CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU VỀ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG SMART GRID TRÊN THẾ GIỚ
3.1.Tình hình triển khai và ứng dụng của Smart Grid trên thế giớ
Hệ thống SG trong những năm gần đây đã được triển khai rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới với nhiều công nghệ, ứng dụng được cải tiến và phát triển liên tục. Hầu hết các công nghệ cần thiết để tạo ra một lưới điện thông minh đã có mặt trên thị trường các nước phát triển hiện nay. Các công ty tiện ích luôn tìm kiếm cơ hội nâng cao kinh doanh qua việc cung cấp công nghệ DR. Nhiều công ty tiện ích cũng cho ra đời một số lượng lớn máy đo điện thông minh được giới thiệu đến người tiêu dùng với những mức giá đa dạng [10]. Các công ty lớn đã tự động hóa cả hệ thống tòa nhà áp dụng giải pháp tòa nhà thông minh tích hợp hệ thống sưởi, thông gió và hệ thống điều hòa không khí. Nhiều tổ chức chính phủ và tư nhân đã thực hiện bảng điều khiển năng lượng tiêu thụ được cung cấp bởi các nhà tích hợp phần mềm nhỏ. Tuy nhiên, cho đến nay, không ai có thể xác định một kiến trúc ngành công nghiệp trải rộng trên toàn bộ lưới điện thông minh từ máy biến áp điện áp cao (HV) đến ổ cắm tường trong nhà và văn phòng.
Sau đây là tóm lược vê công tác phát triển và khai thác lưới điện thông minh tại một số quốc gia trên thế giới:
3.1.1. Hoa Kỳ
Tháng 4/2013 công ty FPL (Florida Power & Light) đã hoàn thành một kế hoạch xây dựng lưới điện thông minh được coi là lớn nhất từ trước đến nay tại bang Florida và kéo dài trong 4 năm. Cùng hợp tác với Công ty General Motor, công ty này đã triển khai lắp đặt 4,5 triệu công tơ điện tử thông minh và nâng cấp cho khoảng 145 máy biến áp phân phối tại 35 hạt của bang Florida, công tác này chỉ là một phần trong kế hoạch thông minh hóa lưới điện phân phối tại bang này. Hệ thống thiết bị mới sẽ giúp vận hành lưới điện phân phối một cách ổn định hơn, hạn chế sự cố và nhanh chóng phục hồi cấp điện trong trường hợp hệ thống bị sự cố tại Florida – một bang rất thường xuyên bị ảnh hưởng bởi các cơn bão nhiệt đới. Về nguồn tài
chính, công ty FPL đã tiếp nhận 200 triệu USD từ ngân sách Liên bang để phát triển dự án. Số tiền này là số tiền tối đa có thể được tài trợ cho các dự án về công nghệ - thiết bị theo Đạo luật Phục hồi và tái đầu tư năm 2009, đạo luật này trước đây cũng đã tài trợ cho một số dự án liên quan đến lưới điện thông minh của Hoa Kỳ. Tổng cộng Hoa Kỳ đã đầu tư khoảng 4,3 tỷ USD vào lưới điện thông minh trong năm 2012 [11].
Theo viện nghiên cứu điện (EPRI) ước tính thị trường phát triển lưới điện thông minh tại Mỹ đã cho các dự án lưới điện thông minh liên quan tại Hoa Kỳ vào khoảng 13 tỷ USD mỗi năm trong vòng 20 năm tới. Mỹ là nơi có nhiều tập đoàn làm việc về các vấn đề lưới điện thông minh. Chương trình IntelliGrid của EPRI và bộ phận năng lượng (DoE) của Liên minh GridWise là hai ví dụ cụ thể. Tương tự như vậy, các công ty tiện ích của quốc gia này đang tích cực tham gia với khoảng 80% vào phát triển một số hình thức lưới điện thông minh, ví dụ như bằng cách tham gia trong nghiên cứu thí điểm hệ thống giám sát diện rộng (WAMS). Một nghiên cứu gần đây của Phòng thí nghiệm thuộc quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) nghiên cứu cung cấp chủ hộ với các công nghệ lưới điện thông minh để theo dõi và điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng tại nhà của họ. Các hộ gia đình trung bình giảm hóa đơn tiền điện hàng năm khoảng 10%. Điều này có thể tiết kiệm lên đến 200 tỷ USD chi phí vốn vào nhà máy mới và đầu tư lưới [10],[1].
