Đánh giá hiệu quả phương án tích hợp hệ thống ắc quy vào lưới điện độc lập

P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 3 (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 11
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHƯƠNG ÁN TÍCH HỢP HỆ THỐNG 
ẮC QUY VÀO LƯỚI ĐIỆN ĐỘC LẬP 
AN EFFECTIVENESS ASSESSMENT OF BESS INTEGRATION SCENARIOS INTO AN ISOLATED GRID 
Nguyễn Ngọc Văn, Nguyễn Hữu Đức* 
TÓM TẮT 
Đối với các lưới điện độc lập có sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, vấn đề 
tích hợp hệ thống tích trữ năng lượng (BESS) đã chứng tỏ được nhiều ưu điểm nổi 
bật về tính kinh tế và kỹ thuật. Đặc biệt BESS giúp nâng cao tỷ lệ thâm nhập năng 
lượng tái tạo, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, cũng cần 
thiết phải tiến hành những nghiên cứu đánh giá về tính hiệu quả của hệ thống 
tích trữ năng lượng phù hợp với lưới điện hiện hữu. Trong bài báo này, các tác giả 
thực hiện thu thập dữ liệu về tải và nguồn phát của lưới điện đảo Phú Quý trong 
một năm, khảo sát các phương án tích hợp BESS, đồng thời nghiên cứu, đánh giá 
tính hiệu quả của các phương án nhằm đưa ra lựa chọn phù hợp. 
Từ khóa: BESS; lưới điện độc lập; hệ thống điện lai; điện gió; điện mặt trời; 
đánh giá tính hiệu quả. 
ABSTRACT 
For isolated networks with renewable energy sources such as the power grid 
of Phu Quy island - Binh Thuan province, the integration of battery energy 
storage system (BESS) proves to have remarkable advantages including 
economic and technical preeminence. BESS contributes to increase renewable 
energy penetration rate and reduce the dependence on fossil fuel generation. 
Nevertheless, it is also necessary to conduct studies on the effectiveness 
assessment of BESS which should be feasible with the existing power system. In 
this paper, the authors acquire data of load demand and generation sources data 
of Phu Quy’s power grid for one year, investigate BESS integration scenarios and 
evaluate the effectiveness of each scenario so as to pick appropriate selection. 
Keywords: BESS; isolated network; hybrid energy system; wind energy; solar 
energy; effectiveness assessment. 
Trường Đại học Điện lực 
*Email: ducnh@epu.edu.vn 
Ngày nhận bài: 10/3/2020 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 10/5/2020 
Ngày chấp nhận đăng: 24/6/2020 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Đối với các lưới điện độc lập có sử dụng các nguồn 
năng lượng tái tạo, bản chất gián đoạn và bất định của 
nguồn năng lượng tái tạo ảnh hưởng lớn đến tính ổn định 
của toàn hệ thống [1, 5]. Nhược điểm này có thể khắc phục 
bằng cách tích hợp các nguồn khác nhau để tạo thành hệ 
thống điện lai (Hybrid Energy System - HES). Giải pháp này 
có thể giải quyết được các vấn đề về độ tin cậy đồng thời 
cho phép hệ thống vận hành thân thiện với môi trường với 
chi phí thấp. Các phần tử thường tích hợp vào hệ thống 
điện lai rất đa dạng như máy phát diesel, ắc quy hoặc siêu 
tụ [1]. Ngoài các ưu điểm, HES cũng tồn tại nhiều vấn đề kỹ 
thuật cần giải quyết về chất lượng điện năng do biến động 
công suất các nguồn phát, lệch điện áp và tần số [4]. 
Thiết kế tối ưu của HES cần thiết phải định lượng công 
suất các nguồn phát của hệ thống và xây dựng chiến lược 
điều khiển, quản lý năng lượng hợp lý. Việc xây dựng chiến 
lược quản lý năng lượng phù hợp rất quan trọng do nó 
quyết định phản ứng của toàn hệ thống, cách thức điều 
khiển dòng năng lượng cũng như quyết định mức ưu tiên 
của từng phần tử trong hệ thống [1]. 
Hiện nay có nhiều nghiên cứu về hệ thống điện lai. Một 
số nghiên cứu nhằm mục tiêu xây dựng các chiến lược điều 
khiển vận hành tối ưu hệ thống, tối ưu chi phí phát điện 
