Áp dụng công nghệ Lưới điện thông minh: Giải quyết nỗi lo thiếu điện

Lưới điện thông minh là một hệ thống lưới điện sử dụng công nghệ kỹ thuật số để giám sát và quản lý việc chuyển tải điện từ tất cả các nguồn phát điện nhằm đáp ứng nhu cầu điện luôn thay đổi của người dùng cuối cùng.

Nếu như lưới điện truyền thống có nhiều hạn chế như tiếp nhận nguồn điện tập trung lớn, quá trình vận hành mang tính thủ công, khó giám sát, kiểm soát, thông tin giao tiếp một chiều, dễ bị mất điện trong thời gian dài khi có sự cố, đặc biệt khách hàng có ít lựa chọn hơn. Trong khi đó lưới điện thông minh có thể tích hợp nhiều nguồn điện phân tán lớn nhỏ, tự khôi phục hoặc tách lưới khi có sự cố, dễ quản lý vận hành, giám sát…đồng thời khách hàng có nhiều lựa chọn hơn cho nhu cầu của mình.

Tại Việt Nam, dù đã có những kết quả bước đầu sau 7 năm thực hiện Lộ trình Lưới điện Thông minh nhưng theo đánh giá của nhiều chuyên gia hệ thống điện hiện tại vẫn còn nhiều thách thức cơ bản như hạ tầng công nghệ thông tin còn yếu chưa đáp ứng vận hành điều độ theo thời gian thực; sai số dự báo công suất các nhà máy điện năng lượng tái tạo vẫn ở mức cao; công suất phát và khả năng truyền tải của lưới điện hạn chế; chi phí và phát thải tăng; dữ liệu chưa được lưu trữ và xử lý một cách phân tán, chưa tập trung. Điều này gây ra nguy cơ thiếu điện do không huy động hết tất cả các nguồn điện, nhất là năng lượng tái tạo, nguy cơ ô nhiễm môi trường... Bên cạnh đó, nhu cầu điện cao song vẫn sử dụng điện lãng phí, chưa hiệu quả làm giảm năng lực cạnh tranh quốc gia.

Nhằm giúp Việt Nam giảm thách thức này, Tổ chức Hợp tác và Phát triển Đức GIZ mới đây đã phối hợp với Cục Điều tiết Điện lực (Bộ Công Thương) đã tổ chức Tuần lễ Lưới điện Thông minh Việt Nam 2019 tại Hà Nội nhằm giúp nâng cao nhận thức của cộng đồng cũng như giới thiệu hàng loạt sáng kiến, giải pháp công nghệ mới về lưới điện thông minh.

Tại Tuần lễ, theo ông Trần Tuệ Quang – Phó Cục trưởng Cục Điều tiết Điện lực/Bộ Công Thương, trên cơ sở tham khảo kinh nghiệm của các chuyên gia quốc tế, đặc biệt là GIZ, công nghệ được cho phù hợp với lưới điện truyền tải Việt Nam trong ngắn hạn là dự báo năng lượng tái tạo, sử dụng hệ thống chuyển đổi inverter thông minh; hệ thống giám sát diện rộng, giám sát giới hạn nhiệt của đường dây; các thiết bị điều khiển hệ thống truyền tải. Còn trong trung và dài hạn cần ứng dụng mô hình nhà máy điện ảo, Công nghệ điện cao áp một chiều (HVDC); hệ thống đánh giá An ninh động trực tuyến (DSA). Đồng thời tăng cường chương trình quản lý Nhu cầu điện (DSM).

Đối với lưới điện phân phối, ngoài sử dụng bộ chuyển đổi Inverter thông minh, thực hiện quản lý Nhu cầu điện (DSM), dự báo năng lượng tái tạo trong ngắn hạn, cần đầu tư thiết bị để tự động hoá lưới điện phân phối, Hạ tầng đo đếm tiên tiến (AMI), hệ thống lưu trữ năng lượng phân tán và pin tích năng hay sử dụng bộ điều áp dưới tải OLTC đối với máy biến áp phân phối.

TS. Jonathan Horne – Chuyên gia tư vấn về hệ thống điện thuộc Công ty Tư vấn hệ thống điện quốc tế MPE cho rằng, để giảm áp lực cho hệ thống điện, bên cạnh tăng cường điều chỉnh phụ tải điện, cần đẩy mạnh đầu tư thiết bị và sử dụng công nghệ mới để liên kết lưới điện thông minh có tích hợp nguồn năng lượng tái tạo. Thông thường, hệ thống điện có kết nối năng lượng tái tạo thường không ổn định do yếu tố thời tiết nên rất cần công nghệ để bù đắp, đáp ứng tức thời nguồn điện thiếu hụt và tần số nhanh. Hiện đã có công nghệ pin lưu trữ năng lượng(200MW) đáp ứng yêu cầu này (đáp ứng tần số trong 1 giây).

