Nhà máy điện ảo - xu hướng phát triển cho các lưới điện thông minh

Với những ưu điểm nổi bậc của lưới điện thông minh như: dễ dàng kết nối và phát huy tối đa công suất của các nguồn cung cấp, cho phép các hộ tiêu thụ có vai trò trong việc tối ưu hóa vận hành lưới điện, cung cấp cho hộ tiêu thụ nhiều thông tin và nhiều phương án hơn về lựa chọn nguồn cung cấp. Do vậy, các nước phát triển trên thế giới đang có xu hướng đưa lưới điện thông minh vào vận hành nhằm tối ưu hóa hệ thống điện truyền thống hiện nay. Để làm được điều đó, việc ứng dụng mô hình nhà máy điện ảo (Virtual Power Plants - VPP) trong điều khiển lưới điện thông minh là một hướng nghiên cứu cần tính đến. Đây cũng là chủ đề của Tọa đàm trực tuyến “Nhà máy điện ảo và lưu trữ năng lượng - Xu hướng chuyển đổi số cho hệ thống điện Việt Nam” do Sáng kiến về chuyển dịch năng lượng Việt Nam (VIETSE) đã tổ chức ngày 17/9/2021.

Hệ thống điện thông minh

Thuật ngữ hệ thống điện thông minh (Smart Grid) đã xuất hiện vào năm những năm 90 của thế kỷ XX và mô hình này đã bắt đầu được áp dụng từ đầu thế kỷ XXI tại nhiều nước phát triển trên thế giới. Đây là sự nâng cấp và cập nhật từ hệ thống điện hiện có bằng công nghệ đo lường, điều khiển và bảo vệ kỹ thuật số với hệ thống truyền thông hiện đại nhằm đáp ứng nhu cầu về độ tin cậy, an toàn, chất lượng điện, tiết kiệm năng lượng. Hệ thống điện thông minh có khả năng tự duy trì hoạt động trước những sự thay đổi bất thường của lưới điện (hệ thống lưới truyền tải siêu cao áp 500 kV, 220 kV, 110 kV, thậm chí thấp hơn).

Ngày nay, các kỹ thuật điều khiển cho lưới điện thông minh dựa trên cơ sở trí tuệ nhân tạo đã được phát triển và đem lại cho hệ thống điện các tính năng nổi trội. Các ưu điểm chính của hệ thống điện thông minh gồm: 1) Dễ dàng kết nối và đảm bảo vận hành cho tất cả các nguồn điện với các kích cỡ và công nghệ khác nhau, kể cả các nguồn năng lượng tái tạo nói chung và nguồn điện phân tán nói riêng, làm cho toàn bộ hệ thống vận hành hiệu quả hơn; 2) Cho phép các hộ tiệu thụ điện chủ động tham gia vào việc vận hành tối ưu hệ thống, làm cho thị trường điện cạnh tranh và phát triển. Bên cạnh đó, nó còn cung cấp cho các hộ dùng điện đầy đủ thông tin và các lựa chọn nguồn cung cấp; 3) Giảm thách thức về môi trường của hệ thống điện một cách đáng kể, nâng cao độ tin cậy, chất lượng và an toàn của hệ thống cung cấp điện.

Việt Nam đang tập trung vào các nhà máy tập trung lớn, thường là các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch, kể cả các nhà máy điện mặt trời và gió thời gian qua hầu hết là các nhà máy có công suất lớn và tập trung ở các tỉnh miền trung và tây nguyên để cung cấp năng lượng cho lưới điện và các nhà máy tập trung này đang đặt ra vấn đề về truyền tải cũng như giải bài toán kỹ thuật là ổn định điện áp và tần số. Vì vậy trong thời gian tới, Việt Nam cần ưu tiên cho các nhà máy điện mặt trời nhỏ hơn và phân tán. Việc gia tăng nhanh chóng các nhà máy điện nhỏ và phân tán này sẽ phá vỡ mô hình quản lý tập trung kiểu cũ và cần có những cách mới để quản lý tích hợp các nhà máy phân tán - nhà máy điện ảo có thể làm được điều đó.

