Đăng ký thành viên

Thay đổi cách phân phối điện bằng các nhà máy điện ảo

VPP cung cấp giải pháp quản lý phân phối điện mang tính cách mạng (Ảnh st)

Trong bối cảnh ngành điện (sản xuất và phân phối điện) đang chuyển mình nhanh chóng nhằm thích ứng với các hệ thống năng lượng bền vững và dẻo dai, các nhà máy điện ảo (VPP) đang nổi lên khẳng định vai trò của một công nghệ trọng yếu. Các VPP cung cấp một cách tiếp cận mang tính cách mạng bằng cách tích hợp các nguồn năng lượng phi tập trung vào một tổ máy điện đủ lớn để tăng cường sự ổn định của lưới điện thông qua quản lý phụ tải linh hoạt. Bài viết này đi sâu vào cơ chế của các VPP, lợi ích của chúng đối với các công ty điện lực, những thách thức khi triển khai và triển vọng tương lai do những tiến bộ công nghệ thúc đẩy.

Sự phát triển quan trọng đi đầu trong thay đổi này là gia tăng các nhà máy điện ảo. Số liệu từ Nhà phân tích Grand View Research (Ireland) chỉ ra rằng quy mô thị trường toàn cầu cho các VPP được định giá ở mức 3,42 tỷ đô la vào năm 2022, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) dự kiến ​​là 22,0% từ năm 2023 đến năm 2030. 

Sự tăng trưởng nhanh chóng này có thể là do nhiều lợi ích mà các VPP mang lại, bao gồm tăng cường tính ổn định của lưới điện, cải thiện hiệu quả năng lượng và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuyển dịch sang lưới điện không phát thải cacbon. Bằng cách phát huy lợi thế các nguồn năng lượng phi tập trung và năng lượng tái tạo quy mô nhỏ, các VPP đang ở vị thế cách mạng hóa cách chúng ta quản lý phân phối năng lượng.

Hiểu về các nhà máy điện ảo

VPP có thể dự báo nhu cầu năng lượng, tối ưu hóa sản xuất năng lượng và thậm chí tham gia vào thị trường năng lượng (Ảnh st)

VPP hoạt động bằng cách tích hợp nhiều nguồn năng lượng phân tán khác nhau, cả năng lượng tái tạo và truyền thống, thành một thực thể duy nhất nằm trong sự kiểm soát. Sự tổng hợp này cho phép quản lý hiệu quả hơn các nguồn năng lượng, cung cấp cho các công ty điện lực sự linh hoạt cần thiết để ứng phó với những thay đổi về cung và cầu năng lượng. Bằng cách sử dụng các phần mềm và thuật toán tiên tiến, các VPP có thể dự báo nhu cầu năng lượng, tối ưu hóa sản xuất năng lượng và thậm chí tham gia vào thị trường năng lượng, cung cấp các dịch vụ như điều chỉnh tần số và hỗ trợ điện áp.

Đối với các công ty điện lực, các VPP đại diện cho sự chuyển đổi từ các phương pháp sản xuất điện truyền thống, tốn kém sang các phương án thay thế kinh tế hơn và thân thiện hơn với môi trường. Sự chuyển đổi này không chỉ làm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch mà còn giảm thiểu nhu cầu đầu tư cơ sở hạ tầng quy mô lớn. 

Bằng cách cân bằng cung và cầu trong điều kiện biến động, các VPP có thể ngăn ngừa các vụ mất điện và đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định. Trong thời gian nhu cầu cao điểm, các VPP có thể điều độ năng lượng tích trữ trong acquy hoặc giảm mức tiêu thụ thông qua các chương trình phản ứng theo nhu cầu, giảm bớt gánh nặng cho lưới điện. Phát huy lợi thế các thuật toán tiên tiến và phân tích dữ liệu thời gian thực, các VPP có thể tiên đoán và giải quyết các mất cân bằng tiềm năng trước khi chúng leo thang, cung cấp cách tiếp cận chủ động để quản lý lưới điện.

