Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Nghiên cứu tình hình triển khai và ứng dụng Smart Grid trên thế giới

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:102

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu đề tài là tìm hiểu Smart Grid, các công nghệ và ứng dụng của Smart Grid. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu và ứng dụng của Smart Grid từ các công trình nghiên cứu trên thế giới.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Nghiên cứu tình hình triển khai và ứng dụng Smart Grid trên thế giới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- HỒ HỮU VĂN NGHIÊN CỨU TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG SMART GRID TRÊN THẾ GIỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- HỒ HỮU VĂN NGHIÊN CỨU TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG SMART GRID TRÊN THẾ GIỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VÕ HOÀNG DUY TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. VÕ HOÀNG DUY (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày 18 tháng 01 năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 TS. Ngô Cao Cường Chủ tịch 2 TS. Trần Vinh Tịnh Phản biện 1 3 TS. Hồ Văn Hiến Phản biện 2 4 PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Ủy viên 5 TS. Huỳnh Châu Duy Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. HCM, ngày 18 tháng 01 năm 2014 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HỒ HỮU VĂN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/10/1979 Nơi sinh: Rạch Giá – Kiên Giang Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV: 1241830040 I- Tên đề tài: Nghiên cứu tình hình triển khai và ứng dụng Smart Grid trên thế giới II- Nhiệm vụ và nội dung: - Tìm hiểu Smart Grid, các công nghệ và ứng dụng của Smart Grid. - Tổng hợp các kết quả nghiên cứu và ứng dụng của Smart Grid từ các công trình nghiên cứu trên thế giới. III- Ngày giao nhiệm vụ: 12/6/2013 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 12/12/2013 V- Cán bộ hướng dẫn: TS. VÕ HOÀNG DUY CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TS. VÕ HOÀNG DUY
BỐ CỤC LUẬN VĂN CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề 1.2. Tính cấp thiết của đề tài 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1.4. Nội dung nghiên cứu 1.5. Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ SMART GRID 2.1. Định nghĩa Smart Grid 2.2. Những yếu tố tiến bộ của mạng lưới điện Smart Grid 2.3. Các ứng dụng của Smart Grid 2.4. Quan điểm của ngành công nghiệp điện về Smart Grid 2.5. Quan điểm của người tiêu dùng về Smart Grid CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU VỀ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG CỦA SMART GRID TRÊN THẾ GIỚI
3.1. Tình hình triển khai và ứng dụng của Smart Grid trên thế giới 3.2. Kết quả các nghiên cứu có liên quan đến ứng dụng của Smart Grid CHƯƠNG IV. NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ SMART GRID TRÊN THẾ GIỚI 4.1. Thiết bị điện tử công suất 4.2. Công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) 4.3. Kiến trúc đo lường (AMI) 4.4. Hoạt động phân phối ( ADO) 4.5. Hoạt động truyền dẫn ( ATO) CHƯƠNG V. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN SMART GRID TRÊN THẾ GIỚI 5.1. Những thách thức trong việc áp dụng Smart Grid trên thế giới 5.2. Xu hướng phát triển Smart Grid
CHƯƠNG VI. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1. Kết luận 6.2. Hạn chế của đề tài 6.3. Đề xuất các giải pháp cho việc áp dụng hiệu quả Smart Grid tại Việt Nam 6.4. Hướng nghiên cứu trong tương lai TÀI LIỆU THAM KHẢO
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn Hồ Hữu Văn
ii LỜI CÁM ƠN Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại trường, nay tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp cao học của mình. Để có được thành quả này, tôi đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ và giúp đỡ tận tình từ thầy cô, gia đình, cơ quan và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy cô Phòng Quản lý Khoa học – Đào tạo Sau Đại Học, quý Thầy cô Khoa Cơ - Điện - Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Với lòng tri ân sâu sắc, tôi muốn nói lời cám ơn đến TS. Võ Hoàng Duy, người đã nhiệt tình hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu này. Cám ơn tất cả các học viên cao học trong khóa học, những người cùng chung chí hướng trong con đường tri thức đã hỗ trợ tôi trong việc hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình, cơ quan và người thân đã ủng hộ, động viên tôi về tinh thần và tạo các điều kiện thuận lợi nhất cho phép tôi có thể hoàn thành luận văn này đúng thời hạn. Trân trọng./ Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 12 năm 2013 Người thực hiện luận văn Hồ Hữu Văn