hoặc tăng tỷ lệ thâm nhập của năng lượng tái tạo [3]. Một 
vài nghiên cứu nhằm xây dựng các phương pháp vận hành 
và quản lý năng lượng tối ưu cho hệ thống tích trữ điện 
năng nối lưới [2]. Các nghiên cứu [6, 9] tập trung vào vấn đề 
điều áp, điều tần và đảm bảo tính ổn định của hệ thống 
điện lai. 
Tại huyện đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận, theo số liệu 
thống kê, tỷ lệ thâm nhập của điện gió hiện rất thấp 
(khoảng 35%) trong khi công suất thiết kế của điện gió lớn 
hơn 3 lần công suất phụ tải đỉnh. Để đảm bảo tính ổn định, 
phần lớn năng lượng gió tạo ra bị sa thải mà chưa có giải 
pháp tận dụng phù hợp. Tỷ lệ lớn điện năng cấp cho tải 
được đáp ứng bằng nguồn diesel. 
Trước thực tiễn đó, nhu cầu nghiên cứu và áp dụng các 
giải pháp cải thiện mức độ thâm nhập năng lượng tái tạo 
trong điều kiện tại Việt Nam nói chung và lưới điện Phú 
Quý nói riêng trở thành yêu cầu cấp thiết. Với lưới điện Phú 
Quý, giải pháp đề xuất là nâng cấp hệ thống điện lai, tích 
hợp thêm các nguồn phát đa dạng như điện mặt trời và hệ 
thống tích trữ năng lượng (BESS). Tuy nhiên, giải pháp này 
cũng kèm với nhu cầu cần thiết phải tiến hành những 
nghiên cứu đánh giá về tính hiệu quả của các phương án 
tích hợp BESS vào lưới điện huyện đảo nhằm lựa chọn 
phương án phù hợp. 
Trên cơ sở các kịch bản tích hợp hệ thống BESS và dữ 
liệu tiềm năng năng lượng tái tạo, dữ liệu phụ tải của 
huyện đảo, nghiên cứu này được thực hiện nhằm mục đích: 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 3 (6/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 12
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
(1) tính toán mô phỏng các kịch bản tích hợp BESS khác 
nhau vào hệ thống điện lai trên huyện đảo; (2) đưa ra các 
kết quả phân tích định lượng đồng thời (3) so sánh để lựa 
chọn được kịch bản tích hợp BESS phù hợp. 
Trong bài báo này, các tác giả tiến hành thu thập dữ liệu 
vận hành thực tế đồng thời đưa vào nguồn điện mặt trời, 
hệ thống lưu trữ điện năng và tính toán mô phỏng hoạt 
động của hệ thống bằng phần mềm MATLAB với 10 kịch 
bản tích hợp BESS. Các kết quả tính toán mô phỏng được 
thực hiện theo từng giờ trong một năm và so sánh với dữ 
liệu vận hành thực tế khi chưa cải tạo, nâng cấp hệ thống 
điện nhằm đánh giá tính hiệu quả của từng phương án. 
Cấu trúc của bài báo như sau: Mục 2 trình bày mô hình mô 
phỏng hệ thống điện lại trên đảo Phú Quý. Mục 3 trình bày 
phương pháp vận hành hệ thống điện lai. Kết quả mô 
phỏng và phân tích được trình bày trong mục 4. Một số kết 
luận được đưa ra tại mục 5. 
2. MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN LAI ĐIỆN GIÓ - ĐIỆN MẶT 
TRỜI - DIESEL - BESS 
Phụ tải trên đảo Phú Quý hiện nay được cấp điện từ 
nguồn điện diesel và điện gió với công suất thiết kế tương 
ứng là 10MW và 6MW. 
Theo thống kế, tổng sản lượng điện năm 2017, 2018 
tương ứng là 16,1 triệu kWh và 18,3 triệu kWh (65% điện 
diesel; 35% điện gió). Công suất phụ tải Pmax = 3500kW; 
Pmin = 1300kW. Trong quá trình vận hành, nếu tốc độ gió 
thấp hoặc tốc độ gió quá cao kèm gió giật, turbine gió bị 
tách khỏi lưới. 
Trong giai đoạn 2019-2029, dự báo tốc độ tăng trưởng 
phụ tải hàng năm khoảng 8 - 10%. 
Giai đoạn tới, huyện đảo Phú Quý khởi động dự án điện 
mặt trời với công suất thiết kế 0,85MW, đồng thời nghiên 
cứu tích hợp hệ thống tích trữ năng lượng (BESS) (hình 1). 
Wind
Turbine 01
Wind
Turbine 02
Wind
Turbine 03
DEG
BESS
Power
conversion 
system
Solar
Load
Excess power
DC/AC
A
C
 B
U
S
Hình 1. Sơ đồ khối hệ thống điện lai trên đảo Phú Quý khi tích hợp BESS và 
bổ sung điện mặt trời 
2.1. Mô hình turbine gió 
Công suất ra của turbine gió được xác định bởi biểu 
thức sau [3]: 
P(V)= 
0 
0,5. ρ. S. C . V
 
