Ứng dụng giải pháp giám sát tải không xâm nhập trong quản lý phụ tải và tăng cường hiệu quả sử dụng điện

Bài viết Ứng dụng giải pháp giám sát tải không xâm nhập trong quản lý phụ tải và tăng cường hiệu quả sử dụng điện mô tả tổng quan các nghiên cứu GSTKXN trên thế giới, đồng thời giới thiệu mô hình thử nghiệm được phát triển bởi các tác giả, dựa trên các phân tích dữ liệu phụ tải, thuật toán học sâu (Deep learning) thông minh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng giải pháp giám sát tải không xâm nhập trong quản lý phụ tải và tăng cường hiệu quả sử dụng điện CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP GIÁM SÁT TẢI KHÔNG XÂM NHẬP TRONG QUẢN LÝ PHỤ TẢI VÀ TĂNG CƯỜNG HIỆU QUẢ SỬ DỤNG ĐIỆN 1 1 2 3 Lê Thanh Tùng , Vũ Thành Trung , Lê Đại Dương , Nguyễn Ngọc Hải 1Ban quản lý dự án điện 1, Tập đoàn điện lực Việt Nam, 0904373240, tunglt229@gmail.com 2Tổng công ty Công nghiệp Công nghệ cao Viettel, 0386782192, ledaiduongvnth@gmail.com 3Bauman moscow state technical university, +7965207085, nguyenngochai.tin47@gmail.com Tóm tắt: Đảm bảo an ninh năng lượng là vấn đề cấp thiết ở mỗi Quốc gia, trong đó việc quản lý vận hành hệ thống điện ổn định và sử dụng năng lượng điện hiệu quả được coi là một trong những nhiệm vụ trọng tâm. Hiện nay các nghiên cứu trong ngành điện đang tập trung chủ yếu đến các giải pháp hiệu quả năng lượng đối với nguồn phát và lưới điện truyền tải, phân phối. Hiệu quả sử dụng năng lượng dân dụng ít được quan tâm hơn, song đây là thành phần chiếm tỷ trọng đáng kể và có vai trò quyết định đến sự ổn định của hệ thống điện. Hiện nay với sự phát triển của công nghệ thông tin, các giải pháp số trong quản lý hệ thống điện nhỏ, hộ gia đình được nhắc đến nhiều như nhà thông minh. Tuy nhiên, các giải pháp này chưa phổ biến do chi phí đầu tư thiết bị, cũng như tái cấu trúc mạng điện tòa nhà tương đối cao. Bài báo này giới thiệu giải pháp giúp các tòa nhà, hộ gia đình quản lý điện năng tiêu thụ một cách chủ động, giảm đến 20% hóa đơn tiền điện hàng tháng, làm đều phụ tải hệ thống và gần như không mất chi phí đầu tư ban đầu. Giải pháp đề cập ở đây là “Giám sát tải không xâm nhập” (GSTKXN), tức là chỉ thông qua số liệu đo tải điện ở đầu vào tòa nhà từ công tơ điện tử có thể nhận biết và phân tách tải của các thiết bị điện đang sử dụng, chuẩn đoán sự bất thường và lỗi của các thiết bị tiêu tốn điện trong thời gian thực. Trong bài báo mô tả tổng quan các nghiên cứu GSTKXN trên thế giới, đồng thời giới thiệu mô hình thử nghiệm được phát triển bởi các tác giả, dựa trên các phân tích dữ liệu phụ tải, thuật toán học sâu (Deep learning) thông minh. Kết quả của mô hình thử nghiệm cho thấy giải pháp GSTKXN tương đối khả thi, giúp khai thác được dữ liệu dùng điện, trở thành một phần của lưới điện thông minh góp phần ổn định hệ thống, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm phát thải ròng khí CO2. Từ khóa: Hiệu quả sử dụng năng lượng; Giảm phát thải ròng; Giám sát tải không xâm nhập; Hệ thống điện thông minh; Deep learning. CHỮ VIẾT TẮT GSTKXN Giám sát tải không xâm nhập EVN Tập đoàn điện lực Việt Nam DL Học sâu (tiếng Anh: Deep learning) AI Trí tuệ nhân tạo (tiếng Anh: Artificial intelligence) CNN Mạng nơ-ron tích chập (tiếng Anh: Convolutional neural network) RNN Mạng nơ-ron hồi quy (tiếng Anh: Recurrent neural network) CSN Nhánh hồi quy (tiếng Anh: Regression Sub-network) 593 KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 RSN Nhánh phân loại (tiếng Anh: Classification Sub-network) LSTM Bộ nhớ dài-ngắn hạn (tiếng Anh: Long short-term memory) REDD Bộ dữ liệu phân tách tải năng lượng 1. GIỚI THIỆU Theo thống kê các tòa nhà và hộ gia đình trên thế giới chiếm tới 40% tổng lượng điện năng tiêu thụ và 20% tổng lượng khí thải CO2 [1,2,3]. Theo số liệu thống kê của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), 27 triệu hộ gia đình ở nước ta tiêu thụ điện chiếm 34%, các tòa nhà thương mại, ngân hàng, ... chiếm 5% tổng lượng điện năng tiêu thụ toàn quốc [4]. Ước tính nếu tiết giảm được 1% lượng điện năng tiêu thụ của các hộ gia đình tương đương 630 triệu kWh mỗi năm, sẽ tiết kiệm được 1.174 tỷ đồng. Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng giúp cải thiện hiệu quả của nền kinh tế, bảo tồn nguồn năng lượng sơ cấp quốc gia, sớm đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng không vào năm 2050 (cam kết tại COP26 về chống biến đổi khí hậu). An ninh năng lượng và phát triển ngành năng lượng bền vững luôn là mối quan tâm hàng đầu của Chính phủ Việt Nam. Nghị quyết 55 của Bộ Chính trị đề ra mục tiêu tổng quát là “Bảo đảm vững chắc an ninh năng lượng quốc gia; cung cấp đầy đủ năng lượng với giá cả hợp lý cho phát triển kinh tế - xã hội ổn định, có tính chất nhanh và bền vững, bảo đảm quốc phòng, an ninh, nâng cao đời sống của nhân dân”. Bên cạnh các giải pháp đảm bảo cung ứng nguồn điện, việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả sẽ góp phần quan trọng trong việc đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, góp phần phát triển kinh tế - xã hội. Chính phủ đã đề ra chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2019-2030 (Chương trình VNEEP3) với mục tiêu tiết kiệm từ 5-7% tổng tiêu thụ năng lượng toàn quốc trong giai đoạn đến năm 2025 và đạt từ 8-10% trong toàn giai đoạn. Hiện nay, các biện pháp tiết giảm và đảm bảo hiệu quả năng lượng đã và đang được thực hiện tích cực như: (i) Các quy định pháp luật về dán nhãn năng lượng cho thiết bị điện; (ii) Tối ưu hóa hạ tầng lưới điện để giảm hao phí trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng; (iii) Tuyên truyền, vận động, khuyến khích người sử dụng điện là khách hàng cá nhân tiết kiệm và sử dụng điện hiệu quả hơn. Các biện pháp hiện thời góp phần không nhỏ vào tiết giảm và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, nhưng vẫn có một giới hạn nhất định do chi phí đầu tư cao hoặc quán tính lớn, người tiêu thụ điện vẫn hoàn toàn thụ động trong việc điều tiết và quản lý năng lượng. Tác động của người dùng và hành vi của họ đối với mức tiêu thụ năng lượng của tòa nhà là đáng kể, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khoảng 30% lượng tiêu thụ này bị lãng phí do hoạt động dưới ...