Đăng ký thành viên

Các công ty điện lực và các công ty khác trong ngành điện đang sử dụng dữ liệu để giải quyết bài toán nan giải, đó là khử cacbon lưới điện đồng thời đa dạng hóa các nguồn lực phát điện (Ảnh st)

Các công ty điện lực và công ty phát điện biết rằng việc thu thập dữ liệu là rất quan trọng đối với hoạt động của họ. Quá trình này ngày càng trở nên quan trọng hơn khi lưới điện đa dạng hóa, với nhiều năng lượng tái tạo hơn đang được bổ sung vào nguồn nhiệt điện có sẵn.

Phần mềm và các công cụ khác đang cung cấp cho ngành điện nhiều dữ liệu hơn từ nhiều nguồn điện khác nhau, hỗ trợ khả năng đưa ra những quyết định tốt hơn của các nhà sản xuất năng lượng khi liên quan đến tài sản của họ. Thu thập dữ liệu tính năng theo thời gian thực sẽ nâng cao độ tin cậy và độ dẻo dai của việc cấp điện, đồng thời giúp tối ưu hóa vận hành để phục vụ khách hàng tốt hơn.

Công ty Năng lượng Enchanted Rock (Mỹ) gần đây đã đưa vào vận hành lưới điện siêu nhỏ đa mục tiêu lớn nhất của công ty ở Mỹ cho đến nay. Dự án này phục vụ một nhà máy xử lý nước, là dự án đầu tiên trong số ba lưới điện siêu nhỏ cộng đồng ở bang California sẽ cung cấp tổng công suất phản ứng nhanh là 146MW, có thể điều độ trở lại lưới điện trong thời gian nhu cầu đỉnh và cung cấp nguồn điện đáng tin cậy cho các cộng đồng dễ bị tổn thương trước đây bị tác động bởi mất điện thường xuyên (Ảnh st)

Hiệu suất năng lượng

Ông Philippe Beauchamp, Giám đốc giải pháp điện lực tại Công ty Quản lý Điện Eaton (Mỹ) cho biết: “Khi các nguồn điện trở nên phân tán hơn nhiều, số hóa là yếu tố quan trọng để quản lý và cân bằng hiệu quả cơ sở hạ tầng phát điện phi tập trung”. “Năng lực chẩn đoán tiên đoán và lập mô hình mạng lưới điện của các công cụ kỹ thuật và phân tích điện là những yếu tố hỗ trợ chính. Các loại giải pháp này giúp các công ty điện lực hiểu rõ dữ liệu đã thu thập để lập kế hoạch bổ sung công suất tốt hơn, dự báo sản xuất, tối ưu hóa tích trữ năng lượng, hỗ trợ vận hành tin cậy và quản lý chặt chẽ tình trạng của tài sản năng lượng để hỗ trợ điện năng dẻo dai hơn.”

Năng lượng tái tạo cũng được hưởng lợi từ việc tích hợp dữ liệu. Việc có sẵn dữ liệu đó sẽ hỗ trợ triển khai nhanh hơn và tăng trưởng chung của các dự án năng lượng tái tạo.

Việc bổ sung thêm năng lượng tái tạo vào cân bằng nguồn điện, bao gồm điện mặt trời, điện gió và thủy điện, đòi hỏi các giải pháp dựa trên dữ liệu để giúp tích hợp nguồn điện này vào lưới điện (Ảnh st)

Ông Beauchamp cho biết: “Tại Eaton, chúng tôi nhận thấy cơ hội to lớn để các công ty điện lực khai thác dữ liệu nhằm đẩy nhanh quá trình tích hợp DER (nguồn năng lượng phân tán) và mở đường hướng tới một tương lai ít cacbon.” 

Ông Beauchamp nói tiếp: “Một mô hình lưới điện kỹ thuật số chính xác và toàn diện là thiết yếu để quản lý sự thay đổi và lập kế hoạch hiệu quả cho tương lai, bởi vì các mô hình này tạo nền tảng để các công ty điện lực mô phỏng các kịch bản khác nhau và tự động hóa các quy trình kỹ thuật phức tạp.”

Tối ưu hóa lưới điện

Các nhà phân tích năng lượng đồng ý rằng lưới điện của Mỹ cần được nâng cấp. Việc tìm kiếm các giải pháp tiết kiệm chi phí để cải thiện cơ sở hạ tầng vẫn là một thách thức.

Ông Otto Lynch, Phó chủ tịch kiêm người đứng đầu Hệ thống đường dây điện tại Công ty phát triển phần mềm Bentley Systems (Mỹ), cho biết dữ liệu có thể được sử dụng để hỗ trợ việc khử cacbon trong sản xuất điện.

Việc sử dụng dữ liệu có thể giúp các công ty phát điện và điều hành lưới điện khắc phục một số hạn chế của cơ sở hạ tầng đã có từ nhiều thập kỷ trước. Ông Lynch lưu ý rằng, việc sử dụng “vật ghép đôi kỹ thuật số của lưới điện để chỉ đạo các nhà vận hành nhà máy điện phát điện hiệu quả khi nhu cầu của khách hàng biến động.”

