tốc độ chuyển đổi giữa sạc và xả. Nó có thể thực hiện việc này ở tốc độ cao từ 100 đến 200 ms tùy thuộc vào tình hình cung cấp và nhu cầu điện.

Cơ hội cho nhân viên trẻ đóng vai trò tích cực

Nhìn lại tiến độ thực hiện cho đến nay, trưởng dự án Kanemoto thuộc Khoa Kỹ thuật Năng lượng và Kiểm soát cho biết:

“Chúng tôi đã trải qua rất nhiều khó khăn và chỉ khi bộ phận thiết kế, bộ phận thử nghiệm và các tổ chức khác cùng làm việc như một nhóm thì chúng tôi mới có thể triển khai hoạt động quy mô đầy đủ.”

Thách thức lớn nhất là hoàn thành việc xác minh nội bộ phần mềm điều khiển để tích hợp vào bộ điều khiển hệ thống điều khiển vào thời điểm thử nghiệm thực địa bắt đầu để đảm bảo hoạt động ổn định của pin lưu trữ. Điều quan trọng là chúng tôi có thể thực hiện thử nghiệm chính xác đến mức nào. Chúng tôi có thời gian hạn chế trước khi thử nghiệm thực địa bắt đầu.
Người chịu trách nhiệm thiết kế và sản xuất phần mềm điều khiển là Enomoto của Phòng Kỹ thuật Hệ thống Truyền tải và Phân phối. Anh gia nhập công ty vào năm 2022 với tư cách là một sinh viên mới tốt nghiệp và vào cuối năm đó, anh được chọn làm thành viên của dự án quy mô lớn này. Trong khi anh làm việc để tiếp thu chuyên môn điều khiển của công ty, anh được giao làm việc cho dự án Chitose với tư cách là thành viên chủ chốt của một nhóm gồm các đồng nghiệp cấp cao của anh.

Sự hợp tác giữa các phòng thử nghiệm và thiết kế hướng tới mục đích chung

Việc phát triển môi trường thử nghiệm để xác minh nội bộ được thực hiện đồng thời với việc thiết kế phần mềm điều khiển.

Một đơn vị pin EV có kích thước khoảng một tấm chiếu tatami (khoảng 0,88 × 1,76 mét) và có thể nặng tới 300 kg. Hệ thống này được cho là sẽ được thử nghiệm tại Nhà máy Tokyo, nơi có không gian hạn chế, vì vậy không thể tiến hành thử nghiệm với hơn 600 đơn vị thực tế.

“Đó là lý do tại sao bộ phận thiết kế và bộ phận thử nghiệm đã cùng nhau xây dựng một trình mô phỏng và tạo ra một môi trường tương tự như môi trường sản xuất thực tế của Nhà máy Tokyo,”

Yoshimoto, một kỹ sư hiện trường tại Phòng Vận hành Nhà máy Điện, cho biết.

Phòng Vận hành Nhà máy Điện nơi Yoshimoto làm việc dành khoảng nửa năm để đến thăm các nhà máy và cơ sở của khách hàng trên khắp Nhật Bản để đảm bảo rằng các hệ thống đang hoạt động bình thường. Yoshimoto đã làm việc cho dự án này từ giai đoạn đầu trở đi trong khi chia thời gian của mình cho các hoạt động như thế này.

Trước đây, Yoshimoto không có nhiều cơ hội tham gia vào lĩnh vực kỹ thuật hoặc thiết kế, nhưng lần này mọi thứ đã khác.

Ông nói, “Đây là dự án đầu tiên tôi tham gia mà chúng tôi có những cuộc thảo luận chi tiết như vậy với bộ phận thiết kế.”

Vào tháng 5 năm 2023, khi Enomoto hoàn thành việc thiết kế phần mềm điều khiển và môi trường thử nghiệm tương tự như môi trường sản xuất thực tế đã được thiết lập, Nhà máy Tokyo đã bắt đầu xác minh phần mềm nội bộ.

Thật không may, vào thời điểm đó, nhiều trở ngại bắt đầu xuất hiện.

