Lưới điện trong quá trình số hóa - Điểm yếu lớn nhất và một số bài học kinh nghiệm

Chậm trễ trong đầu tư nguồn điện khí/LNG - Cần thống nhất các cơ chế còn khác biệt Theo Điều chỉnh Quy hoạch điện VIII, công suất đặt điện khí dùng nguồn khí trong nước sẽ tăng từ 7 GW hiện nay, lên 16 GW vào năm 2030; còn nguồn điện sử dụng khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) nhập khẩu sẽ tăng từ 0,8 GW, lên 22,5 GW. Hiện tại đã bước sang nửa cuối của năm 2025, nhưng mới chỉ nhìn thấy 2 dự án Nhiệt điện LNG Nhơn Trạch 3-4 là có khả năng hoàn thành đúng thời hạn và dự án Nhiệt điện Ô Môn 4 (sử dụng khí Lô B) vừa được khởi công; các dự án điện khí khác còn đang ở các giai đoạn khác nhau, chưa biết lúc nào mới đủ điều kiện thi công... Đề cập đến nội dung này, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam có bài viết phản biện, phân tích nguyên nhân chậm trễ và gợi mở một số giải pháp thúc đẩy tiến độ nguồn điện khí ở nước ta trong thời gian sắp tới.

Năm thách thức đối với lưới điện thế giới hiện nay:

Đầu tiên là quá trình chuyển đổi năng lượng và thúc đẩy giảm phát thải carbon. Việc phát triển năng lượng tái tạo (NLTT) đang diễn ra nhanh chóng trên toàn thế giới. Ví dụ, tại châu Âu, hơn 40% sản lượng điện dự kiến sẽ từ NLTT vào năm 2030. Tuy nhiên, các lưới điện hiện tại không thể đáp ứng được nhu cầu NLTT mới này. Khoảng 1.700 GW năng lượng tái tạo ở châu Âu và 3.000 GW trên toàn cầu đã sẵn sàng, nhưng không thể kết nối với lưới điện do cơ sở hạ tầng chưa sẵn sàng, dẫn đến tình trạng tắc nghẽn và nguy cơ mất điện. Vì vậy, mặc dù NLTT tăng lên, lưới điện cũng cần được nâng cấp tương ứng.

Thứ hai là sự lão hóa, cả về cơ sở hạ tầng lẫn lao động. Hầu hết các lưới điện ở Hoa Kỳ và châu Âu được xây dựng vào giữa những năm 1900. Hơn 50% máy biến áp và trạm biến áp sẽ hết vòng đời vào năm 2030. Tương tự, hơn 50% lực lượng lao động hiện tại dự kiến sẽ nghỉ hưu vào thời điểm đó.

Thứ ba là an ninh mạng. Các mối đe dọa mạng đã tăng gấp đôi trong hai năm qua, đặc biệt là với các xung đột địa chính trị leo thang như tình hình ở Ukraine, và lưới điện đang bị nhắm mục tiêu. Việc gián đoạn lưới điện có thể khiến toàn bộ thành phố chìm trong bóng tối, khiến nó trở thành một vấn đề nghiêm trọng.

Thứ tư, liên quan đến các hiện tượng thời tiết lớn (lốc xoáy, cháy rừng, bão, v.v...) đang trở nên phổ biến hơn khi khí hậu diễn biến phức tạp. Đáng chú ý, có tới 83% các vụ mất điện gần đây là do các hiện tượng này, không chỉ gây ra thiệt hại về người mà còn gây thiệt hại tài chính đáng kể.

Cuối cùng, nhu cầu điện năng trong tương lai sẽ rất lớn, được thúc đẩy bởi AI và các trung tâm dữ liệu, sự gia tăng dân số, công nghiệp hóa và điện khí hóa. Dự báo nhu cầu sẽ tăng 30% trong 20 năm tới so với 50 năm qua. Những thách thức được nêu ra này sẽ định hình bối cảnh hiện tại và tương lai của lưới điện.