P 
0 
V < V  
V ≤ V < V  
V ≤ V < V 
V ≥ V  
 (1) 
Tiềm năng điên gió được xác định theo từng giờ trong 
một năm. Tốc độ gió trong năm được thu thập và đưa vào 
mô hình để xác định công suất gió tiềm năng của turbine. 
Các thông số của turbine gió Vetas IWP-70-2100 hiện 
đang được sử dụng trên huyện đảo được thể hiện trong 
bảng 1. 
Bảng 1. Thông số turbine gió IWP-70-2100 
Model IWP-70-2100 
Công suất danh định 2100kW 
Đường kính rotor 70m 
Diện tích quét 3849m2 
Mật độ công suất 1,84m2/kW 
Số cánh 3 
Điều khiển công suất Điều khiển Pitch 
Hộp số Không sử dụng 
Máy phát SYNC PM 
Điện áp máy phát 789V 
Chiều cao Hub 72,5m 
Số liệu mật độ không khí đo được tại đảo là 1,153kg/m3; 
hệ số Cp = 0 ÷ 0,44 phụ thuộc tốc độ gió; Vcut-in = 4m/s; 
Vnom = 13m/s; Vcut-out = 25m/s. Kết quả mô phỏng công suất 
của turbine theo tốc độ gió được thể hiện trên hình 2. 
Hình 2. Công suất ra của 1 turbine gió 
2.2. Mô hình điện mặt trời 
Để mô tả các module điện mặt trời có thể sử dụng mô 
hình một diode hoặc mô hình hai diode [10]. Mô hình một 
diode được xây dựng dựa trên các phương trình sau: 
Dòng quang điện: 
I = [I + k (T − 298 )].


 (2) 
Dòng bão hòa: 
I = I.




. exp
. .

 




.
 (3) 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 3 (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 13
Dòng bão hòa ngược: 
I =



.
...


 (4) 
Dòng qua điện trở shunt: 
I = 
.
 
 (5) 
Dòng điện ra của module: 
I = I − I.exp
.(.)
...
 − 1 − I (6) 
Trong đó: 
Isc: Dòng ngắn mạch (A) 
ki: Dòng ngắn mạch của cell ở 250C và 1000W/m2 
T: Nhiệt độ làm việc (K) 
Tn: Nhiệt độ danh định (K) = 298 
G: Mật độ bức xạ (W/m2) 
q: Điện tích của 1 electron (C) = 1,6.10-19 
Voc: Điện áp hở mạch (V) 
n: Hệ số lí tưởng của diode = 1,3 
K: Hằng số Boltzmann (J/K) = 1,38x10-23 
Eg0: Độ rộng vùng cấm của chất bán dẫn (eV) = 1,1 
Ns: Số cell nối tiếp với nhau 
Np: Số module PV song song với nhau 
Rs: Điện trở nối tiếp (Ω) 
Rsh: Điện trở song song (Ω) 
Vt: Thế nhiệt của diode (V) 
Hệ thống điện mặt trời được mô phỏng với Panel có các 
thông số cơ bản như bảng 2. 
Bảng 2. Thông số kỹ thuật của panel PV 
Model (Trina Solar) TSM-165DA01 
Số cell 72 
Công suất đỉnh Pmax (W) 165,54 
Điện áp hở mạch Voc (V) 43,2 
Điện áp tại điểm công suất cực đại Vmp (V) 35,6 
Độ suy giảm Voc theo nhiệt độ (%/deg.C) -0,32 
Dòng ngắn mạch Isc (A) 5,2 
Dòng điện tại điểm công suất cực đại Imp (A) 4,65 
Độ tăng Isc theo nhiệt độ (%/deg.C) 0,03 
Dòng điện IL (A) 5,2028 
Dòng bão hòa diode I0 (A) 3,7482e-11 
Hệ số lý tưởng của diode 0,91286 
Điện trở song song Rsh (Ω) 116,3362 
Điện trở nối tiếp Rs (Ω) 0,51567 
Dựa trên các phương trình (2)-(6), mô hình tấm pin mặt 
trời được xây dựng như trong hình 3. Để đạt công suất 
850kW, có thể mắc song song 190 chuỗi panel. Mỗi chuỗi 
panel gồm 27 tấm pin mặt trời được mắc nối tiếp với nhau. 
Toàn bộ hệ thống điện mặt trời được mô hình hóa như 
hình 4. 
Hình 3. Mô hình hóa Panel PV 
Hình 4. Mô hình hóa hệ thống điện mặt trời 
Ở nhiệt độ 250C và mật độ bức xạ 1000W/m2, kết quả 
mô phỏng thu được như hình 5, 6. 
Hình 5. Đặc tính I-V của hệ thống điện mặt trời 
Hình 6. Đặc tính P-V của hệ thống điện mặt trời 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 3 (6/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 14
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
Để tận dụng tối ưu tiềm năng điện mặt trời, giá trị được 
lựa chọn là công suất ra ứng với điểm công suất cực đại 
(MPP). Công suất ra của điện mặt trời được xác định dựa 
trên mật độ bức xạ và nhiệt độ đo được trong năm. 
2.3. Mô hình BESS 
Các mô hình toán mô tả ắc quy được đề cập trong [7, 8, 
11, 12]. Mạch điện thay thế tương đương được thể hiện như 
hình 7. 
Hình 7. Mạch điện thay thế tương đương của mô hình BESS 
Các giá trị điện áp hở mạch VOCV và nội trở của ắc quy 

