1. AI kích hoạt mọi ngành nghề
Nhân loại đang bước vào thời đại công nghệ mạng internet kết nối thông minh.
Những năm gần đây, “AI” trở thành từ ngữ được nhắc đến thường xuyên. Thách thức mới của nhân loại, hướng đến cuộc sống tươi đẹp, không ngừng nghiên cứu học hỏi làm sao để phát triển mà vẫn bảo tồn thiên nhiên, AI đang phát huy năng lực mạnh mẽ. Trong giai đoạn khống chế dịch bệnh Covid-19 hiện nay, trí thông minh nhân tạo có vai trò quan trọng trong phân tích virut, phát triển thuốc chữa trị, kiểm tra nhiệt độ thông minh, hỗ trợ chẩn đoán…
Để nghiên cứu những kỹ thuật mới, ngành công nghiệp mới, phục vụ nền kinh tế mới, những cơ sở hạ tầng mới như 5G, big data, AI và mạng công nghiệp cần đến trí tuệ nhân tạo, đóng vai trò xây dựng, tái cấu trúc sản xuất, phân phối, trao đổi, tiêu thụ, v.v.
WĐây là thời điểm tốt nhất, cũng là giai đoạn nhiều thách thức nhất. Dùng tiềm năng to lớn của trí tuệ nhân tạo, thúc đẩy mọi ngành nghề sáng tạo ra giá trị mới, làm thế nào dùng sự sáng tạo để thay đổi thế giới là sứ mệnh chung của chúng ta ngày nay.
Từ khi công bố chiến lược AI (tháng 10/2018) đến nay, Huawei từng bước tiến hành kế hoạch của mình, bao gồm nghiên cứu sản phẩm và ứng dụng công nghiệp. Năm 2019, với việc giới thiệu bộ xử lý AI Ascend, khung điện toán AI đa mục đích MindSpore, toàn bộ cụm đào tạo Atlas, dịch vụ đám mây dựa trên Ascend, Huawei đã hoàn thành việc xây dựng toàn bộ giải pháp AI đầy đủ. Hiện tại, các giải pháp này đã được sử dụng ngày càng nhiều trong các ngành công nghiệp khác nhau, đưa AI có mặt khắp nơi.
2. AI - Khởi phát và tái cấu trúc điện Mặt Trời
Các vấn đề mà toàn cầu đang gặp phải như nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt, ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đứng trước lựa chọn giữa sự tồn tại của nhân loại và sự phát triển nền văn minh, dưới góc độ thay đổi nguồn cung năng lượng, phát triển năng lượng mới đã trở thành giải pháp tiên quyết giải quyết nguy cơ thiếu tài nguyên và vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu. Việc phát triển năng lượng Mặt Trời như nguồn năng lượng tái tạo chủ lực sẽ là xu hướng chủ đạo của tương lai. Nhưng làm thế nào để nâng cao quy mô của điện Mặt Trời, đưa điện Mặt Trời từ ngang giá điện truyền thống trở thành năng lượng chủ lực? Chúng ta vẫn còn đối mặt với thách thức rất lớn.
Theo sự phát triển công nghệ thông tin số hóa, giải pháp Huawei FusionSolar dẫn đầu 3 thời đại phát triển của điện Mặt Trời. Từ thời đại số hóa và điện Mặt Trời, internet và điện Mặt Trời, đến thời đại AI và điện Mặt Trời. Số hóa là nền móng của công nghệ hóa. Trình độ số hóa càng cao, càng dễ đạt được công nghệ hóa. Năm 2014, Huawei dẫn đầu ngọn cờ công nghệ hóa, biến giải pháp máy biến tần chuỗi trở thành giải pháp chủ đạo, số hóa toàn bộ nhà máy điện, máy biến tần trở thành bộ cảm biến của mảng PV, việc thu thập dữ liệu chính xác đến từng chuỗi, cơ bản đã đạt đến công nghệ tri giác .
Năm 2015 – 2018, Huawei tiến thêm một bước kết hợp điện Mặt Trời với công nghệ số, điển hình như công nghệ mạng không dây, công nghệ MBUS, chẩn đoán I-V Curve thông minh, trung tâm quản lý đám mây thông minh, nông nghiệp, ngư nghiệp kết hợp điện Mặt Trời…
Kế tiếp, năm 2019, Huawei dẫn đầu phát triển giải pháp kết hợp công nghệ AI và điện Mặt Trời.
