Kể từ cuối thế kỷ 19, hệ thống phân phối điện (thường được gọi là lưới điện) đã là nguồn điện chính của thế giới.Khi những lưới điện này được tạo ra, chúng hoạt động khá đơn giản – tạo ra điện và gửi điện đến các ngôi nhà, tòa nhà và bất cứ nơi nào có nhu cầu về điện.
Nhưng khi nhu cầu điện tăng lên, cần có một mạng lưới hiệu quả hơn.Các hệ thống phân phối điện “lưới điện thông minh” hiện đại hiện đang được sử dụng trên khắp thế giới dựa vào công nghệ tiên tiến để tối ưu hóa hiệu quả.Bài viết này tìm hiểu định nghĩa về lưới điện thông minh và các công nghệ chính giúp nó trở nên thông minh.
Là gìcông nghệ lưới điện thông minh?
Lưới điện thông minh là cơ sở hạ tầng phân phối điện cung cấp liên lạc hai chiều giữa nhà cung cấp tiện ích và khách hàng.Các công nghệ kỹ thuật số hỗ trợ công nghệ lưới điện thông minh bao gồm cảm biến nguồn/dòng điện, thiết bị điều khiển, trung tâm dữ liệu và đồng hồ đo thông minh.
Một số lưới thông minh thông minh hơn những lưới khác.Nhiều quốc gia đã tập trung nhiều nỗ lực vào việc chuyển đổi lưới điện phân phối lỗi thời sang lưới điện thông minh, nhưng quá trình chuyển đổi rất phức tạp và sẽ mất nhiều năm, thậm chí nhiều thập kỷ.
Ví dụ về công nghệ lưới điện thông minh và các thành phần lưới điện thông minh
Đồng hồ thông minh – Đồng hồ thông minh là bước đầu tiên trong việc xây dựng lưới điện thông minh.Đồng hồ thông minh cung cấp dữ liệu tiêu thụ năng lượng tại điểm sử dụng cho khách hàng và nhà sản xuất tiện ích.Chúng cung cấp thông tin về mức tiêu thụ năng lượng và chi phí để cảnh báo người dùng giảm lãng phí năng lượng và giúp nhà cung cấp tối ưu hóa tải phân phối trên lưới điện.Đồng hồ thông minh thường bao gồm ba hệ thống con chính: hệ thống điện để đo mức tiêu thụ điện năng, bộ vi điều khiển để quản lý công nghệ bên trong đồng hồ thông minh và hệ thống liên lạc để gửi và nhận dữ liệu lệnh/mức tiêu thụ năng lượng.Ngoài ra, một số đồng hồ thông minh có thể có nguồn điện dự phòng (khi đường dây phân phối chính ngừng hoạt động) và mô-đun GSM để xác định vị trí của đồng hồ nhằm mục đích bảo mật.
Đầu tư toàn cầu vào đồng hồ thông minh đã tăng gấp đôi trong thập kỷ qua.Năm 2014, khoản đầu tư hàng năm trên toàn cầu vào đồng hồ thông minh là 11 triệu USD.Theo Statista, khoản đầu tư vào đồng hồ thông minh toàn cầu đạt 21 triệu USD vào năm 2019, có tính đến hiệu quả đạt được của hệ thống từ việc triển khai đồng hồ thông minh.
Công tắc điều khiển tải thông minh và tổng đài phân phối – Mặc dù đồng hồ thông minh có thể cung cấp dữ liệu thời gian thực cho các nhà cung cấp tiện ích nhưng chúng không tự động kiểm soát việc phân phối năng lượng.Để tối ưu hóa việc phân phối điện trong thời gian sử dụng cao điểm hoặc đến các khu vực cụ thể, các công ty điện lực sử dụng các thiết bị quản lý điện năng như công tắc và tổng đài điều khiển tải thông minh.Công nghệ này giúp tiết kiệm lượng năng lượng đáng kể bằng cách giảm lượng phân phối không cần thiết hoặc tự động quản lý các tải đã vượt quá giới hạn thời gian sử dụng cho phép.Để tối ưu hóa việc phân phối điện trong thời gian sử dụng cao điểm hoặc đến các khu vực cụ thể, các công ty điện lực sử dụng các thiết bị quản lý điện năng như công tắc và tổng đài điều khiển tải thông minh.Công nghệ này giúp tiết kiệm lượng năng lượng đáng kể bằng cách giảm lượng phân phối không cần thiết hoặc tự động quản lý các tải đã vượt quá giới hạn thời gian sử dụng cho phép.
Ví dụ, thành phố Wadsworth, Ohio, sử dụng hệ thống phân phối điện được xây dựng vào năm 1916. Thành phố Wadsworth đã hợp tác với Itron, một nhà sản xuấtCông tắc điều khiển tải thông minh(SLCS), để giảm mức sử dụng điện của hệ thống xuống 5.300 megawatt giờ bằng cách lắp đặt SLCS trong nhà để quay vòng máy nén điều hòa không khí trong thời gian sử dụng điện cao điểm.Tự động hóa hệ thống điện – Tự động hóa hệ thống điện được kích hoạt bằng công nghệ lưới điện thông minh, sử dụng cơ sở hạ tầng CNTT hiện đại để kiểm soát mọi mắt xích trong chuỗi phân phối.Ví dụ: hệ thống điện tự động sử dụng hệ thống thu thập dữ liệu thông minh (tương tự như đồng hồ thông minh), hệ thống điều khiển nguồn (như công tắc điều khiển tải thông minh), công cụ phân tích, hệ thống máy tính và thuật toán hệ thống điện.Sự kết hợp của các thành phần chính này cho phép lưới (hoặc nhiều lưới) tự động điều chỉnh và tối ưu hóa với sự tương tác hạn chế của con người.
