Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) đang dần mở rộng vai trò, từ lưu trữ năng lượng đơn thuần đến hỗ trợ và tham gia vào vận hành lưới điện. Tuy nhiên, hiệu quả của BESS không chỉ phụ thuộc vào bản thân công nghệ mà còn phụ thuộc lớn vào cấu hình triển khai, nhằm tối ưu cho từng mục tiêu sử dụng khác nhau.

Nếu cấu hình AC Coupled và DC Coupled được phân loại theo cách mà các thành phần (nguồn điện mặt trời, hệ thống lưu trữ, inverter,…) được kết nối với nhau trong hệ thống điện thì cấu hình Front-of-the-Meter (FTM) và Behind-the-Meter (BTM) lại tập trung vào vị trí của BESS trong mối quan hệ với lưới điện. Hai cấu hình này đại diện cho hai cách tiếp cận khác nhau về vai trò của BESS trong hệ thống điện, mô hình vận hành và giá trị kinh tế.

Trong bài viết lần này, ban biên tập technologyMAG sẽ chia sẻ về hai cấu hình FTM và BTM trong hệ thống điện.

Phân loại FTM và BTM
Điện được truyền tải từ nguồn phát đến lưới điện quốc gia, sau đó được phân phối đến các khu vực và cuối cùng là đến từng nơi tiêu thụ như hộ gia đình, cơ sở kinh doanh hoặc nhà máy sản xuất. Tại mỗi điểm tiêu thụ đều có một công tơ điện (electric meter) dùng để đo lượng điện năng trao đổi với lưới. Chính vị trí của BESS so với công tơ này sẽ giúp xác định chúng thuộc cấu hình FTM hay BTM.

Phía trước công tơ là khu vực thuộc lưới điện, nơi điện được phát và điều phối ở cấp hệ thống. Phía sau công tơ là khu vực tiêu thụ, nơi điện được sử dụng. Từ đó, hai cấu hình được phân biệt như sau (*):
– Front of the meter (FTM): BESS nằm phía trước công tơ, thuộc về hệ thống điện
– Behind the meter (BTM): BESS nằm phía sau công tơ, thuộc về người sử dụng điện
(*) Cách phân loại này không chỉ áp dụng cho BESS mà còn được sử dụng cho các hệ thống năng lượng khác như điện mặt trời (PV) hoặc các nguồn phân tán (distributed energy resources – DER).

Sự khác biệt này không chỉ mang tính vị trí vật lý, mà còn kéo theo sự khác biệt về mục tiêu vận hành, quyền kiểm soát và mô hình kinh doanh.

Front of the Meter: Tài sản phục vụ hệ thống điện
Cấu hình Front-of-the-Meter là mô hình trong đó hệ thống lưu trữ năng lượng được đặt ở phía trước công tơ, tức là ở phía lưới điện hoặc phía đơn vị vận hành hệ thống điện. BESS được đấu nối vào lưới phân phối hoặc lưới truyền tải với mục tiêu chính là phục vụ toàn hệ thống điện, chứ không chỉ một nhà máy, tòa nhà hay hộ tiêu thụ riêng lẻ. Trong thực tế, đây thường là dự án BESS (hoặc điện mặt trời, điện gió,…) quy mô lớn.

Với cấu hình này, điện năng xả ra từ pin chủ yếu được đưa trực tiếp lên lưới để phục vụ nhiều phụ tải khác nhau. Vì vậy, FTM thường được thiết kế để giải quyết các bài toán như cân bằng cung – cầu, ổn định tần số (frequency regulation), điều tiết công suất giờ cao điểm, tích hợp năng lượng tái tạo quy mô lớn, hoặc trì hoãn đầu tư nâng cấp lưới trong một số trường hợp.

Ví dụ, một dự án BESS 100 MW đặt gần trạm biến áp. Hệ thống đó không được lắp để hỗ trợ cho một tòa nhà cụ thể. Thay vào đó, nó được vận hành để hấp thụ điện dư khi nguồn tái tạo phát mạnh, rồi xả ra khi lưới thiếu điện hoặc khi giá điện cao. Trong trường hợp này, người hưởng lợi trực tiếp trước tiên là hệ thống điện và đơn vị vận hành lưới, còn người dùng cuối hưởng lợi theo cách gián tiếp thông qua độ ổn định hệ thống tốt hơn. Đây chính là logic điển hình của FTM.

