Bạn đã sẵn sàng cho lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển chưa?
Bạn có ngạc nhiên khi biết rằng có khoảng 55 gigawatt điện mặt trời được sản xuất đằng sau đồng hồ đo (BTM) tại Hoa Kỳ không? Đó là một lượng điện mặt trời khổng lồ để được coi là BTM, nhưng câu chuyện còn nhiều điều hơn thế nữa. Con số này xuất phát từ một nghiên cứu của Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ (EIA) được tìm thấy trên trang web của EIA. Nó tạo nên một số bài đọc rất thú vị, bắt đầu bằng tuyên bố rằng hơn một phần ba công suất điện mặt trời của Hoa Kỳ đến từ danh mục điện mặt trời quy mô nhỏ. Trong trường hợp bạn đang thắc mắc, điện mặt trời quy mô nhỏ được định nghĩa là có công suất dưới một megawatt.
Hệ thống năng lượng mặt trời quy mô nhỏ dân dụng thường được lắp đặt trên mái nhà. Hệ thống thương mại và công nghiệp có thể được tìm thấy trên cả mái nhà và/hoặc mặt đất vì chúng có xu hướng có công suất lớn hơn nhu cầu của chủ nhà. Báo cáo EIA bắt đầu bằng việc nói rằng quy mô nhỏ được lắp đặt là 44 gigawatt vào năm 2023. Báo cáo tiếp tục nói rằng khi số liệu năm 2024 có sẵn, EIA ước tính rằng công suất lắp đặt sẽ tăng lên khoảng 55 gigawatt. Số liệu cuối cùng cho năm 2024 vẫn chưa có, nhưng quý thứ ba có vẻ khả quan.
Thử thách đằng sau đồng hồ đo
Theo EIA, vào năm 2023, khách hàng dân dụng chiếm 67% công suất điện mặt trời quy mô nhỏ. Phân khúc thương mại chiếm 27% và khu vực công nghiệp chiếm 6%. Nếu sử dụng con số 44 gigawatt, công suất điện mặt trời quy mô nhỏ của khu vực dân dụng là khoảng 29,5 gigawatt. Con số đó tăng lên 36,9 gigawatt nếu ước tính năm 2024 là chính xác và có lẽ là gần đúng khi xét đến tất cả hoạt động năng lượng mặt trời BTM được báo cáo khi năm 2024 kết thúc. Khi chúng ta đưa ra những con số gigawatt hai chữ số, có lẽ điều đó không quan trọng. Điều quan trọng là nó đang thu hút sự chú ý!
Khi các chuyên gia tập hợp lại, vấn đề này đang được thảo luận và một câu hỏi nảy sinh. Sẽ thế nào nếu toàn bộ lượng điện mặt trời BTM này có thể cải thiện mạng lưới phân phối? Nghe có vẻ như là một thách thức, nhưng liệu có phải vậy không? Một số lượng điện mặt trời quy mô nhỏ này đã được kết hợp. Các đơn vị tổng hợp này đang bán cho các công ty tiện ích bằng các phương pháp truyền thống mặc dù chúng có những hạn chế. Tất nhiên, điều đó lại đặt ra một câu hỏi khác. Việc tích hợp một công nghệ năng động như trí tuệ nhân tạo (AI) tiên tiến vào các lưới điện siêu nhỏ thông thường sẽ có tác động gì?
Vâng, đó là một chủ đề thịnh hành đang được thảo luận tại các cuộc họp lưới điện thông minh trên toàn thế giới. Nó đề cập đến rất nhiều yếu tố của quá trình hiện đại hóa lưới điện như phân cấp và khử cacbon chẳng hạn. Các lưới điện siêu nhỏ tiêu chuẩn hoạt động tốt với các hệ thống năng lượng nhỏ và cục bộ, nhưng chúng cần được hỗ trợ khi phải hợp nhất và quản lý hàng nghìn nếu không muốn nói là hàng chục nghìn hệ thống năng lượng mặt trời quy mô nhỏ này cùng một lúc. Về vấn đề đó, các nguồn năng lượng phân tán (DER) khác cũng phải được đưa vào, và đây chính là lúc mọi thứ thực sự trở nên thú vị.
