EMCC > Tin tức > Tin chuyên ngành > Hệ thống BESS là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vai trò

Hệ thống BESS là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vai trò

Cập nhật : 14/08/2026 - Lượt xem : 355

Hệ thống BESS (Battery Energy Storage System) là giải pháp lưu trữ điện năng bằng pin, cho phép tích trữ nguồn điện và cung cấp trở lại cho phụ tải hoặc lưới điện khi cần thiết. BESS đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi cùng với sự phát triển của điện mặt trời, điện gió và nhu cầu tối ưu vận hành hệ thống điện. Không chỉ có chức năng lưu trữ, hệ thống BESS còn hỗ trợ giảm công suất đỉnh, cung cấp nguồn dự phòng, cân bằng công suất và nâng cao khả năng khai thác năng lượng tái tạo.

Một hệ thống BESS hoàn chỉnh gồm nhiều thành phần như Battery System, BMS, PCS, EMS, switchgear, hệ thống bảo vệ, HVAC và PCCC. Trong các dự án BESS đấu nối trung thế, máy biến áp giữ vai trò chuyển đổi điện áp giữa PCS và lưới điện theo phương án thiết kế. Vì vậy, việc lựa chọn máy biến áp cho BESS cần được tính toán đồng bộ với công suất PCS, cấp điện áp, chế độ sạc – xả, đặc tính phụ tải và yêu cầu đấu nối.

1. Hệ thống BESS là gì?

Theo IEC 62933-1:2024, hệ thống lưu trữ năng lượng điện là hệ thống có khả năng nhận điện năng từ hệ thống điện, lưu trữ năng lượng và cung cấp điện trở lại; quá trình sạc và xả có thể bao gồm bước biến đổi năng lượng. Trong thực tế, BESS sử dụng pin điện hóa làm môi trường lưu trữ, tiếp nhận điện từ lưới, điện mặt trời, điện gió hoặc nguồn điện khác rồi giải phóng năng lượng theo nhu cầu vận hành.

Điểm khác biệt giữa BESS và một hệ thống pin đơn thuần nằm ở khả năng quản lý, biến đổi và điều phối năng lượng. Battery System thực hiện lưu trữ, BMS giám sát trạng thái pin, PCS chuyển đổi điện AC/DC hai chiều còn EMS quản lý chiến lược sạc và xả. Hệ thống cũng cần các thiết bị đóng cắt, bảo vệ và các giải pháp phụ trợ để bảo đảm vận hành ổn định.

Đối với BESS công nghiệp và quy mô lớn, hệ thống có thể được kết nối với lưới hạ áp hoặc trung thế tùy thiết kế. Khi điện áp đầu ra của PCS khác với điện áp tại điểm đấu nối, máy biến áp BESS được sử dụng để chuyển đổi điện áp. Nhờ đó, nguồn điện từ PCS có thể được đưa lên cấp trung thế như 22 kV, 35 kV hoặc cấp điện áp khác theo yêu cầu của dự án.

EMCC Hệ thống BESS là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vai trò

Quy trình hệ thống BESS

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống BESS

Cấu tạo BESS gồm nhiều khối chức năng liên kết chặt chẽ với nhau. Battery System là bộ phận lưu trữ năng lượng, trong đó các cell được ghép thành module, rack và cụm pin theo dung lượng thiết kế. BMS có nhiệm vụ giám sát các thông số quan trọng như điện áp, dòng điện, nhiệt độ và trạng thái của pin, đồng thời đưa ra cảnh báo hoặc bảo vệ khi xuất hiện điều kiện vận hành bất thường. PCS là bộ biến đổi công suất hai chiều, thực hiện AC/DC trong quá trình sạc và DC/AC khi BESS xả điện. EMS quản lý toàn bộ chiến lược vận hành, xác định thời điểm và mức công suất sạc – xả dựa trên phụ tải, nguồn điện và trạng thái hệ thống.

