PECC2 bước đầu làm chủ công nghệ dự báo công suất phát điện mặt trời bằng AI

Khảo sát công suất điện mặt trời của Việt Nam và thế giới theo Global Solar Atlas Global Solar Atlas (bản đồ năng lượng mặt trời toàn cầu) cung cấp nhiều thông tin hữu ích đến điện mặt trời như: Công suất quang điện phát ra trong ngày - năm, góc nghiêng tấm quang điện để đạt tối ưu… Với giao diện web thân thiện, dễ sử dụng, người dùng chỉ cần đăng nhập vào trang web của Global Solar Atlas, chọn “Photovaltaic Electricity Output” (mặc định), sau đó trỏ tới vị trí muốn khảo sát. Trong cửa số “site data”, người dùng có thể chọn xem năng suất điện mặt trời theo ngày, hoặc theo năm.

Hình 1. Sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng tái tạo dẫn dến nhu cầu dự báo công suất điện gió, điện mặt trời.(Nguồn: PECC2POM).

Sức “nóng” của năng lượng tái tạo làm nên “cơn khát” về công cụ dự báo công suất phát:

Nhiều năm trở lại đây, do các tác động nghiêm trọng của biến đổi khí hậu và sự cần thiết của quá trình chuyển dịch năng lượng sang hướng sử dụng năng lượng xanh và sạch, năng lượng điện tái tạo trở thành một lựa chọn quan trọng và chiếm tỉ trọng ngày càng cao trong lưới điện Việt Nam. Tính đến hết quý 1/2022, công suất lắp đặt của các nguồn điện mặt trời là 16.428 MWp, trong đó điện mặt trời mái nhà khoảng 7.755 MWp, chiếm 21,7% tổng công suất lắp đặt nguồn điện quốc gia [1].

Bên cạnh các lợi ích như bù đắp năng lượng thiếu hụt, tận dụng năng lượng tại chỗ, giảm thiểu khí nhà kính, việc các nguồn điện tái tạo như điện mặt trời, điện gió tham gia vào lưới điện với tỉ trọng công suất cao cũng tạo ra một số thách thức đối với vận hành ổn định hệ thống điện quốc gia.

Cụ thể, sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng tái tạo gây ảnh hưởng đến việc điều độ, huy động các nhà máy điện khác và làm tăng nhu cầu dự phòng để đảm bảo tính ổn định hệ thống điện.

Dự báo công suất năng lượng tái tạo là một trong các giải pháp cấp thiết cho các thách thức trên, đóng vai trò quan trọng trong công tác lập kế hoạch, quản lý và vận hành hệ thống điện. Sự cấp thiết này đã mở ra “đường đua” cho việc phát triển các công cụ dự báo công suất phát năng lượng tái tạo tại Việt Nam.

PECC2 bước đầu làm chủ công nghệ dự báo công suất phát điện mặt trời:

PECC2 đã bắt tay nghiên cứu và phát triển thành công công cụ dự báo công suất phát điện mặt trời ngày tới bằng trí tuệ nhân tạo (AI) thông qua đề tài “Dự báo công suất phát điện mặt trời” - là đề tài đầu tiên trong chuỗi đề tài về dự báo công suất phát nguồn điện năng lượng tái tạo của PECC2.

Hình 2. Phát hiện dữ liệu bất thường nhờ mô hình quang mây trong khâu tiền xử lý dữ liệu.(Nguồn: Nhóm nghiên cứu).

Tận dụng nguồn dữ liệu thu thập được từ nhà máy điện mặt trời Sơn Mỹ 3.1 - là một trong các nhà máy điện mặt trời do PECC2 làm chủ đầu tư, trong vòng 12 tháng thực hiện (từ tháng 3/2021 đến tháng 2/2022), nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công 4 mô hình dự báo công suất ngày tới cho vị trí nhà máy Sơn Mỹ 3.1 (thời gian dự báo là 24 h, thời gian lấy mẫu là 30 phút), bao gồm:

(1) Mô hình dự báo gián tiếp không sử dụng dự báo khí tượng.

(2) Mô hình dự báo trực tiếp không sử dụng dự báo khí tượng.

(3) Mô hình dự báo gián tiếp có sử dụng dự báo khí tượng; và,

(4) Mô hình dự báo trực tiếp có sử dụng dự báo khí tượng.

Kết quả nghiên cứu cho thấy 4 mô hình có độ chính xác trong khoảng 89% - 94%, thỏa mãn mục tiêu đặt ra của đề tài. Trong đó, mô hình dự báo trực tiếp có sử dụng dự báo khí tượng cho kết quả có độ chính xác cao nhất (sai số trung bình tuyệt đối nhỏ hơn 5.17% và sai số RMSE trung bình nhỏ hơn 3.45 MW).

Sản phẩm của đề tài còn được cụ thể hóa thông qua việc tích hợp các mô-đun dự báo tối ưu vào chương trình giao diện được phát triển bằng ngôn ngữ Python và phần mềm wxFormBuilder, có thể sẵn sàng phục vụ cho công tác quản lý và vận hành các nhà máy điện mặt trời của PECC2.

Hình 3. Đồ thị so sánh công suất dự báo bằng mô hình dự báo trực tiếp có sử dụng dự báo khí tượng và công suất đo được trong những ngày có kết quả dự báo tốt trong tháng 7 đến tháng 12/2021.(Nguồn: Nhóm nghiên cứu).

Việc phát triển thành công công cụ dự báo công suất phát điện mặt trời ngày tới cũng giúp PECC2 có thêm kinh nghiệm để mở rộng sang các nghiên cứu về dự báo công suất và sản lượng điện gió, hỗ trợ các dự án điện gió mà Công ty đang và sẽ thực hiện.

Bên cạnh đó, việc PECC2 có thể bước đầu làm chủ công nghệ dự báo công suất thể hiện năng lực tự chủ về công nghệ và mở ra khả năng khai thác thị trường dự báo đầy tiềm năng trong tương lai./.

NHI ĐỖ (NGUỒN: PECC2)

Nguồn tham khảo:

[1]. Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia. Dự kiến công suất nguồn điện được huy động 31/03/2022. https://www.nldc.evn.vn/FullNewsg/100/Thong-tin-thi-truong-dien/default.aspx