Lưới điện thông minh

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Giới thiệu[sửa | sửa mã nguồn]

Thế nào là lưới điện thông minh?[sửa | sửa mã nguồn]

Lưới điện thông minh(tiếng Anh: Smart Grid, phiên âm: /smɑ:t grid/) là một giải pháp về lưới điện thông minh đang được thử nghiệm ở nhiều nơi trên thế giới. Lưới điện thông minh được thực hiện trong cả phần truyền tảiphân phối điện nhằm nâng cao chất lượng, hiệu suất sử dụng lưới điện và khai thác các nguồn điện thay thế.Giải pháp Smart Grid được đưa ra nhằm đáp ứng các nhu cầu ngày càng bức thiết về việc phân phối điện năng, quản lý/giám sát điện năng tiêu thụ, cũng như mong muốn sử dụng năng lượng hiệu quả trên toàn cầu. Smart Grid áp dụng các tiến bộ công nghệ kỹ thuật số vào lưới điện, cho phép sử dụng 2 đường truyền và điều phối thông tin thời gian thực giữa các nhà máy phát điện/nguồn phân phối và nhu cầu của các thiết bị đầu cuối (phía khách hàng).

Ý tưởng xây dựng smart Grid: Quản lý thiết bị tiêu thụ điện để giảm tải trong giờ cao điểm, kết nối các nguồn điện gia đình (điện mặt trời, điện gió, trạm thủy điện nhỏ) vào lưới, điều khiển các hệ thống lưu điện (lưu điện khi máy phát dư công suất và phát điện khi máy phát thiếu công suất)

Đặc tính của lưới điện thông minh[sửa | sửa mã nguồn]

• Khả năng tự động khôi phục cung cấp điện khi có sự cố xảy ra mất điện đối với khách hàng.

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

• Trợ giúp sự phát triển các nguồn điện phân tán (phát điện, dự trữ năng lượng, cắt giảm nhu cầu…)

• Trợ giúp sự phát triển các nguồn năng lượng tái tạo.

• Cung cấp khả năng nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện.

• Tối ưu hóa vận hành HTĐ để giảm chi phí sản xuất, truyền tải và phân phối kể cả giảm chi phí đầu tư mới và nâng cấp hệ thống điện.

• Công cụ cơ bản của vận hành thị trường điện rộng rãi.

Thành phần của lưới điện thông minh[sửa | sửa mã nguồn]

Phần cứng[sửa | sửa mã nguồn]

Phần mềm[sửa | sửa mã nguồn]

Wi-Fi trong lưới điện thông minh[sửa | sửa mã nguồn]

  • Để quản lý và điều phối các nguồn năng lượng trong hệ thống Smart Grid, công nghệ không dây (Wi-Fi) sẽ là một công nghệ có nhiều triển vọng. Wi-Fi khá hiệu quả về mặt chi phí, có phạm vi bao phủ lớn và có rất nhiều thiết bị đầu cuối, đặc biệt là không cần phải thêm cáp vào trong nhà.
  • Mạng Smart Grid tiêu biểu được chia ra thành 3 phần: Home Area Network (HAN – Mạng trong nhà), Neighborhood Area Network (NAN – Mạng ngoài trời) và Wide Area Network (WAN/Backhaul– Mạng diện rộng).
Home Area Network-HAN[sửa | sửa mã nguồn]
  • HAN-Mạng trong nhà: dùng để tập hợp thông tin cảm biến từ nhiều thiết bị khác nhau trong nhà và tùy từng trường hợp sẽ gửi thông tin điều khiển tới các thiết bị để điều khiển lượng điện năng tiên thụ tốt hơn. Đồng hồ điện sẽ là nơi tổng hợp các thông tin ở mỗi nơi (nhà/xưởng/văn phòng...) và có thể hoạt động như cầu nối đến NAN, do đó Wi-Fi phù hợp cho mô hình HAN trong Smart Grid. Wi-Fi là công nghệ khá hoàn thiện và được cài đặt rộng khắp trong mạng gia đình (hơn 100 nghìn hộ gia đình trên toàn cầu). Thêm vào đó, thế hệ Wi-Fi mới nhất, chuẩn 802.11n, với tốc độ lên đến 600Mbps có khả năng phân phối video độ nét cao cho cả nhà, đồng thời Wi-Fi cũng có khả năng hỗ trợ các ứng dụng truyền dữ liệu tốc độ thấp/ít tiêu hao năng lượng. Wi-Fi được ứng dụng trong phạm vi rất rộng, từ thiết bị xách tay, di động cho đến các thiết bị điện tử trong nhà...
Neighborhood Area Network-NAN[sửa | sửa mã nguồn]
  • NAN-Mạng ngoài trời: sẽ làm nhiệm vụ thu thập thông tin từ nhiều hộ gia đình và kết nối chúng tới mạng diện rộng WAN. Các thiết bị đầu cuối NAN sẽ làm nhiệm vụ tương tự như các đồng hồ điện lắp bên ngoài từng ngôi nhà. Phạm vi truyền dẫn ít nhất là 500m và có khả năng kết hợp với nhiều điểm ở gần. Hạ tầng mạng Wi-Fi đã được phát triển trên công nghệ 802.11n, có phạm vi phủ sóng lên đến 500m hoặc hơn, có thể liên kết điểm - điểm giữa các thiết bị Wi-Fi cùng chuẩn 802.11. Đặc biệt, thiết bị chuẩn mới 802.11n có thêm kỹ thuật "beam forming" (dùng một dãy anten thông minh để hướng búp sóng về một phía nhất định nhằm tăng tốc độ và giảm nhiễu) giúp sử dụng sóng Wi-Fi ngoài trời hiệu quả hơn. Các cải tiến bổ sung cho Smart Grid NAN có thể được đưa vào chuẩn IEEE 802.11s
Wide Area NetworkWAN[sửa | sửa mã nguồn]
  • WAN'-Mạng diện rộng: sẽ làm nhiệm vụ tổng hợp dữ liệu từ nhiều NAN và sẽ chuyển tải thông tin vào mạng riêng. Như vậy backhaul (mạng đường trục/mạng trung tâm) có thể được thực hiện thông qua điểm-điểm và/hoặc các liên kết giữa nhiều điểm truy cập Wi-Fi. Các WAN trong Smart Grid có thể trải dài trên diện rộng, từ dưới 1 km đến hàng km.
  • Với mạng Wi-Fi ngày càng được triển khai rộng khắp, cho thấy khả năng triển khai Wi-Fi trong Smart Grid WAN là hoàn toàn khả thi. Minneapolis là một ví dụ về việc ứng dụng Wi-Fi không chỉ cho khu phố mà còn phân chia cho hệ thống backhaul WAN. Thực tế, hiện nay, đã có các khu vực đô thị kết hợp chuẩn Wi-Fi 802.11 với mô hình điểm - điểm hoặc điểm - đa điểm bằng một loạt phương pháp quản lý mạng.
  • Lợi thế chính của việc sử dụng Wi-Fi là hoàn toàn miễn phí (WiMAX và di động có thể cung cấp các dịch vụ tương tự nhưng thường phải tốn phí). Điều này khá thực tế cho một thành phố, gia đình bạn và cho cá nhân sử dụng Wi-Fi trong Smart Grid.


