Do nhu cầu hiện đại hóa và thích ứng ngày càng được thúc đẩy, các công ty điện lực đang trải qua cùng một kiểu chuyển đổi số tràn lan mà các ngành truyền thống khác đã phải chịu đựng, ngoại trừ việc lưới điện đưa ra những thách thức khác biệt làm tăng thêm nhiều lớp phức tạp, áp lực và cấp bách.

Phần lớn các trạm biến áp của Mỹ chỉ được bảo vệ bằng một hàng rào lưới thép (Ảnh st)

Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) gần đây đã ban hành một báo cáo cảnh báo rằng để duy trì nguồn cung cấp điện đáng tin cậy và đáp ứng các mục tiêu về khí hậu toàn cầu, các chính phủ và các công ty điện lực cần bổ sung hoặc thay thế một lượng tương đương với hầu như tất cả các lưới điện trên thế giới vào năm 2040… và thời gian không còn nhiều nữa.

Ở cấp độ cơ bản nhất, các công ty điện lực tìm kiếm việc cải thiện chức năng, thường có nghĩa là nâng cấp cơ sở hạ tầng lỗi thời để mang lại độ tin cậy tốt hơn và độ dẻo dai mạnh mẽ hơn. Một công việc lớn, càng lớn hơn khi bạn cân nhắc quy mô của công việc này. Có hơn 3.000 công ty điện lực trên toàn nước Mỹ chịu trách nhiệm vận hành hơn 75.000 trạm biến áp - các trung tâm quan trọng cấp điện cho lưới điện Mỹ. Nhiều trạm biến áp không người trực này nằm ở vùng sâu vùng xa, đôi khi cách nơi có đội bảo trì gần nhất từ hai đến ba giờ đi xe. Và vấn đề càng trở nên tồi tệ hơn khi các trạm biến áp này liên tục bị tấn công.

Vô số mối đe dọa

Danh sách các mối đe dọa đối với trạm biến áp đa dạng gần đây đã được bổ sung thêm các sự kiện như trộm cắp đồng (tăng tốc trên toàn quốc từ bang North Carolina đến bang Utah khi giá trị của đồng tăng vọt); phá hoại (trong vài tháng đầu năm 2023, ít nhất chín trạm biến áp đã bị tấn công bằng súng ở bang North Carolina, bang Washington và bang Oregon); thời tiết cực đoan (trong năm 2022, 18 thảm họa thiên nhiên đã gây thiệt hại hơn 1 tỷ USD cho lưới điện, tăng so với chỉ ba sự kiện trong năm 1980); và khủng bố/tấn công mạng (một bản tin của Bộ An ninh Nội địa cảnh báo rằng nhiều kẻ cực đoan bạo lực trong nước muốn gián đoạn các hệ thống điện như “một phương tiện để tạo ra sự hỗn loạn”).

Với quy mô của các mối đe dọa này, nhiều người bên ngoài ngành công nghiệp điện lực vô cùng sửng sốt khi biết rằng phần lớn các trạm biến áp của Mỹ chỉ được bảo vệ bằng một hàng rào lưới thép. Người ta có thể hỏi tại sao chúng ta không bọc thiết bị này bằng bê tông cốt thép. Tại sao không có lực lượng tuần tra an ninh vũ trang? Thực tế là việc dựng các bức tường chống đạn hoặc bố trí lính gác có thể không mang lại hiệu quả tài chính cho tất cả các trạm biến áp. Chỉ riêng các bức tường thôi có thể tiêu tốn 1-2 triệu USD cho mỗi trạm biến áp, và việc dựng rào thực sự có tác dụng làm mát hiệu quả hơn các môi trường nhiệt độ cao do máy biến áp tạo ra.

Hiện tại, các chuyên gia trong ngành cho rằng biện pháp phòng vệ tốt nhất của chúng ta trước các mối đe dọa trạm biến áp đang diễn ra gồm hai phần: (1) tăng cường các giải pháp giám sát mạnh mẽ, và (2) khám phá các cáp điện thay thế. Dưới đây là một số lý do tại sao những hành động này lại quan trọng và một số cách giúp thuyết phục những người khác trong ngành thực hiện hành động:

Tăng cường các giải pháp giám sát mạnh mẽ: Thách thức của việc nâng cấp cơ sở hạ tầng trạm biến áp là rất lớn, chủ yếu là do có quá nhiều biến số và các đội ngũ kỹ thuật không thể có mặt ở mọi nơi cùng một lúc. Nhiều công ty điện lực đã quyết định rằng lựa chọn tổng thể tốt nhất của họ là phát hiện sớm mối đe dọa - nghĩa là chấp nhận rằng các trạm biến áp sẽ bị tấn công theo một cách nào đó (bất kể các biện pháp phòng ngừa) và quyết tâm ứng phó nhanh hơn và hiệu quả hơn.

Theo Tạp chí T&D World, phương pháp tốt nhất để đảm bảo độ tin cậy và ngăn chặn mất điện đòi hỏi phải có “theo dõi thời gian thực” được hỗ trợ bởi các công nghệ giám sát tiên tiến. Bằng cách triển khai “phương pháp không tiếp xúc” sử dụng các cảm biến nhiệt và hình ảnh để hỗ trợ việc thanh tra của con người, “các công ty điện lực có thể liên tục theo dõi tình trạng cơ sở vật chất và quản lý tài sản của mình hiệu quả hơn, tất cả trước khi đến hiện trường”. Loại cơ sở hạ tầng quản lý và điều khiển từ xa này giúp các công ty điện lực tối ưu hóa việc phân bổ nguồn lực và giảm chi phí vận hành/bảo trì, đồng thời cải thiện đáng kể độ chính xác.

Mặc dù việc sử dụng giám sát từ xa đã tăng lên trong nhiều năm, nhưng những tiến bộ mới thú vị về trí tuệ nhân tạo (AI) đang đưa ngành này tiến xa hơn nữa - trang bị cho các công ty điện lực các công cụ thông minh để đánh giá những thứ như tình trạng đường dây, sự xâm lấn của thảm thực vật và thậm chí cả các mẫu hình thời tiết/hoả hoạn lịch sử. Để thực hiện phân tích này đòi hỏi sự tham gia trong nhiều tháng của mấy chục công nhân đường dây và kỹ sư rà soát, xử lý và lập bản đồ theo cách thủ công hàng mấy trăm nghìn hình ảnh về các đường dây và trụ điện. Giờ đây, nhờ có AI, kiểu phân tích đó diễn ra gần như theo thời gian thực, với các cảnh báo được gửi trực tiếp từ chính hiện trường khi xảy ra sự cố an ninh và công nghệ này thậm chí có thể tiên đoán nơi có nhiều khả năng xảy ra các bất thường về thành phần và các khu vực có rủi ro cao trong tương lai. Loại nhận thức tình huống đó rất quan trọng đối với các trạm biến áp bởi vì mỗi trạm biến áp là duy nhất và đòi hỏi các đánh giá mối đe dọa có một không hai. Bằng cách nhập càng nhiều dữ liệu càng tốt, các công ty điện lực có thể lập mô hình vô số kịch bản tiềm ẩn, cho phép họ kiểm soát câu chuyện tường thuật tốt hơn khi điều “bất ngờ” xảy ra.

Để duy trì nguồn cung cấp điện đáng tin cậy và đáp ứng các mục tiêu về khí hậu toàn cầu, các chính phủ và các công ty điện lực cần bổ sung hoặc thay thế một lượng tương đương với hầu như tất cả các lưới điện trên thế giới vào năm 2040 (Ảnh st)

Cách để bắt đầu tương tác: Liên kết các mục tiêu bao quát để cho thấy công nghệ giám sát/AI mới này sẽ cải thiện như thế nào: (1) các năng lực của công ty điện lực; (2) chi phí vận hành/sửa chữa; và (3) dịch vụ khách hàng. Bằng cách nêu bật những lợi ích chung giữa các phòng ban, việc chứng minh lợi ích trước mắt và lâu dài sẽ dễ dàng hơn.