iii TÓM TẮT Nghiên cứu này nhằm để tìm hiểu về tình hình triển khai và ứng dụng công nghệ lưới điện Smart Grid trên thế giới. Nghiên cứu này cũng nhằm tìm hiểu về những khó khăn cản trở việc ứng dụng Smart Grid và xu hướng phát triển mạng lưới thông minh trên phạm vi thế giới và tại Việt Nam. Để đạt được các mục tiêu và nội dung nghiên cứu đề ra, phương pháp thu thập thông tin và phương pháp chuyên gia đã được tiến hành trong nghiên cứu này. Từ các kết quả của nghiên cứu chỉ ra rằng phát triển lưới điện Smart Grid với những tính năng vượt trội so với lưới điện truyền thống là một xu hướng tất yếu. Nghiên cứu đã khẳng định lưới điện Smart Grid là một giải pháp quản lý thông minh cho việc sử dụng điện từ khâu sản xuất, truyền tải, phân phối đến người tiêu thụ điện dựa trên cơ sở các tiến bộ công nghệ thông tin, công nghệ truyền dẫn và tự động hóa. Smart Grid thực hiện liên kết thông minh hai chiều giữa người tiêu dùng và nhà cung cấp điện nhờ vào sự tích hợp giữa hệ thống lưới điện và hệ thống công nghệ thông tin và truyển thông. Triển khai và ứng dụng Smart Grid cũng sẽ góp phần thay đổi thói quen sử dụng năng lượng của khách hàng, góp phần vào việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Kết quả thu được cũng cho thấy lưới điện thông minh đang phải đối mặt với những thách thức lớn về mặt kỹ thuật công nghệ, thiếu hụt đội ngũ nhân viên kỹ thuật, nguồn vốn đầu tư và sự chấp nhận tham gia vào thị trường lưới điện thông minh của người tiêu dùng. Kết quả thu được từ nghiên cứu này chứng minh rằng quan niệm và ý tưởng về lưới điện thông minh đã có sức ảnh hưởng đến thị trường và ngành công nghiệp điện năng ở nhiều quốc gia hiện nay. Từ cái nhìn tổng quát về tình hình triển khai và ứng dụng công nghệ lưới điện Smart Grid trên thế giới, nghiên cứu này từ đó đề ra những kiến nghị cho việc triển khai và ứng dụng công nghệ lưới điện Smart Grid tại Việt Nam. Từ khóa: mạng lưới Smart Grid, công nghệ Smart Grid, thiết bị điện tử công suất, công nghệ thông tin và truyền thông, kiến trúc đo lường thông minh, hệ thống truyền tải, hệ thống phân phối.
iv ABSTRACT This study aims to learn about technologies and applications of smart power grid in the world. This study also focuses on challenges hindering the utility of the Smart Grid applications and the development of smart grid in the world and in Vietnam. To achieve the objectives of research, the methods of collecting data and consulting experts were employed in this study. The results of the study indicate that the development of Smart Grid (SG) is an inevitable trend thanks to its special characteristics. The data also reveals that Smart Grid is an intelligent solution for managing electricity power from production, transmission and distribution of electricity to consumers based on the improvement of ICT and automation technology. The SG is connected to a secure two-way communication network with energy management tools. Deploying Smart Grid applications will also contribute to changes in the consumption’s habits of customers and to energy savings and efficiency. The results also indicate that the Smart Grid is facing major challenges in terms of technologies, shortage of technical staff, capital investment and the acceptance of consumers to participate in the power market. The results obtained from this study demonstrate that the concept and idea of the smart grid has significantly influenced the power market as well as the power industry in many countries today. From the overview of the implementation and technology application of Smart Grid in the world, this study gives some suggestions for the better technology deployment and applications of Smart Grid in Vietnam. Key words: Smart Grid, smart Grid technologies, power electronics, information and communication technology, advanced metering infrastructure, transmission system, distribution system.
