Nhà máy điện ảo sẽ định hình hệ thống năng lượng trong tương lai?

Nhà máy điện ảo: Giúp lưới điện sạch hơn và hiệu quả hơn

Nhà máy điện ảo (Virtual Power Plant – VPP) là danh mục các nguồn năng lượng phân tán (DER), bao gồm người tiêu thụ điện, nhà máy điện năng lượng tái tạo quy mô nhỏ, pin lưu trữ, pin lưu trữ tại chỗ và pin nhiên liệu, được kiểm soát theo cách tích hợp để hoạt động như thể chúng là một nhà máy điện thực sự duy nhất.

Bằng cách sắp xếp khoa học và thông minh, VPP có thể giúp lưới điện sạch hơn và hiệu quả hơn. Trong hơn một thế kỷ, hình ảnh phổ biến về nhà máy điện được đặc trưng bởi những ống khói cao ngất ngưởng, đoàn tàu chở than vô tận và tua bin quay ồn ào. Nhưng các nhà máy cung cấp năng lượng cho tương lai sẽ có diện mạo hoàn toàn khác. Trên thực tế, nhiều nhà máy không có hình dạng vật lý cụ thể nào cả, đó là kỷ nguyên của nhà máy điện ảo (VPP).

VPP là hệ thống tích hợp nhiều nguồn điện, có thể không đồng nhất, để cung cấp điện lưới. VPP thường bán sản lượng của mình cho một công ty điện lực. Nó cho phép các nguồn năng lượng riêng lẻ quá nhỏ để một công ty điện lực tổng hợp và tiếp thị. Theo nghiên cứu mới đây, VPP trong thời gian nhu cầu cao điểm có hiệu quả về mặt chi phí hơn tới 60% so với các nhà máy điện cao điểm.

Về mặt thực tế, VPP hoạt động giống và có hiệu quả tương tự như một nhà máy điện lớn tập trung truyền thống nên lưới điện vẫn ổn định. Tuy nhiên, bằng cách tối ưu hóa việc sử dụng DER, VPP mang lại nhiều lợi ích hơn so với mô hình nhà máy điện tập trung truyền thống. Các DER trong VPP có chi phí biên thấp hơn nhiều và thường sử dụng năng lượng sạch hơn như năng lượng mặt trời tại chỗ, lưu trữ hoặc tính linh hoạt có thể kiểm soát.

Nhà máy VPP hoạt động như thế nào?

Bản chất “ảo” của VPP xuất phát từ việc không có cơ sở vật chất trung tâm, giống như nhà máy than hoặc khí đốt truyền thống. Bằng cách tạo ra điện và cân bằng tải năng lượng, pin và tấm pin mặt trời tổng hợp cung cấp nhiều chức năng của nhà máy điện thông thường. Các nhà máy điện truyền thống hoạt động từ một địa điểm vật lý và chỉ hoạt động ở phía cung của phương trình lưới điện - khi nhu cầu tăng lên, các nhà máy điện vật lý tập trung sẽ tăng tốc để cung cấp nhiều năng lượng hơn. Ngược lại, một nhà máy điện ảo sử dụng nhiều tài sản phi tập trung theo những cách khác nhau với IoT (Internet vạn vật) để giúp cung đáp ứng nhu cầu. Nhu cầu giảm có tác dụng tương tự như nhà máy điện truyền thống tăng nguồn cung — đảm bảo cung và cầu cân bằng.

Nhưng đây không phải là tất cả những gì VPP có thể làm. Một số DER trong VPP cũng có thể cung cấp năng lượng cho lưới điện (ví dụ: máy phát điện tại chỗ, công nghệ lưu trữ), một xu hướng mà chúng ta thấy sẽ gia tăng trong tương lai không xa.

Việc áp dụng DER đang ngày càng tăng, vì chúng cho phép các tổ chức linh hoạt hơn trong cách tiêu thụ năng lượng, thúc đẩy các mục tiêu phát triển bền vững và tăng cường khả năng phục hồi trong toàn bộ hoạt động của họ.

Nhiều loại tài sản năng lượng khác nhau có thể được tổng hợp thành VPP. Một số ví dụ về tài sản trong VPP bao gồm: Tải linh hoạt tức quản lý nhu cầu điện (tiêu thụ) để phù hợp với nguồn cung điện. Hai là hệ thống lưu trữ pin cho phép các tổ chức cho phép người tiêu dùng sử dụng năng lượng được lưu trữ trong thời kỳ giá điện thấp hoặc năng lượng được lưu trữ bởi các nguồn năng lượng tái tạo; Ba là, điện mặt trời tại chỗ giúp giảm khối lượng điện mua từ lưới điện và bốn là xe điện (EV).

