Từ lưới điện truyền thống tới lưới
điện thông minh bằng công nghệ tự
động hóa điều tiết phụ tải của
Honeywell
Lưới điện thông minh với cấu trúc cải tiến và khả năng quản lý chặt chẽ thông số lưới
điện, đóng vai trò chất xúc tác mạnh cho quá trình chuyển đổi phương thức quản lý lưới
điện cũng như cách thức tiếp cận tới khách hàng của mình. Với công nghệ tự động hóa
điều tiết phụ tải của Honeywell cho phép các công ty điện lực hạn chế việc gián đoạn cấp
điện bằng cách đồng hành cùng với khách hàng của mình trong việc quản lý nhu cầu tiêu
thụ điện năng.
Đối với các tòa nhà, nhờ tăng cường khả năng giám sát và điều khiển, lưới điện thông
minh cho phép các công ty điện lực hiểu được thói quen sử dụng điện năng của khách
hàng, cũng như số tiền mà công ty điện lực đã yêu cầu khách hàng chi trả cho lượng điện
năng đó.

Tác giả: Ed Koch (1) và Roy Kosala (2)
1 Đồng sáng lập và Giám đốc kỹ thuật của Akuacom, công ty được
Honeywell mua lại vào năm 2010
2- Giám đốc phụ trách tích hợp các hệ thống mở của Công ty
Honeywell Building Solutions
Do vậy, khi càng nhiều công ty điện lực ứng dụng lưới điện thông minh, các nhà quản trị
cơ sở vật chất (của khách hàng) càng có điều kiện tận dụng các lợi thế của nó, bao gồm
không chỉ nắm được kịp thời sự thay đổi điện năng tiêu thụ và chi phí tương ứng, mà còn
gia tăng thêm quyền lựa chọn về thời điểm và cách thức ứng phó với sự thay đổi nhu cầu
điện năng đó. Thông qua các hệ thống tự động và điều khiển tòa nhà thông minh, các
doanh nghiệp trong lĩnh vực kinh doanh cũng như công nghiệp có thể tận dụng tối đa
tiềm năng tiết kiệm điện năng tiêu thụ với mức đầu tư ít nhất.
Bối cảnh mới và những vận hội
Trên phạm vi toàn quốc, lưới điện thông minh cho phép các công ty điện lực áp dụng các
cơ cấu tính giá động, trong đó có tính toán tới liên hệ giữa tổng lượng điện năng tiêu thụ
cùng với chi phí truyền tải điện năng, điều mà các hộ tiêu thụ điện sẽ cần phải quan tâm.

chốt. Cùng thời gian đó, OpenADR1.0 cũng đã được chấp nhận rộng rãi trong ngành
công nghiệp điều khiển. Ví dụ, công ty Akuacom, một nhà cung cấp các thiết bị công
nghệ dựa trên chuẩn OpenADR, thuộc tập đoàn Honeywell đã cung cấp một chương trình
phát triển cho máy khách nhằm giúp các nhà cung cấp có khả năng xây dựng, kiểm tra và
trình diễn khả năng thu nhận và xử lý tín hiệu giao tiếp dựa trên chuẩn OpenADR. Hiện
tại chương trình này được sử dụng bởi hơn 100 nhà cung cấp thiết bị. Thư viện thông
điệp (message) của OpenADR hiện vẫn tiếp tục được phát triển thông qua các nỗ lực xây
dựng chuẩn lưới điện thông minh của NIST và bộ chuẩn Tương tác năng lượng của
OASIS.

