HUSTers nghiên cứu lắp đặt “kho dự trữ năng lượng” cho điện lưới quốc gia

Tại Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu khoa học lần thứ 42 của Đại học Bách khoa Hà Nội, nhóm sinh viên K67 ngành Kỹ thuật Điện, Khoa Điện, Trường Điện – Điện tử, gồm Kiều Thế Anh (nhóm trưởng), Phùng Văn Ánh và Hoàng Anh Cương đã trình bày đề tài “Đánh giá hiệu quả của Hệ thống lưu trữ năng lượng đối với Hệ thống điện Việt Nam” và xuất sắc đạt giải Nhất phân ban Môi trường bền vững và công nghệ xanh của Hội nghị.

Tìm lời giải cho bài toán ổn định năng lượng tái tạo

Trong bối cảnh toàn cầu đang thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng, Việt Nam cũng chứng kiến sự bùng nổ của các dự án tích hợp nguồn năng lượng tái tạo (RES - Renewable Energy Sources) vào lưới điện như điện mặt trời hay điện gió. Tuy nhiên, đặc điểm thiếu ổn định và phụ thuộc vào thời tiết của các nguồn tái tạo (RES) lại đặt ra bài toán hóc búa: Làm thế nào để đảm bảo độ tin cậy cho lưới điện quốc gia khi tỷ lệ RES ngày càng tăng?

Câu hỏi đó chính là khởi nguồn cho đề tài nghiên cứu của nhóm sinh viên Bách khoa Hà Nội. 

"Chúng tôi nhận thấy hệ thống điện hiện tại chưa có giải pháp phản ứng đủ nhanh với những biến động bất thường từ RES. Nếu không có biện pháp phù hợp, nguy cơ mất điện trên diện rộng là hoàn toàn có thể xảy ra trong tương lai." - Nhóm trưởng Kiều Thế Anh chia sẻ.

Xuất phát từ thực tiễn đó, nhóm bắt đầu nghiên cứu mô hình tối ưu tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS - Battery Energy Storage System) vào vận hành lưới điện Việt Nam. BESS được ví như một “kho dự trữ năng lượng khổng lồ” cho lưới điện, có thể lưu trữ năng lượng dư thừa vào ban ngày và giải phóng điện năng khi cần thiết, đặc biệt là vào các thời điểm nhu cầu tăng cao hoặc khi điện mặt trời hay gió yếu.

Đề tài được triển khai với ba giai đoạn chính: Xây dựng mô hình toán học tối ưu quy hoạch tổ máy dưới dạng lập trình tuyến tính nguyên thực hỗn hợp (MILP); Mô phỏng tối ưu bằng phần mềm PyPSA/CPLEX và đánh giá độ tin cậy hệ thống thông qua các chỉ số LOLP (Loss of Load Probability - Xác suất thiếu điện) và LOLE (Loss of Load Expectation - Thời gian mất điện trung bình) được lập trình bằng Python.
 

Ngoài ra, nhóm lựa chọn PyPSA – một phần mềm mô phỏng mã nguồn mở – nhằm xây dựng mô hình linh hoạt, dễ tiếp cận. Đây là một công cụ mà sinh viên và cộng đồng nghiên cứu có thể dùng để hiểu bài toán quy hoạch năng lượng một cách toàn diện hơn. Dù không thay thế được các phần mềm thương mại chuyên sâu, PyPSA lại giúp người học phát triển tư duy hệ thống và nắm được các vấn đề cơ bản trong vận hành lưới điện Việt Nam – một bước quan trọng trong bối cảnh chuyển dịch năng lượng hiện nay.

Điểm nổi bật của đề tài là việc sử dụng dữ liệu thực tế từ vận hành hệ thống điện quốc gia - giúp các kết quả mô phỏng sát với tình huống thật. 

Kết quả cho thấy: Khi tích hợp BESS, hệ thống điện đạt được độ linh hoạt cao hơn, giảm phụ thuộc vào các nguồn truyền thống, giảm chi phí vận hành và cải thiện độ tin cậy rõ rệt.

"Điều khiến nhóm em vui nhất là những con số mô phỏng cho thấy việc đầu tư BESS không chỉ có ý nghĩa kỹ thuật mà còn khả thi về mặt tài chính, đem lại hiệu quả về mặt kinh tế và an toàn lưới điện, giúp định hướng chính sách lâu dài cho ngành điện Việt Nam" - Sinh viên Phùng Văn Ánh cho biết.

“Trái ngọt” kết tinh từ sức mạnh tập thể

Dù là nghiên cứu nhóm, khối lượng công việc và độ phức tạp kỹ thuật vẫn là thách thức không nhỏ.

 "Ban đầu, chúng tôi khá lúng túng với việc lập trình mô hình MILP và xử lý dữ liệu lớn. Tuy nhiên, nhờ sự hỗ trợ sát sao từ thầy hướng dẫn PGS. Nguyễn Đức Huy - Phó Hiệu trưởng Trường Điện – Điện tử, chúng tôi từng bước tháo gỡ khó khăn.” - Thành viên Hoàng Anh Cương chia sẻ. 

Tiếp lời đồng đội, nhóm trưởng Kiều Thế Anh bày tỏ: “Thầy Huy nhiệt tình lắm! Có những hôm 1h sáng chúng tôi nhắn tin cho thầy, thầy trả lời và tháo gỡ vấn đề ngay. Chúng tôi thường nói đùa với nhau, có lẽ điện thoại thầy Huy mở 24/7 để hỗ trợ sinh viên!”
 

Trong quá trình triển khai, thầy Huy còn kết nối với anh Trần Văn Khanh - Kỹ sư Công ty Thí nghiệm Điện miền Bắc (NPCETC) để hỗ trợ chuyên môn cho nhóm. Anh Khanh đã chia sẻ nhiều kinh nghiệm thực tiễn về cấu trúc và vận hành của lưới điện Việt Nam hiện tại, giúp đề tài không chỉ dừng ở lý thuyết mà bám sát vào thực tế ngành điện.

“Thầy và anh chính là thành viên thứ tư và thứ năm không thể thiếu trong nhóm chúng tôi! Kết quả của chúng tôi chính là kết tinh của sức mạnh tập thể!” - Cả nhóm đồng tình nêu ý kiến.

Khi được hỏi về dự định sắp tới, nhóm trưởng Kiều Thế Anh chia sẻ: “Chúng tôi đang lên kế hoạch mở rộng mô hình để xét đến các yếu tố kỹ thuật, môi trường và thị trường ảnh hưởng đến quá trình vận hành của BESS. Mong muốn của nhóm là nghiên cứu này có thể hỗ trợ các nhà quản lý và cơ quan lập quy hoạch đưa ra quyết định đúng đắn và bền vững.”

Chia sẻ với các bạn sinh viên đang ấp ủ đam mê nghiên cứu khoa học, nhóm sinh viên K67 khuyến khích: “Hãy chọn đề tài bạn thật sự hứng thú và đừng ngại bắt đầu. Kiến thức có thể học được, kỹ năng có thể rèn luyện, nhưng sự kiên trì và niềm đam mê là điều giúp bạn đi xa. Đừng sợ khó, vì mỗi lần vấp ngã là một lần hiểu sâu hơn về vấn đề mình theo đuổi!”