  • Bên cạnh 802.11n, trong bộ chuẩn IEEE 802.11 có thêm chuẩn 802.11k cung cấp tính năng đo lường giao thức mạng (quản lý tài nguyên sóng vô tuyến) và chuẩn 802.11v để quản lý mạng (xem hiệu năng mạng chi tiết). Hai chuẩn này cho phép các thiết bị Wi-Fi có thể đo đạc và báo cáo kết quả phản hồi thông qua kết nối vô tuyến. Đây là cách mang lại hiệu năng và độ tin cậy tối ưu cho mạng Wi-Fi: điều khiển công suất phát/thay đổi kênh phát của AP hay client; quản lý tập trung việc mở rộng mạng.

Triển vọng smart grid tại việt nam[sửa | sửa mã nguồn]

Smart Grid ở Việt Nam[sửa | sửa mã nguồn]

Trên thực tế, ngành điện nước ta đã ứng dụng SG từ lâu với các giải pháp do trong nước phát triển.Từ năm 2003, EVN đã đưa vào sử dụng các trạm biến áp tự động. Mới đầu, công ty sử dụng các sản phẩm của nước ngoài với giá thành khá cao. Sau đó, đã có những sản phẩm do Công ty ATS (trong nước) sản xuất với giá thành chỉ bằng một nửa.

Các hệ thống giám sát và điều khiển trạm tích hợp với phần mềm @Station (sản phẩm được xếp hạng 4 sao tại Sao Khuê 2010) đã được đưa vào vận hành trong hàng chục trạm 500kV và 220kV tại Việt Nam.

Hiện tại, Tổng công ty Truyền tải điện quốc gia đang có kế hoạch kết nối các trạm biến áp tự động này vào một mạng lưới chung để quản lý toàn bộ lưới điện truyền tải một cách thông minh. Để thực hiện điều này cần có kết nối băng rộng tới các trạm 220KV và 500KV về các công ty truyền tải điện và tới tổng công ty.

Những điều kiện gì để Việt Nam có thể đưa Smart Grid vào thực tiễn?[sửa | sửa mã nguồn]

  • cần các chính sách và cơ chế rõ ràng của Nhà nước ngay lập tức và có tính chất dài hạn. Cụ thể, Bộ Công Thương cần nghiên cứu ban hành các quy định, văn bản pháp luật và các cơ chế cần thiết để thúc đẩy sự phát triển Smart Grid.
  • Đề ra mục tiêu cụ thể đối với từng nhà máy, từng công ty truyền tải và phân phối các chỉ tiêu nâng cao hiệu quả sản xuất và phân phối năng lượng.
  • triển khai ngay các thành phần cần thiết của của Smart Grid từ các hệ thống SCADA/EMS/DMS. Phân tích hiệu suất hoạt động nhà máy điện, hạ tầng quản lý đo đếm điện năng, phân tích hiệu quả và kiểm toán sử dụng năng lượng, hệ thống thông tin khách hàng sử dụng điện... Ngành Điện cần có hệ thống cung cấp thông tin theo thời gian (5 phút, 15 phút, 30 phút hoặc 1 giờ) về chi phí sản xuất và phân phối điện cho khách hàng sử dụng điện và các đơn vị liên quan.
  • Khách hàng hoặc người đại diện của họ cần được truy cập vào dữ liệu theo thời gian (5 phút, 15 phút hoặc 30 phút) về việc sử dụng điện của mình và tạo ra được khả năng trao đổi thông tin hai chiều giữa công ty điện lực và khách hàng.