Về mặt sở hữu và mô hình doanh thu, FTM thường do đơn vị điện lực, nhà đầu tư hạ tầng năng lượng, hoặc nhà phát triển dự án quy mô lớn nắm giữ. Doanh thu của họ thường đến từ việc bán điện lên lưới, ký hợp đồng mua bán điện (power purchase agreement – PPA), hoặc cung cấp các dịch vụ phụ trợ cho hệ thống điện (ancillary services). Điều này khác rõ rệt với BTM, nơi giá trị kinh tế thường gắn với hóa đơn điện của một khách hàng cụ thể.

Behind the Meter: Tài sản năng lượng của người tiêu dùng
Cấu hình Behind-the-Meter là mô hình trong đó hệ thống lưu trữ được lắp đặt ở phía sau công tơ, nghĩa là ở phía khách hàng sử dụng điện. BESS trong mô hình này chủ yếu phục vụ nhu cầu tại chỗ (on-site consumption). Nói đơn giản, điện xả ra từ pin sẽ được ưu tiên dùng ngay trong nhà, trong tòa nhà, trong nhà máy, hoặc trong khu thương mại trước khi phải lấy điện từ lưới.

Ví dụ điển hình nhất là hệ thống điện mặt trời mái nhà kết hợp hệ thống lưu trữ tại nhà máy hoặc trung tâm thương mại. Ban ngày, điện mặt trời có thể cấp trực tiếp cho tải nội bộ. Nếu dư điện, phần dư có thể nạp vào pin hoặc phát ngược ra lưới tùy cơ chế kỹ thuật và chính sách. Buổi tối hoặc giờ cao điểm, pin xả ra để giảm lượng điện mua từ lưới. Toàn bộ logic của hệ thống này xoay quanh việc tối ưu cho một khách hàng cụ thể, chứ không phải tối ưu cho toàn hệ thống điện.

Bản chất của BTM là giúp người dùng kiểm soát tốt hơn ba vấn đề. Thứ nhất là giảm chi phí điện năng thông qua cắt đỉnh phụ tải (peak shaving), dịch chuyển phụ tải theo thời gian (load shifting), và giảm mua điện vào khung giờ giá cao. Thứ hai là tăng khả năng tự chủ điện năng (energy resilience), tức là khi lưới gặp sự cố, cơ sở đó vẫn có thể duy trì một phần hoặc toàn bộ phụ tải quan trọng. Thứ ba là tận dụng tốt hơn nguồn điện tại chỗ, đặc biệt là điện mặt trời mái nhà. Vì vậy, BTM thường gắn với các mục tiêu như tối ưu hóa hóa đơn điện, nâng độ tin cậy cung cấp điện cho tải quan trọng, và giảm phụ thuộc vào lưới.

Nếu FTM mang tư duy “tài sản của hệ thống điện”, thì behind the meter mang tư duy “tài sản năng lượng của khách hàng”. Chủ sở hữu có thể là hộ gia đình, doanh nghiệp, khu công nghiệp, hoặc một bên thứ ba đầu tư rồi bán dịch vụ năng lượng cho khách hàng tại chỗ. Chính vì vậy, chỉ số đánh giá hiệu quả của cấu hình BTM thường không phải là hệ thống điện quốc gia ổn định hơn bao nhiêu, mà là khách hàng giảm được bao nhiêu chi phí, giảm được phụ tải cực đại bao nhiêu, hoặc duy trì vận hành được bao lâu khi mất điện.

Sự khác biệt giữa hai cấu hình
Điểm khác nhau đầu tiên là vị trí tương đối so với công tơ điện. FTM nằm ở phía lưới điện, còn BTM nằm ở phía khách hàng. Đây là cách phân biệt nền tảng nhất.

Điểm khác nhau thứ hai là đối tượng phục vụ. FTM phục vụ hệ thống điện nói chung, nghĩa là giá trị của nó nằm ở việc hỗ trợ vận hành lưới, điều tiết điện năng, và tăng khả năng tích hợp nguồn tái tạo. BTM phục vụ trực tiếp cho một điểm tiêu thụ cụ thể như một nhà máy, tòa nhà hoặc hộ dân.

Điểm khác nhau thứ ba là mục tiêu tối ưu hóa. FTM tối ưu cho vận hành lưới và thị trường điện. BTM tối ưu cho chi phí điện, độ ổn định cấp điện tại chỗ và hiệu quả sử dụng tài sản năng lượng của khách hàng.

