Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước, ngành năng lượng Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc trong những năm qua. Hệ thống năng lượng Việt Nam đang ngày càng phát triển và hoàn thiện cả về quy mô và hiệu quả. Mặc dù vậy, sử dụng năng lượng ở Việt Nam còn nhiều lãng phí: Cường độ sử dụng năng lượng tại Việt Nam cao hơn nhiều so với các nước trong khu vực và thế giới. Cường độ tiêu thụ điện (kWh/1.000 VNĐ) của toàn nền kinh tế ở Việt Nam được dự báo trong xu hướng tăng, đặc biệt là ngành công nghiệp và dịch vụ. Để đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và cung cấp năng lượng đầy đủ, ổn định phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, Bộ Chính trị đã ban hành Nghị quyết số 55-NQ/TW về định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn 2045. Theo đó, Việt Nam đặt mục tiêu tiết kiệm từ 8 - 10% tổng tiêu thụ năng lượng toàn quốc trong giai đoạn từ 2019 đến năm 2030.

Việc tiếp cận, nắm bắt những thành tựu công nghệ mới để đẩy mạnh công nghiệp hoá đất nước theo hướng thông minh, hiệu quả và bền vững là yêu cầu tất yếu. Theo đó, phát triển hệ thống năng lượng thông minh đang là xu thế và cũng là kết quả cụ thể của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 qua đó từng bước làm thay đổi ngành năng lượng truyền thống. Ngoài phát triển công nghệ thông minh tạo tính đột phá trong phát triển hệ thống năng lượng, nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo, thì việc ứng dụng các hệ thống thông minh trong quản lý sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là vấn đề cần quan tâm, đặc biệt là sử dụng năng lượng trong các tòa nhà và các nhà máy công nghiệp.Trong những năm gần đây, các ứng dụng của IoT (Internet vạn vật) đã tác động vô cùng sâu rộng đến tất cả các lĩnh vực trong cuộc sống của chúng ta từ kinh doanh, y tế, nông nghiệp, công nghiệp, năng lượng cho đến vận tải, quân sự (Said, Al-Makhadmeh, & Tolba, 2020). Sự phát triển của công nghệ IoT đã mang lại nhiều cơ hội để các nhà nghiên cứu có thể ứng dụng vào các lĩnh vực này thông qua xử lý dữ liệu và ứng dụng trí tuệ nhân tạo (Wu, Dong, Ota, Li, & Guan, 2018). Những thành tựu của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đã mở ra nhiều cơ hội cho các quốc gia, đặc biệt là các quốc gia đang phát triển như Việt Nam nâng cao năng suất và rút ngắn khoảng cách phát triển.

Hệ thống quản lý năng lượng (Energy Management System – EMS) là một hệ thống ứng dụng công nghệ trong quản lý năng lượng nhằm theo dõi, giám sát và kiểm soát tình hình tiêu thụ năng lượng. Mục tiêu chính của EMS là xem xét đánh giá và kiểm soát các vấn đề về tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà hay nhà máy công nghiệp trên toàn bộ quá trình dựa vào môi trường IoT (Said et al., 2020).

EMS có thể bắt đầu bằng việc đo các phụ tải chính của hệ thống tiêu thụ năng lượng, cảnh báo khi có mức chênh lệch trong tiêu thụ năng lượng so với định mức hoặc dự báo. Ngoài ra, hệ thống này cũng cho phép người sử dụng ấn định mức tiêu thụ năng lượng cho từng khu vực hay dây chuyền sản xuất nhằm kiểm soát được tối ưu mức sử dụng năng lượng cũng như khuyến khích người dùng nâng cao hiệu quả trong sử dụng năng lượng. Khi có đủ các dữ liệu, hệ thống EMS sẽ tự động tính toán các chỉ số về hiệu suất sử dụng năng lượng và cho ra các báo cáo cập nhật, tự động.

