Lưới điện thông minh Smart Grid – Giải pháp công nghệ cho các công ty điện lực

Smart Grid là từ khóa được nhắc đến thường xuyên trong những năm gần đây. Dù đến nay chúng ta vẫn chưa có một định nghĩa được công nhận rộng rãi nào về Smart Grid, nhìn chung mọi người đều thống nhất rằng lưới điện thông minh thực chất là việc áp dụng các tiến bộ về khoa học kỹ thuật của các ngành như công nghệ thông tin (CNTT), viễn thông, tự động hóa… vào hệ thống lưới điện hiện có (Grid) nhằm giúp việc sản xuất, truyền tải, phân phối, tiêu thụ điện hiệu quả, tin cậy, kinh tế và bền vững hơn. Ban đầu được dùng trong ngành điện (Smart Electricity Grid – hệ thống lưới điện thông minh), nhưng gần đây Smart Grid cũng được dùng cho cả ngành gas (Smart Gas Grid) và nước (Smart Water Grid) do tính chất tương đồng của những ngành này, đặc biệt là trong lĩnh vực phân phối, tiêu thụ.

Lợi ích mà Smart Grid mang lại

Lưới điện thông minh (Smart Grid) mang lại cho cả các công ty điện lực và người tiêu dùng những lợi ích rất to lớn.

Với các khách hàng, lưới điện thông minh giúp họ giám sát được sản lượng điện năng tiêu thụ của các thiết bị và tại các thời điểm khác nhau gần như theo thời gian thực, từ đó chủ động lựa chọn thiết bị và điều chỉnh hành vi sử dụng điện của mình nhằm tiết kiệm chi phí.  Khách hàng cũng được sử dụng các dịch vụ mới với nhiều lựa chọn về giá (VD: giá theo giờ thấp điểm, cao điểm) mà lưới điện truyền thống không hiện này không cung cấp được.

Với các công ty điện lực, lưới điện thông minh sẽ giúp họ nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và hiệu suất sử dụng năng lượng, giảm thiểu chi phí thông qua việc nâng cao hiệu quả hoạt động và quản lý thông thông tin… Chi phí nhân công, vận hành cũng được giảm thiểu tối đa nhờ ứng dụng công tơ điện tử/công tơ thông minh và các công nghệ cho phép thu thập số liệu, giám sát, điều khiển các thiết bị trên lưới điện từ xa thông qua mạng viễn thông (RF, di động …).

Với xã hội, việc nguồn điện được cung cấp ổn định, liên tục, hiệu quả đến các cơ quan, doanh nghiệp và đông đảo người dân sẽ là nền tảng và động lực phát triển kinh tế xã hội và an sinh xã hội. Lưới điện thông minh có khả năng tích hợp với năng lượng tái tạo, hỗ trợ các phương tiện chạy điện (Plug-In Electric Vehicle (PEV)) cũng sẽ góp phần giảm phát thải gây ô nhiễm môi trường.

Giải pháp công nghệ

Sự phát triển của Smart Grid nhìn chung là tương đối khác nhau đối với từng khu vực và từng nước. Trong khi các nước phát triển quan tâm đến việc nâng cao hiệu suất của lưới phân phối, giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính, tích hợp nguồn phát điện từ các nguồn năng lượng tái tạo và nâng cao dịch vụ khách hàng thì các nước đang phát triển lại tập trung chủ yếu vào việc quản lý sản lượng điện trong thời gian cao điểm một cách có hiệu quả, giảm tổn thất điện năng và nợ xấu. Tùy vào mục đích của mình, mỗi nước sẽ có cách tiếp cận và lựa chọn giải pháp công nghệ khác nhau. Mặt khác, bản thân Smart Grid vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu, phát triển, nhiều công nghệ được cho là của Smart Grid vẫn chưa được đưa vào ứng dụng thực tế. Vì vậy, có một đánh giá chi tiết về các giải pháp công nghệ Smart Grid hiện tại là điều không thể. Tuy nhiên, nhìn chung thì Smart Grid gồm tập hợp các nhóm giải pháp công nghệ bao trùm toàn bộ lưới, từ sản xuất, truyền tải đến phân phối và tiêu thụ như được miêu tả trong hình 1 (theo Technology Roadmaps – International Energy Agency).

