Dữ liệu ngành năng lượng, liệu đã đến lúc phải có một nền tảng mở toàn cầu?

Song hành cùng với sự phát triển bùng nổ của các dự án trong ngành năng lượng, đặc biệt là các nguồn năng lượng tái tạo, nhu cầu dữ liệu phục vụ cho việc nghiên cứu cũng như khảo sát trong ngành này ngày càng gia tăng. Vấn đề thách thức là việc thu thập dữ liệu đòi hỏi chi phí đầu tư rất lớn cùng với sự giới hạn truy cập do liên quan đến vấn đề an ninh năng lượng. Vì vậy sự ra đời của các nền tảng mở cho dữ liệu ngành năng lượng như energydata.info phần nào đã đáp ứng nhu cầu được tiếp cận nguồn thông tin đa dạng, có chiều sâu đồng thời có độ tin cậy cao phục vụ cho việc nghiên cứu.

Nền tảng mở energydata.info [1] là một sáng kiến được tài trợ bởi Ngân hàng thế giới (WB) với mục đích tăng cường khả năng sử dụng nguồn dữ liệu chuẩn và miễn phí phục vụ nhu cầu nghiên cứu phát triển. Trang web này được cung cấp dựa trên nền tảng cổng dữ liệu mã nguồn mở CKAN vốn được phát triển công khai trên GitHub [2]. Cơ sở dữ liệu này bao gồm những thông tin về các nhà máy phát điện, lưới điện truyền tải, biểu đồ phụ tải, khả năng điều độ, giá cả giao dịch cũng như thông tin thời tiết. Bên cạnh đó, các số liệu thống kê năng lượng khác như số liệu xuất nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch, giá khí, dầu và than, chứng chỉ phát thải (CER) và thông tin khác về chi phí cùng lợi ích sử dụng năng lượng hiệu quả cũng được cung cấp.

Đến thời thời điểm hiện tại, mức độ phong phú của bộ dữ liệu energydata.info rất cao khi đã có mặt tại hầu hết các quốc gia và vùng lãnh thổ.

Phần lớn các dữ liệu này được thu thập từ các nguồn chính thống như các cơ quan của chính phủ, đơn vị vận hành hệ thống truyền tải và thị trường điện cũng như khuyến khích các nhà phát triển dự án công báo số liệu thuộc dự án của họ.  Riêng tại Việt Nam, tính đến thời điểm hiện tại đã có hơn 33 bộ dữ liệu (datasets). Trong đó, một số các bộ dữ liệu quan trọng có thể kể đến bao gồm:

Bộ dữ liệu bức xạ mặt trời.Bộ dữ liệu đo đạc gió ngoài khơi và trên đất liền.Bộ dữ liệu về tiềm năng sinh khối.Bộ dữ liệu về lưới điện (trạm biến áp, đường dây truyền tải, nhà máy).Các bộ dữ liệu về thời tiết và xã hội (độ ẩm, nhiệt độ trung bình, mật độ dân số…).

Các dữ liệu được đăng tải trên energydata.info luôn được kiểm soát và có nêu rõ các thông tin về nguồn gốc xuất xứ cũng như phiên bản của dữ liệu. Hình 1 mô tả bộ dữ liệu về vận tốc gió ở 10 địa điểm khác nhau tại Việt Nam trong giai đoạn 2012-2014 được thực hiện bởi Công ty cổ phần tư vấn xây dựng điện 3 (PECC3) và Tổ chức hợp tác quốc tế Đức (GIZ).

Hình 2 mô tả bộ dữ liệu về bức xạ mặt trời được đo tại 5 trạm đo bức xạ tại Việt Nam bao gồm trạm VNCEH tại khu vực Tây Nguyên, trạm VNDAN tại Đà Nẵng, trạm VNSOB tại Sông Binh, trạm VNHAN tại Hà Nội và trạm VNTRA tại Trị An. Bộ dữ liệu trên được cập nhật hàng ngày về các giá trị trung bình trong 1 phút đối với mức bức xạ mặt trời, nhiệt độ, áp suất không khí và tốc độ gió.

Lợi ích của nỗ lực chia sẻ nền tảng dữ liệu này là giúp giảm thiểu chi phí cho việc thu thập các thông tin trùng lặp tại cùng khu vực dự án cũng như minh bạch hóa mô hình chính sách năng lượng thông qua việc tăng cường khả năng tiếp cận thông tin của cộng đồng.

Thêm vào đó, energydata.info còn xây dựng một số công cụ miễn phí dưới dạng ứng dụng giúp việc quan sát trở nên trực quan hơn cho người dùng. Các tổ chức và cá nhân cũng được khuyến khích đóng góp để xây dựng hệ thống này.

Bản đồ gió toàn cầu cho phép các truy vấn trực tuyến và có thể tải xuống miễn phí dựa trên dữ liệu đầu vào mới nhất. Người dùng có thể tải thêm bản đồ có độ phân giải cao về tiềm năng tài nguyên gió, để sử dụng trong các công cụ GIS, ở cấp toàn cầu, quốc gia và nhỏ hơn. Hình 3 thể hiện giao diện người dùng của ứng dụng với bản đồ vận tốc gió trung bình hoặc mật độ công suất trung bình cũng như các loại bề mặt địa hình với lựa chọn được thực hiện ở góc trái. Ở góc phải là công cụ tính toán sơ khởi năng lượng đầu ra đối với 1 loại turbine nhất định được định nghĩa bởi người dùng. Hướng dẫn sử dụng của ứng dụng này có thể tìm thấy tại [3]. Ngoài ra energydata.info còn cung cấp các thông tin về bản đồ bức xạ mặt trời toàn cầu [4] như Hình 4.

Công cụ dự báo điện mặt trời này là một ứng dụng cung cấp các dự báo ngắn hạn về sản lượng điện mặt trời dựa trên các dự đoán thời tiết có sẵn công khai. Việc sử dụng công cụ này cực kì đơn giản và người dùng có thể lưu các vị trí nhà máy vào một danh mục và theo dõi thường xuyên. Hình 5 mô tả giao diện mà ở đó người dùng có thể lựa chọn giữa mô hình PV dạng áp mái, dạng quy mô lớn như nhà máy điện trên bờ hoặc nổi trên mặt nước. Tiếp theo, người dùng cần định nghĩa công suất đỉnh của nguồn cùng 1 số tự chọn nâng cao khác như góc đặt của tấm pin, phần trăm tổn thất gây ra bởi dây dẫn, bộ điện tử công suất DC/AC, bụi trên bề mặt tấm pin.

Hình 6 cung cấp kết quả dự báo cho một nhà máy năng lượng mặt trời với công suất 30MWp tại Tuy Phong, Bình Thuận từ ngày 15 đến 19/6/2021. Từ kết quả được xuất bởi công cụ, người dùng có thể biết được sản lượng bình quân một ngày của nhà máy trong khoảng 5 ngày kế tiếp (90MWh) cũng như công suất đỉnh (20.16MW). Kết quả này có thể giúp ích cho việc huy động nguồn, đảm bảo vận hành an toàn hệ thống điện nhưng vẫn có thể tối ưu sản lượng phát lên lưới của các nhà máy năng lượng tái tạo vốn thiếu tính ổn định

Công cụ này bao gồm hai ứng dụng: một là làm mịn biểu đồ công suất phát của nhà máy năng lượng mặt trời, hai là biến nguồn điện mặt trời trở thành một nguồn có thể điều độ được để đáp ứng cho một biểu đồ phụ tải mong muốn.

Mục tiêu của công cụ này [6] là cung cấp đánh giá sơ bộ về việc xác định kích thước lưu trữ năng lượng (cả về năng lượng và công suất), chi phí dự án của hệ thống lưu trữ năng lượng tích hợp điện mặt trời. Do đó, công cụ này dự định sẽ cung cấp thông tin sơ khởi cho các dự án với kết quả đầu ra chỉ cung cấp một đánh giá trong khoảng mười hai ngày đại diện, mỗi ngày phản ánh sản lượng mặt trời trung bình hàng ngày được ghi lại trong cùng một tháng. Vì vậy, các kết quả đầu ra từ công cụ này có khả năng thay thế cho các nghiên cứu tiền khả thi hoặc khả thi chi tiết cho các hệ thống lưu trữ năng lượng pin kết hợp điện mặt trời hỗn hợp xét đến các yếu tố chi tiết khác.

Hình 7 mô tả biểu đồ phát của một nhà máy năng lượng mặt trời tích hợp BESS có công suất 100MWp trong 12 ngày đại diện cho 12 tháng của 1 năm. Kích thước tối ưu cho hệ thống pin được xác định là 14MWh (năng lượng) và 7.37MW (công suất). Biểu đồ trên cùng thể hiện cơ cấu sử dụng năng lượng được cung cấp từ nhà máy, từ BESS để đáp ứng tải và nguồn hao hụt. Biểu đồ 2 thể hiện hai chế độ nạp, xả cũng như năng lượng được lưu trữ của hệ thống pin. Trong khi đó, biểu đồ 3 thể hiện một cách chi tiết hơn lượng công suất hao hụt tại biểu đồ 1. Phần kết quả dưới biểu đồ thể hiện các số liệu tính toán chi phí của nhà máy PV, hệ thống BESS và đặc biệt là chi phí sản xuất điện quy dẫn (chi phí sản xuất điện được tính toán bao gồm chi phí qua toàn bộ vòng đời nhà máy, quy đổi về giá trị hiện tại).

Nền tảng mở energydata.info hứa hẹn sẽ mang lại một nguồn tài nguyên dữ liệu đa dạng, tin cậy, minh bạch về năng lượng. Không chỉ mang lại lợi ích cho việc nghiên cứu mà còn về đầu tư và phân tích tính kinh tế cho các dự án, đặc biệt là đối với các dự án năng lượng tái tạo như hiện nay.

Nguồn tham khảo:

[1] energydata.info

[2] https://github.com/

[3] globalwindatlas.info/about/VideoTutorials

[4] globalsolaratlas.info/support/about

[5] solarforecasting.energydata.info/#/

[6] storagesizing.energydata.info/