            Các chức năng cơ bản của EMS gồm:

• Chức năng giám sát: Thông qua việc hiển thị các thông số chính của hệ thống, các giá trị hiện tại, các thay đổi về tình hình tiêu thụ năng lượng, trích xuất các cảnh báo giúp cho người quản kịp thời đưa ra các quyết định phù hợp;

Phần mềm EMS (Nguồn: AmiTech, 2021)

• Chức năng quản lý: Quản lý tình hình tiêu thụ năng lượng, trích xuất các dữ liệu báo cáo định kỳ theo yêu cầu và theo tiêu chuẩn ISO 50001;
• Chức năng dự báo: Căn cứ vào cơ sở dữ liệu tiêu thụ năng lượng thu được, hệ thống EMS sẽ tính toán phân tích và đưa ra mức dự báo tiêu thụ năng lượng trong tương lai. Ngoài ra, kết quả phân tích dữ liệu này, EMS có thể giúp người sử dụng xây dựng được định mức tiêu thụ năng lượng chính xác, nhanh chóng.

           Minh họa hệ thống các điểm đo năng lượng (Nguồn: ATPro, 2019)

Như vậy, áp dụng EMS có thể giúp người sử dụng cải thiện được hiệu quả sử dụng năng lượng thông qua giám sát, quản lý và dự báo từ đó giảm chi phí sử dụng năng lượng. Quan trọng hơn, việc sử dụng năng lượng hiệu quả sẽ góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và giảm cường độ sử dụng năng lượng.

Các chức năng của EMS (Nguồn: AmiTech, 2021)

Hiện nay, trên thị trường có nhiều đơn vị cung cấp các giải pháp của hệ thống EMS trên các nền tảng kỹ thuật số hiện đại. Người dùng có thể tùy chọn yêu cầu về các chức năng và cấu hình phần mềm một cách linh hoạt với chi phí đầu tư phù hợp. Các giải pháp EMS có thể tích hợp và đồng bộ với các hệ thống và phần mềm quản lý hiện tại trong các tòa nhà hoặc nhà máy một cách nhanh chóng. Ngoài ra, người sử dụng cũng có thể tự thiết lập các chỉ số quản lý hay các biểu mẫu báo cáo năng lượng tùy chỉnh.

Tại Việt Nam, hiện nay đã có nhiều doanh nghiệp triển khai thành công hệ thống EMS mang lại hiệu quả trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp như Nhựa, May mặc, Cơ khí… Ngoài ra, các trung tâm thương mại, tòa nhà, khách sạn cũng đã triển khai quản lý tiêu thụ năng lượng bằng các phần mềm EMS thông minh này. Trong tương lai, EMS được dự báo sẽ là xu hướng ứng dụng rộng rãi đến nhiều lĩnh vực, ngành nghề, đối tượng.

Có thể thấy, hệ thống EMS đang trở thành xu thế mới trong quản lý và giám sát năng lượng trong các ngành công nghiệp và các tòa nhà thương mại. Ứng dụng EMS không chỉ giúp người dùng quản lý chính xác, thông minh các chỉ số liên quan đến tiêu thụ năng lượng, mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần tích cực vào chiến lược chuyển đổi số quốc gia trong thời gian tới./.

TS. Nguyễn Đạt Minh

& Hội KH-CN sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Việt Nam

Tài liệu tham khảo:

1) Nghị quyết số 55-QG/TW Ngày 11/2/2020 của Bộ Chính trị về Định hướng chiến lược phát triển năng lượng Quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045 (2020).

2) Bùi Huy Phùng. (2017). Ngành năng lượng Việt nam và cách mạng công nghiệp 4.0.

3) Said, O., Al-Makhadmeh, Z., & Tolba, A. (2020). EMS: An energy management scheme for green IoT environments. IEEE access, 8, 44983-44998.

4) Tập đoàn Điện lực Việt Nam. (2019). Phát triển năng lượng thông minh: Ưu tiên chiến lược trong chuyển đổi số quốc gia.

https://www.evn.com.vn/d6/news/Phat-trien-nang-luong-thong-minh-Uu-tien-chien-luoc-trong-chuyen-doi-so-quoc-gia-6-12-24405.aspx

5) Quyết định số 280/QĐ-TTg ngày 13/3/2019 Quyết định về Phê duyệt Chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2019-2030 (2019).

6) Wu, J., Dong, M., Ota, K., Li, J., & Guan, Z. (2018). Big data analysis-based secure cluster management for optimized control plane in software-defined networks. IEEE Transactions on Network and Service Management, 15(1), 27-38.