• Năm 2020, Huawei tăng cường kết hợp điện Mặt Trời và bộ giải pháp AI toàn diện để tạo ra một cấu trúc cốt lõi từ thiết bị - cạnh biên - đám mây, tạo ra hiệu suất tối đa cho từng nhà máy và tăng tốc cải tiến công nghệ ngành năng lượng.
Thiết bị: Nâng cấp máy biến tần trở thành bộ điều khiển nhà máy điện Mặt Trời thông minh, thực hiện thu thập số liệu chính xác theo thời gian thực, giám sát tối ưu hóa sản lượng trên từng chuỗi tấm pin thời gian thực, kiểm tra lỗi hồ quang DC thời gian thực, phản hồi giám sát kết nối lưới thời gian thực, suy luận, chấp hành trên thời gian thực và khả năng điều khiển vòng lặp tự đóng;
Cạnh biên: Module suy luận AI được nhúng vào bộ điều khiển mảng PV để nâng cấp công nghệ, thông qua module thu thập dữ liệu trên thiết bị và suy luận AI để tối ưu sản lượng trong thời gian thực, tạo ra sản lượng và điều khiển nối lưới tối ưu nhất trên mảng PV.
• Đám mây: Trong hệ thống quản lý bố trí nền tảng đào tạo và suy luận AI, tiến hành đào tạo liên tục và tối ưu thuật toán AI mà không cần phải sửa đổi thiết bị sẵn có. Kết quả cho thấy, sản lượng của hệ thống và độ chính xác của chẩn đoán sự cố không ngừng nâng cao. Mô hình suy luận của thiết bị trên thiết bị và cạnh biên có thể kịp thời cập nhật số lượng lớn, kết hợp hiệu quả cao.
Giải pháp AI trên toàn mô hình của Huawei đã được ứng dụng rộng rãi trong điện lực, sản xuất, y học…, nâng cao trình độ công nghệ của các ngành nghề liên quan. Ví dụ lưới điện miền Nam Trung Quốc, sử dụng hệ thống kiểm tra và O & M thông minh dựa trên Atlas 200. Dựa trên hệ thống này, camera tích hợp AI được lắp trên tháp truyền tải điện có thể kiểm tra dòng điện truyền tải tại thời gian thực để phát hiện vật thể lạ và hư hỏng…, không cần người trực tiếp kiểm tra giảm nguy hiểm về người, nâng cao hiệu quả O&M và tính an toàn khi vận hành hệ thống lưới điện.
2.1 Kết cấu lại MPPT: Giải phóng khả năng của chuỗi một cách tối đa
Làm sao để hệ thống khép kín, tổng hợp, kết hợp? Trước nhu cầu này, hệ thống DC thông minh (Smart DC System - SDS) đã được phát triển. Nguyên tắc thiết kế chính là thay đổi sự tách rời vốn có giữa tấm pin, khung giá đỡ, máy biến tần, đạt được sự kết hợp hoàn toàn giữa tấm pin hai mặt + giá đỡ trackers + bộ điều khiển thông minh nhiều MPPT, giúp toàn bộ hệ thống DC đạt được trạng thái tốt nhất. Điều này đã tối ưu thuật toán thiên văn ban đầu.
Bộ điều khiển thông minh hoạt động như một bộ não thông minh, tự học và tối ưu thuật toán tracker, không ngừng tiến hóa. Dưới sự tập huấn và xây dựng AI của thần kinh mạng, giúp khung giá đỡ tracker đạt được góc độ tối ưu nhất, phát huy tiềm năng lớn nhất của mỗi chuỗi trong nhà máy. Ví dụ, dựa vào tình hình bóng che, độ tán xạ, chuyển động đám mây, thông qua thuật toán tạo ra một quy trình điều chỉnh tốt nhất, tìm ra được góc độ chính xác nhất tại từng thời điểm. Trong 1 năm qua, Huawei đã tiến hành rất nhiều bài test tại dự án, cụ thể như kết quả bài test tại Huixi, An Huy, Trung Quốc thời gian tiến hành là 183 ngày, thực tế cho thấy sản lượng cao hơn trên 1.31%. Tại các dự án như China General Nuclear Power Group và Huanghe Hydropower sản lượng cao hơn từ 0.5% đến 1%.
