Lưới điện đang “già”…
Lưới điện là cơ sở hạ tầng vận chuyển điện từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ. Tuân theo “quy luật sinh tồn”, lưới điện cũng dần “lão hóa” và trở nên quá tải vì phải đáp ứng nhu cầu năng lượng đang tăng vọt với tốc độ phát triển chóng mặt của các ngành xung quanh.
Hạn chế đầu tiên của lưới điện cũ hiện đang được sử dụng do Nikola Tesla thiết kế năm 1888 là thiếu đi chiều tương tác giữa người dùng và nhà sản xuất điện. Quá trình truyền tải điện chỉ một chiều: điện từ nhà máy theo đường dây tải điện đến trạm biến áp, rồi đến người sử dụng cuối. Người dùng điện thường không biết được một ngày mình đã “tiêu” hết bao nhiêu điện cho đến khi cầm hóa đơn cuối tháng trên tay!
Hạn chế thứ hai là thiết kế kém linh hoạt với những biến đổi của khí hậu, không được bổ sung công nghệ mới, khó đáp ứng nhu cầu năng lượng cao. Kinh tế càng tăng trưởng, tình trạng quá tải càng nghiêm trọng.
Hạn chế thứ ba là hệ thống thông tin trong mạng lưới giới hạn về băng thông và tốc độ truyền dẫn. Mất khoảng vài giây hoặc nhiều hơn để nhận yêu cầu và đáp ứng với thay đổi. Tuy có hệ thống đóng/ cắt tự động, nhưng khi xảy ra sự cố vẫn phải liên lạc nhiều lần với người trực ở trạm để biết nguyên nhân rồi mới có thể xử lý.
Do đó, khi quá tải, gián đoạn và mất điện sẽ gây tổn thất cho nhiều ngành công nghiệp, và người tiêu dùng chính là đối tượng phải gánh khoản chi phí này thông qua giá hàng hóa. Trong quá khứ, giải pháp duy nhất là mở rộng mạng lưới bằng cách xây dựng thêm nhà máy điện. Tuy nhiên, cách này lại đẩy chi phí điện cao thêm.
Đó là lý do chúng ta cần đến một mạng lưới điện “thông minh” hơn.
“Lưới điện thông minh” hay “hệ thống điện thông minh” (Smart power grid)
Lưới điện thông minh (LĐTM) là lưới điện kết hợp với công nghệ thông tin và truyền thông hai chiều tiên tiến, mang lại giải pháp quản lý tổng thể sử dụng điện, từ sản xuất, truyền tải, cho đến phân phối nhằm nâng cao chất lượng, hiệu suất sử dụng lưới điện và khai thác các nguồn điện thay thế. Có thể nói LĐTM chính là lưới điện truyền thống trong “vỏ bọc” công nghệ hiện đại. Hệ thống này sẽ tạo bước ngoặt mới, không chỉ tháo gỡ những khó khăn về năng lượng, thỏa mãn nhu cầu điện năng của thế kỷ 21 mà còn nâng cao hiệu quả cho hàng loạt lĩnh vực khác đi kèm.
Cho đến nay, chưa có mô hình cố định nào cho LĐTM bởi đó không phải là một công nghệ cụ thể mà là sự kết hợp của nhiều công nghệ mới. Tùy thuộc hiện trạng, chiến lược phát triển mà LĐTM của mỗi quốc gia sẽ có đặc trưng riêng. Nhìn chung, một LĐTM bao gồm hệ thống điện có sẵn (cơ sở hạ tầng, hệ thống truyền tải, nơi tiêu thụ) tích hợp một số công nghệ thông tin và truyền thông hiện đại như:
• Thiết bị cảm biến và đo lường: đồng hồ đếm điện thông minh (Smart Meter), hệ thống đọc đồng hồ đo tự động (Meter Reading System), thiết bị đo sóng điện trên lưới điện để giám sát chất lượng điện năng (Phasor Measurement Units)…
• Hệ thống thông tin quản lý tiên tiến: thời gian thực, hai chiều, bảo mật thông tin, giao diện thân thiện, giúp thu thập, sao lưu, phân tích dữ liệu tốc độ cao.
• Công nghệ truyền tải và phân phối: công nghệ FACTS (Hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt), công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều (HDVC), cho phép truyền tải lượng lớn điện năng trên khoảng cách dài với rất ít tổn thất.
…
Tiêu chuẩn nào cho LĐTM?
Một lưới điện được gọi là “thông minh” phải đạt tiêu chí: tin cậy, truyền thông được hai chiều, truyền dẫn năng lượng hai chiều, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường, cụ thể:
• Tận dụng tốt cơ sở hạ tầng, tích hợp hiệu quả với thiết bị điện, giảm chi phí vận hành, tăng cường hiệu suất và khả năng bảo trì.
• Tự phục hồi khi có sự cố.
• Chống lại sự tấn công về mặt vật lý và mạng máy tính.