Lưới điện vi mô và quản lý
Bạn đã nghe nói đến microgrids do AI cung cấp, microgrids do AI điều khiển và microgrids được AI tăng cường chưa? Đây là ba thuật ngữ liên tục xuất hiện trong các tìm kiếm trên web. Các thuật ngữ này được sử dụng thay thế cho nhau, nhưng thực sự không nên như vậy. Có những điểm khác biệt, nhưng chúng thường bị bỏ qua. Về cơ bản, AI-enhanced ngụ ý AI là một bản nâng cấp nhỏ được sử dụng để mở rộng hệ thống. AI-powered tiến xa hơn một bước nữa khi AI là một thành phần chính của hệ thống. Thuật ngữ cuối cùng, AI-driven sử dụng AI làm lực lượng chủ đạo đằng sau chức năng của hệ thống.
Khi xử lý hàng gigawatt năng lượng mặt trời quy mô nhỏ và nhiều DER khác nhau, thì microgrid do AI điều khiển là công nghệ được lựa chọn. Ứng dụng này là cần thiết để công nghệ microgrid xử lý hiệu quả nhiều DER. Theo định nghĩa, microgrid do AI điều khiển là "công cụ ra quyết định". Nó kiểm soát phần lớn các hoạt động và vận hành của hệ thống theo thời gian thực. Trên thực tế, với microgrid do AI điều khiển, vấn đề nằm ở hệ thống kiểm soát quản lý, khác biệt đáng kể so với microgrid cũ.
Nói một cách đơn giản, microgrid truyền thống gặp khó khăn trong việc quản lý lượng dữ liệu khổng lồ đến với họ 24/7. Trong môi trường dữ liệu lớn ngày nay, đó không phải là một đặc điểm tốt. Khi dữ liệu đến từ một tập hợp nhiều DER, thì microgrid phải có khả năng kết hợp dữ liệu và phản hồi như một thực thể duy nhất. Đó là lý do tại sao microgrid do AI điều khiển đang là xu hướng, chúng được thiết kế cho loại hoạt động này. Hệ thống quản lý của chúng xem xét dữ liệu từ các DER tạo nên microgrid và hơn thế nữa để bao gồm mọi cơ sở dữ liệu tương tác với microgrid.
Bao gồm nhiều cơ sở dữ liệu thời gian thực như giá thị trường, mức tiêu thụ năng lượng, tình trạng lưới điện, điều kiện môi trường như điều kiện thời tiết, v.v. Một hệ thống quản lý lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển sẽ phân loại tất cả dữ liệu thời gian thực này và dự đoán nhu cầu năng lượng, nhận dạng các lỗ hổng của hệ thống và khôi phục hệ thống nhanh chóng trong thời gian mất điện và chúng thực hiện điều đó một cách tự động! Nếu có những khu vực bị thiếu trong dữ liệu lớn khổng lồ được cung cấp, công nghệ AI có thể ngoại suy dữ liệu mà nó có và điền vào chỗ trống. Những khả năng này làm cho loại lưới điện siêu nhỏ này phản ứng nhanh hơn khi quyết định thời điểm tạo ra, lưu trữ hoặc bán điện.
Tác động của AI đến những điều Giả sử
Đã có nhiều nghiên cứu được công bố về lợi ích của AI đối với hệ thống cung cấp điện và lưới điện siêu nhỏ. Tất cả đều chỉ ra rằng công nghệ AI mang lại độ tin cậy cao hơn, tính linh hoạt tốt hơn, chất lượng điện năng được cải thiện và khả năng phản hồi vượt trội, nhưng vẫn còn những lợi ích khác khó có thể định lượng. Các số liệu thống kê khác nhau tùy thuộc vào các thông số của nghiên cứu và các quy trình được tuân theo. Do tính phức tạp của chủ đề và sự đa dạng rộng rãi của các nghiên cứu được so sánh, việc so sánh các phạm vi thay vì kết quả số có thể giúp giảm sự nhầm lẫn.
Một số nhóm báo cáo rằng các hệ thống quản lý lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng từ 10% đến 20%. Cũng có báo cáo cho biết các kỹ thuật nhu cầu năng lượng do AI điều khiển có thể giảm lãng phí năng lượng từ 15% đến 20%. Một nhóm khác cho biết lưới điện thông minh do AI điều khiển có thể giảm tổn thất phân phối năng lượng tới 30%, nhưng việc cải thiện việc sử dụng năng lượng phù hợp với cuộc thảo luận này. Tất cả các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển này đều cung cấp các đặc điểm cung cấp một số giải pháp cho những câu hỏi "nếu như" xuất hiện bất cứ khi nào các cơ quan quản lý, tiện ích và nhà điều hành lưới điện gặp nhau.
