Đăng ký thành viên

Mô hình mạng lưới điều phối vì một lưới điện thông minh hơn

Các công ty điện lực cần hiểu được vị trí các thiết bị kết nối trên lưới điện vật lý để nhận dạng, phân tích và quản lý tối ưu từng phần của lưới điện (Ảnh st)

Những thách thức liên quan đến dữ liệu lưới điện và cách quản lý mô hình mạng lưới (NMM) có thể tạo ra một nguồn dữ liệu đáng tin cậy duy nhất.

Các công ty điện lực trên toàn thế giới đang phải đối mặt với khối lượng dữ liệu ngày càng tăng khi ngày càng có nhiều tài sản được bổ sung vào lưới điện - mọi thứ từ các cảm biến thông minh và thiết bị cần thiết để hiện đại hóa cơ sở hạ tầng lưới điện đến phát năng lượng tái tạo và các nguồn năng lượng phân tán như pin và xe điện. Riêng đối với các công ty điện lực, dữ liệu không chỉ bao gồm thông tin thời gian thực mà còn bao gồm kết nối điện và cấu trúc mạng lưới.

Hiểu được vị trí nơi các thiết bị kết nối trên lưới điện vật lý là rất quan trọng đối với các công ty điện lực để nhận dạng, phân tích và quản lý tối ưu từng phân đoạn của lưới điện. Các công ty điện lực cần một chiến lược mô hình mạng lưới mạnh mẽ trên toàn doanh nghiệp để nắm bắt tất cả dữ liệu lưới điện trong một nguồn dữ liệu đáng tin cậy duy nhất hợp nhất vận hành, lập kế hoạch và quản lý tài sản đồng thời loại bỏ sự kém hiệu quả của các cơ sở dữ liệu cô lập.

Ngày nay, chúng ta đang trải nghiệm ​​sự bùng nổ của các dàn năng lượng mặt trời, trang trại gió, công tơ thông minh, và bộ sạc xe điện (EV). Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), chỉ tính riêng trong lĩnh vực điện, dự kiến tỷ trọng năng lượng tái tạo ​​sẽ tăng từ 30% vào năm 2023 lên 46% vào năm 2030.

Trong khi đó, các kỳ vọng của hộ tiêu thụ về dịch vụ tin cậy vẫn còn đó, và các cơ quan điều tiết yêu cầu cải thiện tính minh bạch và khả năng tương tác. Theo truyền thống, các công ty điện lực đã quản lý các lưới điện của họ bằng nhiều cơ sở dữ liệu độc lập để biết thông tin khách hàng, quản lý tài sản và dữ liệu vận hành. Tuy nhiên, theo thời gian, các hệ thống độc lập này có thể mất đồng bộ. Khi thêm thiết bị mới hoặc thực hiện bảo trì, các nhóm phải vật lộn để hài hòa các sai lệch, dẫn đến những chênh lệch tốn kém. Khối lượng rất lớn dữ liệu đầu vào chỉ khuếch đại thêm các vấn đề này, khiến việc duy trì một góc nhìn hiện tại về các vị trí và kết nối các nguồn lực trở nên khó khăn.

Đưa vào áp dụng quản lý mô hình mạng lưới

Quản lý mô hình mạng lưới (NMM) giải quyết những thách thức này bằng cách hợp nhất tất cả dữ liệu có liên quan thành một nguồn sự thật duy nhất. Thay vì làm việc với các chế độ xem phân mảnh, NMM tạo ra một biểu diễn kỹ thuật số toàn diện về mạng lưới điện: bao gồm mọi thứ từ các đường dây truyền tải điện áp cao và các trạm biến áp đến các máy biến áp phân phối cục bộ, các hệ thống điện mặt trời mái nhà và các điểm sạc.

Trên thực tế, lớp dữ liệu tích hợp này hợp nhất thông tin từ các hệ thống vốn trước đây không kết nối với nhau. Ví dụ, một nhóm lập kế hoạch dự báo tăng trưởng phụ tải cho một dự án phát triển mới và một nhóm vận hành ứng phó với sự cố mất điện đều có thể tham chiếu cùng một tập dữ liệu chứa hồ sơ thiết bị điện, dữ liệu không gian địa lý và số liệu tính năng. Góc nhìn chung này giúp cắt giảm sai lỗi, đẩy nhanh quá trình ra quyết định và tránh các nỗ lực trùng lặp.