Khám phá các cáp điện thay thế: Do nạn trộm cắp đồng đang diễn ra và xu hướng chuyển sang sử dụng năng lượng tái tạo rất lớn, các trạm biến áp kỹ thuật số đã trở thành chủ đề phổ biến của các công ty điện lực trong 5 năm qua. Nói một cách đơn giản, các trạm biến áp kỹ thuật số đưa công nghệ kỹ thuật số vào trung tâm của trạm biến áp, chuyển đổi dữ liệu analog thành dữ liệu số. Số hóa cung cấp một phương pháp truyền dữ liệu trạm biến áp an toàn và đáng tin cậy đồng thời giảm chi phí vận hành/bảo trì.

Điều này hợp lý nếu bạn vẫn định cập nhật cơ sở hạ tầng trạm biến áp, tại sao bạn không nâng cấp từ thiết bị đồng sang cáp quang để cải thiện luồng thông tin hai chiều? Các nhà chế tạo như GE (Mỹ), Hitachi Energy (Nhật Bản), Siemens Energy (Đức) và nhiều công ty khác đều đã tham gia rất nhiều vào việc phát triển công nghệ trạm biến áp kỹ thuật số, tập trung vào cách làm cho các trạm biến áp dẻo dai nhất với mức độ bảo trì ít nhất.

Đây vẫn là một lĩnh vực đang tiến triển nhanh chóng nhưng các lợi ích có thể rất lớn. Trong số các nhà cung cấp dịch vụ điện lực hàng đầu đã áp dụng các hoạt động chuyển đổi số tương tự, McKinsey đã tính được rằng: năng suất tại hiện trường được cải thiện 25-30% nhờ việc lập lịch trình do AI hỗ trợ; tái phân bổ vốn lên tới 80% dựa trên hiểu biết sâu sắc bằng học máy (ML) về tình trạng tài sản; và cải thiện hơn 30% mức độ hài lòng của khách hàng.

Hỗ trợ từ DOE: Văn phòng Cung cấp Điện và Độ tin cậy Năng lượng của Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) đã ban hành báo cáo gồm bốn tập (2016-2020) để giúp “phát triển một cấu trúc thực tế để thực hiện quy trình lập kế hoạch hiện đại hóa lưới điện một cách toàn diện nhưng có phương pháp” – được mô tả như một nền tảng hệ thống phân phối thế hệ tiếp theo (DSPx). (Tập IV đặc biệt hữu ích và bao gồm vô số ví dụ, bài học và giai thoại từ các công ty điện lực trên khắp nước Mỹ)

Nhu cầu cộng tác và đầu tư liên tục: Tháng 10/2023, chính quyền Biden thông báo họ đã dành 3,46 tỷ USD để nâng cấp lưới điện quốc gia. Số tiền đó, được Luật Cơ sở hạ tầng lưỡng đảng cấp, và sẽ được chuyển đến 58 dự án khác nhau trên 44 bang. Đây là khoản đầu tư lớn nhất vào lưới điện cho đến nay và thành công của nó sẽ phụ thuộc vào sự cộng tác cùng nhau giữa các công ty điện lực, các nhà cung cấp công nghệ và các cơ quan thực thi pháp luật - các nhóm chưa từng cộng tác quá mức trong quá khứ. Thời gian sẽ trả lời liệu các đối thủ cạnh tranh có thể đỡ cảnh giác với nhau hơn và tránh giữ bí mật công ty hơn bằng cách chia sẻ thông tin một cách cởi mở hơn về cách làm cho lưới điện của chúng ta trở nên dẻo dai hơn. Nhưng thời gian sắp hết rồi. Nếu không nỗ lực rộng rãi để cập nhật, hiện đại hóa và bảo vệ lưới điện, chúng ta sẽ không có điện để làm bất cứ điều gì.

Biên dịch: Bùi Thị Thu Hường

Theo ‘‘powermag, tháng 12/2023

Về trang trước Lên đầu trang In bài viết