• Giúp khách hàng cập nhật thông tin chính xác và chủ động kiểm soát năng lượng. Chẳng hạn, cho biết thời điểm thích hợp để sạc điện thoại, xem tivi, dùng máy giặt… sao cho ít tốn kém chi phí nhất. Cập nhật giá điện từ nhiều nhà cung cấp và tỷ lệ tiêu thụ điện của thiết bị để khách hàng lựa chọn nhà cung cấp và thiết bị phù hợp.
• Thông báo kịp thời cho nhà sản xuất về chất lượng điện, thiết bị, tình trạng và vị trí hư hỏng, nhiệt độ, tình hình tiêu thụ và các dự báo. Vào giờ cao điểm, nhà sản xuất có thể phát tín hiệu giảm tải khẩn cấp để khách hàng giảm bớt một số ứng dụng không cần thiết.
• Đặc biệt, đường truyền dẫn hai chiều khuyến khích người tiêu dùng tự sản xuất năng lượng tái tạo (mặt trời, gió…) và bán lại cho nhà máy bằng cách cung cấp ngược lại cho lưới điện.
• Ngoài ra, hệ thống mới còn phối hợp các nguồn năng lượng tái tạo để cắt giảm khí thải nhà kính.
Các nhà khoa học ước tính rằng, chỉ cần lưới điện hoạt động hiệu quả hơn 5% sẽ tiết kiệm năng lượng và giảm lượng khí thải tương đương việc cắt giảm 53 triệu chiếc ô tô. Như vậy, nếu hộ gia đình có thể giảm bớt một khoản nhỏ tiền điện thì các cơ sở sản xuất lớn còn có thể tiết kiệm hàng tỷ đồng, chưa kể chấm dứt nỗi lo thiếu điện mỗi mùa cao điểm.
Tại sao lại cần LĐTM?
LĐTM đang trở thành chiến lược phát triển điện lực trọng yếu của nhiều quốc gia. 200 tỉ USD là con số ước tính đầu tư cho LĐTM trên toàn thế giới, tính đến năm 2020. Không chỉ các quốc gia phát triển như Mỹ, Đức, Pháp, Hàn Quốc, Singapore mới tập trung đầu tư cho LĐTM, mà nhiều nước đang phát triển như Trung Quốc, Ấn Độ,… cũng rất nỗ lực để lưới điện của họ trở nên “thông minh” hơn. Theo IDC Energy Insights dự báo, đầu tư cho LĐTM toàn cầu từ năm 2012 đến 2017 sẽ tăng hơn 17%, đặc biệt là khu vực châu Á – Thái Bình Dương với tỷ lệ đầu tư ước tính tăng trưởng 34%. Ngoài lợi ích kinh tế, các quốc gia quan tâm đến LĐTM còn vì những lý do khác nhau.
Trung Quốc đầu tư 286 tỷ nhân dân tệ cho LĐTM năm 2020 nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng dự kiến tăng gấp 2 lần trong 10 năm tới. Trong khi đó, mục tiêu của Ấn Độ là khắc phục tình trạng thất thoát 50% điện trong quá trình truyền tải và do bị câu trộm. Theo nghiên cứu của tổ chức phi lợi nhuận CSTEP (Center for Study of Science, Technology and Policy), chấm dứt nạn “ăn cắp điện” trái phép khá phổ biến là một trong những lợi ích nổi bật khiến các nước đang phát triển đầu tư mạnh cho LĐTM. Một nguyên nhân khác là sự ra đời của dòng sản phẩm chạy điện như ô tô điện, xe đạp điện. Thêm vào đó, ở các quốc gia đang phát triển, lưới điện thường chưa được hoàn chỉnh nên có thể nhanh chóng xây dựng hẳn một hệ thống hoàn toàn mới mà ít gặp vướng mắc về cơ sở hạ tầng cũ hơn.
Không nằm ngoài xu thế chung của thế giới, tháng 9/2012, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải đã chỉ đạo thành lập Đề án phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam. Thực tế thì nước ta đã “rục rịch” chuẩn bị cho LĐTM từ những năm 2003 bằng cách nâng cấp lưới điện với các sản phẩm công nghệ cao trong nước như: phần mềm tự động hóa trạm biến áp @Station (sản phẩm hạng 4 sao tại Sao Khuê 2010) do công ty ATS sản xuất. Tuy nhiên, ngành điện Việt Nam vẫn cần những bước đi thận trọng và vững chắc, đặc biệt về chính sách và pháp luật, bởi một LĐTM hoàn chỉnh không phải là cái có thể đạt được trong nháy mắt.
Theo ông Trần Anh Thái - Phó Tổng Giám đốc ATS, ngoài lợi ích cho ngành điện và người dùng, việc ứng dụng LĐTM còn là thị trường hấp dẫn cho các công ty cung cấp giải pháp kỹ thuật ứng dụng trong nước. Chẳng hạn như tại Mỹ, Barclays Capital dự báo: doanh thu từ thiết bị đo, giám sát và truyền thông cho LĐTM có thể lên đến 40 tỷ USD mỗi năm vào năm 2015, so với ít hơn 10 tỷ USD hiện nay.
Đăng Hưng, STINFO Số 11/2012
Xem thêm: