Tích hợp AI vào lưới điện: Kinh nghiệm từ Hàn Quốc

Từ làng ven biển đến mô hình lưới điện của tương lai

Vấn đề chuyển dịch năng lượng toàn cầu, tối ưu hóa hệ thống đặt ra bài toán cho nhiều nhà khoa học quốc tế. Tại Diễn đàn khoa học về xúc tiến đầu tư và chuyển giao công nghệ trong lĩnh vực năng lượng vừa qua, Giáo sư Chang-Gyoon Lim, Giảng viên cao cấp tại Đại học Quốc gia Chonnam (Hàn Quốc), đã chia sẻ về bài học ứng dụng trí tuệ nhân tạo để điều phối lưới điện. 

Kinh nghiệm từ Hàn Quốc cho thấy, trí tuệ nhân tạo (AI) đang trở thành chìa khóa để giải bài toán này, đặc biệt trong các mô hình lưới điện phân tán, quy mô nhỏ nhưng có tính kết nối cao.

Một ví dụ điển hình là Làng thông minh Goheung. Đây là nơi được thử nghiệm các công nghệ năng lượng tiên tiến. Tại làng này, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào lưới điện truyền thống, hệ thống được vận hành dựa trên khái niệm Nhà máy điện ảo (Virtual Power Plant - VPP).

Khác với nhà máy điện truyền thống vốn dựa vào các tổ hợp phát điện lớn, tiêu tốn nhiều nhiên liệu và phát thải, VPP là một trung tâm điều khiển thông minh. Thông qua phần mềm, VPP kết nối và điều phối hàng loạt nguồn năng lượng phân tán như điện mặt trời, điện gió, pin lưu trữ, thiết bị tiêu thụ điện để vận hành như một “nhà máy điện thống nhất”. 

Yếu tố cốt lõi ở đây không nằm ở quy mô vật lý, mà ở khả năng quản trị dữ liệu và điều phối thời gian thực.

Tại Goheung, hạ tầng nền tảng của VPP chính là các trụ đa chức năng tích hợp tuabin gió cỡ nhỏ, pin mặt trời, hệ thống lưu trữ năng lượng, đèn chiếu sáng, camera an ninh, cảm biến môi trường và thiết bị viễn thông. Mỗi cột chỉ tạo ra một lượng điện khiêm tốn, nhưng khi hàng chục, hàng trăm cột được kết nối với nhau, tổng công suất trở nên đáng kể.

Triết lý vận hành của mô hình này có thể gói gọn trong một nguyên tắc quen thuộc: tích tiểu thành đại. Năng lượng không còn được sản xuất tập trung rồi truyền tải đi xa, mà được tạo ra ngay tại nơi tiêu thụ, chia sẻ trong phạm vi cộng đồng. Ở trung tâm mỗi cụm cột thông minh là một hệ thống lưu trữ năng lượng dung lượng lớn (ESS), đóng vai trò như “trái tim” của cụm, có khả năng thu gom năng lượng dư thừa và phân phối lại khi cần thiết.

Nhờ cách tiếp cận này, Goheung hướng tới mức tự chủ năng lượng trên 80%, vận hành gần như độc lập với lưới điện bên ngoài. Không chỉ cung cấp điện, hệ thống còn đảm nhiệm nhiều chức năng xã hội, chiếu sáng công cộng, giám sát an ninh, cảnh báo môi trường, hỗ trợ thông tin cho người dân. Năng lượng tại ngôi làng đã trở thành nền tảng cho an toàn và chất lượng sống.

Điểm đáng chú ý là mô hình này không bị giới hạn trong một không gian địa lý. Thông qua nền tảng VPP, các cụm năng lượng tại Hàn Quốc có thể được giám sát và quản lý cùng với những hệ thống tương tự ở châu Á, châu Âu hay châu Mỹ. Những “mảnh năng lượng nhỏ” từ khắp nơi được tập hợp trên một bảng điều khiển toàn cầu, tạo nên một mạng lưới linh hoạt và có khả năng mở rộng cao.

Kinh nghiệm tích hợp AI 

Nếu VPP là “bộ não” của hệ thống, thì trí tuệ nhân tạo chính là năng lực tư duy giúp bộ não đó vận hành hiệu quả. Trong mô hình Hàn Quốc, AI không chỉ đóng vai trò hỗ trợ, mà là yếu tố trung tâm quyết định khả năng tự chủ và ổn định của lưới điện.

Một trong những thách thức lớn nhất của năng lượng tái tạo là tính biến động. Gió không thổi đều, mặt trời không chiếu liên tục, trong khi nhu cầu tiêu thụ điện thay đổi theo giờ, theo ngày và theo mùa. Để giải quyết bài toán này, các nhóm nghiên cứu đã ứng dụng những mô hình AI tiên tiến, trong đó có kiến trúc Chuyển đổi, nền tảng công nghệ đứng sau các hệ thống trí tuệ nhân tạo tạo sinh hiện nay.

AI được sử dụng để dự báo sản lượng điện theo nhiều khung thời gian khác nhau, có đủ dữ kiện tới vài tháng. Dựa trên dữ liệu thời tiết, hành vi tiêu thụ và trạng thái hệ thống, độ chính xác dự báo có thể đạt trên 90%. Điều này cho phép hệ thống chủ động điều chỉnh chiến lược vận hành: khi nào nên lưu trữ, khi nào nên chia sẻ, khi nào cần tiết giảm tải.

Song song với dự báo, AI còn được áp dụng trong giám sát an ninh và phát hiện bất thường. Thông qua các thuật toán học tăng cường sâu đa tác nhân, hệ thống có thể nhận diện những dấu hiệu không bình thường trong vận hành, từ đó phản ứng kịp thời trước các sự cố kỹ thuật hoặc rủi ro an toàn. Dữ liệu và giao dịch năng lượng được bảo vệ bằng công nghệ blockchain, giúp tăng tính minh bạch và an toàn.

Nhìn từ góc độ chính sách, bài học từ Hàn Quốc mở ra nhiều cách tiếp cận về điều phối năng lượng cho các quốc gia khác. Đến năm 2030, than đá vẫn chiếm tỷ trọng đáng kể trong cơ cấu năng lượng, nhưng tầm nhìn đến năm 2050 là giảm dần về gần bằng không. Quá trình chuyển đổi này mở ra cơ hội lớn cho các mô hình VPP, cho phép các cộng đồng, doanh nghiệp và địa phương tham gia sản xuất, tiêu thụ, truyền tải điện năng.

Tuy nhiên, thách thức cũng không nhỏ. Khoảng cách giữa chính sách và thực tiễn, giữa quy hoạch và khả năng triển khai, vẫn là rào cản lớn. Kinh nghiệm từ Hàn Quốc cho thấy, để vượt qua rào cản này cần một lộ trình rõ ràng. Các bước gồm hoàn thiện khung pháp lý và quy định, thiết kế cấu trúc đầu tư phù hợp, và xây dựng các mạng lưới năng lượng mang tính địa phương, gắn với nhu cầu thực tế.

Chuyển đổi năng lượng không chỉ là bài toán công nghệ, mà là sự thay đổi trong tư duy quản trị. Khi AI được tích hợp sâu vào lưới điện, lưới điện trở thành một mạng lưới thông minh, linh hoạt và có khả năng tự học hỏi. Từ một làng ven biển nhỏ ở Hàn Quốc, mô hình này cho thấy tương lai của lưới điện có thể bắt đầu từ những điều rất gần gũi, nếu được dẫn dắt bởi công nghệ và tầm nhìn dài hạn.