3D cải tiến chính đối với hệ thống năng lượng:

Những lĩnh vực cần cải tiến có thể gói gọn trong 3 cụm từ tiếng Anh, bắt đầu bằng chữ cái D, đó là Digitalisation, decentralisation and decarbonisation (Số hóa, phi tập trung hóa và khử cacbon).

Trên toàn cầu, chúng ta thấy sự khác biệt trong việc áp dụng năng lượng tái tạo, an ninh mạng, quy định và cơ cấu công ty điện lực. Ví dụ, Hoa Kỳ có các điện lực tích hợp theo chiều dọc - một đơn vị đảm nhiệm việc sản xuất, truyền tải và phân phối (T&D) và bán lẻ. Ở châu Âu, nó được tách rời - các đơn vị khác nhau quản lý từng phần. Năng lượng là một ngành kinh doanh theo địa phương. Vì vậy, phi tập trung hóa và khử cacbon mang những ý nghĩa khác nhau trong các bối cảnh khác nhau.

Vì lưới điện được quản lý, không chỉ đơn thuần vì lợi nhuận, nên chính trị và dịch vụ công cũng đóng vai trò trung tâm [trong những ưu tiên] thuộc khu vực. Ví dụ, ở Hoa Kỳ, khử cacbon là một thuật ngữ nhạy cảm về mặt chính trị, nhưng khả năng phục hồi và khả năng chi trả là những ưu tiên phổ quát, do đó trở thành động lực thúc đẩy ba chữ D.

Điểm mù lớn trong quá trình số hóa lưới điện:

Hầu hết các công ty điện lực đều nói rằng, họ muốn “dựa trên dữ liệu” nhiều hơn, nhưng điểm mù thường thấy trong cách họ đo lường thành công, hoặc ROI (lợi tức đầu tư) từ các nỗ lực số hóa đó chính là tích hợp dữ liệu. Dữ liệu thường được gọi là tiền tệ năng lượng mới. Nhưng trong các công ty điện lực, sự chia rẽ dữ liệu rất lớn - giữa các phòng ban, và thậm chí giữa các nhóm công nghệ thông tin (IT) và OT. Mỗi hệ thống sử dụng các mô hình dữ liệu khác nhau, vì vậy không có nguồn dữ liệu duy nhất nào đáng tin cậy.

Trong quá trình chứng minh khái niệm, các chuyên gia nhận thấy các nhà điều hành thường đặt câu hỏi về bản thân dữ liệu thay vì thảo luận về các hành động cần thực hiện. Thường xuyên có sự bất đồng quan điểm: “dữ liệu này không chính xác”, hoặc “dữ liệu đó không được ghi lại đúng cách”. Điều này làm suy yếu khả năng đề xuất các giải pháp dựa trên dữ liệu.

Ngay cả các công ty điện lực lớn cũng gặp khó khăn trong việc xây dựng các mô hình mạng. Việc này có thể mất hàng tháng trời, vì hệ thống dữ liệu có tính độc lập nên vấn đề rất nan giải. Các công ty điện đang bắt đầu nhận ra tầm quan trọng của một mô hình dữ liệu thống nhất, nhưng con đường phía trước lại không thuận lợi, bao gồm việc kết nối các hệ thống, phá vỡ các rào cản và đảm bảo dữ liệu nhất quán trên toàn doanh nghiệp.

Lý do dữ liệu IT và OT lại không đồng bộ:

Trước đây, IT và OT hoạt động riêng lẻ. Ví dụ, IT có thể quản lý bộ phận khách hàng và thanh toán, trong khi các trạm biến áp lập bản đồ GIS (hệ thống thông tin địa lý) và kết nối hộ gia đình có thể nằm trong OT, hoặc một nhóm IT khác. Đây là những hệ thống khác nhau, được xây dựng vào những thời điểm khác nhau và hiếm khi có cùng ngôn ngữ.

