Trong hệ thống điện mặt trời, pin lưu trữ năng lượng giúp tích trữ điện dư và cung cấp lại khi thiếu nắng hoặc mất điện. Tuy nhiên, lượng điện năng thực tế mà pin có thể sử dụng thường nhỏ hơn dung lượng ghi trên nhãn. Khái niệm “dung lượng khả dụng” (Usable Capacity) phản ánh chính xác mức năng lượng mà pin có thể khai thác thực tế, là cơ sở quan trọng để đánh giá hiệu suất và tối ưu thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng.
1. Khái niệm dung lượng khả dụng của pin lưu trữ
Dung lượng khả dụng (Usable Capacity) là lượng năng lượng điện thực tế mà pin có thể cung cấp cho tải tiêu thụ sau khi đã tính đến các hao hụt trong quá trình sạc và xả.
Chỉ số này khác với dung lượng danh định (Nominal Capacity) được ghi trên nhãn sản phẩm — vốn thể hiện tổng lượng năng lượng mà pin có thể lưu trữ trong điều kiện lý tưởng.
Nói cách khác, dung lượng khả dụng cho biết nguồn điện thực tế mà người dùng có thể sử dụng, phản ánh hiệu quả hoạt động và thời gian vận hành thực tế của hệ thống lưu trữ năng lượng (Battery ESS).
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến dung lượng khả dụng
Hiệu suất sạc – xả (Round-trip Efficiency)
Trong mỗi chu kỳ sạc – xả, một phần năng lượng bị thất thoát do nhiệt hoặc nội trở của cell pin.
Hiệu suất này thường dao động 90–95% đối với pin Lithium (LFP hoặc NCM) và 80–85% đối với pin chì-axit (AGM, GEL).
Hiệu suất càng cao → dung lượng khả dụng càng lớn.
Giới hạn xả sâu (Depth of Discharge – DoD)
DoD cho biết mức độ mà pin có thể xả so với tổng dung lượng của nó.
-
Pin LFP: cho phép DoD đến 90–95%
-
Pin NCM hoặc Lead-acid: chỉ nên xả 70–80% để tránh giảm tuổi thọ
Nếu pin có dung lượng 10 kWh, DoD 90%, thì dung lượng khả dụng chỉ còn 9 kWh.
Nhiệt độ môi trường
Pin hoạt động hiệu quả nhất trong khoảng 15°C – 35°C. Nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao làm giảm tốc độ phản ứng hóa học, ảnh hưởng đến khả năng lưu trữ và xả điện.
Tuổi thọ và số chu kỳ sử dụng
Sau mỗi chu kỳ sạc – xả, pin bị lão hóa hóa học, dẫn đến giảm dần dung lượng khả dụng. Các dòng pin cao cấp như BYD, Dyness, Sigenergy, Huawei Luna2000 vẫn giữ được ≥80% dung lượng khả dụng sau 6000 chu kỳ, tương đương hơn 10 năm vận hành.
Công nghệ pin
Công nghệ chế tạo cell quyết định trực tiếp đến dung lượng khả dụng và tuổi thọ:
-
Lithium Iron Phosphate (LFP): bền, an toàn, DoD cao, hiệu suất 95%.
-
Nickel Manganese Cobalt (NMC): mật độ năng lượng cao, DoD trung bình.
-
Lead-acid (AGM/GEL): giá rẻ nhưng hiệu suất thấp, tuổi thọ ngắn.
3. Cách tính dung lượng khả dụng thực tế
Công thức tổng quát:
Dung lượng khả dụng (kWh)=Dung lượng danh định × Hiệu suất sạc–xả × DoD
📘 Ví dụ thực tế:
Một bộ BYD Battery Box Premium HVS 10.24 có:
-
Dung lượng danh định: 10.24 kWh
-
Hiệu suất sạc – xả: 95%
-
DoD: 90%
Dung lượng khả dụng thực tế là 8.75 kWh – đây là lượng điện mà người dùng có thể khai thác trong mỗi chu kỳ hoạt động.
5. Ý nghĩa của dung lượng khả dụng trong thiết kế hệ thống
Dung lượng khả dụng (Usable Capacity) là yếu tố quan trọng trong thiết kế, tính toán và vận hành hệ thống lưu trữ năng lượng. Thông số này giúp xác định lượng điện năng thực tế mà pin có thể cung cấp cho tải tiêu thụ, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và chi phí đầu tư của toàn bộ hệ thống.
Xác định dung lượng lưu trữ thực tế
Dung lượng khả dụng cho biết thời gian hệ thống có thể cấp điện cho tải trong điều kiện thực tế, giúp kỹ sư tính toán chính xác công suất pin, thời gian dự phòng và quy mô lắp đặt cần thiết.
Tối ưu chi phí đầu tư
Hiểu rõ dung lượng khả dụng giúp tránh thiết kế thừa hoặc thiếu công suất lưu trữ, đảm bảo cân bằng giữa chi phí đầu tư (CAPEX) và nhu cầu sử dụng điện. Nhờ đó, hệ thống đạt hiệu suất cao và hoàn vốn nhanh hơn.
Đánh giá hiệu suất và tuổi thọ pin
Theo dõi dung lượng khả dụng giúp đánh giá tình trạng pin theo thời gian, nhận biết suy hao năng lượng, từ đó xây dựng kế hoạch bảo trì hoặc thay thế hợp lý, duy trì hiệu suất vận hành ổn định lâu dài.
Lựa chọn công nghệ pin phù hợp
Mỗi công nghệ pin (LFP, NMC, Lead-acid) có dung lượng khả dụng khác nhau. Việc hiểu rõ thông số này giúp chọn loại pin tối ưu cho mục tiêu dự án — ưu tiên hiệu suất, độ bền hoặc chi phí đầu tư.
6. Kết luận
Dung lượng khả dụng là chỉ số phản ánh hiệu quả sử dụng năng lượng thực tế của pin lưu trữ, khác biệt đáng kể so với dung lượng danh định ghi trên nhãn. Hiểu rõ khái niệm này giúp nhà đầu tư và kỹ sư thiết kế hệ thống tối ưu hơn, đảm bảo hiệu suất cao, tuổi thọ dài và chi phí đầu tư hợp lý. Trong bối cảnh nhu cầu lưu trữ năng lượng ngày càng tăng, việc lựa chọn pin có hiệu suất cao – DoD lớn – dung lượng khả dụng tối ưu chính là yếu tố then chốt để hệ thống điện mặt trời hoạt động ổn định và bền vững trong dài hạn.