Vị trí trung tâm của NMM là phần mềm xử lý các luồng dữ liệu thời gian thực và lưu trữ chúng trong một cơ sở dữ liệu có thể mở rộng quy mô. Cho dù triển khai trên đám mây, tại chỗ hay dưới dạng giải pháp hybrid, hệ thống này vượt xa các công cụ lập bản đồ truyền thống bằng cách kết hợp kết nối điện chi tiết, các cấp điện áp và các tham số về tình trạng tài sản. Kết quả là một bản đồ động, có độ phân giải cao của lưới điện, cho phép mô phỏng và phân tích chính xác hơn.

Áp dụng các tiêu chuẩn tương tác mở

Một yếu tố chính của chiến lược mô hình mạng lưới thành công là áp dụng các tiêu chuẩn khả năng tương tác mở, chẳng hạn như Mô hình Thông tin Chung (CIM). Sử dụng một định dạng chuẩn cho dữ liệu hệ thống điện cho phép các công ty điện lực chia sẻ thông tin một cách an toàn giữa các phòng ban nội bộ, các công ty điện lực lân cận và các nhà điều hành hệ thống khu vực. Khi các lưới điện trở nên phụ thuộc lẫn nhau hơn, khả năng trao đổi dữ liệu nhanh chóng và chính xác là rất quan trọng.

Trước đây, nhiều công ty điện lực hoạt động với các hệ thống khép kín gặp khó khăn trong việc trao đổi dữ liệu. Khi năng lượng tái tạo trở nên quan trọng, những hạn chế của các phương pháp độc quyền trở nên rõ ràng. Nếu không có một khuôn khổ nhất quán, việc chia sẻ dữ liệu lập kế hoạch hoặc trạng thái nguồn lực theo thời gian thực có thể trở nên cồng kềnh và dễ xảy ra sai lỗi. Việc triển khai CIM hợp lý hóa các quy trình này, đảm bảo tất cả những người tham gia đều diễn giải và hành động theo dữ liệu một cách nhất quán.

Tạo điều kiện thuận lợi cho cộng tác thời gian thực

Một lợi thế khác của NMM là khả năng hỗ trợ sự cộng tác gần như ngay lập tức giữa các công ty điện lực, các đối tác và thậm chí là các khách hàng. Khi mô hình này chấp nhận đầu vào từ nhiều nguồn, thông tin sẽ truyền nhanh với ít nút thắt hơn. Ví dụ, chủ sở hữu xe điện có thể gửi dữ liệu từ bộ sạc tại nhà của họ thông qua ứng dụng do công ty điện lực cung cấp, tự động cập nhật mô hình mạng lưới và thông báo cho những người lập kế hoạch về các điểm phụ tải mới. Tương tự như vậy, dữ liệu từ các tấm pin mặt trời mái nhà cung cấp cho người vận hành một cái nhìn rõ ràng hơn về các nguồn phát điện phân tán, giúp tinh chỉnh dự báo phụ tải và quản lý điện áp.

Dữ liệu do đám đông cung cấp đặc biệt hữu ích trong thời gian mất điện. Một cư dân báo cáo về một đường dây điện bị đứt với một bức ảnh gắn thẻ địa lý thông qua ứng dụng di động có thể nhắc nhở cập nhật gần như theo thời gian thực cho mô hình mạng lưới. Tính tức thời này cho phép đội bảo trì và nhân viên phòng điều khiển hành động nhanh chóng, giảm thời gian chết và tăng cường an toàn công cộng. Theo thời gian, luồng dữ liệu thực địa liên tục cải thiện độ chính xác của mô hình, hợp lý hóa hơn nữa thời gian phản hồi và lập kế hoạch.