Mặc dù đã chi hàng tỷ đô la cho việc tích hợp trong thập kỷ qua, nhưng nó vẫn thường là một mớ hỗn độn. Tích hợp không phải là toàn diện - nó kết nối hệ thống A với hệ thống B, nhưng không đạt được sự đồng bộ hoàn toàn. Thay vào đó, chúng ta nhận được sự trùng lặp, dữ liệu không khớp và đôi khi là kết quả kém. Khi các hệ thống mới được thêm vào (chẳng hạn như hệ thống đáp ứng nhu cầu - DR) - câu hỏi lại nảy sinh: Chúng ta nên xây dựng một cơ sở dữ liệu mới, hay tích hợp với các cơ sở dữ liệu hiện có?

Các công ty điện lực lớn, với cơ sở hạ tầng trải rộng - phát điện, truyền tải, phân phối điện trung và hạ thế, công nghiệp và dịch vụ khách hàng. Chỉ riêng trong mỗi ngành, đã có nhiều lớp. Việc sắp xếp mọi thứ là một nhiệm vụ vô cùng khó khăn, chưa kể các quy định khác nhau chồng chéo. OT trong một công ty điện lực có thể hoạt động theo các quy tắc hoàn toàn khác với IT. Đó là di sản của cách ngành công nghiệp này phát triển - được quản lý, bảo thủ và phân mảnh.

Giải pháp gắn kết văn hóa IT/OT trong quá trình chuyển đổi số:

Để quá trình chuyển đổi năng lượng và số hóa lưới điện tiến triển, IT và OT phải hội tụ và tìm được tiếng nói chung. Chúng ta đã thấy sự thay đổi này, một số do OT và một số do IT, nhưng ranh giới giữa chúng đang dần mờ nhạt. Hợp tác là chìa khóa.

Giờ đây, OT được hưởng lợi rất nhiều từ AI, được hỗ trợ bởi năng lực IT. Để AI hoạt động hiệu quả, IT và OT cần một nền tảng chung. Các công ty điện lực phải thiết lập khuôn khổ - nơi các bộ phận này hợp tác chặt chẽ. Một lần nữa, chiến thắng không phải là về một bên, mà là nỗ lực chung, được điều chỉnh phù hợp với mức độ trưởng thành của mỗi công ty điện lực.

“Đám mây” cũng đóng vai trò quan trọng. Do tính chất quan trọng của lưới điện và rủi ro an ninh mạng, mô hình đám mây lai là hợp lý nhất. Các ứng dụng ít quan trọng hơn có thể chạy trên đám mây; các ứng dụng quan trọng có thể được lưu trữ tại chỗ. Điều này kết hợp sự linh hoạt và bảo mật. Nền tảng “Một lưới điện kỹ thuật số” của Schneider Electric đã thể hiện nguyên tắc này - mở, mô-đun, bảo mật và gia tăng.

Vai trò của trạm biến áp để tạo ra những cơ hội chiến lược:

Trạm biến áp rất quan trọng. Chúng truyền tải điện năng qua mạng lưới T&D đến tận nhà của chúng ta. Điện áp cao được giảm xuống mức điện áp thấp hơn phù hợp với nhu cầu sử dụng dân dụng thông qua các trạm biến áp.

Số hóa các trạm biến áp đang tăng nhanh chóng. Hiện nay, chúng ta đang đưa trí tuệ nhân tạo đến tận cùng - nơi dữ liệu bắt nguồn. Trước đây, các quyết định được tập trung hóa, nhưng giờ đây, với trí tuệ cục bộ, các hành động có thể được thực hiện nhanh hơn, ngay tại trạm biến áp, mà không cần phụ thuộc vào trung tâm điều khiển.

Hãy nghĩ về cơ thể con người: Nếu các chi của chúng ta phản ứng độc lập mà không cần chờ tín hiệu từ não, thời gian phản ứng sẽ nhanh hơn. Độ trễ phản ứng của trạm biến áp có thể dao động từ mili giây đến vài phút khi không phải mọi thứ đều được số hóa và một số dữ liệu vẫn được thu thập thủ công. Trí tuệ biên giúp giảm độ trễ đó.

