Lưới điện Canađa nâng cấp thông minh với AI

Đại học Toronto và Công ty Siemens Canađa sẽ chung sức hiện đại hóa lưới điện nhằm tích hợp năng lượng tái tạo.

Trong khi Canađa hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, Đại học Toronto và Công ty Siemens Canađa đang làm việc để cải thiện lưới điện bằng trí tuệ nhân tạo (AI) và an ninh lưới điện thông minh. Sự cộng tác giữa lĩnh vực học thuật và lĩnh vực tư nhân sẽ giúp hợp lý hóa việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo.

Việc tích hợp cơ sở hạ tầng lưới điện hiện có với công nghệ thông minh không phải là nhiệm vụ dễ dàng và một khi thực hiện các tích hợp này thì vấn đề về an ninh mới lại nảy sinh. Một lưới điện thông minh chưa cập nhật an ninh dễ bị tổn thương hơn so với một lưới điện truyền thống. Siemens và Đại học Toronto sẽ khai thác lợi thế AI tiên tiến để tối ưu hóa lưới điện thông minh của đất nước, đảm bảo phân phối hiệu quả năng lượng nhằm giảm rủi ro mất điện. Quan hệ đối tác này hỗ trợ quá trình chuyển dịch của Canađa sang cơ sở hạ tầng năng lượng thông minh và dẻo dai.

Việc tích hợp cơ sở hạ tầng lưới điện hiện có với công nghệ thông minh không phải là nhiệm vụ dễ dàng (Ảnh st)

Cơ sở hạ tầng lão hoá và các rào cản kết nối AI

Việc tích hợp AI vào lưới điện của Canađa đối mặt với nhiều rào cản do các vấn đề về kết nối kỹ thuật số và cơ sở hạ tầng kế thừa. Phần lớn lưới điện hiện có vẫn dựa vào các hệ thống lỗi thời, bao gồm các thành phần analog không thể truyền thông hiệu quả với các công nghệ kỹ thuật số và AI. Lần đầu tư lớn gần đây nhất vào cơ sở hạ tầng của Canađa diễn ra vào những năm 1970 và 1980, do vậy các đổi mới gần đây hơn không tương thích hoặc có thể làm quá tải các thành phần lưới điện kế thừa.

Ví dụ như các trạm biến áp thường sử dụng các đường dây đồng để kết nối analog, gây khó khăn trong việc thu thập và xử lý dữ liệu theo thời gian thực cần thiết cho các ứng dụng AI. Việc nâng cấp các hệ thống này lên nền tảng kỹ thuật số với kết nối bằng cáp quang hoặc không dây rất phức tạp và tốn kém. Những dây cáp đồng này thường phải thay thế hoàn toàn bằng cáp quang để có thể số hóa trạm biến áp.

Một trở ngại lớn khác là khả năng tương tác giữa các công nghệ kỹ thuật số và thiết bị cũ hơn. Đảm bảo giao tiếp liền mạch giữa các thành phần của lưới điện đòi hỏi phải tiêu chuẩn hóa các giao thức và giao diện, một quá trình vẫn còn đang tiến hóa. Nếu không tiêu chuẩn hóa, các công ty điện lực sẽ gặp khó khăn trong việc tích hợp các năng lực AI vào bảo trì tiên đoán, dự báo nhu cầu và tối ưu hóa năng lượng. Các công ty tiện ích lớn như PG&E (Mỹ) vẫn còn đang thận trọng đối với việc tích hợp các công cụ AI do lo ngại về tác động đối với hệ sinh thái tiện ích.

AI có thể cải thiện các hoạt động của lưới điện (Ảnh st)

Một yếu tố gây phức tạp khác là sự phi tập trung nhanh chóng của lưới điện hiện đại do sự tăng trưởng của năng lượng tái tạo. AI cần có dòng dữ liệu chính xác, theo thời gian thực để xử lý tính biến động của nguồn điện phân tán và các dòng công suất hai chiều. Điều này đòi hỏi phải có các cảm biến tiên tiến, thiết bị Internet Vạn vật kết nối (IoT) và các mạng lưới truyền thông đáng tin cậy, chẳng hạn như 5G. Những công nghệ này còn chưa được triển khai rộng rãi trên toàn bộ lưới điện của Canađa.

Lưới điện thông minh có thể làm tăng rủi ro an ninh mạng

Tính tương thích của AI với cơ sở hạ tầng lưới điện hiện có chỉ là một thách thức mà Canađa phải đối mặt. Các lỗ hổng an ninh mạng ngày càng phức tạp chắc chắn sẽ đi kèm với quá trình hiện đại hóa lưới điện.

Đảm bảo an ninh lưới điện trước các cuộc tấn công mạng là mối quan ngại cấp bách. Các hệ thống điện lực tiên tiến có thể dễ dàng bị phá hoại ngầm hơn. Khi các hệ thống do AI điều khiển tăng cường tự động hóa, chúng cũng tạo ra nhiều điểm truy cập hơn cho các tác nhân độc hại có thể làm gián đoạn nguồn cung cấp năng lượng. Việc giải quyết các lỗ hổng này đòi hỏi phải có mã hóa mạnh mẽ và sự cộng tác giữa các ngành công nghiệp.

Cộng tác giữa giới học thuật và giới công nghiệp để tăng khả năng tương thích và an ninh mạng

Sự cộng tác giữa Đại học Toronto và Siemens sẽ tối đa hóa các nguồn lực của hai đối tác bổ sung cho nhau để giảm thiểu những vấn đề về tương thích và an ninh mạng một cách hiệu quả nhất có thể, đồng thời chuẩn bị lưới điện trước làn sóng năng lượng tái tạo đang tràn tới.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Toronto đã và đang xây dựng nền tảng cho an ninh lưới điện. Một nhóm đang phát triển các giải pháp dựa trên công nghệ lượng tử để cải thiện an ninh của các công ty điện lực, bằng cách giúp họ chống lại các cuộc tấn công mạng trong tương lai. Với khoản tài trợ 1,45 triệu USD từ chương trình tài trợ nghiên cứu NSERC Alliance-Mitacs Accelerate của Canađa, dự án này kết hợp điện toán lượng tử, an ninh mạng và cơ sở hạ tầng quan trọng để giải quyết các lỗ hổng trong lưới điện thông minh.

Sơ đồ an ninh và theo dõi hệ thống điện (Ảnh st)

Các lưới điện này dựa vào các công nghệ thông tin-truyền thông (ICT) liên kết dữ liệu để thích ứng với nhu cầu năng lượng thay đổi. Mặc dù ICT giúp tăng hiệu quả lưới điện nhưng nó cũng đưa vào nhiều rủi ro mới, chẳng hạn như tăng điểm tấn công. Các hệ thống điện cần các phương pháp mới để đảm bảo an ninh và việc kết hợp chuyên môn nghiên cứu với trọng tâm thực tiễn của khu vực tư nhân sẽ giúp tạo ra các giải pháp sáng tạo nhất để hiện đại hóa lưới điện.

Quan hệ đối tác này là bước tiếp theo trong quá trình hiện đại hóa lưới điện, đảm bảo có thể sử dụng chuyên môn nghiên cứu để triển khai các giải pháp thực tế nhằm cải thiện chức năng của lưới điện.

Biên dịch: Phạm Gia Đại

Theo eepower, tháng 12/2024