Đăng ký thành viên

Tại sao các công ty điện lực muốn nhanh chóng triển khai công nghệ DLR

 Tình trạng tắc nghẽn truyền tải hiện ảnh hưởng đến khoảng 70% lưới điện Mỹ. Các nút thắt cổ chai đang làm chậm quá trình kết nối các nguồn năng lượng sạch giá rẻ, hạn chế việc truyền tải điện giữa các khu vực, làm tăng chi phí vận hành và chi phí tiêu thụ.

Công nghệ đánh giá động đường dây truyền tải (DLR) giảm thiểu những thách thức về tắc nghẽn truyền tải (Ảnh st)

Công nghệ đánh giá động đường dây truyền tải (DLR) giúp giảm thiểu những thách thức này bằng cách tìm ra công suất truyền tải mới quý giá. DLR cho phép các nhà điều hành sử dụng công suất tối đa của cơ sở hạ tầng hiện có bằng cách điều chỉnh động các giới hạn truyền tải dựa trên các điều kiện môi trường theo thời gian thực như tốc độ gió và nhiệt độ. DLR giúp các công ty điện lực trì hoãn việc nâng cấp cơ sở hạ tầng tốn kém trong khi tối đa hóa lưu lượng điện trong thời gian cao điểm, giảm thiểu các gián đoạn dịch vụ liên quan đến công suất và giải phóng năng lực kết nối các nguồn năng lượng sạch.

Đánh giá động đường dây mang lại lợi ích kinh doanh cho các công ty điện lực trong ba lĩnh vực: Công nghệ DLR tối đa hóa tiện ích của các đường dây truyền tải hiện có, cho phép trì hoãn hoặc ưu tiên lại các khoản đầu tư cơ sở hạ tầng. DLR cắt giảm đáng kể chi phí của người đóng tiền điện thông qua cải thiện độ tin cậy, hiệu suất và tiết kiệm chi phí điện. Cuối cùng, nó đơn giản hóa việc tuân thủ các quy định yêu cầu về cung cấp năng lượng an toàn hơn, sạch hơn và với giá cả phải chăng hơn.

Tiết kiệm chi phí vốn bằng cách tối đa hóa tuổi thọ của các đường dây hiện có

Các công ty điện lực nhiều khi phải cân nhắc giữa việc bổ sung thêm các đường dây mới hoặc thay dây dẫn để giải quyết các vấn đề về hạn chế truyền tải. Cả hai lựa chọn này đều tốn kém và mất thời gian. Chi phí trung bình để xây dựng các đường dây truyền tải mới thay đổi tùy theo các yếu tố như công suất điện áp, địa hình và các yêu cầu về quy định. Chi phí thường dao động từ 0,94 triệu USD đến 1,6 triệu USD cho mỗi kilômet đường dây 355kV, trong khi chi phí cho các đường dây 765kV có thể lên tới 1,9 triệu USD đến 3,1 triệu USD cho mỗi kilômet. Các chi phí này bao gồm việc xác định vị trí, mua hành lang truyền tải, vật liệu, nhân công và xây dựng, chưa kể đến các hạn chế xung quanh các khu vực nhạy cảm hoặc đô thị.

Theo nghiên cứu, việc thay dây dẫn hiện có bằng các dây dẫn tiên tiến, có công suất lớn hơn thường tiết kiệm chi phí hơn so với việc xây dựng các đường dây mới - rẻ hơn khoảng 50% đến 75% - mặc dù vật liệu có thể đắt hơn gấp hai đến ba lần so với các dây dẫn thông thường. Các công ty điện lực thường phải đối mặt với chi phí từ 188.000 đến 630.000 USD cho mỗi kilômet, tùy thuộc vào độ phức tạp của dự án. Mặc dù những cải tiến này là cần thiết về lâu dài nhưng các công ty điện lực vẫn cần phải tối ưu hóa cơ sở hạ tầng của mình trong thời gian tạm thời. Đây chính là lúc DLR vào cuộc.