Ngoài ra, các VPP tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo, quản lý bản chất không liên tục của chúng bằng cách tích trữ năng lượng dư thừa trong thời gian sản xuất cao điểm và phân phối khi cần đến. Năng lực này làm giảm sự phụ thuộc vào các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch và hỗ trợ các mục tiêu khử cacbon. Phi tập trung sản xuất năng lượng thông qua các nhà máy điện ảo cũng cải thiện độ dẻo dai của hệ thống điện. Khi xảy ra các sự cố nội bộ, các hệ thống phi tập trung có thể tiếp tục hoạt động độc lập, từ đó tránh được các vụ mất điện diện rộng và giảm thiểu tổn thất truyền tải, thông qua đó nâng cao hiệu suất năng lượng tổng thể.

Bằng cách cho phép lưới điện linh hoạt và phản ứng nhanh hơn, các VPP cũng góp phần cắt giảm phát thải khí nhà kính. Điều này rất quan trọng đối với các công ty điện lực và các quốc gia muốn đạt được các mục tiêu về khí hậu và giảm phát thải cacbon. Các VPP có thể tích hợp với các nguồn năng lượng đa dạng, bao gồm gió, mặt trời, thủy điện và sinh khối, cho phép năng lượng cân bằng hơn và bền vững hơn. Sự đa dạng này không chỉ tăng cường an ninh năng lượng mà còn giảm tác động môi trường của sản xuất điện.

Hơn nữa, các VPP cung cấp những lợi thế kinh tế đáng kể. Các công ty điện lực có thể tham gia vào thị trường năng lượng, tạo ra doanh thu bằng cách bán năng lượng dư thừa hoặc cung cấp các dịch vụ phụ trợ như điều tần và hỗ trợ điện áp. Động lực kinh tế này thúc đẩy việc áp dụng các VPP, khiến chúng trở thành giải pháp khả thi về tài chính cho quản lý lưới điện hiện đại.

Vượt qua những thách thức trong quá trình triển khai

Việc triển khai VPP vẫn đặt ra nhiều thách thức (Ảnh st)

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc triển khai các VPP vẫn đặt ra nhiều thách thức. Việc tích hợp các VPP với cơ sở hạ tầng lưới điện hiện có đòi hỏi sự phối hợp và đầu tư đáng kể. Các công điện lực phải đảm bảo truyền thông liền mạch và khả năng tương tác giữa các nguồn năng lượng phân tán (DER) và các hệ thống điều khiển trung tâm. Điều này bao gồm việc nâng cấp các hệ thống kế thừa, đầu tư vào các công nghệ truyền thông tiên tiến và triển khai các giao thức chuẩn hóa để kết nối với các tài sản lưới điện.

Khung pháp lý và chính sách cũng rất quan trọng cho việc áp dụng các nhà máy điện ảo. Chính phủ và các cơ quan điều tiết cần thiết lập các hướng dẫn và động lực rõ ràng để khuyến khích triển khai VPP. Điều này bao gồm việc tạo ra các điều kiện thị trường thuận lợi, cung cấp các ưu đãi tài chính cho các công trình lắp đặt DER và thực hiện các chính sách hỗ trợ tích hợp VPP vào lưới điện. Ví dụ, gói Năng lượng sạch cho tất cả người dân châu Âu của Liên minh châu Âu bao gồm các điều khoản về phát triển và tích hợp lưới điện thông minh và các VPP. Đặc biệt, Chỉ thị về năng lượng tái tạo yêu cầu các quốc gia thành viên phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp nhận năng lượng tái tạo thông qua các khung pháp lý hỗ trợ, từ đó gián tiếp hỗ trợ sự tăng trưởng của các VPP.

Nâng cao nhận thức và sự chấp nhận của công chúng đối với các VPP là thiết yếu để áp dụng rộng rãi các VPP. Các hộ tiêu thụ cần hiểu được lợi ích của việc tham gia các chương trình VPP, chẳng hạn như giảm hóa đơn tiền điện và tăng độ tin cậy của năng lượng. Các chiến dịch giáo dục, sáng kiến ​​​​tham gia cộng đồng và truyền thông minh bạch có thể giúp xây dựng lòng tin và khuyến khích sự tham gia.