Một khái niệm mới nổi khác là trạm biến áp ảo - nơi các chức năng phần cứng ngày càng được thay thế bằng phần mềm. Với AI và công nghệ hiện đại, bản thân trí tuệ sẽ trở thành một hàng hóa.

Bài học từ vận hành lưới điện qua số hóa vận hành:

Một bài học lớn đến từ giai đoạn diễn ra đại dịch Covid, trong đó các công ty có cơ sở hạ tầng kỹ thuật số tốt và kế hoạch duy trì hoạt động kinh doanh vững chắc đã phát triển mạnh mẽ, trong khi những công ty khác lại gặp khó khăn. Giai đoạn đó đã làm nổi bật tầm quan trọng của số hóa đối với khả năng phục hồi.

Sau Covid, chúng ta đã chứng kiến sự gia tăng đáng kể trong chuyển đổi số, không chỉ trong lĩnh vực năng lượng mà còn trên khắp các ngành công nghiệp. Các công ty thuộc mọi lĩnh vực nhận ra rằng, họ cần phải chuẩn bị cho những gián đoạn.

Một bài học khác từ các lĩnh vực như thực phẩm và đồ uống, hàng tiêu dùng nhanh (FMCG) và dược phẩm là sự chuyển dịch khỏi các dự án số hóa quy mô lớn mang tính “Big Bang”. Thay vào đó, nên tập trung vào việc triển khai từng bước và phát triển dựa trên trường hợp sử dụng.

Tại Schneider Electric - thậm chí đã cấm sử dụng từ “thí điểm” trong nội bộ. Giờ đây, họ tập trung vào việc thử nghiệm thực tế, với dữ liệu khách hàng thực tế, để đạt được kết quả thực tế. Cách tiếp cận này đã cho phép doanh nghiệp này hỗ trợ các đối tác. Ví dụ, giúp Nestlé số hóa hàng trăm nhà máy với hiệu suất ấn tượng và sự gia tăng tính bền vững.

Bài học rút ra từ sự cố mất điện trên bán đảo Iberia:

Khả năng phục hồi không còn là một lựa chọn như sự cố ở Bán đảo Iberia (giữa Bồ Đào Nha và Tây Ban Nha): Phải mất 13 giờ để khôi phục hệ thống, mặc dù có cơ sở hạ tầng và giao thức tốt. Điều này cho thấy, các hệ thống hiện tại không đủ đáp ứng nhu cầu trong tương lai. Lưới điện ban đầu được xây dựng cho dòng năng lượng một chiều. Giờ đây, với xe điện, năng lượng tái tạo phân tán và dòng năng lượng hai chiều, áp lực lớn hơn nhiều.

Số hóa có thể tăng cường khả năng phục hồi bằng cách cho phép chúng ta dự đoán và hành động trước khi các vấn đề xảy ra. Nhu cầu về khả năng hiển thị và dự đoán của lưới điện ngày càng tăng - nếu không có những nâng cấp này, quá trình chuyển đổi năng lượng sẽ không thể diễn ra. Nhưng chỉ công nghệ thôi là chưa đủ. Con người, quan hệ đối tác và quy định đều quan trọng như nhau. Tương lai của số hóa lưới điện phụ thuộc vào sự kết hợp của tất cả các khía cạnh này. Vì vậy, đây sẽ là ranh giới tiếp theo.

Lưới điện đóng vai trò thiết yếu đối với tính bền vững, điện khí hóa, công nghiệp hóa và hành động vì khí hậu. Chúng ta phải đảm bảo rằng, lưới điện trở thành một yếu tố hỗ trợ, chứ không phải là một rào cản cho quá trình chuyển đổi. May mắn thay, nhận thức đang được nâng cao, nên đổi mới lưới điện ngày càng rõ ràng hơn.

Liệu điều này có đủ để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng 0 hay không? Tuy không thể khẳng định ngay được, nhưng cơ bản chúng ta đang đi đúng hướng./.

BBT TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Link tham khảo:

https://power.nridigital.com/future_power_technology_aug25/qa-schneider-electric-on-modern-energy-threats-digitalisation-and-grid-resilience