Nguyên lý hoạt động của BESS được chia thành hai quá trình chính. Khi sạc, điện từ lưới hoặc nguồn tái tạo được đưa đến PCS và chuyển từ AC sang DC trước khi nạp vào pin. Khi xả, điện năng từ pin được PCS chuyển từ DC sang AC để cấp cho phụ tải hoặc đưa lên lưới. Nếu cấp điện áp của PCS không phù hợp với cấp điện áp đấu nối, nguồn điện AC sẽ đi qua máy biến áp để chuyển đổi lên cấp điện áp yêu cầu. Có thể khái quát chuỗi năng lượng: Nguồn điện → PCS → Battery trong quá trình sạc và Battery → PCS → Máy biến áp → Lưới/Phụ tải trong quá trình xả. Cấu trúc thực tế có thể thay đổi tùy quy mô và phương án tích hợp của từng dự án.

EMCC Hệ thống BESS là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vai trò

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống BESS

3. Các loại hệ thống BESS phổ biến và ứng dụng

BESS có thể được phân chia theo quy mô thành hệ thống hộ gia đình, thương mại – công nghiệp và BESS quy mô lớn. BESS hộ gia đình thường kết hợp với điện mặt trời để lưu trữ phần năng lượng dư thừa vào thời điểm nguồn PV phát cao và sử dụng vào thời điểm nguồn phát giảm. BESS thương mại và công nghiệp được triển khai tại nhà máy, tòa nhà, trung tâm thương mại hoặc cơ sở có phụ tải lớn nhằm tối ưu sử dụng điện, hỗ trợ peak shaving và cung cấp nguồn dự phòng cho các tải quan trọng.

Ở quy mô lớn, BESS có thể được tích hợp với trang trại điện mặt trời, điện gió hoặc hệ thống điện để điều phối công suất và tăng khả năng tiếp nhận nguồn năng lượng tái tạo. IEC 62933-3-1:2025 hiện quy định phạm vi về chức năng, khả năng, định cỡ, thiết kế, vận hành, giám sát và đánh giá hiệu năng đối với hệ thống EES đấu nối lưới.

Một điểm cần phân biệt khi thiết kế BESS là công suất và dung lượng lưu trữ không phải cùng một đại lượng. Công suất thường biểu thị bằng kW hoặc MW, trong khi dung lượng được biểu thị bằng kWh hoặc MWh. Chẳng hạn, hai hệ thống cùng có dung lượng 20 MWh nhưng công suất PCS có thể khác nhau. Vì vậy, công suất máy biến áp BESS phải được xác định dựa trên công suất AC và công suất biểu kiến của PCS chứ không thể chỉ căn cứ vào dung lượng pin.

4. Vai trò của máy biến áp trong hệ thống BESS

Máy biến áp là thành phần quan trọng trong BESS khi điện áp AC của PCS khác với điện áp tại điểm đấu nối của hệ thống điện. Trong một cấu hình điển hình, PCS tạo ra điện AC ở cấp hạ áp, sau đó máy biến áp tăng áp lên cấp trung thế trước khi đưa công suất qua switchgear và kết nối với lưới. Khi BESS chuyển sang chế độ sạc, dòng năng lượng truyền theo chiều ngược lại từ lưới qua máy biến áp và PCS để nạp vào pin. Do đó, máy biến áp BESS cần được xem xét trong điều kiện công suất hai chiều và chế độ vận hành thay đổi theo chu kỳ.

Việc lựa chọn máy biến áp không chỉ dựa trên công suất định mức. Các yếu tố như công suất PCS, công suất phản kháng, hệ số công suất, điện áp phía cao áp và hạ áp, tần số, điện áp ngắn mạch, tổn hao và điều kiện làm mát đều cần được đánh giá. Đặc biệt, PCS là thiết bị điện tử công suất nên đặc tính dòng điện và sóng hài cần được xem xét trong thiết kế. Máy biến áp cũng phải được phối hợp với switchgear, hệ thống nối đất và bảo vệ để bảo đảm khả năng vận hành ổn định.