Tương tự các bộ tiêu chuẩn được thiết lập trong ngành công nghiệp xây dựng, xu hướng
này sẽ dẫn tới sự ra đời của các chuẩn mở vì những lợi ích lớn lao mà nó mang lại. Nó
bao gồm đảm bảo khả năng làm việc tương thích giữa các hệ thống và thiết bị của các
nhà cung cấp khác nhau cũng như ngăn chặn khả năng lạc hậu nhanh chóng của hạ tầng
cơ sở đã đầu tư do phát triển công nghệ và khả năng tương thích của công nghệ đã đầu tư
trong tương lai. Các bộ tiêu chuẩn mở này cũng đảm bảo các thiết bị công nghệ và hệ
thống phần mềm khác nhau đang có trong thực tế có thể làm việc tương thích với nhau
nhằm kéo những tiện ích của lưới điện thông minh tới gần hơn với các khách hàng công
nghiệp và thương mại vốn đang được quản lý bởi rất nhiều các chủng loại hệ thống tự
động hóa tòa nhà và điều khiển khác nhau.
Sự đầu tư cho thành công
Lựa chọn sử dụng các chương trình điều tiết nhu cầu điện năng tự động với việc thiết lập
một cổng thông tin (gateway) liên lạc giữa công ty điện lực và khách hàng thông qua
mạng internet chỉ là bước đầu tiên trong lộ trình tham gia của khách hàng vào chương
trình này. Khách hàng còn cần thiết xem xét tới yêu cầu cần có đối với hạ tầng cơ sở kỹ
thuật của mình nhằm đảm bảo khả năng tiếp nhận và thực thi các tín hiệu điều chỉnh phản
ứng phụ tải với thông tin về giá năng lượng nhận được.
Một kiến trúc điều khiển tòa nhà được thiết lập đúng sẽ tạo nên mối tương quan chặt chẽ
giữa lượng điện năng sa thải của khách hàng đối với sự thay đổi giá điện của công ty điện
lực cũng như các tín hiệu điều chỉnh nhu cầu điện năng. Với tập thư viện thông điệp

thể ở dạng kết nối có dây hoặc không dây (wireless) hoặc kết nối theo ô lưới (cellular
connection). Từng lựa chọn đều có ưu nhược điểm của mình và tùy thuộc vào nhu cầu
của khách hàng và các khách hàng cần tham khảo tư vấn của các công ty dịch vụ năng
lượng để nghiên cứu xem xét từng phương án. Chẳng hạn, kết nối có dây thông thường
có độ tin cậy cao hơn, trong khi kết nối ô lưới có thể có chi phí đầu tư cao hơn do yêu cầu
xây dựng chiến lược quy hoạch lưới dữ liệu (cellular data plan) cho hệ thống.
Các nhà quản trị cơ sở vật chất của khách hàng thông thường sẽ được khuyến cáo sử
dụng hệ thống truyền tin thông qua các giao thức mở trong đó có tích hợp tín hiệu chuẩn
OpenADR của công ty điện lực cùng với điều khiển BACnet hiện trường (onsite BACnet
controls). Giao thức mở BACnet có tính mềm dẻo, cho phép nâng cấp hệ thống trong
tương lai hoặc thay mới các bộ điều khiển toà nhà, cho phép khả năng tương thích của
toàn hệ thống trong tương lai. Các thiết bị hỗ trợ BACnet, cũng giống như các thiết bị sử
dụng ADR khác, có thể quản lý năng lượng tiêu thụ của các hệ thống điều khiển kết nối
vào và gửi báo cáo thời gian thực về hiệu suất sử dụng năng lượng tới màn hình điều
khiển và cho phép thu thập thông tin về xu thế tiêu thụ năng lượng của toàn hệ thống.
Một lợi thế quan trọng khác của BACnet đó là có thể cho phép các nhà quản trị cơ sở vật
chất xác định các mức ưu tiên khác nhau cho các phụ tải, tối đa tới 16 mức, để sử dụng
cho các kịch bản sa thải phụ tải tự động khách nhau. Điều này mang lại nhiều lựa chọn
hơn trong việc đưa ra phản ứng với tín hiệu nhận được từ công ty điện lực. Ví dụ, một
nhà quản trị cơ sở vật chất có thể chia việc tiêu thụ năng lượng thành các nhóm tương
ứng với các bậc trong thang giá điện khác nhau, và chỉ rõ phụ tải nào sẽ tương ứng với
từng mức giá đó. Trong phần lớn các trường hợp, các phụ tải ưu tiên có mức ưu tiên đặc
biệt, ví dụ hệ thống đảm bảo an ninh và thoát hiểm, sẽ không bị cắt tải ngay cả trong
trường hợp có sự thay đổi về giá điện.
Cuối cùng, nhà quản trị cơ sở vật chất cần thiết lập phương thức quản lý tác động của
chương trình điều chỉnh nhu cầu điện năng tới năng lượng tiêu thụ chung của toàn hệ
thống. Một cấu trúc hợp lý sẽ tạo điều kiện xác định đúng xu thế tiêu thụ năng lượng tòa
nhà và xác định được các đối sách để cải thiện hiệu năng sử dụng năng lượng đã có. Một
tòa nhà có trang bị sẵn hệ thống tự động hóa tòa nhà có thể chỉ cần đầu tư thêm một trình
điều khiển (driver) giao thức mở và bộ logic điều khiển ghi xóa tạm thời (temporary