3.1.2. Úc
Ausgrid là lưới điện lớn nhất nước Úc đang triển khai một dự án trị giá khoảng 100 triệu USD liên quan đến lưới điện thông minh. Dự án này tên là SG, Smart City và được tiến hành ở Newcastle và vùng Upper Hunter của tiểu bang New South Wales. Dự án có thời hạn 3 năm này sẽ kiểm tra hoạt động của một số công nghệ mới cũng như phương thức tính tiền điện mới cho khoảng 30.000 hộ dân. Ausgrid cũng sẽ thử nghiệm một số thiết bị phục vụ cho lưới điện thông minh như thiết bị cô lập khu vực có sự cố lưới điện, thiết bị giám sát các máy móc sử dụng điện từ xa [11].
3.1.3. Hà Lan
Tại thành phố Hoogkerk của Hà Lan đã triển khai một dự án gọi là PowerMatching City, dự án này được coi là cộng đồng đầu tiên trên thế giới sử dụng lưới điện thông minh một cách thực sự. Trên thực tế thì dự án này là một phòng thí nghiệm kết nối lưới và cung cấp điện năng cho khoảng 20 hộ sử dụng điện. Những hộ tham gia dự án này được sử dụng rất nhiều loại thiết bị tương thích với hệ thống lưới điện thông minh được lắp đặt trong từng ngôi nhà: hệ thống kết hợp điện và sưởi siêu nhỏ, máy bơm lai ghép, công tơ điện tử thông minh, pano năng lượng mặt trời, xe điện và trạm sạc điện, máy phát điện gió, thiết bị gia dụng thông minh... Ngôi nhà của từng hộ dân sẽ được sử dụng để trình diễn phương thức sử dụng điện cho năm 2030 [11].
3.1.4. Thụy Điển
Tại Thụy Điển cũng có một dự án tương tự như dự án PowerMatching City của Hà Lan. Dự án này được triển khai tại khu Royal Seaport của Stockholm với mục tiêu trở thành khu dân cư sử dụng lưới điện thông minh đầu tiên trên thế giới trong tương lai. Mục tiêu thứ hai không kém phần quan trọng là giúp giảm lượng khí thải bình quân đầu người trong khu dân cư từ 4,5 tấn xuống còn 1,5 tấn vào năm 2030 khi mạng điện thông minh sẽ thành hiện thực ở nơi đây vào năm 2030. Dự án bao gồm nhiều phát minh mới về năng lượng như nạp điện cho các loại tàu thay vì nạp xăng dầu, giúp các hộ dân cư trong khu vực giảm 30 lượng điện từ lưới điện phân phối bằng nguồn điện mặt trời và điện gió. Dự án tập trung vào một số công nghệ mới nhằm giúp các hộ dân cư vừa là nhà sản xuất điện vừa là người sử dụng điện. Các nhà đầu tư cũng đã xây dựng một trung tâm điều hành thông minh để quản lý toàn bộ các công nghệ mới của dự án [11].
3.1.5. Hàn Quốc
Hàn Quốc đang chiếm thế mạnh về hệ thống lưới điện thông minh trên thế giới. Chính phủ Hàn Quốc đang tích cực hỗ trợ cho việc tạo lập thị trường và phát triển kỹ thuật vì đây là ngành công nghiệp có thể dẫn đầu thế giới trong thời gian sắp tới. Hệ thống mạng lưới điện thông minh được chọn là kỹ thuật xanh tiêu biểu nhất bởi có thể giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng một cách đáng kể. Trong ngành công
nghiệp lưới điện thông minh, Hàn Quốc đang đi đầu và được chọn là quốc gia dẫn đầu về lưới điện thông minh tại Hội nghị Thượng đỉnh nhóm các nước G7 năm 2009. Đặc biệt là kế hoạch tạo ra thị trường ban đầu bằng cách mở rộng cung cấp các loại công tơ điện thông minh, các máy nạp điện cho xe sử dụng năng lượng điện, hệ thống lưu điện. Đây được hi vọng sẽ tạo hiệu quả lớn mạnh cho các ngành công nghiệp liên quan như công nghiệp chế tạo, các nhà kinh doanh quản lý nhu cầu, kinh doanh máy nạp điện cho xe, hệ thống lưu điện.