Triển khai lưới điện thông minh
Khi các công nghệ kỹ thuật số, truyền thông hai chiều và tự động hóa được triển khai trong lưới điện thông minh, một số thay đổi về cơ sở hạ tầng sẽ tối đa hóa hiệu quả của lưới điện.Việc triển khai Lưới điện thông minh đã tạo ra những thay đổi về cơ sở hạ tầng sau:
1.Sản xuất năng lượng phi tập trung
Bởi vì lưới điện thông minh có thể liên tục giám sát và kiểm soát việc phân phối năng lượng nên không cần một nhà máy điện lớn nào sản xuất điện nữa.Thay vào đó, điện có thể được sản xuất bởi nhiều nhà máy điện phi tập trung, chẳng hạn như tua-bin gió, trang trại năng lượng mặt trời, tấm pin mặt trời quang điện dân dụng, đập thủy điện nhỏ, v.v.
2.Thị trường bị phân mảnh
Cơ sở hạ tầng lưới điện thông minh cũng hỗ trợ kết nối nhiều lưới điện như một phương tiện chia sẻ năng lượng thông minh trên các hệ thống tập trung truyền thống.Ví dụ, trước đây, các đô thị có cơ sở sản xuất riêng biệt, không kết nối với các đô thị lân cận.Với việc triển khai cơ sở hạ tầng lưới điện thông minh, các chính quyền thành phố có thể đóng góp vào kế hoạch sản xuất chung nhằm loại bỏ sự phụ thuộc vào sản xuất trong trường hợp mất điện.
3.Truyền tải quy mô nhỏ
Một trong những sự lãng phí năng lượng lớn nhất trong lưới điện là việc phân phối năng lượng trên khoảng cách xa.Xem xét rằng lưới điện thông minh phân cấp sản xuất và thị trường, khoảng cách phân phối ròng trong lưới điện thông minh sẽ giảm đáng kể, do đó giảm lãng phí phân phối.Ví dụ, hãy tưởng tượng một trang trại năng lượng mặt trời cộng đồng nhỏ tạo ra 100% nhu cầu điện ban ngày của cộng đồng, chỉ cách đó 1 km.Nếu không có trang trại năng lượng mặt trời tại địa phương, cộng đồng có thể cần lấy điện từ một nhà máy điện lớn hơn cách đó 100 km.Tổn thất năng lượng quan sát được trong quá trình truyền tải từ các nhà máy điện ở xa có thể lớn hơn hàng trăm lần so với tổn thất truyền tải quan sát được từ các trang trại năng lượng mặt trời ở địa phương.
4.Phân phối hai chiều
Trong trường hợp trang trại năng lượng mặt trời tại địa phương, có thể xảy ra trường hợp trang trại năng lượng mặt trời có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ của cộng đồng, do đó tạo ra sự dư thừa năng lượng.Năng lượng dư thừa này sau đó có thể được phân phối vào lưới điện thông minh, giúp giảm nhu cầu từ các nhà máy điện ở xa.
Trong trường hợp này, năng lượng truyền từ trang trại năng lượng mặt trời đến lưới điện chính ngoài cộng đồng vào ban ngày, nhưng khi trang trại năng lượng mặt trời không hoạt động, năng lượng sẽ truyền từ lưới điện chính đến cộng đồng đó.Dòng năng lượng hai chiều này có thể được theo dõi và tối ưu hóa bằng các thuật toán phân phối điện để đảm bảo rằng lượng năng lượng bị lãng phí ít nhất vào bất kỳ thời điểm nào trong quá trình sử dụng.
Trong cơ sở hạ tầng lưới điện thông minh với khả năng phân phối hai chiều và ranh giới lưới phi tập trung, người dùng có thể hoạt động như những máy phát điện siêu nhỏ.Ví dụ, các ngôi nhà riêng lẻ có thể được trang bị hệ thống năng lượng mặt trời quang điện độc lập để tạo ra điện khi sử dụng.Nếu hệ thống PV dân dụng tạo ra năng lượng dư thừa, năng lượng này có thể được chuyển đến lưới điện lớn hơn, giúp giảm hơn nữa nhu cầu về các nhà máy điện tập trung lớn.
Tầm quan trọng của lưới điện thông minh
Ở cấp độ kinh tế vĩ mô, lưới điện thông minh rất quan trọng để giảm tiêu thụ điện.Nhiều nhà cung cấp tiện ích địa phương và chính phủ đưa ra các biện pháp hào phóng và tích cực để tham gia vào việc áp dụng lưới điện thông minh vì nó mang lại lợi ích về mặt tài chính và môi trường.Bằng cách áp dụng lưới điện thông minh, việc sản xuất năng lượng có thể được phân cấp, do đó loại bỏ nguy cơ mất điện, giảm chi phí vận hành hệ thống điện và loại bỏ lãng phí năng lượng không cần thiết.
Thời gian đăng: Mar-15-2023