 thay đổi theo SOC và được tra theo đặc tính của nhà 
sản xuất. Điện áp ra của ắc quy được xác định bởi biểu thức: 
V = V − R 
 I (7) 
Trong đó 
V = f(SOC) (8) 
R
 = 
R = f(SOC), charging
R = f(SOC), discharging
 (9) 
SOC = SOC  − ∫

 
dt (10) 
η = 
η =
 
   
, charging
η =
    
 
, discharging
 (11) 
Điện áp hở mạch và điện trở của ắc quy (gồm nhiều cell) 
được xác định dựa trên mô hình mô phỏng sau (hình 8). 
Hình 8. Mô hình BESS 
Trong đó điện áp hở mạch và điện trở Rdis (xả); Rchg (nạp) 
của mỗi cell trong ắc quy được tra theo nhiệt độ làm việc và 
SOC với dữ liệu cell 7Ah Saft Lithium Ion Battery như bảng 
3, 4, 5. 
Bảng 3. Voc = f (SOC, temp) 
 SOC
Tem 
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 
00C 6,25 6,4 6,55 6,65 6,7 6,7 6,75 6,8 6,85 6,95 7,1 
220C 6,25 6,4 6,55 6,65 6,7 6,7 6,75 6,8 6,85 6,95 7,1 
400C 6,25 6,4 6,55 6,65 6,7 6,7 6,75 6,8 6,85 6,95 7,1 
Bảng 4. Rchg = f (SOC, temp) 
SOC
Tem 
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
00C 0,013 0,007 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,007 0,006 
220C 0,013 0,007 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,007 0,006 
400C 0,013 0,007 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,007 0,006 
Bảng 5. Rdis = f (SOC, temp) 
SOC
Tem 
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
00C 0,013 0,007 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,007 0,006 
220C 0,013 0,007 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,007 0,006 
400C 0,013 0,007 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,007 0,006 
3. PHƯƠNG PHÁP VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN LAI 
3.1. Giả thiết đầu vào 
Quá trình vận hành hệ thống điện lai trên đảo khi tích 
hợp BESS được tính toán mô phỏng bằng phần mềm 
MATLAB với các số liệu: 
 Số liệu thống kê gió thâm nhập theo giờ, ngày, tháng, 
năm 
 Số liệu thống kê gió tiềm năng theo giờ, ngày, tháng, 
năm 
 Số liệu tiềm năng điện mặt trời 
 Số liệu về phụ tải tiêu thụ của huyện đảo theo giờ, 
ngày, tháng, năm 
 Đặc tính của BESS như DOD, công suất và dung lượng 
BESS 
3.2. Thuật toán vận hành điều khiển 
Đối với hệ thống điện lai, có nhiều chiến lược điều 
khiển, vận hành khác nhau. Có thể xét đến chiến lược vận 
hành theo tải (LF - load following strategy) hoặc chiến lược 
vận hành sạc theo chu kỳ (CC - cycle charging strategy) 
hoặc chiến lược vận hành kết hợp (CD - combined dispatch 
strategy) [1]. Việc lựa chọn chế độ vận hành tối ưu phụ 
thuộc vào nhiều yếu tố như tổng công suất đặt của máy 
phát diesel, công suất và dung lượng ắc quy, giá nhiên liệu, 
chi phí vận hành bảo trì, công suất các nguồn năng lượng 
tái tạo cũng như đặc tính của chúng. 
Tại lưới điện đảo Phú Quý, với đặc điểm là công suất 
thiết kế của điện gió gấp hơn 3 lần công suất phụ tải đỉnh, 
chiến lược vận hành theo tải được lựa chọn để phân tích 
định lượng các kịch bản tích hợp BESS khác nhau nhằm 
mục tiêu tối ưu lượng năng lượng tái tạo thâm nhập vào hệ 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 3 (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 15
thống, giảm thiểu năng lượng tái tạo dư thừa phải sa thải. 
Hàm mục tiêu được thể hiện như sau: 
max ∑ P (t)+ P(t)