Từ ban đầu, Hàn Quốc đã xây dựng cơ sở hạ tầng lưới điện thông minh theo hình thức tự động hóa hệ thống phân phối. Lưới điện thông minh theo đuổi một tích hợp hệ thống hữu cơ dựa trên CNTT. Hàn Quốc đã đưa ra một dự án được gọi là K - Grid để thiết kế một hệ thống lưới điện thông minh Hàn Quốc tích hợp cao. Hệ thống lưới điện thông minh tại quốc gia này được tiếp cận theo hai cách khác nhau. Một phương tiện thực tế là để kết hợp sức mạnh phát triển CNTT và mục tiêu cho sự tinh tế của hệ thống điện, còn phương diện thứ hai là nhằm mục đích tạo ra một lưới điện thông minh phù hợp với môi trường điện tương lai của Hàn Quốc. Lưới điện thông minh Hàn Quốc có thể khác so với các lưới điện được phát triển ở các nước khác về các đặc trưng của nó. Ví dụ, Hàn Quốc có một cấu trúc tiện ích độc quyền và mạng lưới truyền và phân phối đẳng cấp thế giới hiệu quả và ổn định. Trong những năm qua Hàn Quốc đã thiết lập riêng của hệ thống lưới điện thông minh của nó phù hợp nhất với môi trường nhất định. Chính phủ Hàn Quốc hiện đang hỗ trợ tích cực cho ngành công nghiệp lưới điện thông minh. Hàn Quốc đã chuẩn bị một lộ trình phát triển lưới điện thông minh dưới sự giám sát của chính phủ vào 2009 [12].
Năm 2010 chính phủ đã xây dựng xong lộ trình quốc gia nhằm xây dựng ngành công nghiệp lưới điện thông minh và là quốc gia đầu tiên trên thế giới đưa ra bộ luật đặc biệt dành cho lưới điện thông minh cấp nhà nước trong năm 2011. Đảo Jeju của Hàn Quốc đã tiến hành xây dựng khu sát hạch lưới điện thông minh với quy mô lớn nhất thế giới hoàn thành trong năm 2013 nhằm đánh giá những thành quả phát triển kỹ thuật và phát triển hình mẫu kinh doanh.
3.1.6. Ấn Độ
Theo thống kê được đưa ra bởi Bộ năng lượng, Ấn Độ là một trong những quốc gia thiệt hại T&D ở mức cao nhất trên thế giới, trung bình 26% tổng sản lượng điện. Nếu bao gồm tổn thất phi kỹ thuật như trộm cắp năng lượng thì mức tổn thất trung bình lên đến 50%. Các tổn thất tài chính đã được ước tính ở mức 1,5% tổng sản phẩm quốc gia (GDP). Do Ấn Độ phát triển một trong những mạng lưới điện yếu nhất trên thế giới nên những cơ hội và nhu cầu để xây dựng lưới điện thông minh cao. Lưới điện của Ấn Độ đang có nhu cầu cải tiến lớn vì nhiều lỗi hệ thống. Ví dụ như mạng lưới phân phối theo kế hoạch kém, quá tải của các thành phần hệ thống, hiệu quả đo thấp và trộm cắp điện là một vấn đề khá phổ biến. Gần đây, cuộc thảo luận đã đưa ra rằng việc sử dụng DSM để chọn lọc cắt giảm sử dụng điện cho các khách hàng quá hạn trong khi đó cải thiện chất lượng điện cho khách hàng trả tiền. Nó không có vẻ như một chương trình hấp dẫn với hầu hết các tiện ích của Mỹ, tuy nhiên, nó rất có ý nghĩa trong việc cải thiện mạng lưới điện hiện hành của Ấn Độ. Một động lực để xây dựng lưới điện thông minh tại Ấn Độ là hiệu quả năng lượng và tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo. Ấn Độ sẽ được hưởng lợi rất nhiều từ hiệu quả năng lượng thông minh trong hình thức của DR và các thiết bị đáp ứng lưới điện[13].