• Quản lý và giám sát diện rộng (Wide-area monitoring and control): Tập hợp các phần cứng (ví dụ: PMU – Phasor Measurement Unit – Thiết bị đo pha, các cảm biến) và phần mềm (Supervisory control and data acquisition (SCADA), wide-area monitoring systems (WAMS), wide-area adaptive protection, control and automation (WAAPCA), wide-area situational awareness (WASA)) quản lý giám sát hiệu năng các thành phần của lưới điện theo thời gian thực, trên diện rộng, giúp đơn vị quản lý có được thông tin chính xác để đưa ra các quyết định kịp thời nhằm tránh sự cố, nâng cao năng lực và độ tin cậy của lưới điện.
• Các giải pháp tích hợp công nghệ thông tin và truyền thông (Information and communications technology integration): Tập hợp các phần cứng (thiết bị máy chủ, chuyển mạch, thông tin liên lạc di động, vô tuyến, liên lạc qua đường dây điện, etc.) và các giải pháp phần mềm (ERP, quản lý tính cước và thông tin khách hàng – Billing & Customer Information System) giúp hỗ trợ quá trình trao đổi thông tin, nâng cao hiệu quả hoạt động của tổ chức và doanh nghiệp.
• Các giải pháp tích hợp phát điện phân tán và năng lượng tái tạo (Renewable and distributed generation integration): Tập hợp các các công nghệ lưu trữ năng lượng, thiết bị điều hòa điện và các giải pháp phần mềm như Energy management system (EMS), distribution management system (DMS), SCADA, geographic Information system (GIS) giúp cân bằng giữa cung cấp và tiêu thụ thông qua việc điều khiển tự động hóa tải sử dụng và các nguồn cung cấp điện, bao gồm cả các nguồn phân tán và năng lượng tái tạo.
• Các ứng dụng nhằm cải thiện lưới truyền tải (Transmission enhancement applications): Tập hợp các thiết bị phần cứng (Flexible AC transmission systems (FACTS), High voltage DC (HVDC), siêu bán dẫn) và các giải pháp phần mềm (phân tích độ ổn định mạng lưới, hệ thống tự phục hồi, …) nhằm nâng cao và tối ưu hiệu suất truyền tải điện.
• Quản lý lưới điện phân phối (Distribution grid management): Tập hợp các thiết bị phần cứng (cảm biến đường dây,  cảm biến trạm biến áp, trạm biến áp tự động, …) và các giải pháp phần mềm (Geographic information system (GIS), distribution management system (DMS), outage management system (OMS), workforce management system (WMS)) nhằm tăng chất lượng điện, tăng hiệu quả sử dụng thiết bị, hạn chế mất điện cũng như giảm thiểu thời gian khắc phục sự cố.
• Hạ tầng đo đếm thông minh (Advanced metering infrastructure): Gồm các công tơ thông minh (smart meter), các phần cứng và hạ tầng viễn thông truyền tải dữ liệu 2 chiều giữa công tơ và bên cung cấp điện, và các hệ thống phần mềm (HES – Head End System, MDMS, …) cung cấp cho cả các các công ty cung cấp điện và khách hàng nhiều tiện ích nổi bật như: ngắt/cấp điện từ xa, thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu sử dụng điện theo thời gian thực, hỗ trợ các biểu giá điện phức tạp theo thời gian, phân tích tải tiêu thụ, phòng chống gian lận, tăng hiệu quả thu cước và quản lý nợ, …
• Hạ tầng sạc các phương tiện chạy điện (Electric vehicle charging infrastructure): Hạ tầng kỹ thuật hỗ trợ sạc các phương tiện chạy điện.
• Các hệ thống khách hàng (Customer-side systems): Các giải pháp phần cứng và phần mềm bao gồm hệ thống quản lý năng lượng, các thiết bị lưu trữ, hiển thị, thiết bị điều nhiệt, các thiết bị thông minh, ứng dụng smartphone, các kênh tương tác trực tuyến … nhằm hỗ trợ khách hàng quản lý điện năng tiêu thụ một cách hiệu quả và tiết kiệm.

Chu Quang Hiển – FIS

Theo techinsight.com.vn