2.2 Kết cấu lại độ an toàn DC: Nhanh chóng, chuẩn xác, bảo vệ toàn diện
Bất kể là đối với xí nghiệp sản xuất hay hộ gia đình, an toàn luôn được đặt lên hàng đầu. Đặc biệt là khi xảy ra cháy nổ tại nhà máy điện Mặt Trời, mất mát và ảnh hưởng từ nó không thể nào khắc phục được. Từ kết quả phân tích các dự án tiêu biểu trên toàn cầu có thể thấy, đa số nguyên nhân trực tiếp gây cháy nổ là do lỗi hồ quang DC do tiếp xúc kém, đầu nối PV kết nối không an toàn, cáp điện lão hóa, hư hỏng…
Trước đây chỉ có thể thông qua nâng cao chất lượng công trình và nhân công trực tiếp kiểm tra và sửa chữa để tránh những vấn đề như tiếp xúc kém, dây lão hóa… nhưng như vậy không thể tìm ra hết các vấn đề, vẫn tồn tại khả năng xảy ra sự cố.
Hiện nay thông qua thuật toán AI có thể nhận diện tới 100% lỗi hồ quang, sau đó hệ thống sẽ nhanh chóng ngắt, để bảo đảm an toàn hệ thống. “Phòng tránh lỗi hồ quang bằng công nghệ AI”, Huawei là đơn vị đầu tiên trong ngành ứng dụng thuật toán AI vào ngắt mạch hồ quang (Arc-Fault Circuit Interrupters - AFCI), kiểm tra lỗi hồ quang điện một cách chuẩn xác hơn, bảo vệ hệ thống khỏi sự cố nhanh chóng hơn, đảm bảo an toàn cho toàn bộ nhà máy điện. AI BOOST AFCI có 3 tính năng đặc biệt. Đầu tiên, AI liên tục học tập nhiều đặc tính của hồ quang, mở rộng kho dữ liệu về hồ quang lên đến hàng triệu nội dung; Thứ 2, dựa trên khả năng tính toán của chip cục bộ, chủ động nhận diện và phân tích hơn 92 điểm so sánh đặc tính hồ quang, kiểm tra chính xác, không báo động sai, không báo thiếu, nâng cấp khả năng bảo vệ toàn diện; Thứ 3, tắt máy ngắt nguồn điện trong vòng 400ms, vượt xa tiêu chuẩn hiện tại 2.5s, giúp khách hàng bảo vệ dự án của mình một cách tuyệt đối.
Chúng tôi tin rằng trong tương lai không xa, AI Boost AFCI tiêu chuẩn mới sẽ trở thành quy chuẩn quốc tế.
2.3 Cấu trúc lại vận hành - bảo trì: Tiến tới không cần nhân công
Do ảnh hưởng của dịch bệnh, việc bảo trì dự án điện Mặt Trời mà không cần nhân công ra site sẽ trở thành chủ đề đáng quan tâm hàng đầu. Huawei cùng khách hàng luôn chuẩn bị phương án sẵn sàng để khi đối mặt với thách thức khi nhân công không thể trực tiếp bảo trì xảy ra, nhà máy vẫn hoạt động một cách hiệu quả .
Hiện nay, nhân viên bảo trì không cần trực tiếp đi kiểm tra toàn bộ nhà máy điện. Công nghệ chẩn đoán I-V Curve thông minh AI BOOST, có thể quét toàn bộ chuỗi chỉ với 1 cú click, dự án 100MW chỉ cần 10 phút để xuất ra báo cáo chuẩn đoán, đồng thời chủ động gửi yêu cầu bảo trì, vấn đề gặp phải, vị trí chính xác đến nhân viên bảo trì mà không cần trực tiếp kiểm tra. Với tính năng này, hiệu quả bảo trì nâng cao 50%.