Sự hợp tác giữa các bên liên quan khác nhau, bao gồm các công ty điện lực, các nhà cung cấp công nghệ, các cơ quan quản lý và hộ tiêu thụ, là rất quan trọng để vượt qua các thách thức này. Các liên doanh và quan hệ đối tác có thể tập hợp các nguồn lực và chuyên môn, tạo điều kiện cho việc triển khai VPP diễn ra suôn sẻ hơn và nhanh hơn. Phản hồi liên tục giữa các bên liên quan có thể giúp tinh chỉnh nhanh chóng các hoạt động của VPP và xử lý kịp thời các thách thức mới phát sinh.

Tiến bộ công nghệ và triển vọng tương lai

Việc tích hợp các công nghệ lưới điện thông minh với VPP sẽ cho phép các chiến lược quản lý năng lượng tinh vi hơn (Ảnh st)

Một số xu hướng chính đang thúc đẩy sự tăng trưởng của các VPP. Những tiến bộ trong công nghệ số, chẳng hạn như trí tuệ nhân tạo, học máy và blockchain, đang cải thiện các năng lực của VPP. Các công nghệ này cho phép dự báo chính xác hơn, tối ưu hóa theo thời gian thực và trao đổi dữ liệu an toàn, cải thiện tính năng và độ tin cậy của VPP. Trí tuệ nhân tạo và các thuật toán học máy có thể xử lý lượng dữ liệu khổng lồ từ nhiều DER khác nhau, tiên đoán sản lượng năng lượng và các mô hình tiêu thụ năng lượng với độ chính xác cao. Điều này cho phép các VPP tối ưu hóa phân phối năng lượng theo thời gian thực, giảm lãng phí và nâng cao hiệu suất. Mặt khác, công nghệ blockchain có thể cung cấp một nền tảng an toàn và minh bạch cho các giao dịch năng lượng, đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu và giảm nguy cơ gian lận.

Sự gia tăng của xe điện (EV) mang đến những cơ hội mới cho các VPP. EV có thể hoạt động như các thiết bị tích trữ năng lượng di động, cung cấp thêm tính linh hoạt cho lưới điện. Bằng cách tích hợp các EV vào các VPP, các công ty điện lực có thể quản lý các mô hình sạc, cân bằng cung cầu và hỗ trợ tích hợp năng lượng tái tạo. Điều này không chỉ tăng cường sự ổn định của lưới điện mà còn tối đa hóa việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, qua đó giảm phát thải khí nhà kính.

Các chính phủ và cơ quan quản lý trên toàn thế giới đang nhận ra tiềm năng của các VPP và triển khai các chính sách hỗ trợ. Các ưu đãi cho các công trình lắp đặt DER, các sáng kiến ​​hiện đại hóa lưới điện và các mục tiêu giảm cacbon đang thúc đẩy việc áp dụng VPP. Sự phát triển của thị trường năng lượng và nền tảng giao dịch cung cấp các nguồn doanh thu mới cho các nhà vận hành VPP.

Nhìn về phía trước, sự tiến hoá không ngừng của công nghệ VPP và sự tích hợp của nó với các sáng kiến ​​lưới điện thông minh sẽ là chìa khóa. Lưới điện thông minh, vốn sử dụng công nghệ truyền thông kỹ thuật số để phát hiện và phản ứng với những thay đổi cục bộ trong việc sử dụng, cung cấp sự bổ sung tự nhiên cho các VPP. Chúng có thể cùng nhau góp phần nâng cao hiệu suất, độ tin cậy và tính bền vững của hệ thống năng lượng.

Việc tích hợp các công nghệ lưới điện thông minh với các VPP sẽ cho phép các chiến lược quản lý năng lượng tinh vi hơn. Ví dụ, các công tơ và cảm biến thông minh có thể cung cấp dữ liệu thời gian thực về mức tiêu thụ và sản xuất năng lượng, cho phép các VPP đưa ra những quyết định sáng suốt hơn. Các mạng truyền thông tiên tiến có thể đảm bảo sự phối hợp liền mạch giữa các DER khác nhau và hệ thống điều khiển trung tâm, nâng cao tính năng chung của VPP.