Những câu hỏi "nếu như" là những câu hỏi đơn giản xuất hiện khi quá trình đánh giá bắt đầu. Đây là một tiến trình mà chúng ta trải qua khi đánh giá, chẳng hạn như nếu một số chủ nhà muốn kết hợp các tấm pin mặt trời trên mái nhà của họ để có được mức giá tốt hơn khi bán lượng điện dư thừa thì sao? Hoặc, nếu thêm hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin thì sao? Còn nếu họ muốn biến tất cả các DER này thành một lưới điện siêu nhỏ cộng đồng thì sao? Nếu thêm xe điện vào các lưới điện siêu nhỏ này thì sao?
Cảnh quan thay đổi nhanh chóng
Đột nhiên, sự đa dạng của các tùy chọn khiến một khái niệm đơn giản trở nên khó khăn hơn nhiều, đó là một lý do khác khiến sự quan tâm đến các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển ngày càng tăng. Việc tích hợp sự đa dạng của các DER năng lượng sạch vào các hệ thống lưới điện siêu nhỏ là một yếu tố quan trọng để có nguồn cung cấp năng lượng đáng tin cậy. Vẫn còn rất nhiều cuộc tranh luận đang diễn ra về ưu và nhược điểm của việc sử dụng các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển, nhưng việc sử dụng AI đang mở rộng nhanh chóng. Nó đặt ra các vấn đề về an ninh mạng cùng với khả năng ra quyết định tự động của nó. Cũng có một số người sẽ đợi cho đến khi AI trở thành một công nghệ không gây tranh cãi - chúc may mắn với điều đó.
Khi năng lượng mặt trời trên mái nhà lần đầu tiên xuất hiện, đã có những cuộc thảo luận tương tự về việc áp dụng công nghệ đó, nhưng khách hàng không lắng nghe. Họ đã cam kết rất nhiều vào năng lượng mặt trời và họ cũng đã bổ sung thêm các hệ thống lưu trữ năng lượng. Vài thập kỷ sau, chúng ta có 55 gigawatt BTM năng lượng mặt trời quy mô nhỏ đã sẵn sàng để các đơn vị tổng hợp cung cấp năng lượng cho một loạt các hệ thống lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển. Tiến thêm một bước nữa, hãy xem xét các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển quản lý nhiều DER khác nhau đã được thảo luận. Những lợi ích tiềm năng của việc kết hợp các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển này và sử dụng chúng như một nhà máy điện ảo (VPP) là gì?
Điều này sẽ là thách thức với các lưới điện siêu nhỏ truyền thống, nhưng không phải với các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển này. Kết hợp với các công nghệ truyền thông tiên tiến và điện toán đám mây tinh vi, các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển thúc đẩy khái niệm VPP. Chúng ta đã nói về các công nghệ không dây là giải pháp cho hệ thống truyền tải cũ kỹ và tắc nghẽn. Các VPP do lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển sẽ giống như một công nghệ tăng cường lưới điện trên steroid. Không phải là không có các dự án VPP đang hoạt động, nhưng chúng ta cần nhiều dự án hơn nữa và các lưới điện siêu nhỏ do AI điều khiển chắc chắn sẽ đưa chúng ta lên một tầm cao mới.
Một thông cáo báo chí gần đây từ Con Edison cho biết khách hàng của họ vẫn đang tiếp tục đầu tư vào năng lượng sạch. Kết quả là, những khách hàng đó đã sản xuất 647 megawatt công suất năng lượng mặt trời từ hơn 72.500 hệ thống năng lượng mặt trời vào mùa hè năm ngoái. Họ chỉ ra rằng con số này tương đương với "năng lượng gấp năm lần so với nhu cầu để cung cấp điện cho Quảng trường Thời đại". Con Edison cho biết điều này "giúp giảm các đỉnh năng lượng, tác động đến môi trường và chi phí". Hãy tưởng tượng lưới điện siêu nhỏ do AI thúc đẩy VPP mà 72.500 hệ thống này có thể mang lại.
Có rất nhiều ứng dụng tiềm năng cho các microgrid do AI điều khiển và VPP chỉ là một trong số đó. Còn việc tận dụng microgrid do AI điều khiển để nhìn xa hơn các điều kiện hiện tại và xác định tình trạng mất điện sắp xảy ra thì sao? Các tải trọng quan trọng sẽ được cô lập và phục vụ thông qua microgrid mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào của con người. Trong một lưới điện đang nỗ lực cải thiện độ tin cậy và khả năng phục hồi, các công nghệ tăng cường lưới điện như AI là cần thiết, nhưng việc hiểu cách chúng hoạt động là tối quan trọng. Điều quan trọng không kém là hiểu những gì chúng không thể làm, nhưng điều đó giúp chúng ta tham gia và học hỏi!