Đối với từng dự án, có thể lựa chọn máy biến áp dầu, máy biến áp khô hoặc phương án tích hợp trong trạm hợp bộ. Phương án phù hợp phụ thuộc vào công suất, môi trường lắp đặt, yêu cầu an toàn, bảo trì và cấu hình tổng thể của BESS.

5. Tiêu chí lựa chọn máy biến áp cho BESS

Lựa chọn máy biến áp cho BESS cần được thực hiện đồng bộ với PCS và phương án đấu nối ngay từ giai đoạn thiết kế. Trước hết phải xác định công suất AC cực đại của PCS và điều kiện vận hành để lựa chọn công suất biểu kiến của máy biến áp theo kVA hoặc MVA. Dung lượng pin tính bằng MWh chỉ thể hiện lượng năng lượng lưu trữ, không phải cơ sở duy nhất để xác định công suất máy biến áp.

Cấp điện áp phía PCS và cấp điện áp tại điểm đấu nối là hai thông số đặc biệt quan trọng. Ngoài 22 kV hoặc 35 kV, dự án có thể sử dụng cấp điện áp khác theo yêu cầu của hệ thống điện. Các thông số như tổ đấu dây, điện áp ngắn mạch, phương án nối đất, khả năng chịu nhiệt, chế độ tải và điều kiện môi trường cũng phải được phối hợp với thiết bị phía trước và phía sau máy biến áp.

Đối với BESS vận hành sạc – xả thường xuyên, cần đánh giá đặc tính tải theo chu kỳ và khả năng tản nhiệt của máy biến áp. Hiệu suất cũng là yếu tố đáng quan tâm bởi tổn hao trong máy biến áp sẽ tích lũy trong suốt vòng đời dự án. Ngoài ra, chất lượng điện năng và ảnh hưởng của sóng hài từ PCS cần được xem xét trong quá trình lựa chọn và kiểm tra thiết kế.

IEC 62933-3-1:2025 nhấn mạnh việc xem xét định cỡ, thiết kế, vận hành, giám sát và đánh giá hiệu năng trong toàn bộ quá trình triển khai hệ thống EES. Vì vậy, máy biến áp cần được lựa chọn như một phần của hệ thống BESS tổng thể thay vì một thiết bị độc lập.

6. EMCC – Giải pháp máy biến áp cho hệ thống BESS

Sự phát triển của hệ thống lưu trữ năng lượng đang làm gia tăng nhu cầu về các giải pháp máy biến áp phù hợp cho BESS công nghiệp và BESS quy mô lớn. Với đặc thù vận hành hai chiều, công suất biến đổi theo thời gian và kết nối với PCS, máy biến áp cần được thiết kế dựa trên dữ liệu thực tế của dự án thay vì chỉ lựa chọn theo công suất danh nghĩa.

EMCC định hướng cung cấp các giải pháp máy biến áp phục vụ hệ thống điện công nghiệp và các ứng dụng năng lượng hiện đại. Đối với dự án BESS, quá trình lựa chọn có thể được xem xét trên cơ sở công suất PCS, điện áp AC, cấp điện áp đấu nối, chế độ sạc – xả, điều kiện môi trường, yêu cầu làm mát và phối hợp bảo vệ. Tùy cấu hình, doanh nghiệp có thể lựa chọn máy biến áp dầu, máy biến áp khô hoặc phương án trạm hợp bộ phù hợp với yêu cầu kỹ thuật.

Bên cạnh yêu cầu về thiết bị, công tác thiết kế cần bảo đảm sự tương thích giữa Battery – BMS – PCS – Transformer – Switchgear – Grid. Việc lựa chọn đúng máy biến áp ngay từ đầu giúp hạn chế rủi ro trong quá trình tích hợp, nâng cao độ tin cậy và tối ưu hiệu quả vận hành của toàn hệ thống.

EMCC cung cấp giải pháp máy biến áp cho hệ thống BESS, đáp ứng yêu cầu về công suất, cấp điện áp và điều kiện vận hành theo từng dự án. Liên hệ EMCC để được tư vấn cấu hình máy biến áp phù hợp với PCS và phương án đấu nối thực tế.


TIN LIÊN QUAN