v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. ii TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................. iii ABSTRACT .................................................................................................................... iv MỤC LỤC ........................................................................................................................ v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................... ix DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................... x NỘI DUNG LUẬN VĂN CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 1 1.2. Tính cấp thiết của tài ................................................................................................. 5 1.3. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................................... 5 1.4. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................... 5 1.5. Nội dung nghiên cứu .................................................................................................. 5 1.6. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu......................................................... 6 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU ........................................ 8 2.1. Định nghĩa Smart Grid .............................................................................................. 8 2.2. Những yếu tố tiến bộ của mạng lưới điện Smart Grid ............................................ 14 2.3. Ứng dụng của Smart Grid ....................................................................................... 21 2.4. Quan điểm của ngành công nghiệp điện về Smart Grid .......................................... 27 2.5. Quan điểm của người tiêu dùng về Smart Grid ...................................................... 31 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU VỀ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG SMART GRID TRÊN THẾ GIỚI ................................................................................................. 34
vi 3.1. Tình hình triển khai và ứng dụng của Smart Grid trên thế giới............................... 34 3.2. Kết quả các nghiên cứu có liên quan đến ứng dụng của Smart Grid....................... 40 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ SMART GRID TRÊN THẾ GIỚI .. 43 4.1. Thiết bị điện tử công suất......................................................................................... 43 4.2. Công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) ........................................................... 44 4.3. Kiến trúc đo lường (AMI)........................................................................................ 56 4.4. Hoạt động phân phối (ADO) ................................................................................... 61 4.5. Hoạt động truyền dẫn (ATO) ................................................................................... 65 CHƯƠNG 5. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN SMART GRID TRÊN THẾ GIỚI ............. 68 5.1. Những thách thức trong việc áp dụng Smart Grid trên thế giới .............................. 68 5.2. Xu hướng phát triển lưới điện thông minh .............................................................. 71 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 73 6.1. Kết luận .................................................................................................................... 73 6.2. Hạn chế của đề tài ................................................................................................... 74 6.3. Đề xuất các giải pháp cho việc áp dụng hiệu quả Smart Grid tại Việt Nam ........... 74 6.4. Hướng nghiên cứu trong tương lai........................................................................... 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO
vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AMI Advanced Metering Infrastructure ADA Advanced Distribution Automation ADO Advanced Distribution Operation ATO Advanced Transmission Operation AUCS Advanced Utility Controls Systems CIS Customer Information Systems CML Customer Minutes Lost DER Distributed Energy Resources DG Distribution Grids DR Demand Response DMS Distribution Management Systems DoE Department of Energy EMS Energy Management Systems EPRI Electric Power Research Institute EV Electric Vehicles FACTS Flexible Alternating Current Transmission System ICT Information and Communication Technology IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers FAN Field Area Network FDIR Fault Detection, Isolation and Restoration HAN Home Area Networks HVDC High Voltage Direct Current HV High Voltage GIS Geographic Information Systems LAN Local Area Networks LTE Long Term Evolution
