Chuyển đổi số hỗ trợ chuyển đổi xanh trong lĩnh vực sản xuất điện

Tại Việt Nam, quy hoạch điện 8 đã được Thủ tướng Chính phủ ký quyết định phê duyệt vào năm 2023 với định hướng chuyển đổi xanh, phát triển năng lượng tái tạo và đến năm 2050 sẽ không còn sử dụng than để phát điện. Ngoài ra, Quy hoạch điện 8 ưu tiên, khuyến khích phát triển các loại hình điện sinh khối (tiềm năng khoảng 7.000 MW), điện sản xuất từ rác, chất thải rắn (tiềm năng khoảng 1.800 MW) nhằm tận dụng phụ phẩm nông, lâm nghiệp, chế biến gỗ, thúc đẩy trồng rừng, xử lý môi trường ở Việt Nam.⁽¹⁾

1. Sự cần thiết của Chuyển đổi xanh trong lĩnh vực sản xuất điện

Ngành sản xuất điện đang đứng trước nhiều quyết định cần thực hiện thay đổi trong đó chủ yếu đến từ các thách thức bởi nhu cầu cấp thiết phải giảm thiểu biến đổi khí hậu đồng thời đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng trên toàn cầu. Các phương pháp sản xuất điện truyền thống phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch như than đá và khí đốt tự nhiên, không chỉ góp phần đáng kể vào việc phát thải khí nhà kính mà còn gây ra những mối nguy hiểm cho môi trường do ô nhiễm và cạn kiệt tài nguyên.

Trong Quy hoạch điện 8, các nhà máy nhiệt điện than được định hướng thực hiện chuyển đổi nhiên liệu sang sinh khối và amoniac với các nhà máy đã vận hành được 20 năm khi giá thành phù hợp; dừng hoạt động các nhà máy có tuổi thọ trên 40 năm nếu không thể chuyển đổi nhiên liệu.⁽¹⁾

Quy hoạch điện 8 cũng xác định lộ trình đến năm 2050, Việt Nam không còn sử dụng than để phát điện. Các nhà máy nhiệt điện than chuyển hoàn toàn nhiên liệu sang sinh khối và amoniac, với tổng công suất 25.632 – 32.432 MW, để sản xuất ra 72,5 – 80,9 tỉ kWh.⁽²⁾

2. Thúc đẩy các sáng kiến số xanh dựa vào Chuyển đổi số

Công nghệ số đang cách mạng hóa cách tạo ra, truyền tải và tiêu thụ điện, mang đến những cơ hội phát triển mới hướng đến tính bền vững và tính linh hoạt. Dưới đây là một số định hướng mà Chuyển đổi số có thể hỗ trợ các sáng kiến số xanh trong lĩnh vực sản xuất điện:

• Dữ liệu lớn và khả năng đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu: Xu hướng quản lý và khai thác dữ liệu lớn (Big Data) trong doanh nghiệp đang phát triển mạnh mẽ và biến đổi liên tục để đáp ứng nhu cầu phân tích, hiểu biết sâu sắc về những gì đang diễn ra cả bên trong và bên ngoài doanh nghiệp, qua đó giúp các nhà quản lý doanh nghiệp có những quyết sách kịp thời nhằm tối ưu hiệu quả vận hành, sản xuất, kinh doanh. Khi kết hợp với năng lực phân tích dữ liệu nâng cao và trí tuệ nhân tạo, các thông tin cung cấp từ máy móc sẽ được phân tích và xử lý hiệu quả giúp các nhà máy điện kiểm soát tự động các vấn đề gặp phải, tối ưu nguồn lực vận hành, bảo trì bảo dưỡng sửa chữa đúng thời điểm, nâng cao hiệu quả máy móc. Việc này giúp hỗ trợ giảm thiểu lượng điện năng sử dụng cũng như tăng cường khả năng vận hành liên tục của nhà máy điện.
• IoT và bản sao kỹ thuật số (Digital Twin): Thu thập và phân tích dữ liệu từ thiết bị sản xuất trong thời gian thực sẽ giúp phát hiện sớm các vấn đề liên quan đến môi trường (chất lượng phát thải, xử lý rác, v.v), dự đoán sự cố và có phương án xử lý sự cố hiệu quả đối với các nhà máy. Dựa trên những thông số thu thập được, các nhà máy có thể mô phỏng thực tế sản xuất (tuần tự đối với từng giai đoạn phát triển) để giám sát, kiểm tra và tối ưu hóa quy trình sản xuất giúp giảm thiểu rủi ro và chi phí.
• Điện toán tại biên (Edge Computing): Điện toán biên giúp nâng cao khả năng phản hồi, khả năng đưa ra quyết định dựa trên các thông tin đầu vào nhờ thiết kế tối ưu trong thu thập phân tích dữ liệu từ các thiết bị IoT. Đảm bảo an toàn thông tin và cung cấp khả năng giám sát, điều hành tập trung hiệu quả, tối ưu năng suất công việc của nhân sự.

