Trong các lưới điện ngày càng bị chi phối bởi năng lượng tái tạo, công nghệ tạo lưới (grid-forming) đang nổi lên như một công cụ quan trọng để duy trì ổn định và đảm bảo vận hành hệ thống điện đáng tin cậy. Trong cuộc phỏng vấn với ESS News, Rui Sun, Phó Tổng Giám đốc – Trung tâm Công nghệ Lưới của Sungrow, giải thích cách thức hoạt động của công nghệ tạo lưới, lý do nó quan trọng, và nơi công nghệ này đã bắt đầu chứng minh giá trị. Ông phân tích chi tiết về các thách thức kỹ thuật, khoảng trống quy định, và lý do vì sao công nghệ tạo lưới có thể sớm trở thành tiêu chuẩn mới của ngành.

Một trong những lý do chúng tôi bắt đầu cuộc trò chuyện này là bài báo Sungrow phát hành về công nghệ grid-forming. Ông/bà có thể giải thích vì sao phát hành nó và nội dung bao gồm những gì không?

Tất nhiên. Chúng tôi công bố bài báo để chia sẻ những hiểu biết và tiến bộ kỹ thuật mà chúng tôi đã đạt được trong công nghệ tạo lưới (grid-forming). Khi ngày càng có nhiều nguồn dựa trên bộ biến tần kết nối vào hệ thống điện trên toàn cầu, chúng tôi nhận thấy cần cung cấp một tổng quan rõ ràng về thực chất của việc tạo lưới — không chỉ như một khái niệm điều khiển mà còn là sự tích hợp đa tầng giữa phần cứng, phần mềm và kỹ thuật ở cấp hệ thống. Bài báo làm nổi bật cách chúng tôi tái tạo các hành vi cơ bản của máy phát đồng bộ, chẳng hạn quán tính và hệ số giảm chấn (damping), đồng thời vẫn giữ được tính linh hoạt của điện tử công suất. Đây cũng là nỗ lực nhằm góp phần vào sự hiểu biết và hợp tác trên toàn ngành.

Công nghệ grid-forming đã được phát triển bao lâu, và con đường phát triển của Sungrow trông như thế nào?

Khái niệm này đã có từ cách đây một hoặc hai thập kỷ. Ngành công nghiệp đã và đang làm việc để triển khai nó, và các nhà sản xuất khác nhau có thể áp dụng những cách tiếp cận hơi khác nhau. Ở Sungrow, hành trình của chúng tôi tập trung vào xây dựng một nền tảng công nghệ vững chắc kết hợp vật lý của phát điện truyền thống với những lợi thế của hệ thống biến tần hiện đại. Điều đó bao gồm mọi thứ từ phản ứng tần số và hỗ trợ ngắn mạch đến quản lý nhiệt và các kiến trúc điều khiển nhiều lớp. Mục tiêu của chúng tôi luôn là mang lại sự ổn định, khả năng mở rộng và khả năng tương thích cho các hệ thống điện phức tạp — cả kết nối lưới và không kết nối lưới.

Nói về các hệ thống độc lập (off-grid), bạn có cho rằng đó là nơi công nghệ này bắt đầu được ứng dụng đầu tiên không?

Đúng vậy. Nhiều ứng dụng ban đầu được triển khai trong các hệ thống ngoài lưới hoặc cô lập — những môi trường mà việc duy trì ổn định điện áp và tần số khi không có lưới trung tâm đặc biệt thách thức. Nhưng hiện nay chúng tôi thấy nhu cầu tương tự đang tăng trong các môi trường nối lưới, đặc biệt khi tỉ lệ thâm nhập năng lượng tái tạo tăng và các máy đồng bộ truyền thống ngừng hoạt động.

Biến tần tạo lưới so với máy phát đồng bộ khác nhau như thế nào về phản ứng trước các nhiễu loạn trong thực tế?

Về chức năng, các bộ nghịch lưu tạo lưới nhằm tái tạo hành vi như nguồn điện áp của các máy đồng bộ. Chúng cung cấp phản ứng tương tự quán tính, điều chỉnh tần số, điều khiển điện áp và thậm chí khả năng vượt qua sự cố. Sự khác biệt nằm ở phần cứng: máy phát đồng bộ là thiết bị cơ-điện, trong khi bộ nghịch lưu là thiết bị dựa trên phần mềm. Điều này có nghĩa là chúng ta phải thiết kế chiến lược điều khiển một cách cẩn thận - và đôi khi nâng cấp phần cứng - để đạt được các phản ứng tương tự. Ví dụ, chúng tôi đã phát triển các hệ thống làm mát hiệu quả hơn và cơ chế cân bằng tế bào để xử lý chu kỳ vận hành thường xuyên mà bộ nghịch lưu tạo lưới đòi hỏi.

Chi phí so với máy phát đồng bộ như thế nào, đặc biệt khi xét đến vận hành và bảo trì?

Máy đồng bộ yêu cầu bảo trì cao do có các bộ phận chuyển động và bộ phận truyền động chính. Hệ thống biến tần của chúng tôi — cho cả lĩnh vực PV và lưu trữ năng lượng — có cấu trúc mô-đun, không có bộ phận chuyển động, và dễ giám sát cũng như nâng cấp hơn. Khả năng lập trình lại chức năng thông qua cập nhật firmware là một lợi thế lớn. Về lâu dài, các biến tần tạo lưới cung cấp giải pháp tiết kiệm chi phí và linh hoạt hơn, đặc biệt khi các yêu cầu thay đổi.

Những rào cản hiện tại đối với việc áp dụng rộng rãi là gì — về mặt kỹ thuật, pháp lý hay kinh tế?