Kết nối các hệ thống vận hành và doanh nghiệp

Theo truyền thống, công nghệ vận hành (OT) và công nghệ thông tin (IT) trong các công ty điện lực hoạt động trong các silo riêng biệt. Trong khi các phòng điều khiển sử dụng phần mềm chuyên dụng để theo dõi lưới điện thời gian thực, các phòng ban công ty lại dựa vào các nền tảng khác nhau để lập kế hoạch và phân tích. NMM thu hẹp khoảng cách này bằng cách cung cấp một điểm tham chiếu nhất quán cho cả những người dùng OT và IT. Các nhóm vận hành có thể theo dõi các dòng công suất lưới điện theo thời gian thực trong khi các nhà lập kế hoạch, quản lý tài sản và nhóm tài chính có thể sử dụng cũng dữ liệu đó để dự báo dài hạn và nâng cấp hệ thống.

Bằng cách hợp nhất dữ liệu, các công ty điện lực có thể tiết kiệm thời gian để xác minh hồ sơ trên nhiều hệ thống khác nhau. Hơn nữa, một mô hình thống nhất sẽ tăng cường bảo mật. Nhiều cơ sở dữ liệu không kết nối thường tạo ra lỗ hổng, trong khi một mô hình trung tâm với các biện pháp kiểm soát truy cập chặt chẽ giúp duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu và ngăn ngừa sai lỗi.

Nâng cao độ tin cậy và tích hợp năng lượng tái tạo

Khả năng tương tác cải thiện, cập nhật theo thời gian thực và dữ liệu thống nhất giúp đơn giản hóa việc tích hợp các nguồn lực tái tạo và công nghệ phân phối tiên tiến. Các nhà điều hành có thể đánh giá chính xác hơn tác động của điện mặt trời hoặc điện gió không liên tục và các công ty điện lực có thể lập kế hoạch tốt hơn cho các khu vực mà pin hoặc EV mới sẽ thay đổi các mô hình phụ tải. Sự rõ ràng này giúp ngăn ngừa việc đánh giá thấp ứng suất lưới điện và đảm bảo nhắm mục tiêu chính xác cho các khoản đầu tư năng lực khi cần thiết.

Ngoài ra, một mô hình mạng lưới duy nhất giúp tăng tốc phát hiện và giải quyết chạm chập. Thay vì chờ đợi cập nhật từ các phòng ban khác nhau, người vận hành có thể truy cập trực tiếp dữ liệu mạng lưới mới nhất. Bằng cách truy cập thông tin toàn diện, theo thời gian thực, việc thực hiện phân tích, cho dù là về lưu lượng phụ tải, tình trạng chạm chập hay kế hoạch dự phòng, đều chính xác hơn. Điều này cải thiện độ tin cậy và an toàn bằng cách nhận dạng các mối nguy tiềm ẩn trước khi chúng leo thang.

Con đường thông minh hơn phía trước

Việc chuyển dịch sang một mô hình mạng thống nhất là một động thái chiến lược đối với các công ty điện lực nhằm mục đích chuyển đổi cách họ thu thập, lưu trữ và hành động trên khối lượng dữ liệu ngày càng tăng. Một nguồn thông tin duy nhất dẫn đến ít sai lỗi hơn, ra quyết định nhanh hơn và tiết kiệm chi phí đáng kể. Khi các quy định và công nghệ tiếp tục tiến triển, các công ty điện lực với các mô hình chính xác, thời gian thực sẽ có vị thế tốt hơn để quản lý các thách thức trong tương lai.

Dữ liệu chính xác giúp hỗ trợ cho việc lập kế hoạch hiệu quả. Bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn mở, cho phép gửi dữ liệu khách hàng liền mạch và liên kết nhiều chức năng công ty điện lực khác nhau, quản lý mô hình mạng lưới cung cấp một góc nhìn toàn diện về lưới điện. Cách tiếp cận này không chỉ có lợi cho người vận hành phòng điều khiển mà còn cho cả các kỹ thuật viên hiện trường và những người ra quyết định cấp cao, giúp nâng cao hiệu quả, độ tin cậy và khả năng thích ứng chung của hệ thống điện.

Cuối cùng, cho dù mục tiêu là cải thiện độ dẻo dai, tích hợp nhiều nguồn năng lượng tái tạo hơn hay đáp ứng nhu cầu của bối cảnh năng lượng đang thay đổi, thì một mô hình mạng lưới thống nhất là công cụ quan trọng trong việc xây dựng lưới điện thông minh hơn và thích ứng hơn.

Biên dịch: Phạm Gia Đại

Theo "smart-energy", tháng 4/2025