3. Các trường hợp triển khai chuyển đổi số hỗ trợ chuyển đổi xanh trên thế giới

Nhà máy điện Longview Power đặt tại Maidsville, Tây Virginia được đưa vào vận hành năm 2011 với tổng mức đầu tư 2,2 tỷ USD và công suất 700 MW điện từ than và khí tự nhiên. Emerson đã thay thế các hệ thống điều khiển nồi hơi tại nhà máy điện, hệ thống kiểm soát chất lượng không khí và tua bin hơi nước bằng hệ thống Ovation™ toàn nhà máy. Việc kiểm soát các nồi hơi phụ trợ, tháp giải nhiệt, máy đánh bóng nước ngưng, hệ thống xử lý nước, kích thích và quản lý đầu đốt của nhà máy cũng được tích hợp⁽³⁾. Điều này đã giúp nhà máy:

• Tăng hệ số khả dụng: từ 73-78% lên hơn 98%.
• Cải thiện hệ số công suất từ 68% lên trên 98%.
• Tăng sản lượng ròng lên hơn 1/3 trong khi sử dụng ít nhiên liệu hơn.
• Giảm lượng khí thải CO2 thấp hơn 15% so với các nhà máy điện đốt than tại Hoa Kỳ.
• Dự kiến sẽ đạt được 55.000 MW giờ và tiết kiệm 3 triệu USD mỗi năm nhờ tránh cắt điện cưỡng bức (forced outage)⁽³⁾

4. Các thách thức và định hướng xử lý đối với việc ứng dụng công nghệ số cho các hoạt động chuyển đổi xanh trong tương lai

• Mối lo ngại về an ninh mạng: Khi các quy trình được chuyển lên môi trường số và các hệ thống ngày càng được kết nối chặt chẽ với nhau, nguy cơ tấn công mạng vào cơ sở hạ tầng quan trọng sẽ tăng lên.
  • Định hướng xử lý: Các biện pháp an ninh mạng linh hoạt và chặt chẽ, bao gồm xác định kiến trúc mạng tổng thể và các nút giao cần tăng cường bảo mật an toán, giao thức mã hóa và giám sát liên tục hệ thống vận hành để phòng ngừa các cuộc tấn công.
• Sự chuyển đổi của các hệ thống legacy: Nhiều nhà máy điện hoạt động với cơ sở hạ tầng lỗi thời được thiết kế để đốt nhiên liệu hóa thạch, gặp nhiều hạn chế trong việc tích hợp liền mạch của công nghệ số hỗ trợ các hoạt động giám sát hoạt động phát thải của toàn bộ nhà máy.
  • Định hướng xử lý: Trang bị thêm cơ sở hạ tầng hiện có bằng cảm biến tại các vị trí quan trắc, kiểm soát hệ thống điều khiển giám sát và ứng dụng công nghệ tự động hóa hướng đến hiện đại hóa hoạt động và tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi sang các nguồn đốt (đối với nhà máy nhiệt điện) phù hợp hơn.
• Khoảng cách về đào tạo lực lượng lao động và kỹ năng: Thực hiện chuyển đổi số hay chuyển đổi xanh đều đòi hỏi lực lượng lao động có đầy đủ kiến thúc và kỹ năng phù hợp để phát triển, vận hành và bảo trì các công cụ.
  • Định hướng xử lý: Đầu tư vào các chương trình đào tạo lực lượng lao động và các sáng kiến ​​nâng cao kỹ năng có thể thu hẹp khoảng cách kỹ năng và trao quyền cho nhân viên tận dụng hiệu quả các công nghệ số để cải thiện hiệu suất, tăng cường sự phát triển bền vững của nhà máy.

Chuyển đổi số là chất xúc tác quan trọng cho quá trình chuyển đổi xanh của ngành sản xuất điện. Bằng sức mạnh của dữ liệu, tăng tính kết nối liên kết giữa các hoạt động vận hành và thúc đẩy khả đổi mới, các bên liên quan trong chuỗi giá trị sản xuất điện có thể hướng tới một tương lai sạch hơn. Điều này cần có những nỗ lực phối hợp từ chính phủ, doanh nghiệp và xã hội để vượt qua thách thức và nhận ra toàn bộ tiềm năng của hành trình này.

Reference:

1. Bộ Công thương – Cục Điều tiết Điện lực. 2024. Bức tranh ngành điện Việt Nam năm 2030 nhìn từ Quy hoạch điện VIII
2. Vietnamnet. 2024. Giải pháp chuyển đổi sản xuất nhiệt điện than sang giải pháp thay thế bền vững
3. Emerson. n.a. Emerson Helps Longview Power Plant Become One of the Cleanest, Most Efficient Coal-Fired Units in the United States