Lưới điện thông minh (Smart grid) – xu hướng phát triển và giải pháp

19.02.14, 9:00 GMT+7

Sự cần thiết phải xây dựng Smart Grid
Có những sự thay đổi đang đến trong tương lai đối với ngành công nghiệp điện. Đó là cách thức mà năng lượng điện được sản xuất, phân phối và sử dụng. Hiệu ứng nóng lên của trái đất, sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng hóa thạch, sự bùng nổ tăng trưởng của các nước đang phát triển, lượng dân số cùng với tầng lớp trung lưu trong xã hội đã dẫn thế giới đến việc phải phát minh ra những phương cách mới trong việc cung cấp và sử dụng năng lượng. Đây là một sự thay đổi cần thiết đối với một ngành công nghiệp mà chúng ta chưa từng thấy trong 120 năm phát triển của nó.

Hiện nay việc cung cấp điện hầu như chỉ dựa trên mục tiêu thỏa mãn tối đa nhu cầu bằng các biện pháp tăng nguồn cung cấp. Ngành điện có những đặc quyền kinh doanh, do Nhà nước quy định trong lĩnh vực này, cho nên họ phải có nghĩa vụ cung cấp một nguồn năng lượng dồi dào ở mọi nơi và vào mọi lúc với giá rẻ cho xã hội và nền kinh tế vì mục tiêu tăng trưởng. Không thể phủ nhận được ngành điện đã là nhân tố quyết định cho sự phát triển vượt bậc của xã hội loài người trong thế kỷ 20 và chắc chắn là cả trong các thế kỷ tiếp theo. Ngành điện, phát triển dựa trên nguyên tắc thỏa mãn tối đa nhu cầu. Tuy nhiên, các công ty điện lực đang vận hành không tạo ra được các phương thức khuyến khích đủ mạnh đối với người sử dụng, cơ quan điều tiết của Chính phủ và ngay cả chính các công ty này, để tiến hành những bước đi khó khăn ban đầu cho việc phát triển và vận hành một hệ thống điện đạt hiệu suất cao từ sản xuất, phân phối đến khâu sử dụng.

Luoi dien thong minh Smart Grid_02

Đối với hệ thống điện Việt Nam hiện nay thì vấn đề nào đứng đằng sau sự cần thiết phải xây dựng Smart Grid:
Yêu cầu về cung cấp và sử dụng năng lượng một cách hiệu quả. Rõ ràng đất nước chúng ta đang trên con đường phát triển không thể không cần đến các nhà máy điện hiện có cũng như vẫn phải xây dựng thêm các nhà máy điện mới nhưng với phần công suất và điện năng tiết kiệm được do việc xây dựng Smart Grid sẽ được coi như một loại nguồn điện bổ sung trong cân bằng công suất và điện năng. Theo thống kê của Mỹ, vào thời điểm hiện nay trên thế giới, chi phí để tiết kiệm được 1kWh sẽ khoảng 1,7 cent. Trong khi chi phí để sản xuất và phân phối 1kWh sẽ là 7 cent. Các lĩnh vực mà Smart Grid có thể cho chúng ta biện pháp để tác động trước mắt bao gồm:
– Nâng cao hiệu suất hoạt động của các nhà máy điện
– Tối ưu hóa nhằm giảm tổn thất kỹ thuật trong vận hành hệ thống điện
– Giảm hệ số đàn hồi giữa tốc độ tăng nhu cầu sử dụng điện trên tốc độ tăng GDP từ hai lần như hiện nay xuống còn 1,1 đến 1,5 lần như các nước trong khu vực
– Giảm lượng năng lượng sử dụng trung bình trên giá trị một đồng GDP
– Giảm tổn thất phi kỹ thuật
– Tạo ra văn hóa tiết kiệm và bảo tồn năng lượng trong xã hội
– Tạo điều kiện phát triển các nguồn năng lượng tái tạo và các loại nguồn điện nhỏ phân tán để giảm phát thải CO2.

Để có thể đạt được các mục tiêu ở trên chúng ta phải xây dựng một hệ thống điện với phương thức vận hành và kinh doanh nó có khả năng cho phép chỉ ra những nhà máy phải nâng cao hiệu suất, các loại nguồn điện mới sẽ được khuyến khích phát triển như năng lượng mặt trời, gió, sinh khối ở những địa điểm thích hợp. Và hệ thống mới này sẽ thúc đẩy sự thay đổi cách thức sử dụng điện với sự thay đổi đầu tiên là cải thiện đồ thị phụ tải và khuyến khích cao độ cho sự phát triển các ngành công nghiệp và sử dụng thiết bị tiết kiệm điện. Hệ thống mà chúng ta nói đến ở dây chính là Smart Grid.