Xu hướng của tương lai

Theo ông Dương Việt Đức - Tổng công ty Truyền tải điện quốc gia (EVNNPT), tổn thất điện trên toàn hệ thống lưới đã tăng nhẹ (khoảng 0,01%) do dịch COVID-19. Mặc dù sản lượng điện và phụ tải không cao, nhưng tổn thất tăng nhẹ. Điều này là công suất phải truyền tải cao, cự ly xa, từ miền Trung - Tây Nguyên truyền ra phía Bắc và phía Nam. Lưới truyền tải điện với sự tham gia của năng lượng tái tạo với công suất lớn đã xuất hiện nhiều sự cố, đơn cử như việc buộc phải sa thải công suất các nhà máy phát để đảm bảo tính an toàn, ổn định của hệ thống điện. Thống kê trong năm 2020 thì Trung tâm Điều độ hệ thống điện quốc gia (A0) đã phải tiết giảm 364 triệu kWh điện năng lượng tái tạo, chủ yếu là điện mặt trời, điện gió... Trong phát triển lưới truyền tải, ông Dương Việt Đức cho biết có nhiều thách thức lớn, gồm lưới truyền tải về quy hoạch gặp khó khăn trong điều chỉnh, bổ sung quy hoạch thường không theo kịp tốc độ phát triển của năng lượng tái tạo, các nguồn điện phân tán; vị trí hướng tuyến đường dây gặp khó tại các thành phố, kéo dài thời gian thực hiện dự án. Khó khăn lớn nhất với phát triển lưới truyền tải là bồi thường giải phóng mặt bằng, chuyển đổi mục đích sử dụng đất sang đất dành cho phát triển năng lượng (điển hình như đường dây 220 kW Hội Quảng - Nghĩa Lộ, việc chuyển đổi mục đích mất 4 năm nhưng tới nay vẫn chưa xử lý dứt điểm…). Do vậy, để đảm bảo an toàn hệ thống điện, điều quan trọng lúc này là cần có giải pháp lưu trữ, ứng dụng công nghệ để vận hành hệ thống lưới tốt hơn. Hiện tại, Tập đoàn Điện lực Việt Nam đã ứng dụng nhiều công nghệ trong vận hành đường dây và các trạm biến áp, như: trạm biến áp không người trực, công nghệ trí tuệ nhân tạo, thiết bị bay…

Đồng quan điểm với việc cần phải lưu trữ và sử dụng hợp lý các nguồn điện nối lưới, TS Trần Thái Trung - chuyên gia về hệ thống điện của VIETSE đặt vấn đề, làm thế nào để tối ưu hóa vận hành lưới điện, trong khi vẫn có thể tiếp nhận tối đa công suất nguồn điện phân tán, năng lượng tái tạo. TS Trung cho rằng, nhà máy điện ảo có thể giúp tích hợp các nguồn phân tán, được giám sát và điều khiển thông qua công nghệ thông tin và bằng cách tổng hợp các đồ thị phân tán thành 1 đồ thị thống nhất có thể tối đa hóa lợi ích. Hạ tầng công nghệ thông tin là xương sống của nhà máy điện ảo, gồm tốc độ, băng thông, bảo mật. Chính vì lý do đó, TS đề xuất phương án phát triển nhà máy điện thông minh sẽ trải qua 3 giai đoạn: từ nay đến năm 2026, triển khai dự án thử nghiêm ở quy mô nhỏ, để kêu gọi đầu tư, đánh giá kỹ thuật; giai đoạn 2 (2026-2029) thực hiện phát triển nhà máy điện ảo quy mô lớn để tham gia, đánh giá ưu, nhược điểm; và giai đoạn 3 từ 2030 trở đi, Việt Nam có thể triển khai thêm nhà máy điện ảo quy mô lớn, phân tích ảnh hưởng các bên liên quan, thị trường điện, ông Trần Thái Trung nói.

Để làm được điều đó, Việt Nam cần phải có chính sách đầy đủ, làm trợ lực phát triển tương ứng công nghệ trên thế giới; trong đó, có thể đề cập đến vấn đề lưu trữ năng lượng trong Quy hoạch điện quốc gia (Quy hoạch điện VIII); từ đó có cái nhìn đúng giúp Việt Nam chủ động hơn về công nghệ với sự đồng hành của doanh nghiệp và chuyên gia trong nước, thúc đẩy sử dụng hiệu quả, tối đa nguồn năng lượng tái tạo.

Với xu thế giảm phát thải CO₂, dự kiến 90% điện năng có thể sẽ được tạo ra từ các nguồn tái tạo vào năm 2040. Điện mặt trời mái nhà chắc chắn sẽ đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi đó và các nhà máy điện ảo sẽ ngày càng trở nên phổ biến nhằm hướng đến việc phát triển lưới điện thông minh và điều khiển nối lưới linh hoạt cho các nguồn năng lượng tái tạo.

Tọa đàm Nhà máy điện ảo và lưu trữ năng lượng - Xu hướng chuyển đổi số cho hệ thống điện Việt Nam” do Sáng kiến về chuyển dịch năng lượng Việt Nam tổ chức ngày 17/9/2021.

Liên kết nguồn tin: https://vjst.vn/vn/tin-tuc/5337/nha-may-dien-ao---xu-huong-phat-trien-cho-cac-luoi-dien-thong-minh.aspx