  (12) 
Trong đó: OT (giờ) là số giờ trong một năm 
 Pwi là công suất điện gió thâm nhập vào hệ thống 
 Psi là công suất điện mặt trời thâm nhập vào hệ thống 
Các ràng buộc đối với hàm mục tiêu: 
1) Tại mọi thời điểm, hệ thống cần đảm bảo cân bằng 
công suất, nghĩa là: 
P (t)+ P(t)+ P (t)+ P (t)− P(t)− P(t) = 0 (13) 
Với: Pb là công suất ra của BESS 
 Pe là công suất dư thừa của hệ thống 
 Pl là công suất phụ tải 
Quy ước Pb dương nếu BESS xả năng lượng vào hệ 
thống, Pb âm nếu BESS được sạc. 
2) Ắc quy cho phép xả đến SOCmin = 20% và sạc đến 
SOCmax = 100% 
DOD ≤ E  − ∑ P (t)

 ≤ E  (14) 
Với: DOD là mức xả sâu của ắc quy 
 Eb là dung lượng của ắc quy 
 Eb0 là dung lượng của ắc quy ở thời điểm ban đầu 
3) Công suất phát của máy phát diesel nằm trong 
phạm vi: 
P (t) ≤ P (t) ≤ P (t) (15) 
4. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG 
Dựa trên số liệu thống kê công suất phụ tải trung bình, 
phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất, đồng thời căn cứ vào thời 
gian chuẩn bị cần thiết để phát điện diesel, một số phương 
án tích hợp BESS được đề xuất như trong bảng 6. Để so 
sánh với khi chưa tích hợp BESS, quá trình tính toán mô 
phỏng có xét đến kịch bản khi chưa đưa vào điện mặt trời 
và BESS (trường hợp cơ bản - Base) và các kịch bản khi tích 
hợp điện mặt trời và BESS vào hệ thống điện huyện đảo 
(kịch bản 1-10) 
Bảng 6. Các kịch bản tính toán mô phỏng 
No. BESS Power 
(MW) 
BESS Capacity 
(MWh) 
Elapsed 
time (h) 
Diesel 
(kW) 
Note 
Base 0 0 0 Min 165 Basic 
Scenario 
1 2 1 0,5 Reserve 
2 2 0,5 0,25 Reserve 
3 2,5 1,25 0,5 Reserve 
4 2,5 0,625 0,25 Reserve 
5 3 1,5 0,5 Reserve 
6 3 0,75 0,25 Reserve 
7 3,5 1,75 0,5 Reserve 
8 3,5 0,875 0,25 Reserve 
9 4 2 0,5 Reserve 
10 4 1 0,25 Reserve 
Theo số liệu khảo sát, khi chưa tích hợp BESS, để đảm 
bảo ổn định lưới, tại mọi thời điểm máy phát diesel luôn 
phải chạy nền với công suất nhỏ nhất là 165kW (dự phòng 
quay - spinning reserve). Nếu tích hợp hệ thống tích trữ, 
BESS có thể thay thế vai trò dự phòng quay của máy phát 
diesel. Điện diesel chỉ được phát khi nhu cầu phụ tải lớn 
hơn tổng điện năng có thể đáp ứng của các nguồn năng 
lượng tái tạo và BESS. 
Trong các phương án tích hợp BESS, dải công suất được 
lựa chọn là từ 2 - 4MW với dung lượng từ 0,5 - 2MWh. Các 
kịch bản này xét đến thời gian đáp ứng của BESS là 15 phút 
hoặc 30 phút. 
Kết quả tính toán cho từng kịch bản thu được khi chạy 
chương trình tính toán mô phỏng liên tục trong một năm 
với các số liệu thống kê về tiềm năng gió, mặt trời, và nhu 
cầu phụ tải theo giờ. 
Với các kịch bản khác nhau, kết quả sản lượng điện 
trong một năm được thể hiện trong bảng 7. 
Bảng 7. Sản lượng năng lượng tái tạo và sản lượng điện diesel trong một 
năm theo các kịch bản khác nhau 
Kịch bản Tổng sản lượng điện gió và mặt 
trời thâm nhập trong năm (kWh) 
Sản lượng điện diesel 
trong năm (kWh) 
Cơ bản 6.720.999 (37,4%) 11.233.891 (62,6%) 
1 9.748.695 (54,3%) 8.206.195 (45,7%) 
2 9.648.923 (53,7%) 8.305.967 (46,3%) 
3 9.798.731 (54,6%) 8.156.159 (45,4%) 
4 9.680.260 (53,9%) 8.274.630 (46,1%) 
