Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của sản xuất và nhu cầu tiêu dùng tăng cao, nhu cầu về điện tăng liên tục trong khi các nguồn năng lượng sơ cấp như than, dầu mỏ, thủy điện ngày càng cạn kiệt và đi kèm với nó là ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng.
Trong quá trình truyền tải, phân phối và sử dụng điện cũng luôn tồn tại tổn thất điện đáng kể, ngoài tổn thất do kỹ thuật còn tổn thất phi kỹ thuật như ý thức kém, gian lận khi sử dụng điện. Thực tế, tổn thất về điện là khá lớn (ở nước ta tổn thất chiếm 8-10% tổng sản lượng điện), để đáp ứng yêu cầu sử dụng điện tiết kiệm, hiệu quả đòi hỏi phải thay đổi cách thức sử dụng điện cũng như chuyển sang sử dụng thiết bị hiệu suất cao, tiết kiệm điện.
Với sự phát triển mạnh mẽ của các bộ vi xử lý, kỹ thuật truyền thông số, số hóa trong đo lường, điều khiển. Việc hiện đại hóa các trạm truyền tải và hệ thống phân phối điện được triển khai rộng khắp dựa trên việc ứng dụng đo lường, điều khiển, hiển thị điện tử kỹ thuật số vào các hoạt động điều độ vận hành và quản lý hệ thống điện.
Thuật ngữ “lưới điện thông minh” xuất hiện trong những năm gần đây, được nói đến thường xuyên hơn và đối với nhiều quốc gia trở thành chính sách năng lượng. Nói chung, lưới điện thông minh là sự kết hợp giữa hệ thống điện thông thường hiện có 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 điện và khai thác các nguồn điện thay thế.
Về cơ bản lưới điện thông minh có đặc điểm sau:
Lưới điện thông minh trước hết phải là lưới điện có chất lượng đảm bảo, độ tin cậy cấp điện cao, có khả năng cô lập vùng sự cố và tự động đóng lặp lại khôi phục cung cấp điện cho khách hàng khi có sự cố xảy; hệ thống được tự động hóa hoàn toàn trong truyền tải và phân phối, được giám sát và thu thập dữ liệu SCADA.
Được tích hợp các thiết bị “thông minh” như cảm biến và đo lường, dụng cụ thông minh dựa trên bộ vi xử lý, rơle bảo vệ kỹ thuật số, thiết bị đọc dữ liệu, công tơ điện tử nhiều mức giá, hệ thống hiển thị bảng giá trực tuyến; các cảm biến thông minh tốc độ cao phân bố trong mạng có thể được sử dụng để chỉ thị chất lượng điện như có thể đưa ra dạng sóng dòng điện, điện áp, tần số, tình trạng vận hành của các máy biến áp truyền tải; chúng có thể dự đoán trước những vấn đề có thể xảy ra trên hệ thống và cảnh bảo cho người quản lý về những vấn đề trên lưới điện ngay khi nó xảy ra, hoặc là trước khi nó xảy ra. Một khi sự cố xảy ra, lưới điện thông minh có thể biết trước khi khách hàng gọi đến để thông báo về sự cố nhờ vào các rơ le thông minh.
Tích hợp hệ thống công nghệ thông tin và điều khiển kỹ thuật số để nâng cao độ tin cậy, an toàn và hiệu quả cấp điện, đảm bảo truyền thông hai chiều, truyền dẫn năng lượng hai chiều, giúp khách hàng cập nhật thông tin chính xác và chủ động kiểm soát năng lượng, chủ động kế hoạch sản xuất, lựa chọn nguồn cung cấp tránh những tổn thất có thể xảy ra do nguyên nhân từ nguồn điện; giúp bên cung cấp thông tin về chất lượng điện, thiết bị, tình trạng và vị trí hư hỏng, tình hình tiêu thụ và các dự báo; đường truyền dẫn hai chiều khuyến khích người tiêu dùng tự sản xuất năng lượng tái tạo và cấp lại lưới điện.
Do lưới điện được tích hợp hệ thống công nghệ thông tin, các thiết bị điện tử vi xử lý đa chức năng, các phần mềm cho giám sát, điều khiển vận hành tự động hệ thống và mạng truyền thông internet nên yêu cầu phải chống được sự tấn công cố ý từ bên ngoài vào hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy tính.
Dễ dàng kết nối và đảm bảo vận hành thuận lợi cho tất cả các nguồn phát điện có công suất, công nghệ khác nhau, kể cả các nguồn điện tái tạo đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, hiệu quả.
Đảm bảo thực hiện tối ưu hóa vận hành để giảm chi phí sản xuất, truyền tải và phân phối kể cả giảm chi phí đầu tư mới và nâng cấp lưới điện đồng thời cho phép các hộ dùng điện chủ động tham gia vận hành tối ưu hệ thống điện.