Công nghệ AI tổng hợp kinh nghiệm của chuyên gia, kiểm tra, chọn lọc, sắp xếp, nhận định… được nhiều sự cố hơn, giúp bảo đảm dự án vận hành tốt, chủ động trong bảo trì bảo dưỡng. Việc bảo trì bảo dưỡng dự án được nói đến ở đây không còn là tìm kiếm sự cố cụ thể, mà là sử dụng (dựa trên số liệu bộ cảm biến cung cấp, số liệu này kiểm soát thông qua thuật toán) tính năng kiểm tra chỉ tiêu vận hành của thiết bị nhà máy điện có nằm trong phạm vi vận hành bình thường hay không. Một khi phát hiện bất thường, cảnh báo sẽ được phát ra.
Hệ thống xử lý trước sự cố này đã được ứng dụng rộng rãi trong ngành hàng không: Nếu phát hiện động cơ máy bay có nguy cơ xuất hiện sự cố, trung tâm điều hành của hãng hàng không có thể thông báo đến phi công, gửi lệnh sắp xếp nhân viên sửa chữa tại sân bay đến, loại trừ sự cố ngay trước khi nó xảy ra.
Chi phí nhân công ngày càng cao, hình thức nhân viên kiểm tra tại dự án dần dần sẽ bị thay thế. Công nghệ AI tập hợp kinh nghiệm chuyên gia, thay nhân viên bảo hành đưa ra quyết định; dùng flycam kiểm tra, dùng robot thao tác bảo trì, thay thế nhân viên bảo trì trong những công việc phức tạp. Giải phóng con người khỏi những công việc khô khan, ngày càng nhiều những nhiệm vụ đơn giản, lặp lại, hay những nhiệm vụ nguy hiểm đều được đảm nhiệm bởi trí tuệ nhân tạo, giảm bớt nhân lực, nâng cao hiệu quả công việc, hơn nữa còn có thể làm nhanh hơn, chính xác hơn con người. Ví dụ như flycam chất lượng HD hoặc camera hồng ngoại có thể thay con người kiểm tra, hoàn thành phân tích và phán đoán thời gian thực, hiệu quả và độ chính xác cũng vượt quá con người. Vì vậy, dự án điện Mặt Trời trong tương lai sẽ không cần người giám sát.
2.4 Cấu trúc lại thuật toán kết nối lưới điện: Hỗ trợ mạnh hơn
Độ ổn định và chất lượng điện của lưới điện truyền thống, đều phụ thuộc vào nhiệt điện và thủy điện, cùng với sự phát triển không ngừng của những nguồn năng lượng mới, những nguồn cung truyền thống dần dần bị thay thế, tỉ số ngắn mạch của lưới điện giảm dần, độ ổn định của lưới điện đang đứng trước thách thức. Theo kế hoạch 5 năm lần thứ 14, điện áp cực cao (UHV) được coi như “cơ sở hạ tầng mới” sẽ tăng tốc nhanh chóng, khả năng vượt qua điện áp cao của năng lượng tái tạo (high voltage ride through – HVRT) sẽ trở thành điều kiện tiên quyết để bảo vệ độ ổn định và an toàn cho lưới điện. Tiêu chuẩn mới của nhà nước năm 2020 đã được nâng cao, tăng các yêu cầu về khả năng thích ứng của lưới điện như ổn định công suất hoạt động cao, khả năng đi qua điện áp cao và thấp, khả năng thích ứng tần số, v.v.
Do đó, để đảm bảo kết nối năng lượng tái tạo quy mô lớn vào lưới điện, biến tần cần phải có khả năng thích ứng SCR rộng hơn, khả năng thâm nhập điện áp cao thấp liên tục, điều chỉnh tần số nhanh và các khả năng hỗ trợ lưới khác, những yếu tố này là điều kiện cần thiết trong kết nối lưới điện.
Biến tần thông minh của Huawei tập hợp kết cấu thuật toán hàng đầu toàn cầu, đáp ứng khả năng điều khiển mạnh hơn, dẫn dắt công nghệ AI định hình lại trở kháng, tích hợp nhiều thuật toán kết nối lưới hàng đầu như thích ứng giảm chấn động, AI tự học có thể chủ động xác định các đặc tính điện của nhà máy điện, tự động điều chỉnh thuật toán kết nối lưới để phù hợp với lưới điện, như hỗ trợ dòng điện cao áp (High-voltage direct current – HVDC) , công suất ngắn mạch của lưới điện SCR thấp nhất là 1,5, tăng khả năng truy cập lưới điện yếu và khả năng đi qua lỗi (fault ride through (FTR)). Ngoài ra, công suất hoạt động không bị suy giảm khi HVDC.