Lưới điện Mỹ là sự chắp vá của các đường dây truyền tải và phân phối được xây dựng trong thế kỷ trước. Phần lớn lưới điện Mỹ đã được xây dựng cách đây hơn 50 năm và vào thời điểm đó, nước Mỹ chưa có kế hoạch truyền tải nhiều điện năng như ngày nay. Các đường dây truyền tải thường bị giới hạn về nhiệt. Nghĩa là, chúng được thiết kế để kết hợp đồng thời nhiệt độ môi trường, gió, góc mặt trời (bức xạ mặt trời) và phụ tải điện. Sự kết hợp của các yếu tố này xác định nhiệt độ vận hành của dây dẫn. Nhiệt độ môi trường cao với phụ tải điện cao và bức xạ mặt trời cao với rất ít gió sẽ dẫn đến nhiệt độ vận hành của dây dẫn rất cao.

Nhiệt độ vận hành của dây dẫn càng cao thì dây dẫn sẽ càng võng xuống (khiến chúng gần mặt đất, thảm thực vật và các chướng ngại vật khác hơn). Các đường dây truyền tải được thiết kế từ những năm 1970 trở về trước hầu hết chỉ được thiết kế cho nhiệt độ vận hành khoảng 49^oC. Ngày nay, việc vận hành đường dây truyền tải ở nhiệt độ 100^oC, 121^oC là chuyện bình thường và trong một số trường hợp thậm chí còn nóng hơn.

Otto Lynch cho biết: “Trong nhiều trường hợp sẽ yêu cầu các đường dây truyền tải mới. Nhiều đường dây được đề xuất, nhưng tất nhiên, chúng không thể được cấp phép đủ nhanh. Chúng ta sẽ cần phải xác định lại công suất của nhiều đường dây truyền tải hiện có. Vật ghép đôi kỹ thuật số của toàn bộ lưới điện sẽ cho phép đưa ra các quyết định này một cách nhanh chóng, hiệu năng và hiệu quả.”

Sự ổn định và độ tin cậy

Quản lý cung và cầu điện khó khăn hơn khi ngày càng có nhiều nguồn điện đa dạng hơn được bổ sung vào lưới điện (Hình 4). Thách thức đó trở nên lớn hơn khi các nhà sản xuất điện và các nhà điều hành lưới điện nghiên cứu các cách để cải thiện độ tin cậy và độ dẻo dai của các tài sản phát điện, cùng với đường dây điện và trạm biến áp.

Các nhà phân tích năng lượng đồng ý rằng lưới điện cần được nâng cấp để tăng thêm độ tin cậy và độ dẻo dai cấp điện. Dữ liệu đang giúp ngành điện xây dựng các mô hình đầy đủ và chính xác hơn để hỗ trợ lập kế hoạch dài hạn tốt hơn nhằm cân bằng cung và cầu điện (Ảnh st)

Dữ liệu là yêu cầu thiết yếu để duy trì sự cân bằng được tính toán cẩn thận giữa cung và cầu nhằm đảm bảo cấp điện qua lưới điện ổn định và đáng tin cậy. Dữ liệu là công cụ giúp quản lý lưới điện tốt hơn, đặc biệt là khi thích ứng với các nguồn năng lượng thay đổi. Bất kể vị trí nào, thông tin chi tiết dựa trên dữ liệu đều rất quan trọng để ngăn ngừa các vụ mất điện và nâng cao hiệu quả cũng như chất lượng tổng thể của các lĩnh vực truyền tải và phân phối của lưới điện.”

Dữ liệu là nền tảng để xây dựng một mô hình lưới điện hoàn chỉnh, chính xác cho phép lập các chiến lược kế hoạch dài hạn hiệu quả nhằm cân bằng cung và cầu năng lượng. Các mô hình này có thể cung cấp thông tin chi tiết chính xác về các giải pháp thay thế không dây để giảm tắc nghẽn lưới điện, phát huy lợi thế của các DER, quản lý nhu cầu cao nhất để bù đắp đầu tư vốn và đáp ứng bền vững nhu cầu năng lượng mới.

Dữ liệu là chìa khóa để tiên đoán sự sẵn có của các nguồn năng lượng tái tạo biến thiên như năng lượng mặt trời và gió, từ đó cho phép lập kế hoạch sản xuất năng lượng tốt hơn. Dữ liệu rất quan trọng khi đánh giá các mẫu hình thời tiết, chẳng hạn như các nhà điều hành năng lượng tái tạo muốn biết điều gì sẽ xảy ra nếu như sẽ có lượng gió đáng kể hay lượng mây che phủ ra sao đối với sản lượng năng lượng mặt trời được dự báo. Dữ liệu cũng giúp hướng dẫn cách sử dụng tối ưu acqui và các hệ thống tích trữ năng lượng khác để đảm bảo năng lượng tái tạo được sử dụng hiệu quả hơn.

Việc sử dụng học máy (ML) và AI dự kiến cũng ​​sẽ tăng trưởng trong ngành điện. ML và các hệ thống AI cũng có thể được phát huy lợi thế để tăng độ chính xác và hiệu quả của các triển vọng về nguồn năng lượng tái tạo được dự báo và các hệ thống phức tạp này yêu cầu dữ liệu để tạo ra các kết quả đầu ra mang tính tiên đoán.