5 9.835.603 (54,8%) 8.119.287 (45,2%) 
6 9.708.378 (54,1%) 8.246.512 (45,9%) 
7 9.868.956 (55,0%) 8.085.934 (45,0%) 
8 9.733.782 (54,2%) 8.221.108 (45,8%) 
9 9.899.636 (55,1%) 8.055.254 (44,9%) 
10 9.757.243 (54,3%) 8.197.647 (45,7%) 
Nhận thấy khi hệ thống được tích hợp BESS, sản lượng 
năng lượng tái tạo thâm nhập vào hệ thống tăng lên đáng 
kể, từ mức 37,4% lên 53,7 - 55,1%, trong khi sản lượng điện 
diesel giảm từ mức 62,6% về 44,9 - 46,3%. 
Hình 9. Tỷ lệ thâm nhập năng lượng tái tạo theo các kịch bản khác nhau 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 3 (6/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 16
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
Hình 10. Tỷ lệ điện diesel theo các kịch bản khác nhau 
Xét 10 kịch bản tích hợp BESS với dải công suất từ 2 - 
4MW và dung lượng từ 0,5 - 2MWh, tỷ lệ thâm nhập năng 
lượng tái tạo (hình 9) và tỷ lệ điện diesel trong năm của các 
kịch bản (hình 10) không chênh nhau đáng kể. BESS có 
dung lượng càng cao thì càng cải thiện mức độ thâm nhập 
của năng lượng tái tạo. Thống kê nhu cầu phụ tải trong 
năm, phụ tải trung bình lớn nhất vào tháng 5, công suất tải 
trung bình theo giờ trong tháng 5 thể hiện trong bảng 8. 
Bảng 8. Nhu cầu phụ tải trung bình theo giờ trong tháng 5 
Giờ Công suất (kW) Giờ Công suất (kW) 
0-1 2318,9 12-13 2291,6 
1-2 2248,1 13-14 2357,1 
2-3 2193,6 14-15 2385,9 
3-4 2160,4 15-16 2519,8 
4-5 2129,8 16-17 2653,7 
5-6 1898,2 17-18 2661,2 
6-7 1878,1 18-19 2850,6 
7-8 2185,8 19-20 2761,2 
8-9 2462,2 20-21 2779,5 
9-10 2503,3 21-22 2735,6 
10-11 2384,0 22-23 2621,1 
11-12 2272,5 23-24 2419,9 
Hình 11 thể hiện đồ thị phụ tải trung bình theo giờ của 
huyện đảo trong tháng cao điểm (tháng 5). Nhu cầu phụ tải 
lớn nhất từ 18 - 19h với công suất hơn 2,8MW. 
Hình 11. Đồ thị phụ tải trung bình theo giờ trong tháng 5 
Như vậy, với công suất tải lớn nhất là hơn 2,8MW, nên lựa 
chọn BESS có công suất từ 3 MW trở lên. Mặt khác, hệ thống 
tích trữ năng lượng cần có khả năng đáp ứng cấp điện cho 
tải tối thiểu bằng thời gian cần thiết để khởi động máy phát 
diesel và hòa lưới. Xét tới các yêu cầu đó, hai kịch bản BESS 
phù hợp nhất là kịch bản 5 và kịch bản 6. Ở kịch bản 5, thời 
gian duy trì cấp điện cho tải là 30 phút và dung lượng ắc quy 
là 1,5MWh. Với kịch bản 6, thời gian duy trì cấp điện cho tải 
thấp hơn (15 phút) nhưng dung lượng ắc quy chỉ là 
0,75MWh. Với dung lượng nhỏ hơn 50% so với kịch bản 5, 
kịch bản 6 cho thấy đây là phương án với chi phí đầu tư thấp 
hơn đáng kể mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. 
So sánh kịch bản 6 với trường hợp cơ bản (chưa sử dụng 
BESS), bảng 9 thể hiện lượng năng lượng tái tạo thâm nhập 
và lượng điện diesel theo từng tháng trong năm khi chưa 
tích hợp BESS (trường hợp cơ bản). 
Bảng 9. Sản lượng năng lượng tái tạo thâm nhập và sản lượng điện diesel 
theo tháng khi chưa sử dụng BESS 
Tháng Sản lượng điện gió thâm nhập 
(kWh) 
Sản lượng điện diesel 
(kWh) 
1 796934 461968 
2 757455 479362 
3 729520 717802 
4 638328 939731 
5 77813 1710019 
6 374481 1111356 