VPP sẽ định hình hệ thống năng lượng của tương lai?

Sự chuyển đổi từ các nguồn năng lượng thông thường như than và khí đốt sang các nguồn năng lượng tái tạo thay thế như năng lượng mặt trời và gió có nghĩa là cách thức vận hành hệ thống năng lượng truyền thống đã tồn tại hàng thập kỷ của chúng ta đang thay đổi. Các chính phủ và công ty tư nhân hiện đang trông cậy vào tiềm năng của VPP để giúp giảm chi phí và ngăn lưới điện quá tải. Sau đây là những điều chúng ta cần biết về VPP - và lý do VPP có thể là chìa khóa giúp chúng ta đưa nhiều năng lượng sạch và lưu trữ năng lượng trực tuyến hơn.

Kevin Brehm, chuyên gia quản lý tại Viện Rocky Mountain (Mỹ), người tập trung vào điện không phát thải carbon, cho biết việc so sánh VPP với các nhà máy điện truyền thống là một "phép so sánh hữu ích", nhưng VPP "thực hiện một số việc khác nhau và do đó có thể cung cấp các dịch vụ mà nhà máy điện truyền thống không thể".

Một điểm khác biệt đáng kể là khả năng định hình mức sử dụng năng lượng của người tiêu dùng theo thời gian thực của VPP. Không giống như các nhà máy điện thông thường, VPP có thể giao tiếp với các nguồn năng lượng phân tán và cho phép các nhà điều hành lưới điện kiểm soát nhu cầu từ người dùng cuối.

Các nhà điều hành lưới điện phải đáp ứng "tải trọng đỉnh" hàng năm hoặc hàng ngày, thời điểm nhu cầu điện cao nhất. Để làm được điều đó, họ thường sử dụng các nhà máy "đỉnh" chạy bằng khí đốt, những nhà máy này thường không hoạt động trong hầu hết thời gian trong năm và họ có thể bật vào thời điểm nhu cầu cao. VPP sẽ giảm sự phụ thuộc của lưới điện vào các nhà máy này.

Một lợi thế đáng kể khác, mặc dù ít hữu hình hơn, của VPP là chúng khuyến khích mọi người tham gia nhiều hơn vào hệ thống năng lượng. Thông thường, khách hàng chỉ nhận được điện nhưng trong hệ thống VPP, họ vừa tiêu thụ điện vừa đóng góp điện trở lại lưới điện. Vai trò kép này có thể giúp họ hiểu rõ hơn về lưới điện và đầu tư nhiều hơn vào quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch.

Tương lai nhà máy điện ảo tại Việt Nam?

Theo tạp chí Năng lượng Việt Nam, từ năm 2021, Cục Điều tiết Điện lực (ERAV), Bộ Công Thương, đã được Tổ chức Hợp tác Phát triển Đức (GIZ) hỗ trợ để tìm hiểu nhà máy điện ảo. Tuy nhiên, công việc vẫn dừng lại ở mức mô phỏng, chứ chưa được thí điểm hiện trường.

Như trên đã đề cập nhà máy VPP bao gồm năng lượng mặt trời mái nhà được kết hợp với hệ thống pin lưu trữ để tạo ra một nguồn năng lượng liên tục và linh hoạt. Đồng thời, VPP tích hợp máy phát điện dự phòng với hệ thống lưu trữ để cung cấp khả năng vận hành ổn định và tin cậy trong mọi điều kiện. VPP cũng có thể bao gồm xe điện (EV) và bộ sạc. Việc lắp đặt thường là ở khu dân cư, nhưng cũng có thể được sử dụng tại các trung tâm thương mại và khu công nghiệp để hỗ trợ phụ tải điện. VPP giúp cân bằng cung, cầu điện và có thể cung cấp dịch vụ lưới điện giống như nhà máy điện truyền thống.

Với những tiền đề trên, nên tính khả thi của nhà máy VPP vẫn còn hạn chế. Ví dụ, giá pin lưu trữ năng lượng vẫn còn quá cao so với giá điện trung bình nếu không được hỗ trợ tổng mức đầu tư bằng viện trợ không hoàn lại. Ngoài ra còn phải kể đến hạ tầng điện của Việt Nam chưa sẵn sàng. Những trở ngại tự thân của nhà máy VPP, đặc biệt là thời gian cấp điện của nhà máy điện ảo cho tới sự chủ động của người dùng và mức độ phủ lưới điện, kết nối lưới quốc gia… Theo dự báo, công nghệ số đang trở nên sôi động trong ngành năng lượng, nên mô hình nhà máy điện VPP sớm muộn sẽ có mặt tại Việt Nam để giúp chúng ta thực hiện mục tiêu Net Zero như cam kết vào năm 2050.