Cách tiếp cận phi tập trung cho phép những người tham gia mạng lưới phân phối vừa sử dụng điện vừa sản xuất điện cấp điện năng trở lại lưới điện, hoặc trong một số trường hợp, thậm chí vận hành các lưới điện siêu nhỏ của riêng họ. Cách tiếp cận này góp phần tạo nên một hệ thống điện lớn linh hoạt hơn và cũng giúp giảm sự phụ thuộc vào các nhà máy điện lớn, tập trung. Ví dụ như khi xem xét các kịch bản mất điện nhà máy điện, có thể có lợi khi có các nguồn năng lượng phân tán có thể tăng tốc nhanh chóng và hiệu quả nếu một nhà máy điện lớn mất điện, bằng cách hỗ trợ phụ tải mà bình thường nhà máy điện lớn thường đảm nhiệm.

Môi trường pháp lý

Ông Beauchamp, thuộc công ty hỗ trợ ngành sản xuất điện trên toàn thế giới cho biết, việc bảo trì lưới điện sẽ phụ thuộc nhiều hơn nữa vào việc thu thập dữ liệu do tác động của thời tiết cực đoan. Ông nói: “Ở Bắc Mỹ, do sự đa dạng lớn về địa lý với các vùng lãnh thổ rộng lớn, dân cư thưa thớt hơn, hầu hết mạng lưới điện phân phối đều là trên không và phải hứng chịu các hiện tượng thời tiết cực đoan”. “Khi các sự kiện thời tiết cực đoan này diễn ra thường xuyên hơn, điều đặc biệt quan trọng là phải củng cố lưới điện. Thực vậy, Nhà Trắng gần đây đã công bố khoản đầu tư lớn nhất từ ​​trước đến nay cho lưới điện của Mỹ để giúp các công ty điện lực Mỹ đẩy nhanh các loại dự án tăng cường khả năng chống chịu thời tiết này.”

Ông Beauchamp cho biết các công nghệ lưới điện thông minh tự phục hồi tiên tiến sử dụng dữ liệu thời gian thực để giúp các công ty điện lực giảm thời gian và tác động của các vụ mất điện kéo dài. “Các loại cải tiến dựa trên dữ liệu này cung cấp cho các công ty điện lực trên toàn thế giới những hiểu biết sâu sắc có giá trị, các dữ liệu sự kiện có thể xem xét lại và khả năng tự động hóa cần thiết để cho phép vận hành hiệu quả hơn, ngăn ngừa những sự cố tốn kém và giảm thời gian ngừng hoạt động. Ví dụ như phần mềm tự động hóa lộ xuất tuyến theo dõi chính xác dữ liệu vị trí chạm chập để thực hiện cách ly và khôi phục dịch vụ. Ông nói: “Công nghệ này giúp các công ty điện lực tự động cấu hình lại hoặc 'sửa chữa’ lưới điện bằng cách phát hiện, cách ly và định tuyến lại nguồn điện - biến các vụ mất điện kéo dài thành tạm thời.”

Ông Mathias Burghardt, thành viên ủy ban điều hành và là người đứng đầu Cơ sở hạ tầng của Ardian, tập đoàn đầu tư toàn cầu có trụ sở tại Pháp hoạt động trong ngành năng lượng, cho biết trong một báo cáo gần đây: “Khai thác tiềm năng dữ liệu của hệ thống năng lượng là điều bắt buộc nếu chúng ta muốn đạt được các mục tiêu của Thỏa thuận Paris và tiến tới 'Phát thải ròng bằng 0.' Hiện tại, chỉ một phần nhỏ điện năng được cung cấp bởi năng lượng tái tạo, nhưng nhu cầu ở Liên minh Châu Âu dự kiến ​​sẽ tăng 50% vào năm 2050.”

Allan Schurr - Giám đốc thương mại của  Công ty Năng lượng Enchanted Rock có trụ sở tại Houston, Texas, chuyên phục vụ một số ngành công nghiệp và được biết đến với các thiết kế lưới điện siêu nhỏ đầy sáng tạo - đồng ý và cho biết việc thu thập dữ liệu là chìa khóa cho các nhà sản xuất điện khi họ điều hành quá trình chuyển dịch năng lượng. Ông nói: “Thách thức ngày càng tăng đối với các công ty điện lực là quản lý đồng thời ba mục tiêu: nguồn điện tin cậy, giá cả phải chăng và nguồn cung cấp năng lượng khử cacbon. Nguồn điện phi tập trung phải được tích hợp tốt hơn vào quy hoạch và vận hành phân phối điện. Để đạt được sự tích hợp này, cần có thông tin liên lạc theo thời gian thực, nhưng dữ liệu về tình trạng hiện tại và hoạt động tiềm năng của các tài sản phân tán này có thể cung cấp cả các mô hình lập kế hoạch giao nhận và giảm chi phí để đáp ứng các tiêu chuẩn về độ tin cậy.”