Tuy nhiên, cho đến nay chưa có mô hình chuẩn nào cho lưới điện thông minh bởi nó tùy thuộc vào hiện trạng lưới điện và trình độ công nghệ của mỗi quốc gia với đặc trưng riêng. Cùng một mục đích xây dựng lưới điện thông minh hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích to lớn, nhưng mỗi quốc gia, vùng lãnh thổ có bước đi riêng, một số quốc gia tập trung vào các hệ thống công nghệ mới, các quốc gia khác lại đầu tư cho các thiết bị chuyên dụng. Mỹ tập trung vào việc quản lý sản lượng điện trong giờ cao điểm một cách có hiệu quả, điều chỉnh giá bán điện một cách linh hoạt, thực hiện tự động hóa và tin học hóa công tác đo đếm điện năng; châu Âu lại quan tâm đến việc nâng cao
hiệu suất của lưới phân phối, giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính, tích hợp nguồn phát điện từ các nguồn năng lượng tái tạo; Trung Quốc thực hiện hiện đại hóa lưới điện hiện có và nâng cao độ tin cậy của toàn hệ thống; Úc và New Zealand thì theo đuổi việc triển khai hệ thống quản lý sản lượng điện một cách hiệu quả. Thời gian qua, sự phát triển của lưới điện thông minh trên thế giới với nhiều qui mô khác nhau, nhiều công nghệ phong phú và hiện đại, tuy nhiên xu hướng và mục đích triển khai lưới điện thông minh của các quốc gia đã dần dần trở nên giống nhau, đó là phấn đấu cho một mục tiêu là tạo ra một lưới điện thông minh hoàn chỉnh, tự động hóa cao, tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa về hiệu suất.
Tại Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 1670/QĐ-TTg ngày 8/11/2012 nhằm phát triển Lưới điện thông minh tại Việt Nam, góp phần quan trọng trong công tác quản lý nhu cầu điện, khuyến khích sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, giảm nhu cầu đầu tư vào phát triển nguồn và lưới điện. Đồng thời, khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và góp phần bảo vệ môi trường.
Theo Quyết định số 1670/QĐ- TTg, 3 giai đoạn phát triển Lưới điện thông minh theo lộ trình:
Giai đoạn 1 (từ năm 2012- 2016): Triển khai chương trình tăng cường hiệu quả vận hành hệ thống điện, trong đó sẽ triển khai các ứng dụng nhằm nâng cao độ tin cậy, tối ưu hóa vận hành lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối, giảm tổn thất điện năng, tăng cường hệ thống ghi sự cố, hệ thống phát điện và chống sự cố mất điện diện rộng. Trong giai đoạn này cũng sẽ triển khai một số chương trình thử nghiệm và nghiên cứu, ban hành các quy định tiêu chuẩn kỹ thuật cho Lưới điện thông minh.
Giai đoạn 2 (từ năm 2017 - 2022): Sẽ tiếp tục thực hiện chương trình tăng cường hiệu quả vận hành hệ thống điện, tập trung vào lưới điện phân phối; trang bị kết cấu hạ tầng công nghệ thông tin – viễn thông cho lưới điện phân phối. Đồng thời, triển khai các ứng dụng của Lưới điện thông minh; xây dựng các quy định kỹ thuật, chương trình truyền thông cho cộng đồng.
Giai đoạn 3 (sau năm 2022): Tiếp tục chương trình trang bị kết cấu hạ tầng công nghệ thông tin - viễn thông cho lưới phân phối, trong đó sẽ triển khai tiếp các công cụ tối ưu vận hành từ lưới điện truyền tải sang lưới điện phân phối; tiếp tục khuyến khích việc phát triển các nhà máy điện phân tán.
Đối với lưới điện trong xí nghiệp công nghiệp để tiến đến đơn vị có lưới điện thông minh cần có bước đi cụ thể phù hợp với các giai đoạn của chính sách xây dựng lưới điện thông minh của chính phủ, đảm bảo chi phí hợp lý, tiết kiệm nhưng phải đạt được hiệu quả cao. Trước hết cần phải cải tạo lưới điện của cơ sở để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, giảm tổn thất điện năng; trang bị kết cấu hạ tầng công nghệ thông tin - viễn thông cho mạng điện trong nhà máy, kết nối hệ thống SCADA trạm biến áp 110kV trở lên; thay thế trang bị thiết bị giám sát, đo lường bằng thiết bị thông minh, trang bị hệ thống Quản lý năng lượng; thay thế các động cơ điện, bộ truyền động bằng thiết bị hiệu suất cao; ứng dụng các chương trình vận hành tối ưu hệ thống.
Kế hoạch công tác năm 2016 của Ban Chỉ đạo phát triển Lưới điện thông minh tại Việt Nam, đã được Bộ Công thương phê duyệt, đưa ra chương trình nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện yêu cầu EVN, các đơn vị điện lực và các khách hàng có trạm biến áp riêng điện áp 110kV trở lên phải đảm bảo thực hiện kết nối SCADA.
(Còn nữa)
Quỳnh Trang (Theo TTKHKT Xi măng)