Đăng ký thành viên

Bạn đã sẵn sàng đón nhận lưới điện siêu nhỏ do AI thúc đẩy chưa?

Bạn có ngạc nhiên khi biết rằng ở Mỹ có khoảng 55GW nguồn điện mặt trời ở sau công tơ (BTM)⁽¹⁾? Có nghĩa là rất nhiều nguồn điện mặt trời sẽ là BTM, nhưng câu chuyện còn có nhiều điều hơn thế nữa. Con số này đến từ một nghiên cứu của Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA) trên trang web của EIA. Trên trang web này có một số bài đọc rất thú vị, bắt đầu bằng tuyên bố rằng hơn 1/3 công suất điện mặt trời của Mỹ đến từ danh mục điện mặt trời quy mô nhỏ (có công suất dưới 1MW).

Các hệ thống điện mặt trời quy mô nhỏ hộ sinh hoạt thường lắp đặt trên mái nhà. Người ta có thể tìm thấy các hệ thống thương mại và công nghiệp trên cả mái nhà và/hoặc trên mặt đất vì chúng có xu hướng có công suất lớn hơn nhu cầu của chủ nhà. Báo cáo EIA này mở đầu bằng việc cho rằng lắp đặt quy mô nhỏ vào năm 2023 là 44GW. Khi các số liệu năm 2024 có sẵn, EIA ước tính rằng công suất lắp đặt sẽ tăng lên bằng khoảng 55GW. Số liệu cuối cùng cho năm 2024 vẫn chưa có, nhưng quý III có vẻ khả quan.

Thách thức đằng sau công tơ (BTM)

Theo EIA, vào năm 2023, khách hàng hộ sinh hoạt chiếm 67% công suất điện mặt trời quy mô nhỏ. Phân khúc thương mại chiếm 27% và khu vực công nghiệp chiếm 6%. Nếu sử dụng con số 44GW này, công suất điện mặt trời quy mô nhỏ của hộ sinh hoạt là khoảng 29,5GW. Con số đó tăng vọt lên 36,9GW nếu ước tính năm 2024 là chính xác và có lẽ là gần đúng khi xét đến tất cả hoạt động năng lượng mặt trời BTM đã báo cáo khi năm 2024 kết thúc.

Các chuyên gia đang thảo luận vấn đề này và một câu hỏi nảy sinh. Điều gì sẽ xảy ra nếu toàn bộ sản lượng điện mặt trời BTM này có thể cải thiện mạng lưới điện phân phối? Nghe có vẻ như là một thách thức, nhưng liệu có phải vậy không? Người ta đã kết hợp một phần của điện mặt trời quy mô nhỏ này. Các đơn vị thu gom công suất này đang bán cho các công ty điện lực bằng cách sử dụng các phương pháp truyền thống mặc dù chúng có nhiều hạn chế. Tất nhiên, điều đó lại nảy sinh một câu hỏi khác. Việc tích hợp một công nghệ năng động như trí tuệ nhân tạo (AI) tiên tiến vào các lưới điện siêu nhỏ truyền thống sẽ tác động ra sao?

Các cuộc họp lưới điện thông minh trên toàn thế giới đang thảo luận chủ đề thịnh hành này. Nó đề cập đến rất nhiều yếu tố của quá trình hiện đại hóa lưới điện như phân cấp và khử cacbon chẳng hạn. Các lưới điện siêu nhỏ tiêu chuẩn vượt trội hơn so với các hệ thống năng lượng nhỏ và cục bộ, nhưng chúng cần sự hỗ trợ khi phải hợp nhất và quản lý hàng nghìn nếu không muốn nói là hàng chục nghìn hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời quy mô nhỏ này cùng một lúc. Về vấn đề đó, các nguồn năng lượng phân tán (DER) khác cũng phải đưa vào, và đây chính là lúc mọi thứ thực sự trở nên thú vị.

Lưới điện siêu nhỏ và việc quản lý

Khi xử lý hàng gigawatt điện mặt trời quy mô nhỏ và nhiều DER khác nhau, thì lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển là công nghệ được lựa chọn (Ảnh st) 

Bạn đã nghe nói đến các lưới điện siêu nhỏ sử dụng AI, lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển và lưới điện siêu nhỏ có AI tăng cường bao giờ chưa? Đây là ba thuật ngữ liên tục xuất hiện trong các tìm kiếm trên web. Người ta thường sử dụng các thuật ngữ này thay thế cho nhau, nhưng thực ra không nên như vậy. Có những điểm khác biệt, nhưng chúng thường bị bỏ qua. Về cơ bản, lưới điện siêu nhỏ có AI tăng cường ngụ ý AI là một bản nâng cấp nhỏ dùng để mở rộng một hệ thống. Lưới điện siêu nhỏ sử dụng AI cung cấp bước tiến xa hơn nữa khi AI là một thành phần chính của hệ thống. Thuật ngữ cuối cùng, lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển dùng AI làm lực lượng chủ đạo sau chức năng của hệ thống.

Khi xử lý hàng gigawatt điện mặt trời quy mô nhỏ và nhiều DER khác nhau, thì các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển là công nghệ được lựa chọn. Ứng dụng này là cần thiết để công nghệ lưới điện siêu nhỏ xử lý hiệu quả nhiều DER. Theo định nghĩa, lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển là "một công cụ ra quyết định". Nó kiểm soát phần lớn các hoạt động và thao tác của hệ thống theo thời gian thực. Trên thực tế, với một lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển, vấn đề nằm ở hệ thống điều khiển quản lý, khác biệt đáng kể so với các lưới điện siêu nhỏ trước đây.

Nói một cách đơn giản, lưới điện siêu nhỏ truyền thống gặp khó khăn trong việc quản lý những lượng dữ liệu khổng lồ đến với chúng 24/7. Trong môi trường dữ liệu lớn ngày nay, đó không phải là một đặc điểm tốt. Khi dữ liệu đến từ một tập hợp nhiều DER, thì điều quan trọng đối với lưới điện siêu nhỏ là phải có khả năng hòa trộn dữ liệu và phản hồi như một thực thể duy nhất. Đó là lý do tại sao các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển đang là xu hướng, chúng được thiết kế cho loại hoạt động này. Các hệ thống quản lý của chúng xem xét dữ liệu từ các DER tạo nên lưới điện siêu nhỏ và hơn thế nữa để bao gồm mọi cơ sở dữ liệu tương tác với lưới điện siêu nhỏ này.

Lưới điện siêu nhỏ truyền thống gặp khó khăn trong việc quản lý lượng dữ liệu khổng lồ đến với chúng 24/7 (Ảnh st)

Điều này bao gồm nhiều cơ sở dữ liệu thời gian thực như giá thị trường, mức tiêu thụ năng lượng, tình trạng lưới điện, điều kiện môi trường như điều kiện thời tiết, v.v. Một hệ thống quản lý lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển sẽ phân loại tất cả dữ liệu thời gian thực này và tiên đoán nhu cầu năng lượng, nhận dạng các lỗ hổng của hệ thống và khôi phục hệ thống một cách nhanh chóng trong các vụ mất điện và chúng thực hiện điều đó một cách tự động! Nếu có những khu vực không thể cung cấp đủ lượng dữ liệu lớn khổng lồ, công nghệ AI có thể ngoại suy dữ liệu mà nó có và điền vào các chỗ trống. Những khả năng này làm cho lưới điện siêu nhỏ phản ứng nhanh hơn khi quyết định thời điểm phát điện, lưu trữ hoặc bán điện.

Tác động của AI

Các hệ thống quản lý lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng từ 10% đến 20% (Ảnh st)

Đã có rất nhiều nghiên cứu đã công bố về lợi ích của AI đối với hệ thống cấp điện và lưới điện siêu nhỏ. Tất cả đều chỉ ra rằng công nghệ AI cung cấp độ tin cậy cao hơn, tính linh hoạt tốt hơn, cải thiện chất lượng điện năng và khả năng phản ứng vượt trội, nhưng vẫn còn những lợi ích khác khó có thể định lượng. Các số liệu thống kê khác nhau tùy thuộc vào các tham số của các nghiên cứu và các quy trình mà nó tuân theo. Do tính phức tạp của chủ đề và sự đa dạng rất lớn của các nghiên cứu đang so sánh, việc so sánh các phạm vi thay vì kết quả số có thể giúp giảm sự nhầm lẫn bằng cách so sánh các dải thay vì các kết quả số học.

Một số nhóm đã báo cáo rằng các hệ thống quản lý lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng từ 10% đến 20%. Cũng có báo cáo cho biết các kỹ thuật nhu cầu năng lượng do AI điều khiển có thể giảm lãng phí năng lượng từ 15% đến 20%. Một nhóm khác cho biết lưới điện thông minh do AI điều khiển có thể giảm tổn thất phân phối năng lượng tới 30%, nhưng nó đang cải thiện việc sử dụng năng lượng phù hợp với cuộc thảo luận này. Tất cả các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển này cung cấp một số giải pháp cho những câu hỏi "điều gì - nếu như" xuất hiện bất cứ khi nào các cơ quan quản lý, các công ty điện lực và nhà điều hành lưới điện gặp gỡ nhau.

Những câu hỏi "điều gì - nếu như" là những câu hỏi đơn giản xuất hiện khi quá trình đánh giá bắt đầu. Đây là một tiến trình mà chúng ta trải qua khi đánh giá, chẳng hạn như nếu một số chủ nhà muốn kết hợp các tấm pin mặt trời trên mái nhà của họ để có được mức giá tốt hơn khi bán lượng điện dư thừa thì sao? Hoặc, nếu bổ sung thêm hệ thống tích trữ năng lượng bằng pin thì sẽ thế nào? Hoặc, điều gì sẽ xảy ra nếu như bổ sung thêm một hệ thống tích trữ năng lượng? Điều gì sẽ xảy ra nếu như họ muốn biến tất cả các DER này thành một lưới điện siêu nhỏ cộng đồng? Điều gì sẽ xảy ra nếu bổ sung thêm xe điện vào các lưới điện siêu nhỏ này?

Cảnh quan đang thay đổi nhanh chóng 

Đột nhiên, sự đa dạng của các tùy chọn khiến một khái niệm đơn giản trở nên khó khăn hơn nhiều, đó là một lý do khác khiến sự quan tâm đến các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển ngày càng tăng. Việc tích hợp sự đa dạng của các DER năng lượng sạch vào các hệ thống lưới điện siêu nhỏ là một yếu tố quan trọng để có nguồn cung cấp năng lượng đáng tin cậy. Vẫn còn rất nhiều tranh luận đang diễn ra về các ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển, nhưng việc sử dụng AI đang mở rộng nhanh chóng. Nó đặt ra nhiều vấn đề về an ninh mạng cùng với khả năng ra quyết định tự động.

Khi điện mặt trời trên mái nhà lần đầu tiên xuất hiện, đã có những cuộc thảo luận tương tự về việc áp dụng công nghệ này, nhưng khách hàng không lắng nghe. Họ đã cam kết rất mạnh mẽ vào điện mặt trời và họ cũng đã bổ sung thêm các hệ thống tích trữ năng lượng. Vài thập kỷ sau, chúng ta có 55GW BTM điện mặt trời quy mô nhỏ đã sẵn sàng để các các nhà thu gom công suất cung cấp năng lượng cho một loạt các hệ thống lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển. Tiến thêm một bước nữa, hãy cân nhắc các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển quản lý nhiều DER khác nhau đã thảo luận. Những lợi ích tiềm năng của việc kết hợp các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển này và sử dụng chúng như một nhà máy điện ảo (VPP) là gì?

Điều này sẽ là thách thức với các lưới điện siêu nhỏ truyền thống, nhưng không phải với các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển này. Kết hợp với các công nghệ truyền thông tiên tiến và điện toán đám mây tinh vi, các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển thúc đẩy khái niệm VPP. Các công nghệ không dây là giải pháp cho một hệ thống truyền tải đang lão hóa và tắc nghẽn. Các VPP sử dụng lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển sẽ giống như một công nghệ tăng cường lưới điện. Không phải là không có các dự án VPP đang hoạt động, nhưng chúng ta cần nhiều dự án hơn nữa và các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển chắc chắn sẽ đưa chúng ta lên một tầm cao mới.

Một thông cáo báo chí gần đây từ Công ty Điện lực Con Edison (Mỹ) cho biết khách hàng của họ vẫn đang tiếp tục đầu tư vào năng lượng sạch. Kết quả là, những khách hàng đó đã sản xuất 647MW công suất năng lượng mặt trời từ hơn 72.500 hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời vào mùa hè năm 2024. Họ chỉ ra rằng con số này tương đương với "năng lượng nhiều gấp năm lần so với nhu cầu để cấp điện cho Quảng trường Thời đại." Con Edison cho biết điều này "đã giúp cắt giảm các đỉnh năng lượng, các tác động đến môi trường và chi phí."

Có rất nhiều ứng dụng tiềm năng cho các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển và các VPP chỉ là một trong số đó. Còn việc phát huy lợi thế của lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển để nhìn xa hơn các điều kiện hiện tại và nhận dạng vụ mất điện sắp xảy ra thì sao? Các phụ tải quan trọng sẽ được cô lập và phục vụ thông qua lưới điện siêu nhỏ mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào của con người. Trong một lưới điện đang nỗ lực cải thiện độ tin cậy và độ dẻo dai, các công nghệ tăng cường lưới điện như AI là cần thiết, nhưng việc hiểu cách chúng hoạt động là tối quan trọng. Điều quan trọng không kém là hiểu những gì chúng không thể làm, nhưng giúp chúng ta tham gia và học hỏi!

Sau công tơ (1): Hệ thống năng lượng (như năng lượng mặt trời hoặc pin) lắp đặt và sử dụng tại vị trí của hộ tiêu thụ, trước khi đo đếm hoặc phân phối điện năng qua hệ thống điện lưới.

Biên dịch: Chu Thanh Hải

Theo “T&D”, số tháng 1/2025