Một mô hình khá quan trọng cũng được giới thiệu tại Tuần lễ là Nhà máy điện ảo (VPP) cho phép tích hợp nhiều loại tài nguyên năng lượng phân tán (bao gồm gió, mặt trời, sinh khối, khí sinh học, đồng phát nhiệt – điện…) thông qua nền tảng ảo tập trung. Nó cho phép điều phối thông minh tất cả các tài nguyên nối mạng bằng công nghệ giao tiếp máy – máy (M2M) tự động, đảm bảo độ ổn định tần số và an toàn của lưới điện, ngăn sự cố mất điện. Dù là các nhà máy nhỏ nhưng cũng có thể giúp ổn định lưới điện linh hoạt khi thực thi tín hiệu của Trung tâm điều độ (TSO) trong vòng vài giây.

Theo đó, công ty mua bán điện ký hợp đồng thầu tài sản với nhiều bên sở hữu, bán sản lượng điện và đảm bảo độ linh hoạt của nhà máy qua nhiều thị trường năng lượng khác nhau (thị trường trong ngày, thị trường giao ngay, thị trường điều tiết). Ngoài những lợi ích nêu trên, VPP đáp ứng được yêu cầu hiệu quả về chi phí sản xuất, tiêu dùng năng lượng điện.

VPP có nền tảng quản lý thông minh khi nó lưu trữ toàn bộ dữ liệu thời gian thực & dữ liệu đo đếm; lịch biểu sản xuất điện; thông tin mất điện; dự báo và nhận thức tình huống dựa trên thông tin thời tiết; Thực hành điều khiển từ xa cho đơn vị và dự án dữ liệu thị trường; điều tiết điện cho hệ thống năng lượng…

Một giải pháp được cho là phù hợp với điều kiện địa lý tại Việt Nam do công ty Công ty Cổ phần Hệ thống Kỹ thuật Ứng dụng (ATS JSC) giới thiệu tại Tuần lễ là lưới điện siêu nhỏ thông minh. Lưới điện siêu nhỏ (MG) là một cụm phụ tải và nguồn năng lượng phân tán hoạt động với một hệ thống điều khiển duy nhất, thực hiện tất cả các chức năng điều khiển để cân bằng giữa nguồn cung cấp và điều chỉnh phụ tải điện tại khu vực đó. Hệ thống kiểm soát MG có chức năng chính gồm chức năng điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) và chức năng quản lý năng lượng (EMS). Các chức năng này đều có những tính ưu việt vượt trội cho phép tối ưu hoá từ nguồn phát, phân phối đến sử dụng điện.

Nhiều chuyên gia cho rằng, trong bối cảnh nguồn năng lượng tái tạo tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, nhất là điện gió và mặt trời, Việt Nam cần ứng dụng công nghệ dự báo năng lượng tái tạo đã được áp dụng ở nhiều nước tiên tiến trên thế giới, nhất là khu vực châu Âu. Công nghệ cho phép dự báo trước theo giờ, ngày, tuần và tháng với độ chính xác khá cao có thể kết nối với các thiết bị tự động khác để tính toán đưa ra thông số kỹ thuật phục vụ cho việc vận hành lưới điện.

Tuy nhiên để xây dựng được hệ thống lưới điện thông minh tích hợp nhiều loại nguồn điện, đảm bảo cân bằng hệ thống, giải quyết tình trạng thiếu điện cho phát triển bền vững cần rất nhiều yếu tố từ khung khổ pháp lý, đến nguồn vốn đầu tư, nhân lực…quan trọng hơn là nhận thức của cơ quan quản lý nhà nước các cấp đến doanh nghiệp năng lượng và cả cộng đồng xã hội. Đây cũng là mong muốn của Bộ Công Thương và các tổ chức quốc tế đang hỗ trợ cho Việt Nam trong việc phát triển năng lượng bền vững, trong đó có GIZ.

Chuyên gia Salome Gonzalez thuộc Hiệp hội Điện, Điện tử và Công nghệ Thông tin cho rằng, để có được hệ thống điện thông minh bền vững, cần ra quyết định ngay từ bây giờ.