Công nghệ DLR có chi phí tương đối phải chăng, đặc biệt là khi so sánh với các nâng cấp lưới điện truyền thống. Các hệ thống DLR dễ mua và dễ lắp đặt hơn, và chỉ bằng một phần nhỏ chi phí xây dựng lại hoặc thay dây dẫn cho các đường dây. Việc triển khai công nghệ DLR có thể tốn 32.000USD cho mỗi kilômet đối với các đường dây ngắn nhưng giá sẽ giảm đáng kể khi chiều dài đường dây tăng lên. DLR cho phép các công ty điện lực sử dụng toàn bộ công suất đường dây truyền tải và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động tốn kém do tắc nghẽn. Việc triển khai DLR trên các đường dây truyền tải hiện có sẽ cho phép các công ty điện lực có thêm thời gian, trì hoãn các khoản đầu tư vốn vào các đường dây truyền tải mới hoặc thay dây dẫn, và ngay lập tức giảm bớt các hạn chế về công suất trên các đường dây hiện có.

Tiết kiệm cho người trả tiền điện: Lợi ích không thể phủ nhận của DLR

Để định lượng khoản tiết kiệm nhờ công nghệ DLR, các công ty điện lực phải đánh giá và đo lường chi phí tắc nghẽn hiện tại (thường là ẩn) của họ. Chi phí tăng cao khi các đường dây truyền tải không thể đáp ứng nhu cầu về lưu lượng điện, dẫn đến giá điện và chi phí điều độ lại cao hơn. Ví dụ như ở Mỹ, các chi phí bao gồm giá cận biên theo vị trí (LMP), chi phí điều độ lại, cắt giảm và đôi khi là các phí tắc nghẽn do các nhà điều hành hệ thống độc lập tính toán.

Chi phí LMP. Khi đường dây truyền tải bị tắc nghẽn, LMP ở những khu vực bị hạn chế công suất sẽ tăng lên. Sự khác biệt giữa các LMP tại điểm phát điện và điểm tiêu thụ cho biết chi phí tắc nghẽn. Ví dụ, nếu như LMP tại nút phát điện là 30USD/MWh và tại nút tải, nó tăng lên thành 50USD/MWh do tắc nghẽn, thì phí tắc nghẽn là 20USD/MWh.

Chi phí điều độ lại. Chi phí của việc thay đổi điều độ theo kế hoạch để tránh quá tải các đường dây có thể tính là chênh lệch giữa chi phí phát điện ban đầu (rẻ hơn) và chi phí phát điện thay thế (đắt hơn). Ví dụ, nếu nguồn phát điện rẻ hơn có sẵn ở mức 20USD/MWh, nhưng điều độ lại đến một nhà máy địa phương có chi phí 60USD/MWh và công ty điện lực phải phát 100MWh, thì chi phí điều độ lại là: (60 – 20) × 100 = 4.000USD.

Cắt giảm. Điều này đề cập đến các tình huống khi mà các nhà điều hành lưới điện giảm sản lượng của các nguồn phát điện để tránh quá tải đường dây truyền tải. Nó có thể đo bằng doanh thu bị mất và giảm hiệu quả hoạt động, tính bằng lượng năng lượng bị cắt giảm nhân với giá trị thị trường của năng lượng đó. Ví dụ như, nếu 500MWh năng lượng gió bị cắt giảm và giá thị trường là 40USD/MWh, thì chi phí này là 500 × 40 = 20.000USD.

Bằng cách khai thác lợi thế LMP thời gian thực tại Mỹ (hoặc dữ liệu theo vùng tại Liên minh Châu Âu [EU]), chi phí điều độ lại và nhật ký cắt giảm, các công ty điện lực và nhà điều hành thị trường có thể ước tính chính xác chi phí tắc nghẽn. Các nghiên cứu điển hình từ các khách hàng của Ampacimon là Công ty PPL tại Mỹ, Tập đoàn Elia tại Bỉ và Tập đoàn TenneT tại Hà Lan đã chỉ ra rằng đánh giá động đường dây truyền tải làm giảm chi phí tắc nghẽn thông qua việc tìm và sử dụng công suất đường dây truyền tải.