Trong tương lai, khả năng điều khiển kết nối lưới của biến tần cần phải được cải thiện không ngừng để hỗ trợ truy cập lưới yếu hơn và đảm bảo hoạt động ổn định mà không cần ngắt lưới trong điều kiện SCR thấp. Từ việc đi theo lưới điện đến việc hỗ trợ lưới điện, và cuối cùng là tái thiết lưới điện, hình thành lưới điện độc lập. Biến quang điện từ năng lượng ngang bằng điện truyền thống sang năng lượng chính chất lượng cao.
2.5 Phối hợp 3 cấp: Tạo ra một dự án tối ưu
“Sức mạnh tổng hợp – Synergy” theo tiếng Hy Lạp cổ, mang ý nghĩa hai hoặc nhiều nguồn lực hoặc cá thể khác nhau kết hợp lại, tạo ra một quá trình hoặc năng lượng thống nhất để hoàn thành một mục tiêu. Làm thế nào dùng số hóa khiến mỗi thiết bị độc lập có thể kết hợp được với nhau, tạo ra năng suất cao nhất?
Phương pháp của Huawei giúp biến tần, mảng PV, nhà máy điện kết hợp với nhau. Từ kết hợp thiết bị đến hệ thống đến cả nhà máy đều đạt được hiệu quả cao.
Đầu tiên, đối với thiết bị, cái chính là nâng cao hiệu suất và mật độ công suất biến tần, kết hợp với thiết kế đáng tin cậy không cần bảo trì, cùng với đó biến tần tại cạnh biên cũng tích hợp cảm biến và lý luận AI; Đối với mảng PV, các thiết bị liên kết với nhau, kết hợp tối ưu. Ví dụ tấm pin 2 mặt, điều khiển giá đỡ tracker, máy biến tần kết hợp tạo thành hệ thống DC khép kín, ứng dụng AI tự học, công nghệ big data, thực hiện điều chỉnh góc giá đỡ tracker trực tuyến, tìm ra ưu điểm lớn nhất của mỗi chuỗi và sử dụng hiệu quả; Về cấp độ nhà máy, dưới sự thúc đẩy tính toán bởi mảng PV và điện toán biên, nhà máy điện có thể chủ động cảm ứng với nhu cầu lưới điện, tự động điều chỉnh trạng trái vận hành, kết hợp online thời gian thực. Ví dụ thỏa mãn yêu cầu công suất lưới điện, tạo ra điều tiết tốt nhất bù công suất phản kháng trong mảng PV, tạo ra sản lượng cao nhất trong nhà máy.
3. AI + Điện Mặt Trời = Thế giới công nghệ xanh
Trí tuệ nhân tạo sẽ có mặt khắp mọi nơi, giống như nước như điện. Đó là công nghệ chiến lược sẽ dẫn đầu trong tương lai, và là động cơ cốt lõi mới sẽ thúc đẩy sự chuyển đổi ngành công nghiệp điện Mặt Trời theo hướng thông minh hóa. Năm 2020 sẽ chứng kiến sự tích hợp toàn diện của các công nghệ đám mây, AI và 5G.
Khi các công nghệ kỹ thuật số và năng lượng tái tạo đang định hình lại thế giới, chúng tôi tin chắc rằng xã hội của chúng ta sẽ trở nên thông minh hơn trong ba thập kỷ tới. Được hỗ trợ bởi các công nghệ AI, ngành công nghiệp điện Mặt Trời sẽ được tái cấu trúc và định nghĩa lại, và thế giới mới, nơi mọi thứ được cảm nhận, kết nối và thông minh, sẽ trở nên xanh hơn và rực rỡ hơn.
Tác giả:
Mr.Xu, Chủ tịch mảng AI Ascend
Mr.Chen, Chủ tịch mảng FusionSolar
Vietnam