Nguồn nhanh hơn lưới

Theo báo cáo Modernising Grids in the Age of Electricity (Hiện đại hóa lưới điện trong kỷ nguyên điện năng) của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), các dự án nguồn điện cùng nhu cầu sử dụng điện đang tăng nhanh hơn thời gian cần thiết để quy hoạch, cấp phép và xây dựng đường dây, trạm biến áp phục vụ, khiến lưới điện khó đáp ứng kịp nhu cầu đấu nối mới.

Các phương thức vận hành hiện đại, linh hoạt có thể giúp lưới điện hiện có tiếp nhận thêm nguồn điện và phụ tải. Ảnh: IEA

Số lượng dự án chờ đấu nối ngày càng lớn. Năm 2025, ít nhất 1.700GW công suất các dự án năng lượng tái tạo và 600GW công suất các dự án pin lưu trữ quy mô lớn trên toàn cầu đã ở giai đoạn phát triển tương đối đầy đủ nhưng vẫn chưa được kết nối với lưới điện.

Bên cạnh đó, tình trạng nghẽn lưới xuất hiện thường xuyên hơn và làm tăng chi phí đối với các đơn vị sử dụng lưới điện. Năm 2024, chi phí do nghẽn lưới lên tới 12 tỷ USD tại Hoa Kỳ và 4,3 tỷ euro tại Liên minh châu Âu; riêng Đức chiếm hơn một nửa tổng chi phí của EU. 

Lưới truyền tải “đầy” tải buộc các hệ thống phải cắt giảm một phần sản lượng năng lượng tái tạo khi lưới điện không thể tiếp nhận hoặc truyền tải toàn bộ lượng điện được phát ra. Năm 2024, sản lượng năng lượng tái tạo bị cắt giảm tại Liên minh châu Âu vượt 10 TWh - tương đương lượng điện đủ cung cấp cho khoảng 3 triệu hộ gia đình trong một năm. Tại Ấn Độ, khoảng 2,3 TWh điện mặt trời cũng bị cắt giảm trong năm 2025.

Tuy nhiên, mở rộng lưới điện bằng mọi giá không phải là giải pháp kinh tế tối ưu. Nếu xây dựng hạ tầng đủ lớn để loại bỏ hoàn toàn tình trạng nghẽn lưới trong mọi thời điểm, hệ thống sẽ phải đáp ứng cả những mức phụ tải cực đại hiếm khi xảy ra. Khi đó, phần lớn công suất lưới điện không được sử dụng thường xuyên, dẫn đến hiệu quả đầu tư thấp. Vì vậy, đầu tư cho ngành điện trong giai đoạn tới không chỉ tập trung vào xây dựng thêm đường dây và trạm biến áp. 

Gỡ điểm nghẽn bằng công nghệ

Khai thác tốt hơn năng lực “còn dư” của lưới điện sẵn có đang trở nên quan trọng không kém việc đầu tư thêm các công trình lưới điện mới.

PPL Electric (Hoa Kỳ) sử dụng dữ liệu thời tiết và cảm biến để tính toán khả năng truyền tải của các đường dây 230kV. Nhờ đó, khả năng truyền tải tăng khoảng 15-17%, tiết kiệm khoảng 64 triệu USD chi phí “nghẽn” lưới mỗi năm.

Tại Bỉ, Công ty Truyền tải điện Elia lắp đặt khoảng 150 cảm biến trên 30 đường dây để liên tục cập nhật nhiệt độ, tốc độ gió và mức tải. Dữ liệu này giúp Elia xác định khả năng truyền tải còn lại của từng đường dây, khai thác thêm công suất khi điều kiện cho phép. Giải pháp này giúp Elia tiết kiệm khoảng 180.000 euro trong 4 giờ và ước tính có thể tiết kiệm khoảng 44 triệu euro mỗi năm.

Tại Vương quốc Anh, Công ty Truyền tải National Grid đã thử nghiệm một nhóm thiết bị giống như bộ “điều phối giao thông” của lưới điện. Khi một tuyến đường dây phải tiếp nhận quá nhiều điện, hệ thống sẽ điều chỉnh để phân bổ bớt dòng điện sang những tuyến còn dư khả năng. Nhờ vậy, điện được phân bố đều hơn trong toàn bộ mạng lưới, giảm thiểu tình trạng một tuyến bị nghẽn trong khi tuyến khác chưa được khai thác hết. Qua đó giải phóng hơn 2GW khả năng truyền tải theo hướng Bắc - Nam, dự kiến tiết kiệm khoảng 390 triệu bảng trong 7 năm.

Ước tính những công nghệ tăng cường lưới điện có thể giúp hệ thống điện toàn cầu đấu nối thêm tới 330GW công suất nguồn điện, lưu trữ và phụ tải vào hạ tầng hiện có. Theo IEA, số hóa, công nghệ tăng cường lưới điện (GETs) và trí tuệ nhân tạo (AI) là ba nhóm công cụ bổ trợ quan trọng, tạo thành nền tảng công nghệ cho quá trình hiện đại hóa lưới điện. 

Các công nghệ này giúp lưới điện chuyển từ cách vận hành dựa trên dữ liệu hạn chế và giới hạn cố định sang phương thức quản lý chủ động, linh hoạt hơn. Hệ thống có thể theo dõi sát tình trạng vận hành, nhận diện phần năng lực còn dư, dự báo biến động của nguồn điện và phụ tải, đồng thời điều chỉnh dòng điện phù hợp với từng thời điểm. 

Nhờ đó, hạ tầng hiện có được khai thác hiệu quả hơn, các điểm nghẽn và nguy cơ quá tải được phát hiện sớm, độ tin cậy được nâng cao và lưới điện có thể tiếp nhận thêm nguồn điện, hệ thống lưu trữ và phụ tải mới trong thời gian chờ đầu tư mở rộng.

Công nghệ có thể giúp khai thác phần năng lực còn dư, giảm áp lực lên các tuyến đang đầy tải và giãn tiến độ một số công trình khi điều kiện cho phép. Tuy nhiên, công nghệ không thể thay thế hoàn toàn việc nâng cấp hoặc xây dựng mới khi thiết bị, đường dây và trạm biến áp đã chạm giới hạn an toàn. Vì vậy, theo IEA, các giải pháp số và công nghệ tăng cường lưới điện nên được xem là cầu nối, giúp hệ thống vận hành hiệu quả hơn trong thời gian chờ các dự án mở rộng hoàn thành.