Thiết kế cơ bản của Smart Grid
Cho đến hiện nay, chưa một ai hoặc một tổ chức nào khẳng định chắc chắn về các công nghệ sẽ được sử dụng trong Smart Grid của tương lai, tuy nhiên chúng ta có thể chỉ ra được các đặc tính chính của Smart Grid sẽ bao gồm:
– Khả năng tự động khôi phục cung cấp điện khi có sự cố xảy ra mất điện đối với khách hàng
– Chống được sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy tính
– Trợ giúp sự phát triển các nguồn điện phân tán (phát điện, dự trữ năng lượng, cắt giảm nhu cầu…)
– Trợ giúp sự phát triển các nguồn năng lượng tái tạo
– Cung cấp khả năng nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện
– Tối ưu hóa vận hành HTĐ để giảm chi phí sản xuất, truyền tải và phân phối kể cả giảm chi phí đầu tư mới và nâng cấp hệ thống điện.
– Công cụ cơ bản của vận hành thị trường điện rộng rãi

Để tạo được sự tiến bộ trong việc giải quyết được những thách thức của hệ thống hiện tại cũng như những đặc tính chính của Smart Grid trong tương lai, các công ty điện lực cần tập trung vào bốn lĩnh vực sau:

Thu thập dữ liệu: Dữ liệu cần được thu thập từ rất nhiều nguồn khác nhau của hệ thống điện (hệ thống bảo vệ, điều khiển, công tơ điện, các bộ I/O..), các bộ thu thập dữ liệu tiêu thụ điện của thiết bị tại các nhà máy và thậm chí tại nhà ở của khách hàng và các nguồn thông tin “không điện” như thời tiết,… Khả năng thu thập dữ liệu được dựa trên sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ thông tin và viễn thông trong thế kỷ 21.

Phân tích và dự báo: Dữ liệu thu thập từ nhiều nguồn khác nhau ở trên, theo tính toán với một hệ thống có hai triệu khách hành sử dụng điện thì lượng dữ liệu sẽ khoảng 22GB/ngày, cần được phân tích cho các mục tiêu vận hành và kinh doanh. Cho mục đích vận hành hệ thống điện các phân tích sẽ được dựa trên số liệu thời gian thực và cận thời gian thực. Còn đối với mục đích kinh doanh thì sẽ sử dụng số liệu quá khứ. Các số liệu thời gian thực và quá khứ cũng được sử dụng cho công tác dự báo từ dài cho đến trung hạn phục vụ công tác lập quy hoạch, kế hoạch phát triển và phương thức vận hành.

Giám sát/quản lý/điều khiển: Dữ liệu được thu thập và xử lý thành thông tin phục vụ công tác vận hành, điều khiển hệ thống điện cũng như được lưu trữ cho các mục đích khác nhau theo yêu cầu của các quy định trong quản lý và điều tiết hoạt động điện lực. Trong lĩnh vực kinh doanh, các thông tin này được sử dụng để xác định mức sử dụng và tính toán chi phí thanh toán giữa các bên tham gia Thị trường điện và khách hàng.

Phát triển hệ thống cho phép trao đổi thông tin và điện năng hai chiều giữa nhà cung cấp và khách hàng sử dụng điện: Cả ba bước trên sẽ chỉ có khả năng ảnh hưởng tối thiểu lên khách hàng nếu họ không được tiếp cận và có các thiết bị để cùng tham gia vào hoạt động điện lực từ phía tiêu thụ điện. Thực ra đây là lĩnh vực tốn kém nhất trong Smart Grid và theo tính toán thì Thế giới sẽ mất khoảng 20 năm để hoàn thành phần này với việc trang bị các Smart Meter và thiết bị cho phép tương tác hai chiều đối với bất kỳ khách hàng nào.

Một số các thành phần của Smart Grid đã được lắp đặt trong hệ thống điện, tuy nhiên chúng ta còn phải nỗ lực hết sức để có thể biến một hệ thống điện truyền thống hiện nay thành một hệ thống điện thông minh (Smart Grid) thực sự. Bởi vì nó không đơn thuần chỉ bao gồm các hệ thống phần cứng và phần mềm.

Hình dưới đây mô tả thiết kế cơ bản của một hệ thống Smart Grid

Luoi dien thong minh Smart Grid_01

Giải pháp và sản phẩm của ATS
Các sản phẩm hiện nay của ATS đã có kinh nghiệm cung cấp bao gồm:
– Hệ thống tích hợp điều khiển bảo vệ trạm biến áp @Station theo tiêu chuẩn IEC61850
– Hệ thống @SCADA+ tương thích với CIM/IEC61968/IEC61970
– Hệ thống thu thập, quản lý dữ liệu đo đếm và thông tin khách hàng @IMIS tương thích với nhiều loại công tơ khác nhau
– Hệ thống quản trị dữ liệu quá khứ trên nền tảng PI (OSI-USA)
– Hệ thống quản lý và thu thập dữ liệu trên các nền tảng mạng thông tin khác nhau
– Hệ thống ứng dụng trên nền web cho phép người sử dụng có thể ghép nối với các nhà cung cấp thứ ba

(Nguồn: automation.net)

Ý kiến bạn đọc

  Article "tagged" as:
  Categories: