Với sự gia tăng không ngừng của nhu cầu sử dụng điện và tình trạng căng thẳng trong việc cung cấp điện, việc áp dụng công nghệ thông minh vào quản lý tải điện không chỉ giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng mà còn đảm bảo tính ổn định và an toàn của hệ thống điện. 

Quản lý tải điện thông minh là gì?

Quản lý tải điện thông minh (Smart Load Management) là một hệ thống và phương pháp sử dụng công nghệ và thông tin để điều chỉnh và tối ưu hóa việc sử dụng điện trong một mạng lưới hoặc hệ thống điện. Mục tiêu của quản lý tải điện thông minh là cân bằng tải điện, giảm tải đỉnh (peak load) và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng.

Quản lý tải điện thông minh thường áp dụng các công nghệ, phần mềm và hệ thống thông tin để thu thập dữ liệu về tiêu thụ điện và thông tin về tình trạng và khả năng của hệ thống điện. Dựa trên thông tin này, quản lý tải điện thông minh có thể điều chỉnh hoặc điều tiết việc sử dụng điện của các thiết bị và hệ thống khác nhau để đáp ứng nhu cầu năng lượng mà không gây quá tải hoặc lãng phí. Điều này có thể được thực hiện thông qua việc giám sát và kiểm soát các thiết bị điện tử, hệ thống chiếu sáng, hệ thống làm mát, và các thiết bị tiêu thụ khác.

Công nghệ IoT (Internet of Things) thường được áp dụng trong quản lý tải điện thông minh để kết nối và tương tác giữa các thiết bị và hệ thống điện thông qua mạng internet. Nhờ đó, người dùng và nhà cung cấp điện có thể theo dõi, điều khiển và tối ưu hóa việc sử dụng điện từ xa, tạo điều kiện cho việc quản lý tải điện thông minh trở nên linh hoạt, hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

Lợi ích khi ứng dụng quản lý tải điện thông minh 

Ứng dụng quản lý tải điện thông minh mang lại nhiều lợi ích quan trọng trong việc quản lý và sử dụng năng lượng hiệu quả. Dưới đây là một số lợi ích chính khi áp dụng quản lý tải điện thông minh:

Tiết kiệm năng lượng: Quản lý tải điện thông minh cho phép tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng bằng cách điều tiết và ưu tiên việc hoạt động của các thiết bị và hệ thống điện. Điều này giúp giảm lượng điện tiêu thụ không cần thiết và tiết kiệm năng lượng, từ đó giảm chi phí điện cho người dùng và giảm tải đỉnh trên mạng lưới điện.

Giảm chi phí điện: Quản lý tải điện thông minh giúp giảm chi phí điện cho người dùng bằng cách áp dụng các chính sách giá cước linh hoạt và biến đổi dựa trên thời gian và tình trạng sử dụng điện. Người dùng có thể tận dụng giá điện rẻ trong các khoảng thời gian không tải đỉnh và tránh sử dụng điện trong các khoảng thời gian đắt đỏ.

Cân bằng tải điện: Quản lý tải điện thông minh giúp cân bằng tải điện trên mạng lưới bằng cách dịch chuyển việc sử dụng điện từ các khoảng thời gian tải đỉnh sang khoảng thời gian không tải đỉnh. Điều này giảm nguy cơ quá tải mạng lưới và tăng khả năng hoạt động ổn định của hệ thống điện.

Tăng tính linh hoạt và đáp ứng: Quản lý tải điện thông minh cho phép điều chỉnh và kiểm soát việc sử dụng điện từ xa thông qua kết nối IoT và hệ thống thông tin. Người dùng có thể theo dõi và điều khiển các thiết bị điện tử, hệ thống chiếu sáng, hệ thống làm mát và các thiết bị tiêu thụ khác để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện linh hoạt và thông minh.

Tăng tính bền vững và tích hợp nguồn năng lượng tái tạo: Quản lý tải điện thông minh tạo điều kiện thuận lợi để tích hợp và tận dụng nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió. Việc điều tiết và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng giúp tăng tính bền vững và giảm ảnh hưởng đến môi trường.

Công nghệ quản lý tải điện thông minh 

Tổng quan về mạng lưới điện thông minh (Smart Grid)

Hệ thống điện thông minh (Smart Grid) là hệ thống điện có sử dụng các công nghệ thông tin và truyền thông để tối ưu truyền dẫn, phân phối điện năng giữa nhà sản xuất và hộ tiêu thụ, hợp nhất cơ sở hạ tầng điện với cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc. Có thể coi hệ thống điện thông minh có hai lớp: Lớp 1 là hệ thống điện thông thường và bên trên nó là lớp 2, hệ thống thông tin, truyền thông, đo lường. 

Smart Grid phát triển trên 4 khâu:

1. Phát điện: Smart Generation 

2. Truyền tải: Smart Transmission 

3. Phân phối: Smart Distribution 

4. Tiêu thụ: Smart Power Consumers 

Chức năng: 

• Chống được sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy tính

• Giảm lượng tiêu hao năng lượng trên dây dẫn, tăng cường chất lượng điện năng

• Giảm chi phí sản xuất ,truyền tải ,chi phí nâng cấp nhờ phân hóa lượng điện tiêu thụ

• Có khả năng tự phục hồi khi xảy ra mất điện

Các bước cần thực hiện nhằm tiến tới một hệ thống điện thông minh 

Để tiến tới một hệ thống điện thông minh cần hiện đại hoá cả lưới truyền tải và phân phối theo hướng tăng cường hệ thống truyền thông, điều khiển kỹ thuật số. Mặt khác các thiết bị điện như động cơ, dụng cụ chiếu sáng... cũng phải là thiết bị có hiệu suất cao, thông minh cho phép thực hiện các chiến lược vận hành linh hoạt theo sự thay đổi của điều kiện thực tế.

- Tăng cường sử dụng công nghệ thông tin và điều khiển kỹ thuật số để năng cao độ tin cậy, an toàn và hiệu quả của hệ thống điện.

- Vận hành tối ưu toàn hệ thống.

- Tích hợp các nguồn phân tán, kể cả các nguồn năng lượng tái tạo.

- Triển khai công nghệ thông minh (công nghệ thời gian thực, tự động hóa, tương tác...) nhằm tối ưu hoá vận hành các thiết bị. Việc tích hợp các thiết bị thông minh cho phép sử dụng thông tin thời gian thực lấy từ các cảm biến và hệ thống điều khiển tự động cho phép phát hiện và xử lý mọi bất thường của hệ thống. Công tơ thông minh nhiều biểu giá khuyến khích khách hàng sử dụng điện năng một cách tiết kiệm. Nó làm thay đổi hành vi của các hộ tiêu thụ trong việc sử dụng năng lượng. Các cảm biến thông minh cho phép tự động điều khiển các thiết bị như điều hoà nhiệt độ, lò sưởi, hệ thống ánh sáng một cách hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

- Triển khai và tích hợp công nghệ dự trữ điện, nạp điện cho các ô tô điện, san bằng đồ thị phụ tải, dự trữ nhiệt và điều hoà không khí.

- Dự báo phụ tải dài hạn.

- Triển khai tiêu chuẩn hoá thiết bị và giao thức kết nối hệ thống thông tin với hệ thống điện

Công nghệ của hệ thống điện thông minh 

- Về truyền thông nói chung các công nghệ ứng dụng trong hệ thống điện thông minh đã được cập nhật, đáp ứng tốt cho việc vận hành hệ thống điện thông minh trong đó nhấn mạnh hệ thống thông tin tích hợp. Tuy nhiên một số hệ thống được phát triển theo yêu cầu sử dụng gia tăng nhưng không hoàn toàn tích hợp. Các dữ liệu được thu thập qua modem hơn là kết nối trực tiếp với lưới. Các khu vực được cải tiến bao gồm: tự động hoá hoàn hoàn các trạm, tự động hoá phân tán, hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu SCADA, hệ thống quản lý phụ tải, mạng không dây, truyền thông qua đường dây tải điện, mạng cáp quang... Các hệ thống thông tin này cho phép điều khiển thời gian thực, thông tin và dữ liệu trao đổi nhằm tối ưu hoá độ tin cậy, đánh giá việc sử dụng và an toàn.

- Cảm biến và đo lường là cốt lõi của việc đánh giá tình trạng làm việc của hệ thống như hiện tượng tắc nghẽn và sự ổn định của hệ thống, chỉ báo trạng thái, đưa ra các chiến lược điều khiển. Các công nghệ gồm có dụng cụ thông minh dựa trên bộ vi xử lý, rơle bảo vệ kỹ thuật số, thiết bị đọc dữ liệu, hệ thống hiển thị bảng giá trực tuyến, người sử dụng có thể có nhiều lựa chọn để tránh giờ cao điểm.

- Các cảm biến thông minh tốc độ cao PMU phân bố trong mạng có thể được sử dụng để chỉ thị chất lượng điện và một số đáp ứng một cách tự động. Các cảm biến này có thể đưa ra dạng sóng dòng điện. Từ năm 1980, xung nhịp đồng hồ từ hệ thống định vị toàn cầu GPS có thể được sử dụng để đo chính xác thời gian trong lưới, có khả năng quản lý hệ thống điện đáp ứng các điều kiện tác động nhanh.

- Các linh kiện tiên tiến như các bộ điện tử công suất, bộ lưu trữ điện và các linh kiện chẩn đoán đã làm thay đổi các khả năng và đặc tính của hệ thống. Hệ thống điện xoay chiều linh hoạt, truyền tải điện một chiều cao áp, hệ thống nguồn phân tán, cáp siêu dẫn...

- Điều khiển nâng cao: Tự động hóa hệ thống điện có khả năng dự đoán nhanh chóng và chính xác các giải pháp cho lưới điện. Ba công nghệ điều khiển nâng cao được sử dụng là tác tử thông minh phân tán, các công cụ phân tích (thuật toán phần mềm và máy tính tốc độ cao), các ứng dụng (SCADA, tự động hóa trạm, đáp ứng tải) và trí tuệ nhân tạo.

Các tiêu chuẩn cho hệ thống điện thông minh 

- IEC TC 75 tạo nên họ tiêu chuẩn quốc tế có thể sử dụng như một phần hệ thống điện thông minh. Các tiêu chuẩn này bao gồm IEC 1850 kiến trúc trạm tự động hoá, IEC 61970/91968 Mô hình thông tin chung cung cấp thông tin sử dụng chuyển đổi dữ liệu trong thông tin.

- MultiSpeak tạo nên quy chuẩn nền tảng chức năng phân phối của hệ thống thông tin.

- IEEE đã tạo nên tiêu chuẩn C37.118 dùng cho các pha đồng bộ.

- NIST gồm ITU-TG,hn một tiêu chuẩn nhận dạng các lập hệ thống điện thông minh truyền thông tốc độ cao qua đường dây tải điện, đường điện thoại và cáp đồng trục.

Nhiều quan niệm khác nhau đã được sử dụng để mô hình hoá hệ thống điện thông minh. Nói chung các nghiên cứu tập trung vào hệ thống phức tạp trong bối cảnh điều khiển tối ưu, ảnh hưởng môi trường, yếu tố con người, hệ thống động, lý thuyết thông tin đám mây… (Nguồn: automation.net.vn)

Thách thức và giải pháp trong quản lý tải điện thông minh 

Thách thức 

Tăng cường khả năng tích hợp: Quản lý tải điện thông minh đòi hỏi tích hợp giữa các hệ thống, thiết bị và dữ liệu khác nhau. Tuy nhiên, việc tích hợp này có thể đối mặt với các thách thức kỹ thuật và chuẩn hóa. Mỗi thiết bị và hệ thống có thể sử dụng các giao thức và giao diện khác nhau, gây khó khăn trong việc kết nối và tương tác. Để vượt qua thách thức này, cần thiết phải phát triển các tiêu chuẩn và giao thức chung để đảm bảo tính tương thích và tích hợp dễ dàng giữa các thành phần khác nhau trong hệ thống quản lý tải điện thông minh.

Quản lý lượng dữ liệu lớn: Quản lý tải điện thông minh tạo ra và thu thập một lượng lớn dữ liệu từ các thiết bị và hệ thống trong mạng lưới điện. Tuy nhiên, việc xử lý và phân tích dữ liệu lớn đòi hỏi các công nghệ và công cụ phức tạp. Hơn nữa, việc lưu trữ và bảo vệ dữ liệu cũng là một thách thức quan trọng. Giải pháp là sử dụng các công nghệ như trí tuệ nhân tạo và học máy để phân tích và rút trích thông tin hữu ích từ dữ liệu lớn. Cần đầu tư vào hạ tầng và công nghệ lưu trữ dữ liệu để đảm bảo tính bảo mật và khả năng truy cập.

Bảo mật và quyền riêng tư: Quản lý tải điện thông minh đặt ra các vấn đề quan trọng về bảo mật và quyền riêng tư. Với việc tăng cường liên kết mạng và sự tương tác giữa các thiết bị, mạng lưới điện trở nên mục tiêu hấp dẫn cho các cuộc tấn công mạng. Bảo mật dữ liệu và hệ thống trở thành một ưu tiên cao. Ngoài ra, việc thu thập thông tin từ các thiết bị thông minh có thể liên quan đến quyền riêng tư của người dùng. Để giải quyết thách thức này, cần đảm bảo triển khai các biện pháp bảo mật mạnh mẽ, bao gồm mã hóa dữ liệu, xác thực người dùng và đảm bảo tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn bảo mật.

Thay đổi hành vi người dùng: Quản lý tải điện thông minh yêu cầu sự tham gia tích cực từ phía người dùng. Để đạt được hiệu quả, người dùng cần thay đổi hành vi tiêu thụ năng lượng và tham gia vào các chương trình quản lý tải điện. Tuy nhiên, việc thay đổi hành vi tiêu thụ năng lượng không phải lúc nào cũng dễ dàng và có thể đối mặt với sự khó khăn. Giải pháp là tăng cường giáo dục và tạo ra các chương trình khuyến khích, thông qua việc các phương tiện truyền thông và ứng dụng di động để tăng cường nhận thức và tham gia của người dùng.

Quản lý tải điện tương tác: Trong một hệ thống quản lý tải điện thông minh, các thiết bị và hệ thống phải tương tác và phối hợp với nhau để quản lý tải điện hiệu quả. Tuy nhiên, việc tương tác này có thể đối mặt với các thách thức như sự không đồng nhất về giao thức và giao diện, sự cạnh tranh tài nguyên và sự truyền thông không tin cậy. Để giải quyết vấn đề này, cần phát triển các giao thức và tiêu chuẩn chung để đảm bảo tính tương thích và tương tác dễ dàng giữa các thành phần khác nhau trong hệ thống quản lý tải điện.

Đổi mới công nghệ: Ngành quản lý tải điện thông minh đang phát triển nhanh chóng với sự tiến bộ công nghệ. Điều này đặt ra thách thức về quản lý và cập nhật công nghệ mới. Cần đầu tư vào nghiên cứu và phát triển để duy trì sự cạnh tranh và đáp ứng các yêu cầu mới. Đồng thời, cần có khả năng tích hợp các công nghệ mới vào hệ thống hiện có một cách dễ dàng và không gây gián đoạn.