Hợp tác xuyên ranh giới các phòng ban hướng tới một giải pháp

May mắn thay, anh ấy đã có thể vượt qua bằng cách dựa vào chuyên môn của các chuyên gia dày dạn kinh nghiệm. Khi Enomoto trở về sau một bài kiểm tra, họ sẽ tiếp cận anh ấy với lời khuyên, hỏi kết quả văn bản là gì và gợi ý các bước tiếp theo có thể. Nhìn lại những ngày đó, Enomoto nói,

“Khi tôi lần đầu tiên được giao phụ trách thiết kế và phát triển, tôi đã nghĩ, 'Tại sao điều này lại xảy ra với tôi?' Nhưng sau đó, sếp và các đồng nghiệp cấp cao của tôi hóa ra lại là những chuyên gia có thể cung cấp cho tôi mọi thông tin tôi muốn và hơn thế nữa. Tôi có nhiều cơ hội để nói chuyện với họ mỗi ngày, và đó là bầu không khí mà họ sẵn sàng lắng nghe ngay cả khi tôi phải báo tin xấu. Tôi thực sự trân trọng điều đó. Nhờ sự hỗ trợ tuyệt vời của họ mà tôi đã vượt qua được những khó khăn đó.”

Yoshimoto được tận mắt chứng kiến công việc của bộ phận thiết kế và chia sẻ những gì ông biết.

Ông cho biết: “Tôi nghĩ rằng việc có thể chia sẻ kiến thức giữa các phòng ban đã cho phép chúng tôi tạo ra một hệ thống pin lưu trữ hoàn hảo hơn”.

Sau nhiều tháng thử nghiệm tại Nhà máy Tokyo, hệ thống pin lưu trữ cuối cùng đã hoàn thiện.

Một sản phẩm phụ của dự án Chitose

Tất nhiên, sự thành công của chính dự án là quan trọng, nhưng dự án Chitose cũng có thể tạo ra điều gì đó đặc biệt hoặc một sản phẩm phụ.

Trưởng dự án Kanemoto, người vừa trở lại sau kỳ nghỉ chăm sóc trẻ em, cho biết dự án tạo ra môi trường thử nghiệm tương tự như môi trường sản xuất sẽ đóng vai trò là trường hợp mẫu cho tương lai.

“Khi nhiều dự án chồng chéo lên nhau, chúng tôi luôn gặp khó khăn trong việc tìm người vì họ có những cam kết khác. Ví dụ, một số phòng ban phải đi công tác nhiều”, ông nói. “Nhờ dự án này, chúng tôi đã tạo ra một hệ thống mới cho phép chúng tôi tiến hành thử nghiệm trong môi trường tương đương với môi trường của khách hàng ngay tại Nhà máy Tokyo. Nếu chúng tôi sử dụng hệ thống này làm nền tảng, chúng tôi sẽ có thể đề xuất nhiều cách làm việc khác nhau cho những nhân viên đang nuôi con hoặc chăm sóc người thân trong gia đình. Hệ thống này cũng có tác dụng thúc đẩy cải thiện kỹ năng ở cấp độ cá nhân bằng cách thu hút nhiều người tham gia vào một dự án hơn”.

Enomoto, nhân viên Gen Z đóng vai trò chính, đang sử dụng sự phát triển của bản thân làm động lực cho công việc. Anh tin rằng việc có được các kỹ năng sẽ giúp giảm chi phí và cải thiện chất lượng sản phẩm và hệ thống, cho phép anh đóng góp cho công ty.

“Việc phụ trách dự án Chitose đã giúp tôi cải thiện một chút kỹ năng của mình”, Enomoto nói. “Tôi sẽ tiếp tục cống hiến hết mình!”

Yoshimoto, một nhân viên trung niên, nhìn nhận dự án Chitose theo cách này:

“Tôi đã làm việc trong bộ phận thử nghiệm kể từ khi mới vào công ty, vì vậy tất cả những chuyến công tác này đều bình thường với tôi, nhưng một số người có hoàn cảnh khiến lối sống này trở nên khó khăn đối với họ. Bây giờ chúng tôi đã thiết lập thành công môi trường thử nghiệm tại Nhà máy Tokyo, tôi nghĩ rằng mọi người sẽ có nhiều lựa chọn về phong cách làm việc hơn.”

Hoàn thành một dự án thông qua làm việc nhóm giữa các phòng ban.
Cùng nhau làm việc để tạo ra một môi trường nơi mọi nhân viên hỗ trợ trang web đều có thể cảm thấy hài lòng với công việc của mình.

Mục tiêu của dự án Chitose là hiện thực hóa sứ mệnh giải quyết các vấn đề xã hội và mang đến những phong cách làm việc mới tạo ra sự phối hợp làm việc nhóm, chẳng hạn như khuyến khích sự hợp tác giữa các phòng ban và tạo điều kiện cân bằng giữa công việc và chăm sóc trẻ em/điều dưỡng.

Khuyến khích

Đầu trang