7 677497 820398 
8 583820 1009338 
9 264758 1269474 
10 148405 1484442 
11 754073 680466 
12 917915 549535 
Cả năm 6.720.999 (37,4%) 11.233.891 (62,6%) 
Với kịch bản 6, sản lượng điện gió, điện mặt trời thâm 
nhập và sản lượng điện diesel theo từng tháng được thể 
hiện trong bảng 10. 
Bảng 10. Sản lượng năng lượng tái tạo thâm nhập và sản lượng điện diesel 
theo tháng khi sử dụng BESS kịch bản 6 
Tháng Sản lượng điện gió và mặt trời 
thâm nhập (kWh) 
Sản lượng điện diesel 
(kWh) 
1 836260 422642 
2 674076 562741 
3 695379,5 751942,5 
4 596509,7 981549,3 
5 536267,6 1251564 
6 1138937 346899,7 
7 843734,8 654160,2 
8 1468021 125136,7 
9 544705,9 989526,1 
10 322897,8 1309949 
11 970466,3 464072,7 
12 1081122 386328,4 
Cả năm 9.708.378 (54,1%) 8.246.512 (45,9%) 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 3 (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 17
Hình 12 thể hiện đồ thị lượng năng lượng tái tạo thâm 
nhập vào hệ thống theo các tháng trong năm trước trong 
trường hợp cơ bản và trường hợp tích hợp BESS theo kịch 
bản 6. Hệ thống lưu trữ năng lượng làm tăng đáng kể lượng 
năng lượng tái tạo thâm nhập vào hệ thống. Tính tổng cả 
năm lượng năng lượng tái tạo tăng từ mức 6.720.999kWh 
lên 9.708.378kWh, tức là tăng khoảng 1,44 lần. 
Hình 12. So sánh sản lượng năng lượng tái tạo thâm nhập vào hệ thống 
trường hợp cơ bản và kịch bản 6 
Kết quả tính toán sản lượng điện diesel cho các tháng 
trong năm (hình 13) cho thấy phương án vận hành có BESS 
theo kịch bản 6 giúp giảm lượng điện diesel từ mức 
11.233.891kWh về 8.246.512kWh, tức là chỉ còn khoảng 
73,4% (giảm gần 3 triệu kWh). BESS giúp tiết kiệm đáng kể 
lượng diesel, qua đó giảm chi phí phát điện đồng thời giảm 
phát sinh khí thải. 
Hình 13. So sánh sản lượng phát điện diesel trường hợp cơ bản và kịch bản 6 
5. KẾT LUẬN 
Bài báo thực hiện thu thập số liệu vận hành hệ thống 
điện độc lập của huyện đảo Phú Quý và nghiên cứu, tính 
toán, mô phỏng các phương án tích hợp hệ thống tích trữ 
năng lượng (BESS) nhằm đánh giá tính khả thi và lựa chọn 
phương án phù hợp. 
Việc tích hợp BESS vào hệ thống điện Phú Quý cho thấy 
đây là giải pháp hiệu quả để khắc phục tính không liên tục 
và biến động của các nguồn năng lượng tái tạo, làm giảm 
khí thải nhà kính, tận dụng tối ưu năng lượng gió, mặt trời. 
Nghiên cứu này đưa ra kết quả tính toán định lượng 
nhằm mục đích so sánh tính hiệu quả khi tích hợp BESS với 
phương án không sử dụng BESS cũng như so sánh giữa các 
phương án tích hợp BESS khác nhau. 
Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc lựa chọn dung lượng 
BESS lớn giúp tăng tỷ lệ thâm nhập và hiệu quả sử dụng 
năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, mức độ chênh lệch về khả 
năng tận dụng năng lượng tái tạo cũng như lượng điện 
năng diesel của các phương án không có sự khác biệt lớn. 
Do vậy, việc lựa chọn BESS cũng cần cân nhắc đến công 
suất tải và thời gian cần thiết để chuẩn bị máy phát diesel. 
Việc tích hợp hệ thống BESS còn có vai trò thay thế hoặc 
kết hợp với các máy phát diesel nhằm dự phòng quay 