viii MDMS Meter Data Management System NAN Neighborhood Area Network PLC Powerline Communication PMU Phasor Measurement Unit PNNL Pacific Northwest National Laboratory RF Radio Frequency RES Renewable Energy Sources SCADA Supervisory Control and Data Acquisition SAIFI System Average Interruption Frequency Index SAIDI System Average Interruption Duration Index SG Smart Grid SGCC SG Consumer Collaborative SVC Static VAR Compensator SVG Static VAR Generator T&D Transmission and Distribution WAN Wide Area Networks WAMS Wide Area Measurement Systems WiMax Worldwide Interoperability for Microwave Access
ix DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1 Hệ thống SG....................................................................................................8 Hình 2.2 Các chức năng của Smart Grid ......................................................................10 Hình 2.3 Lưới truyền thống so với lưới thông minh......................................................11 Hình 2.4 Các sự biến đổi đáng kể của lưới điện thông minh SG so với mạng lưới điện hiện hành.....................................................................13 Hình 2.5 Mạng lưới điện thông thường ..........................................................................14 Hình 2.6 Mạng lưới điện SG ..........................................................................................14 Hình 2.7 Dự báo nhu cầu về năng lượng .......................................................................19 Hình 2.8 Sơ đồ kết nối các thiết bị phụ tải....................................................................21 Hình 2.9 Sơ đồ khái niệm vế việc ứng dụng DR vào mạng truyền thông SG ...............22 Hình 2.10 Cấu trúc mạng hộ gia đình và thiết bị gia dụng kết nối ................................23 Hình 2.11 Cấu trúc hệ thống AMI .................................................................................24 Hình 2.12 Lớp kết cấu hệ thống AMI ............................................................................25 Hình 2.13 Hệ thống kiểm soát các thiết bị tích hợp trong lưới điện SG .......................27 Hình 2.14 Hệ thống hoạt động lưới điện SG đến người tiêu dùng ................................32 Hình 4.1 Tương tác giữa các thành phần khác nhau trong SG .........................................44 Hình 4.2 Kiến trúc công nghệ truyền thông lưới điện SG .............................................46 Hình 4.3 Thành phần mạng SG .....................................................................................48 Hình 4.4 Cấu trúc mạng ZigBee ....................................................................................52 Hình 4.5 Tổng quan về hệ thống AIM ...........................................................................57 Hình 4.6 Cấu trúc hệ thống đo thông minh ...................................................................59 Hình 4.7 Sơ đồ hoạt động của FDIR..............................................................................62
x DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1 So sánh mạng lưới điện truyển thống và SG ............................................ 12 Bảng 2.2 Tổng quan về các yếu tố tiến bộ của mạng lưới điện SG ........................ 15 Bảng 2.3 Tóm tắt các lợi ích của người tiêu dùng trong việc sử dụng mạng lưới điện SG .................................................................................. 32 Bảng 4.1 Tổng quan các công nghệ truyền thông trong mạng lưới SG ................. 49
Trang 1 CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Điện và thông tin liên lạc điện tử là một trong những công nghệ chính đóng góp đáng kể vào sự phát triển nhanh chóng của nền văn minh nhân loại trong thế kỷ XX. Đặc biệt trong thời đại hiện nay, nhu cầu về điện cho tất cả các lĩnh vực kinh tế, sản xuất, đời sống sinh hoạt ngày càng tăng cao. Sự thiếu hụt năng lượng đã phải đối mặt trong nhiều quốc gia gần đây đã trực tiếp ảnh hưởng kinh tế, xã hội, phát triển của đất nước. Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng theo cấp số nhân trên toàn thế giới và tiết kiệm năng lượng đã trở thành một nhu cầu của thời đại. Các hệ thống phân phối truyền tải điện (T&D) vẫn còn vận hành theo phương cách nhiều thập kỷ trước. Thiếu sự đầu tư cho việc cài đặt mới kết hợp với các thành phần mạng (lưới điện hiện hành trên 40 tuổi) đã dẫn đến hệ thống điện không hiệu quả và ngày càng không ổn định [1]. Hiện việc cung cấp điện hầu như chỉ dựa trên mục tiêu thỏa mãn tối đa nhu cầu bằng các biện pháp tăng nguồn cung cấp. Ngành điện có những đặc quyền kinh doanh, do Nhà nước quy định trong lĩnh vực này, cho nên cũng phải có nghĩa vụ cung cấp một nguồn năng lượng dồi dào ở mọi nơi và vào mọi lúc với giá rẻ cho xã hội và nền kinh tế vì mục tiêu tăng trưởng, thỏa mãn tối đa nhu cầu. Trong khi đó, các công ty điện lực đang vận hành không tạo ra được các phương thức khuyến khích đủ mạnh đối với người sử dụng, cũng như cơ quan điều tiết của Chính phủ. Và ngay cả chính các công ty này, để vận hành hệ thống đạt hiệu suất cao thì cũng gặp không ít khó khăn ban đầu. Thực tế cho thấy ngành điện cần phải được thay đổi để đáp ứng với nhu cầu của xã hội kỹ thuật số hiện đại. Khách hàng không chỉ yêu cầu về lượng điện đơn thuần cho sản xuất và sinh hoạt mà còn yêu cầu về chất lượng, độ tin cậy và cần có nhiều dịch vụ cung ứng điện để chọn lựa. Và đồng thời giá điện ngày càng tăng là một trong những vấn đề đáng quan tâm hiện nay.