phụ tải điện. 29 bộ nạp điện của công ty cũng làm việc độc lập và yêu cầu điều chỉnh
bằng tay trong trường hợp cần thiết tiết giảm phụ tải điện. Một tủ điều chiếu sáng, điều
khiển đóng cắt hệ thống chiếu sáng T5 và T8; tuy nhiên, cũng yêu cầu thao tác bằng tay.
Ngoài ra, các công tắc điều khiển các hệ thống chiếu sáng khác, tất cả cũng yêu cầu các
nhân viên của công ty phải thủ công thực hiện đóng cắt bằng tay.
Như một phần của chương trình tự động điều chỉnh nhu cầu điện năng, GRFS đã làm việc
với nhà cung cấp dịch vụ năng lượng để xác định các khu vực cần thiết nâng cấp và tích
hợp hệ thống. GRFS sau đó xây dụng chiến lược sa thải phụ tải hợp lý của mình đảm bảo
không ảnh hưởng tới quá trình vận hành cốt lõi của doanh nghiệp. Quá trình rà soát cho
thấy hệ thống chiếu sáng và HVAC, cùng với bộ nạp điện của công ty là những phụ tải
tiêu thụ năng lượng nhiều nhất và có tiềm năng lớn nhất thực hiện tiết kiệm năng lượng.
Bước tiếp theo là tích hợp một loạt các công nghệ điều khiển tòa nhà thông minh, bao
gồm một bộ điều khiển cổng thông tin (gateway) OpenADR và hệ thống quản lý năng
lượng (Enery Management System). Các hệ thống này cho phép tập trung hóa quản lý
các hệ thống điện khác nhau của công ty cũng như các thao tác tiết giảm phụ tải của công
ty trong trường hợp có tín hiệu điều chỉnh nhu cầu điện năng của công ty điện lực gửi đến
mà không yêu cầu sự can thiệp của các nhân viên quản trị cơ sở vật chất. GRFS cũng lựa
chọn lắp đặt hệ thống giám sát, điều khiển từ xa hệ thống nạp điện và bộ điều nhiệt cho
hệ thống HVAC của mình. Hệ thống này cung cấp một hệ thống quản lý duy nhất cho
phép điều khiển và giám sát thời gian thực năng lượng tiêu thụ của tòa nhà và đồ thị phụ
tải trung bình tòa nhà trong ngày.

Hình 2: Hình chụp màn hình cho thấy đường tiêu thụ năng lượng thời gian thực (đỏ) và
đường đồ thị phụ tải trung bình (xanh) của công ty Guthy Renker, chụp từ phần mềm tự
động điều chỉnh nhu cầu điện năng.
Hệ thống điều khiển và công nghệ nâng cấp này cho phép nhiệt độ tòa nhà có thể tự động
tăng nhẹ trong giờ điện giá cao. Bộ phận nạp điện cũng được GFRS thiết lập sẵn chế độ
sa thải trong thời gian này. Cuối cùng, hệ thống mới này cho phép phần lớn hệ thống
chiếu sáng của công ty ở khu vực sản xuất tự động tắt nếu có tín hiệu điều chỉnh nhu cầu
điện năng xảy ra ngoài giờ làm việc.