Giảm chi phí tắc nghẽn tiết kiệm cho người trả tiền điện hàng triệu USD

Nhiều công ty điện lực hướng tới tương lai đã nhìn thấy lợi ích của DLR và giảm chi phí tắc nghẽn từ 150.000 đến 250.000 USD mỗi ngày bằng cách mở khóa công suất bổ sung mà không cần các đường dây mới. Khách hàng của Ampacimon là Elia ở Bỉ và PPL ở Mỹ nhận thấy rằng DLR đã tăng hiệu suất vận hành, cung cấp độ tin cậy lưới điện tốt hơn, và tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo hiệu quả hơn. Các dự án này nêu bật cách DLR có thể giảm thiểu các hạn chế về truyền tải và trì hoãn các khoản đầu tư vốn, mang lại thời gian hoàn vốn nhanh chóng.

Khách hàng của Ampacimon là PPL và Elia đã lưu ý rằng có thể đạt lợi tức đầu tư (ROI) chỉ trong vòng vài tháng. Việc triển khai DLR trên toàn cầu giúp tăng công suất trung bình từ 20% đến 40%, giúp các công ty điện lực xử lý nhu cầu ngày càng tăng mà không cần nâng cấp cơ sở hạ tầng. Ví dụ, nhờ công nghệ DLR, PPL đã tăng trung bình 30% công suất đường dây, mang lại khoản tiết kiệm 64 triệu USD trên một đường dây trong năm đầu tiên. Elia và RTE tại Pháp cũng đạt mức tăng trung bình 30% trong năm đầu tiên. Điều này cho thấy việc đầu tư vào công nghệ DLR có thể giúp cải thiện đáng kể tính năng đồng thời đảm bảo tính ổn định của lưới điện và độ tin cậy dịch vụ khách hàng tốt hơn. Bảng 1 cho thấy một ví dụ về tính toán ROI.

Bảng 1. Tính toán ROI cho một đường dây truyền tải trang bị DLR.

Mặc dù ví dụ trên chỉ là ước tính, nhưng rõ ràng là khi sử dụng các con số một cách thận trọng thì kết quả cũng sẽ mang tính thận trọng, và lợi nhuận thực tế nhiều khả năng sẽ cao hơn. Chúng ta đã thấy rằng chi phí tắc nghẽn nhiều đến mức ngay cả khi sử dụng các con số thận trọng trong ROI ước tính vẫn cho thấy thời gian hoàn vốn là nhiều tháng. Thời gian hoàn vốn hiếm khi vượt quá một năm ở những khu vực có tình trạng tắc nghẽn hơn 5%.

Thực hiện ngay các yêu cầu theo quy định

Phát và phân phối năng lượng là ưu tiên hàng đầu của các chính phủ trên toàn thế giới. Ủy ban Điều tiết Năng lượng Liên bang (FERC) tại Mỹ và Cơ quan Cộng tác các Nhà điều tiết năng lượng (ACER) tại EU là hai ví dụ. Thông qua các cơ quan này, các công ty điện lực có nghĩa vụ tuân thủ các quy định đảm bảo phân phối năng lượng công bằng và an toàn. Nhiều tổ chức trong số này cũng tập trung vào quá trình khử cacbon và các quy định về môi trường ảnh hưởng đến sản xuất và phân phối năng lượng.

Tại Mỹ, bang California là một trong số ít các nơi yêu cầu các công ty điện lực kết hợp các công nghệ tăng cường lưới điện (GET) để tăng công suất truyền tải, giảm tắc nghẽn, cải thiện độ tin cậy và tính linh hoạt của lưới điện. Một số bang khác và FERC yêu cầu các công ty điện lực áp dụng các GET thông qua các lệnh điều tiết, tích hợp chúng vào các trường hợp lập quy hoạch lưới điện và xây dựng biểu giá điện. Các quy định cũng như các ưu đãi đều đang được xây dựng và triển khai trên khắp nước Mỹ và các thị trường năng lượng toàn cầu khác.

Các công ty điện lực triển khai công nghệ DLR không chỉ thu được lợi ích từ việc tiết kiệm vốn khi họ trì hoãn cải thiện hệ thống truyền tải và tiết kiệm cho người trả tiền điện, mà còn đi trước các yêu cầu về quy định đang chờ xử lý. Cuối cùng, bằng cách tối đa hóa năng lực của cơ sở hạ tầng hiện có, các công ty điện lực có thể giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn cản trở việc kết nối các nguồn năng lượng mới, giá rẻ và sạch. 

Biên dịch: Phạm Gia Đại

Theo “powermag”, tháng 1/2025