Đăng ký thành viên

Tại sao lưới điện phải ở trạng thái cân bằng?

Cân bằng lưới điện là rất quan trọng (Ảnh st)

Lượng điện năng đưa lên lưới điện phải luôn bằng lượng điện năng tiêu thụ, nếu không sẽ xảy ra tình trạng mất điện. Điều này đã trở nên phức tạp hơn nhiều do sự gia tăng sản xuất năng lượng tái tạo, vốn có thể thay đổi không ngừng tùy thuộc vào thời tiết. Các nhà máy điện thông thường phải bù đắp cho những biến động liên tục này, đặc biệt là do không thể tích trữ điện với lượng lớn trong một thời gian dài.

Sự cân bằng này được đo như thế nào?

Điểm cân bằng của mạng lưới điện châu Âu hoạt động trên dòng điện xoay chiều ở tần số 50Hz còn ở Mỹ, tần số tham chiếu là 60Hz.

Các nhà điều hành lưới điện đảm bảo để tần số này duy trì ổn định 24 giờ một ngày, 7 ngày một tuần. Ngưỡng dung sai là ±0,050Hz.

Các TSO đảm bảo cân bằng từng phút giữa sản xuất và tiêu thụ điện 24 giờ một ngày, 7 ngày một tuần (Ảnh st)

Điều gì xảy ra nếu có sự mất cân bằng?

Quá nhiều điện nhưng nhu cầu tiêu thụ thấp

Nếu quá nhiều điện năng được cấp lên lưới điện so với lượng điện tiêu thụ, tần số điện sẽ tăng lên. Điều này sẽ dẫn đến nguy cơ các nhà máy này ngắt kết nối khỏi lưới điện sau một khoảng thời gian vì các nhà máy điện chỉ được thiết kế để hoạt động trong một dải tần nhất định.

Nhu cầu điện năng cao nhưng điện sẵn có thấp

Nếu chúng ta cấp quá ít điện để đáp ứng nhu cầu, tần số sẽ giảm xuống. Từ 49Hz, kế hoạch sa thải phụ tải tự động được kích hoạt để tránh cắt điện. Đó là vì nếu tần số tụt xuống quá mức, các nhà máy điện sẽ lần lượt ngắt điện cho đến khi rã lưới hoàn toàn, tức là mất điện hoàn toàn.

Ai tham gia quản lý cân bằng lưới điện?

• Elia là nhà điều hành hệ thống truyền tải điện (TSO) cao áp của Bỉ. TSO này đảm bảo cân bằng từng phút giữa sản xuất và tiêu thụ điện 24 giờ một ngày, 7 ngày một tuần và chịu trách nhiệm cung cấp một mạng lưới đáng tin cậy cho việc vận chuyển đường dài và xuất nhập khẩu điện.
• Các bên chịu trách nhiệm tiếp cận (ARP) được chỉ định cho từng điểm trên lưới điện cao áp nơi lấy điện ra hoặc cấp điện vào. Họ có thể là nhà sản xuất điện, hộ tiêu thụ lớn, nhà cung cấp hoặc công ty mua bán điện. Họ cũng được các nhà cung cấp năng lượng chỉ định cấp điện cho một số hoặc tất cả các khách hàng của họ được kết nối với lưới điện phân phối. Các ARP này chịu trách nhiệm cân bằng các sản lượng điện cấp lên lưới điện và điện tiêu thụ từ lưới điện của người dùng trong danh mục đầu tư của họ mỗi 15 phút.
• Các nhà sản xuất điện cấp điện lên lưới điện. Cần lưu ý rằng ngày càng nhiều hộ tiêu thụ tư nhân cũng đang sản xuất điện bằng cách sử dụng các tấm pin mặt trời.
• Các hộ tiêu thụ ảnh hưởng đến sự cân bằng bằng cách tiêu thụ các lượng điện khác nhau tại những thời điểm nhất định. Do đó, chúng ta cũng đóng vai trò tích cực trong sự cân bằng trên lưới mà nhiều khi không hề biết điều đó.

Sự phát triển của các công tơ thông minh có thể cho phép chúng ta tiến xa hơn trong việc thực hiện các biểu giá phù hợp với điều kiện thời gian thực (Ảnh st)

Chúng ta có thể hành động ra sao để duy trì sự cân bằng này?

1. Giảm hoặc tăng sản lượng điện

Chúng ta có thể điều tiết tạm thời (tăng lên hoặc giảm xuống) một số trạm phát điện hoặc khởi động các nhà máy điện dự phòng. Các bể phân giải khí (CCGT - tuabin khí chu trình kết hợp), có khả năng phản ứng cao, đóng một vai trò quan trọng ở đây.

2. Giảm sử dụng điện

Các thỏa thuận được ký kết với một số khách hàng chuyên nghiệp nhất định (hộ tiêu thụ và hộ tiêu thụ kiêm phát điện). Ở những nơi có rủi ro mất cân bằng lưới điện, các khách hàng công nghiệp này thỏa thuận điều tiết mức tiêu thụ và/hoặc sản xuất của họ trong một khoảng thời gian nhất định. Đổi lại, họ nhận được khoản bồi thường tài chính.

Về lâu dài, các nhà điều hành lưới điện cũng có thể tác động đến hành vi của hộ tiêu thụ bằng cách điều chỉnh giá cả để san bằng mức tiêu thụ. Ngày nay, các hộ tiêu thụ tư nhân được khuyến khích sử dụng điện rẻ hơn (biểu giá kép theo giờ) khi các khách hàng công nghiệp đang tiêu thụ ít hơn. Một ví dụ khác: hệ thống biểu giá mỗi 15 phút nhằm ngăn cản các hộ tiêu thụ công nghiệp có mức tiêu thụ quá cao.

Sự phát triển của các công tơ thông minh có thể cho phép chúng ta tiến xa hơn trong việc thực hiện các biểu giá phù hợp với điều kiện thời gian thực.

3. Xuất nhập khẩu điện

Vì lưới điện của Bỉ được kết nối với một mạng lưới lớn của châu Âu, các nhà điều hành lưới điện lân cận cũng có thể được kêu gọi nhập khẩu hoặc xuất khẩu điện.

4. Sa thải phụ tải

Việc sa thải phụ tải bao gồm tạm thời ngưng cấp điện cho một số khách hàng sử dụng điện để tránh tình trạng cắt điện trên diện rộng. Giải pháp này chỉ được sử dụng như một biện pháp cuối cùng.

5. Tích trữ điện

Giải pháp này vẫn chưa thể thực hiện được trên quy mô lớn trên lưới điện. Nhưng trong tương lai, các acquy tích trữ điện khổng lồ trong các bể chứa có thể hoạt động như các bộ đệm (một số dự án kiểu này đang được tiến hành). Một dàn lớn các acquy nhỏ trong gia đình được kết nối với lưới điện thông minh cũng có thể đóng một vai trò quan trọng. Các acquy xe điện cũng có thể có tác dụng tương tự.

Các dự án tích trữ điện nhằm mục đích san bằng phụ tải theo chu kỳ 24 giờ - ví dụ bằng cách sạc acquy vào ban ngày khi sản lượng các tấm pin mặt trời ở mức tối đa - và trả lại điện trong thời gian cao điểm vào buổi tối. Với công nghệ hiện nay, không thể tích trữ điện vào mùa hè để trả lại vào mùa đông.

Biên dịch: Bùi Thị Thu Hường

Theo “energyguide’’