Giải pháp 

Hệ thống đo lường thông minh: Để quản lý tải điện hiệu quả, cần có hệ thống đo lường thông minh để thu thập dữ liệu về tiêu thụ năng lượng của các thiết bị và hệ thống trong mạng lưới điện. Hệ thống đo lường thông minh này có thể bao gồm công tơ điện tử, cảm biến và thiết bị đo lường khác nhau để cung cấp thông tin chi tiết về tiêu thụ năng lượng. Dữ liệu thu thập được từ hệ thống đo lường thông minh này sẽ cung cấp thông tin cần thiết để phân tích và quản lý tải điện.

Mạng lưới điện linh hoạt: Mạng lưới điện linh hoạt là một giải pháp quan trọng trong quản lý tải điện thông minh. Nó cho phép điều chỉnh và điều phối tải điện một cách linh hoạt dựa trên nhu cầu tiêu thụ và tình trạng mạng lưới. Các công nghệ như mạng lưới điện thông minh, hệ thống điều khiển phân tán và ứng dụng công nghệ điện toán đám mây được sử dụng để tạo ra một mạng lưới điện linh hoạt, cho phép tối ưu hóa việc phân phối năng lượng và quản lý tải điện.

Quản lý nhu cầu năng lượng: Để quản lý tải điện thông minh, cần phải quản lý nhu cầu năng lượng của người dùng một cách hiệu quả. Việc thúc đẩy sự nhận thức về tiết kiệm năng lượng và thay đổi hành vi tiêu thụ là một phần quan trọng của quản lý tải điện thông minh. Các biện pháp như giáo dục, chương trình khuyến khích và các ứng dụng di động có thể được sử dụng để tăng cường ý thức và tham gia của người dùng trong việc quản lý tải điện.

Dự báo và dự đoán: Sử dụng các công nghệ dự báo và dự đoán, như trí tuệ nhân tạo và học máy, có thể giúp quản lý tải điện thông minh dự đoán tải điện trong tương lai. Điều này giúp cho việc lập kế hoạch và phân phối năng lượng hiệu quả hơn, từ đó giảm thiểu sự cố và tối ưu hóa hoạt động của mạng lưới điện.

Quản lý tải điện phân tán: Thay vì tập trung vào việc quản lý tải điện tại các trạm biến áp trung tâm, quản lý tải điện phân tán cho phép phân phối tải điện và quản lý tải điện tại cấp độ phân phối. Điều này giúp giảm tải điện tại các trạm biến áp trung tâm và tối ưu hóa sử dụng tài nguyên mạng lưới điện.

Tương tác với người dùng: Một yếu tố quan trọng trong quản lý tải điện thông minh là tương tác với người dùng. Cung cấp thông tin về tiêu thụ năng lượng và giá cả năng lượng hiện tại, cũng như khuyến nghị về việc tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, có thể thúc đẩy người dùng tham gia và thực hiện các hành động tiết kiệm năng lượng. Các ứng dụng di động, giao diện người dùng thông minh và công nghệ IoT (Internet of Things) có thể được sử dụng để tạo ra các trải nghiệm tương tác dễ dàng và thuận tiện cho người dùng.

Kết luận 

Quản lý tải điện thông minh là một giải pháp quan trọng để cải thiện hiệu suất năng lượng. Bằng cách áp dụng công nghệ thông minh và sử dụng thông tin thời gian thực, hệ thống này giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, đảm bảo tính ổn định và an toàn của hệ thống điện, và mang lại lợi ích cho người dùng và môi trường sống.

CÔNG TY CỔ PHẦN TẬP ĐOÀN CÔNG NGHỆ VÀ ĐẦU TƯ VIỆT 

Địa chỉ: Tầng 9, số 459 Đội Cấn, phường Vĩnh Phúc, quận Ba Đình, TP Hà Nội 

Điện thoại: 0986 475 225 

Email: viettechinvest@vticorp.co 

Website: https://viettechinvest.vn/