Hơn nữa, việc áp dụng công nghệ 5G sẽ cách mạng hóa các năng lực của VPP. Với độ trễ cực thấp và truyền dữ liệu tốc độ cao, 5G sẽ cho phép giao tiếp và kiểm soát DER theo thời gian thực, giúp các VPP phản ứng nhanh hơn và hiệu quả hơn. Điều này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai các chiến lược quản lý năng lượng phức tạp hơn, nâng cao hơn nữa độ tin cậy và độ linh hoạt của lưới điện.

Các bước tiếp theo và các hệ quả

Khi ngành điện tiếp tục tiến hoá, các nhà máy điện ảo đang ở vị thế trở thành một phần trung tâm của quản lý lưới điện hiện đại. Bằng cách tích hợp hiệu quả các nguồn năng lượng phi tập trung vào một mạng lưới gắn kết và thích ứng, các VPP cung cấp một giải pháp không chỉ tăng cường sự ổn định của lưới điện mà còn thúc đẩy sự tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo. Sự chuyển dịch này là thiết yếu để đáp ứng các mục tiêu khử cacbon toàn cầu và đạt được một tương lai năng lượng bền vững.

Để nhận thức đầy đủ tiềm năng của các VPP, điều bắt buộc là phải giải quyết các thách thức liên quan đến việc triển khai chúng. Điều này bao gồm thúc đẩy sự cộng tác giữa các bên liên quan, phát triển các khuôn khổ pháp lý mạnh mẽ và đầu tư vào các công nghệ tiên tiến. Bằng cách đó, chúng ta có thể phát huy các lợi ích đầy đủ của các VPP, xây dựng một hệ thống năng lượng dẻo dai, hiệu quả và bền vững hơn.

Hướng tới tương lai, sự tiến bộ không ngừng của các công nghệ số sẽ tiếp tục nâng cao năng lực của các VPP, biến chúng thành một phần không thể thiếu của bối cảnh năng lượng. Sự phối hợp giữa các VPP và lưới điện thông minh sẽ cho phép quản lý năng lượng chính xác và hiệu quả hơn, đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định và tin cậy. Ngoài ra, việc mở rộng sử dụng xe điện và các nguồn năng lượng phân tán (DER) khác không chỉ tạo điều kiện cho các VPP hỗ trợ lưới điện hiệu quả hơn mà còn góp phần đẩy nhanh quá trình chuyển dịch sang nền kinh tế ít phát thải cacbon.

Trong quá trình phát triển, việc theo dõi những thay đổi về quy định và thích ứng với các tiêu chuẩn, hướng dẫn mới sẽ đóng vai trò then chốt. Cách tiếp cận chủ động này sẽ giúp đảm bảo rằng các VPP không chỉ tiên tiến về mặt công nghệ mà còn tuân thủ các bối cảnh quy định pháp lý đang ngày càng hoàn thiện. Hơn nữa, việc tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển sẽ là thiết yếu để mở rộng ranh giới về những gì các VPP có thể đạt được, giúp chúng hiệu quả hơn và có khả năng mở rộng quy mô hơn.

Nhà máy điện ảo (VPP) là một cách tiếp cận mang tính biến hóa trong quản lý lưới điện, mang lại nhiều lợi ích cho ngành điện, hộ tiêu thụ và môi trường. Khi chúng ta hướng tới tương lai xác định bởi tính bền vững và độ dẻo dai, VPP sẽ đóng vai trò cốt yếu trong việc định hình các hệ thống năng lượng của ngày mai. 

Thông qua đổi mới, lập kế hoạch chiến lược và nỗ lực cộng tác, chúng ta có thể khai thác sức mạnh của VPP để tạo ra một hệ sinh thái năng lượng không chỉ hiệu quả và đáng tin cậy mà còn hài hòa với các mục tiêu bền vững hơn về kinh tế và môi trường. Thập kỷ tiếp theo sẽ là giai đoạn quyết định khả năng mở rộng quy mô và tích hợp hiệu quả các nhà máy điện ảo vào hệ thống năng lượng toàn cầu, từ đó góp phần định hình một tương lai bền vững cho các thế hệ tương lai.

Biên dịch: Chu Thanh Hải

Theo “MPS”, số tháng 5/2025