Tất cả ba đều có ảnh hưởng ở mức độ nào đó. Về mặt kỹ thuật, việc triển khai và mở rộng quy mô các hệ thống tạo lưới phức tạp hơn. Môi trường quy định đang phân mảnh, mặc dù điều này đang được cải thiện. Về kinh tế thì ít đáng lo hơn. Bộ biến tần tạo lưới mang lại giá trị dài hạn thông qua chi phí bảo trì thấp hơn, tính linh hoạt cao hơn và khả năng nâng cấp firmware. Trong khi đó, các nhà sản xuất đang nỗ lực giảm chi phí của công nghệ này khi nó ngày càng trưởng thành. Một trong những thách thức lớn nhất là kinh nghiệm vận hành — đây vẫn là một công nghệ tương đối mới, và chúng ta cần thêm thời gian cùng dữ liệu để xây dựng niềm tin trong toàn ngành.

Các yêu cầu quy định giữa các thị trường khác nhau như thế nào đối với công nghệ tạo lưới?

Chúng khác nhau khá nhiều. Ví dụ, Trung Quốc đã ban hành các quy định về đáp ứng tần số và hành vi ngắn mạch. Đức sẽ yêu cầu các dịch vụ quán tính từ năm 2026. Quy chuẩn lưới điện của Vương quốc Anh bao gồm các điều khoản cụ thể cho hiệu suất dạng lưới (grid-forming). Australia đi trước ở nhiều khía cạnh, với các hướng dẫn hiệu suất chi tiết và khung thử nghiệm. Bắc Mỹ đang bắt kịp, đặc biệt ở những bang như Texas. Mặc dù các yêu cầu khác nhau, chúng ta thấy những điểm chung - ổn định tần số và điện áp, kiểm soát sóng hài và khả năng vượt qua sự cố trong điều kiện lưới yếu. Đó là lý do chúng tôi thiết kế hệ thống với một lớp điều khiển linh hoạt nhưng vững chắc có thể điều chỉnh cho các thị trường khác nhau.

Khi triển khai công nghệ hình thành lưới (grid-forming) ở quy mô lớn có gặp phải thách thức nào không?

Vâng, đặc biệt khi hoạt động song song. Mỗi bộ biến tần hoạt động như một nguồn điện áp độc lập, vì vậy việc phối hợp chúng mà không gây bất ổn là phức tạp. Chúng tôi giải quyết điều này bằng cách sử dụng kỹ thuật trở kháng ảo và đồng bộ hóa tiên tiến để quản lý khoảng cách điện và chia sẻ tải. Ngoài ra, các hệ thống dựa trên biến tần phải đáp ứng các yêu cầu về ngắn mạch và quá tải - những lĩnh vực mà máy phát truyền thống được coi là có lợi thế nhờ quán tính cơ học của chúng. Chúng tôi đã phát triển phần cứng mạnh mẽ để vượt qua những thách thức này và đã chứng minh điều đó trong các công trình lớn. Cuối cùng, đây là một cuộc chơi công bằng cho các hình thức phát điện khác nhau.

Bạn có mong đợi công nghệ tạo lưới (grid-forming) sẽ hoàn toàn thay thế công nghệ theo lưới (grid-following), hay nên có một tỷ lệ pha trộn tối ưu?

Đó là một câu hỏi rất hay. Hiện nay, grid-forming đang nhanh chóng chiếm ưu thế vì chúng ta cần sự ổn định lưới điện lớn hơn. Như chúng ta đã thấy trong các sự cố như mất điện ở Tây Ban Nha, nếu có nhiều nguồn grid-forming trực tuyến hơn có thể đã giúp giảm thiểu tác động. Trong khi một số người ủng hộ cách tiếp cận lai, chúng tôi tin rằng grid-forming sẽ trở thành mặc định cho các dự án mới — đặc biệt khi các nhà vận hành hệ thống chuyển sang yêu cầu nghiêm ngặt hơn. Về mặt kinh tế, nó vẫn đắt hơn, nhưng chức năng và khả năng đáp ứng tương lai biện minh cho khoản đầu tư. Theo thời gian, cơ cấu có thể chuyển sang ưu thế của grid-forming.

Bạn có thể nêu bật một trong những dự án lớn của bạn sử dụng công nghệ tạo lưới không?

Chắc chắn rồi. Một ví dụ điển hình là lưới vi mô của khu nghỉ dưỡng Amaala ở Ả Rập Xê Út. Đó là một hệ thống độc lập phức tạp kết hợp điện mặt trời (PV), lưu trữ bằng pin và thậm chí cả máy phát điện dự phòng. Chúng tôi đã cung cấp 125 MW bộ biến tần PV và 160 MW/760 MWh hệ lưu trữ năng lượng cho dự án này. Hệ thống hoạt động hoàn toàn ngoại lưới, nghĩa là các yêu cầu về độ ổn định hệ thống rất cao. Công nghệ tạo lưới (grid-forming) quản lý tần số, điện áp và phân phối công suất giữa nhiều nguồn. Đây là một minh chứng cho cách điều khiển thông minh có thể mang lại nguồn điện đáng tin cậy và bền vững ở những khu vực hẻo lánh.

Bạn còn điều gì khác muốn chia sẻ như một điểm rút ra không?

Grid-forming không còn là thí nghiệm nữa — nó đã xuất hiện và hoạt động. Chúng tôi đã triển khai nó trên nhiều châu lục, kể cả những môi trường đầy thách thức. Ngành công nghiệp đang tiến tới các hệ thống thông minh hơn, ổn định hơn, và các công nghệ grid-forming là một phần quan trọng của quá trình chuyển đổi này. Chúng tôi hoan nghênh sự hợp tác với các cơ quan quản lý, nhà phát triển, nhà vận hành và giới học thuật để tiếp tục thúc đẩy công nghệ này.

Nguồn: pv magazine ESS News