(spinning reserve), giúp giảm lượng lớn nhu cầu sử dụng 
điện diesel, giảm đáng kể chi phí sản xuất điện năng. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Ali Saleh Aziz, Mohammad Faridun Naim Tajuddin, Mohd Rafi Adzman, 
Makbul A. M. Ramli, Saad Mekhilef, 2019. Energy Management and Optimization 
of a PV/Diesel/Battery Hybrid Energy System Using a Combined Dispatch Strategy. 
Sustainability, MDPI, Open Access Journal, vol. 11(3), pages 1-26. 
[2]. Raymond H. Byrne, Tu A. Nguyen, David A. Copp, Babu R. Chalamala, 
Imre Gyuk, 2017. Energy Management and Optimization Methods for Grid Energy 
Storage Systems. Special section on battery energy storage and management 
systems, IEEE Access. 
[3]. E. Abbasi, H. Ameli, K. Strunz, N.H.Duc, 2012. Optimized operation, 
planning, and frequency control of hybrid generation-storage systems in isolated 
networks. IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT Europe). 
[4]. Mostafa Vahedipour-Dahraie, Hamid Reza Najafi, Amjad Anvari-
Moghaddam, Josep M. Guerrero, 2018. Optimal scheduling of distributed energy 
resources and responsive loads in islanded microgrids considering voltage and 
frequency security constraints. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 10. 
[5]. A. Nagarajan and R. Ayyanar, 2015. Design and strategy for the 
deployment of energy storage systems in a distribution feeder with penetration of 
renewable resources. IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 6, no. 3, pp. 1085–1092. 
[6]. Y. J. Zhang, C. Zhao, W. Tang, and S. H. Low, 2018. Profit maximizing 
planning and control of battery energy storage systems for primary frequency 
control. IEEE Transactions on Smart Grid, 9 (2). pp. 712-723. ISSN 1949-3053, doi: 
10.1109/TSG.2016.2562672. 
[7]. A. Szumanowski and Y. Chang, 2008. Battery management system based 
on battery nonlinear dynamics modeling. IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 57, no. 3, 
pp. 1425–1432. 
[8]. M. Cacciato, G. Nobile, G. Scarcella, and G. Scelba, 2017. Real-time 
model-based estimation of SOC and SOH for energy storage systems. IEEE Trans. 
Power Electron., vol. 32, no. 1, pp. 794–803. 
[9]. G. Delille, B. Francois, and G. Malarange, 2012. Dynamic frequency 
control support by energy storage to reduce the impact of wind and solar 
generation on isolated power system’s inertia. IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 3, 
no. 4, pp. 931–939. 
[10]. Nahla Mohamed Abd Alrahim Shannan, Nor Zaihar Yahaya, Balbir Singh, 
2013. Single-Diode Model and Two-Diode Model of PV Modules: A Comparison. IEEE 
International Conference on Control System, Computing and Engineering. 
[11]. Z.M. Salameh, M.A. Casacca, W.A. Lynch, 1992. A mathematical model 
for lead-acid batteries. IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 7, No.1. 
[12]. Shuhui Li, 2011. Study of battery modeling using mathematical and 
circuit-oriented approaches. IEEE Power and Energy Society General Meeting. 
AUTHORS INFORMATION 
Nguyen Ngoc Van, Nguyen Huu Duc 
Electric Power University