1. Thế nào là lưới điện thông minh
Lưới điện thông minh là lưới điện kết hợp với công nghệ thông tin và truyền thông hai chiều tiên tiến, mang lại giải pháp quản lý tổng thể sử dụng điện, từ sản xuất, truyền tải, cho đến phân phối nhằm nâng cao chất lượng, hiệu suất sử dụng lưới điện và khai thác các nguồn điện thay thế. Có thể nói lưới điện thông minh chính là lưới điện truyền thống trong “vỏ bọc” công nghệ hiện đại. Hệ thống này sẽ tạo bước ngoặt mới, không chỉ tháo gỡ những khó khăn về năng lượng, thỏa mãn nhu cầu điện năng của thế kỷ 21 mà còn nâng cao hiệu quả cho hàng loạt lĩnh vực khác đi kèm. Giải pháp lưới điện thông minh được đưa ra nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng bức thiết về phân phối điện năng, quản lý/giám sát điện năng tiêu thụ, cũng như mong muốn sử dụng năng lượng hiệu quả. Lưới điện thông minh áp dụng các biện pháp tiến tiến công nghệ kỹ thuật 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.
2. Đặc tính lưới điện thông minh
- 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 của 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 hệ thống điện để giảm chi phí sản xuất, truyền tải và phân phối 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.
Để tạo được sự tiến bộ trong việc giải quyết được những thách thức của hệ thống hiện tại cũng như những đặc tính chính của Smart Grid trong tương lai, các công ty điện lực cần tập trung vào bốn lĩnh vực sau:
- Thu thập dữ liệu: Dữ liệu cần được thu thập từ rất nhiều nguồn khác nhau của hệ thống điện (hệ thống bảo vệ, điều khiển, công tơ điện, các bộ I/O..), các bộ thu thập dữ liệu tiêu thụ điện của thiết bị tại các nhà máy và thậm chí tại nhà ở của khách hàng và các nguồn thông tin “không điện” như thời tiết,… Khả năng thu thập dữ liệu được dựa trên sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ thông tin và viễn thông trong thế kỷ 21.
- Phân tích và Dự báo: Dữ liệu thu thập từ nhiều nguồn khác nhau ở trên, cần được phân tích cho các mục tiêu vận hành và kinh doanh. Cho mục đích vận hành hệ thống điện các phân tích sẽ được dựa trên số liệu thời gian thực và cận thời gian thực. Còn đối với mục đích kinh doanh thì sẽ sử dụng số liệu quá khứ. Các số liệu thời gian thực và quá khứ cũng được sử dụng cho công tác dự báo từ dài cho đến trung hạn phục vụ công tác lập qui hoạch, kế hoạch phát triển và phương thức vận hành.
- Giám sát/Quản lý/Điều khiển: Dữ liệu được thu thập và xử lý thành thông tin phục vụ công tác vận hành, điều khiển hệ thống điện cũng như được lưu trữ cho các mục đích khác nhau theo yêu cầu của các qui định trong quản lý và điều tiết hoạt động điện lực.
hoạt động điện lực từ phía tiêu thụ điện. Thực ra đây là lĩnh vực tốn kém nhất trong lưới điện thông minh và theo tính toán thì Thế giới sẽ mất khoảng 20 năm để hoàn thành phần này với việc trang bị các Smart Meter và thiết bị cho phép tương tác hai chiều đối với bất kỳ khách hàng nào.
- Một số các thành phần của lưới điện thông minh đã được lắp đặt trong hệ thống điện, tuy nhiên chúng ta còn phải nỗ lực hết sức để có thể biến một hệ thống điện truyền thống hiện nay thành một hệ thống điện thông minh thực sự. Bởi vì nó không đơn thuần chỉ bao gồm các hệ thống phần cứng và phần mềm.
3. Công nghệ của hệ thống lưới điện thông minh
Vể truyền thông nói chung các công nghệ ứng dụng trong hệ thống điện thông minh đã được cập nhật, đáp ứng tốt cho việc vận hành hệ thống điện thông minh, trong đó nhấn mạnh hệ thống thông tin tích hợp. Tuy nhiên một số hệ thống được phát triển theo yêu cầu sử dụng gia tăng nhưng không hoàn toàn tích hợp.
Các dữ liệu được thu thập qua modem hơn là kết nối trực tiếp với lưới. Các khu vực được cải tiến bao gồm: tự động hoá hoàn toàn các trạm, tự động hoá phân tán, hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu SCADA, hệ thống quản lý phụ tải, mạng không dây, truyền thông qua đường dây tải điện, mạng cáp quang... Các hệ thống thông tin này cho phép điều khiển thời gian thực, thông tin và dữ liệu trao đổi nhằm tối ưu hoá độ tin cậy, đánh giá việc sử dụng và an toàn.
Cảm biến và đo lường là cốt lõi của việc đánh giá tình trạng làm việc của hệ thống như hiện tượng tắc nghẽn và sự ổn định của hệ thống, chỉ báo trạng thái, đưa ra các chiến lược điều khiển. Các công nghệ gồm có dụng cụ thông minh dựa trên bộ vi xử lý, rơle bảo vệ kỹ thuật số, thiết bị đọc dữ liệu, hệ thống hiển thị bảng giá trực tuyến, người sử dụng có thể có nhiều lựa chọn để tránh giờ cao điểm.
Các cảm biến thông minh tốc độ cao PMU phân bố trong mạng có thể được sử dụng để chỉ thị chất lượng điện và một số đáp ứng một cách tự động. Các cảm biến này có thể đưa ra dạng sóng dòng điện. Từ năm 1980, xung nhịp đồng hồ từ hệ thống định vị toàn cầu GPS có thể được sử dụng để đo chính xác thời gian trong lưới, có khả năng quản lý hệ thống điện đáp ứng các điều kiện tác động nhanh.
Các linh kiện tiên tiến như các bộ điện tử công suất, bộ lưu trữ điện và các linh kiện chẩn đoán đã làm thay đổi các khả năng và đặc tính của hệ thống. Hệ thống điện xoay chiều linh hoạt, truyền tải điện một chiều cao áp, hệ thống nguồn phân tán, cáp siêu dẫn...
Điều khiển nâng cao: Tự động hoá hệ thống điện có khả năng dự đoán nhanh chóng và chính xác các giải pháp cho lưới điện. Ba công nghệ điều khiển nâng cao được sử dụng là tác từ thông minh phân tán, các công cụ phân tích (thuật toán phần mềm và máy tính tốc độ cao), các ứng dụng (SCADA, tự động hoá trạm, đáp ứng tải) và trí tuệ nhân tạo.
4. Các tiêu chuẩn cho hệ thống lưới điện thông minh
IEC TC 75 tạo nên họ tiêu chuẩn quốc tế có thể sử dụng như một phần hệ thống điện thông minh. Các tiêu chuẩn này bao gồm IEC 1850 kiến trúc trạm tự động hoá, IEC 61970/91968 mô hình thông tin chung cung cấp thông tin sử dụng chuyển đổi dữ liệu trong thông tin.
MultiSpeak tạo nên quy chuẩn nền tảng chức năng phân phối của hệ thống thông tin.
IEEE đã tạo nên tiêu chuẩn C37.118 dùng cho các pha đồng bộ.
NIST gồm ITU-TGhn một tiêu chuẩn nhận dạng các lập hệ thống điện thông minh truyền thông tốc độ cao qua đường dây tải điện, đường điện thoại và cáp đồng trục.
tối ưu, ảnh hưởng môi trường, yếu tố con người, hệ thống động, lý thuyết thông tin đám mây...