Điểm khác nhau thứ tư là quy mô hệ thống. Các hệ thống FTM thường có quy mô lớn, từ cấp nhiều MW đến hàng trăm MW, thậm chí lớn hơn, do nó phải tác động ở cấp độ lưới điện. Hệ thống BTM thường nhỏ hơn, từ quy mô hộ gia đình đến nhà máy hoặc khu thương mại, dù trong công nghiệp vẫn có thể lên mức MW. Tuy nhiên, dù quy mô lớn hay nhỏ, nếu hệ thống vẫn nằm phía sau công tơ và chủ yếu phục vụ tải tại chỗ, đó vẫn là cấu hình BTM.

Điểm khác nhau thứ năm là mô hình kinh doanh và hiệu quả. Với FTM, dòng tiền thường đến từ việc bán điện hoặc bán dịch vụ cho lưới. Với BTM, hiệu quả thường đến từ việc tiết kiệm chi phí, giảm phí công suất cực đại (demand charge) (*), tăng tính liên tục vận hành và đôi khi bán điện dư ra lưới.
(*) Demand charge là một thành phần trong hóa đơn điện, được tính dựa trên mức công suất cực đại (kW) mà khách hàng sử dụng trong một khoảng thời gian nhất định, thay vì tổng điện năng tiêu thụ (kWh). Nói cách khác, đây là chi phí phản ánh mức “đỉnh phụ tải” mà hệ thống điện phải sẵn sàng cung cấp, ngay cả khi mức đó chỉ xuất hiện trong thời gian ngắn.

Kết luận
Front-of-the-Meter (FTM) và Behind-the-Meter (BTM) không đơn thuần là hai cách bố trí hệ thống lưu trữ năng lượng theo vị trí vật lý, mà phản ánh hai triết lý hoàn toàn khác nhau trong cách nhìn nhận và khai thác giá trị của năng lượng. Một bên đặt trọng tâm vào tối ưu hóa vận hành ở cấp hệ thống điện, nơi BESS trở thành một tài sản hạ tầng phục vụ cân bằng lưới, tích hợp năng lượng tái tạo và tham gia thị trường điện. Bên còn lại tập trung vào cấp độ người tiêu dùng, nơi BESS đóng vai trò như một công cụ giúp kiểm soát chi phí, tăng độ tự chủ và đảm bảo tính liên tục của hoạt động sản xuất hoặc sinh hoạt.

Trong bối cảnh hệ thống điện đang chuyển dịch mạnh mẽ sang mô hình phân tán và linh hoạt hơn, ranh giới giữa hai cấu hình này cũng dần trở nên mềm hơn, khi các mô hình lai và cơ chế thị trường mới cho phép tài sản BTM tham gia hỗ trợ lưới, hoặc FTM được thiết kế để mang lại giá trị gần hơn với người dùng cuối. Tuy nhiên, việc phân biệt rõ FTM và BTM vẫn là nền tảng quan trọng để hiểu đúng vai trò của từng hệ thống, từ đó lựa chọn cấu hình phù hợp với mục tiêu kỹ thuật và bài toán kinh tế cụ thể.

Tiếp tục khám phá chuyên đề BESS & Pin trên trang technologyMAG
Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) đang trở thành một trong những công nghệ quan trọng trong quá trình chuyển dịch năng lượng, từ điện mặt trời, điện gió cho đến các ứng dụng công nghiệp và lưới điện hiện đại. Tuy nhiên, đây cũng là lĩnh vực bao gồm nhiều khái niệm, công nghệ và tiêu chuẩn kỹ thuật khác nhau cần được tìm hiểu theo từng bước.

Để giúp độc giả thuận tiện tra cứu và theo dõi toàn bộ chuỗi nội dung, Ban biên tập technologyMAG đã xây dựng Trang tổng hợp chuyên đề BESS & Pin, bao gồm các nhóm bài viết về tổng quan công nghệ, cấu tạo hệ thống, pin lưu trữ, tiêu chuẩn kỹ thuật, ứng dụng thực tế và các xu hướng mới trong ngành.

Tìm hiểu thêm chuyên đề BESS & Pin tại đây: www.technologymag.net/technologymag-gioi-thieu-loat-tin-bai-chu-de-bess-pin/

Để xem các tin bài khác về “BESS”, hãy nhấn vào đây.