Trang 2 Bên cạnh đó, mọi người ngày càng nhận ra những ảnh hưởng tiêu cực đối với môi trường khi con người đốt các loại năng lượng hóa thạch để sản xuất điện, thiên tai xảy ra nhiều hơn với cường độ phá hoại ngày càng nghiêm trọng hơn và các nỗ lực đang được xây dựng trên nhiều lĩnh vực để giảm thiểu sự phát thải CO2. Sự nóng lên của trái đất do việc sử dụng năng lượng theo cách hiện nay đang được cho là quá sức chịu đựng của trái đất vào năm 2050 với dân số khoảng 9,5 tỷ người. Do đó tình hình biến đổi khí hậu hiện nay gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến ngành điện, đặc biệt là việc cung cấp điện. Nguồn nhiên liệu hóa thạch cũng sẽ cạn kiệt và đất nước chúng ta là phụ thuộc khá nhiều vào tài nguyên thiên nhiên hữu hạn cho các nhà máy điện [2]. Vấn đề bảo tồn năng lượng, tăng cường sự độc lập về năng lượng và vấn đề nóng lên của trái đất đang là sự quan tâm hàng đầu của Chính phủ nhiều nước trên thế giới. Một loạt các chính sách bao gồm thuế, luật tiết kiệm năng lượng và các chính sách khác được thiết lập để giảm thiểu việc đốt các dạng năng lượng hóa thạch đang được xem xét trên phạm vi toàn cầu. Vì vậy, hơn bao giờ hết, chúng ta cần phải thực hiện một số thay đổi trong ngành công nghiệp tiện ích này. Smart Grid - mạng lưới điện thông minh – được nâng cấp từ mạng lưới điện thông thường của thế kỷ XX có khả năng định tuyến điện và tính phí điện cho những người sử dụng năng lượng trong giờ cao điểm theo những cách tối ưu hơn. Do đó, sự ra đời của SG có ý nghĩa rất quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề bất cập trong việc sản xuất và phân phối điện hiện nay. Lưới điện thông minh (SG), là một giải pháp nhằm tối ưu hóa chất lượng, hiệu suất truyền tải và phân phối của lưới điện hiện tại, đồng thời ưu tiên hỗ trợ khai thác các nguồn điện thay thế. SG dựa trên các ứng dụng công nghệ thông tin tiên tiến cho phép sử dụng truyền thông hai chiều và điều phối thông tin thời gian thực giữa các nhà máy phát điện, nguồn phân phối và nhu cầu của các thiết bị đầu cuối. Giải pháp này được đưa ra nhằm đáp ứng các nhu cầu ngày càng bức thiết về việc phân phối điện năng, quản lý, giám sát điện năng tiêu thụ, cũng như mong muốn sử dụng hiệu quả năng lượng trên toàn cầu. Theo ước tính đến năm 2020 sẽ có hơn 30 thành phố lớn xuất hiện trên Trái Đất. Dân số tăng cùng với nhu cầu về năng lượng ngày càng tăng sẽ đòi hỏi công
Trang 3 nghệ mới để có thể đáp ứng yêu cầu cao về nguồn năng lượng. Ước tính sơ bộ cho thấy đến năm 2050, cung cấp điện của thế giới sẽ cần phải tăng gấp ba lần để theo kịp với nhu cầu phát triển. Khách hàng không những ngày càng tiêu thụ nhiều điện hơn và công suất đỉnh tăng hàng năm (ở Việt Nam vào khoảng 14-15%/năm) mà nhu cầu về chất lượng điện năng ngày càng cao do những đòi hỏi về chất lượng cuộc sống và việc sử dụng rộng rãi các loại thiết bị điện tử giá rẻ. Ngoài ra, việc trao đổi và giám sát được sử dụng điện của chính bản thân khách hàng cũng là một nhu cầu của khách hàng thay vì chỉ hàng tháng nhận được một hóa đơn tiền điện khô khan. Theo điều tra, khi khách hàng có thể giám sát được việc sử dụng điện của mình thì họ có xu hướng giảm mức tiêu thụ khoảng từ 5% đến 10%. Việc trao đổi hai chiều giữa các công ty điện lực và khách hàng để tạo điều kiện cho khách hàng hiểu rõ hơn về ngành điện và ngược lại là nhu cầu của cả hai bên, nhưng chỉ có các công ty điện lực mới có thể triển khai với hệ thống SG. Năm 2003 tại Austin, Texas đã xây dựng mạng thông minh nhằm thay thế 1/3 công tơ thông minh kết nối qua lưới quản lý 200.000 thiết bị (công tơ, cảm biến nhiệt và các cảm biến) và dự kiến quản lý tới 500.000 thiết bị thời gian thực năm 2009 phục vụ khoảng 1 triệu hộ và 43.000 doanh nghiệp. Từ năm 1990 cơ quan quản lý điện của Bonneville Hoa Kỳ đã mở rộng nghiên cứu SG trong đó tích hợp các cảm biến có khả năng phân tích nhanh các hiện tượng bất thường về chất lượng điện trên diện rộng. Tại Hoa Kỳ, quan niệm về hệ thống điện thông minh được xác định theo yêu cầu hiện đại hoá hệ thống truyền tải và phân phối điện để nâng cao độ tin cậy và an toàn của cấu trúc hạ tầng ngành điện nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển trong tương lai theo các đặc trưng của hệ thống điện thông minh. Ở Anh quốc, lưới điện truyền tải đã được xây dựng một cách tương đối thông minh với hệ thống tự động, giám sát từ xa và các nút mạng quản lý lưới điện. Hiện nay quốc gia này đang tập trung thông minh hóa lưới điện phân phối. Nhưng những vấn đề cơ bản của kế hoạch xây dựng lưới điện thông minh tại đây có vẻ vẫn chưa hoàn chỉnh cho đến năm 2020 khi khoảng 30 triệu khách hàng sử dụng điện (hộ gia đình và công ty) được lắp đặt công tơ điện tử thông minh. Kế hoạch này sẽ được triển khai từ năm 2014 và dự kiến hoàn thành vào năm 2019. Nhìn chung toàn Châu