Công nghệ nền tảng của CMCN 4.0 có liên quan trực tiếp đến ngành sản xuất, phân phối điện và xây dựng mạng lưới điện thông minh, đó là công nghệ số. Các công nghệ số cốt lõi của CMCN 4.0 không phải mới xuất hiện mà đã được hình thành từ lâu và liên tục được hoàn thiện.Trong đó, một số ứng dụng đã được triển khai từ những năm 2000 ở nhiều quốc gia trên thế giới.

Lưới điện thông minh

Được sử dụng để đo lường, điều khiển và tối ưu hóa trào lưu công suất trên lưới truyền tải và phân phối. Hiện nay công nghệ này được sử dụng để thu thập dữ liệu nâng cao, gần với thời gian thực với truyền tải. Quá trình tự động hóa lưới phân phối đã phát triển mạnh nhưng vẫn tụt hậu so với truyền tải. Trong tương lai, đầu tư cho tự động hóa lưới phân phối có thể đạt 3.4 tỷ USD trong năm 2020, tăng từ 2.5 tỷ USD năm 2017. Vận hành lưới và quản lý dữ liệu có thể dễ dàng hơn bằng cách sử dụng một nền tảng duy nhất trên diện rộng và nâng cao hiệu quả vận hành bằng cách thu thập dữ liệu từ mọi thông số lưới điện.

Điều chỉnh phụ tải

Sử dụng thiết bị tiêu thụ hoặc phát điện làm mềm hóa biểu đồ phụ tải, phản ứng tốt hơn với thay đổi thông số nguồn phát. Quy mô thị trường điều chỉnh phụ tải năm 2017 khoảng 59GW. Trong tương lai sẽ có sự tích hợp mạnh mẽ các nguồn điện phân tán như xe điện và phụ tải sinh hoạt vào thành phần tham gia điều chỉnh phụ tải. Quá trình tự động hóa sẽ góp phần đơn giản hóa và nâng cao khả năng ứng dụng của mô hình điều tiết. Số hóa việc quản lý tài sản sẽ làm tăng tốc độ đáp ứng. Quá trình này sẽ giúp thành phần điều chỉnh phụ tải tham gia nhiều hơn vào thị trường dịch vụ phụ trợ và thị trường điện. 

Pin năng lượng

Pin năng lượng có thể được lắp đặt trên lưới điện hoặc lắp sau công tơ. Pin năng lượng được sử dụng để tích trữ năng lượng tái tạo tham gia vào quá trình điều chỉnh phụ tải và dịch vụ phụ trợ trên thị trường. Hiện nay đã có 5 GW pin tích trữ năng lượng được lắp đặt trên toàn cầu. Thị trường đang ở quy mô nhỏ nhưng dự báo sẽ phát triển nhanh do yêu cầu vận hành lưới điện ngày một linh hoạt hơn và nguồn năng lượng mặt trời lắp trên mái nhà ngày càng phát triển mạnh.Trong tương lai, chi phí giảm sẽ thúc đẩy pin  năng lượng tăng quy mô khoảng 9GW. Các phần mềm cao cấp cho phép pin năng lượng đóng vai trò quan trọng trong vận hành linh hoạt lưới điện và quản lý năng lượng tại các hộ gia đình. Phần mềm quản lý tích trữ năng lượng có thể tích hợp các pin năng lượng dưới dạng nguồn điện phân tán, điều khiển nhà máy điện ảo, kết hợp và thực hiện các giao dịch ngang hàng.

Xe điện

Xe điện có pin năng lượng sạc từ lưới, do đó có thể được sử dụng để điều chỉnh biểu đồ phụ tải. Xe điện chưa chiếm tỷ trọng lớn trong số lượng xe toàn cầu nhưng trong năm 2017 đã tiêu thụ tới 11 TWh. Chính sách bảo hành và thiếu hụt lợi ích khách hàng là rào cản lớn nhất cho việc phát triển xe điện. Trong tương lai, cải thiện thiết bị điện tử và thiết bị cảnh báo của lưới điện cũng như lợi ích của các công ty điện lực và hãng xe sẽ thúc đẩy tăng trưởng mạng lưới. Dự báo xe điện sẽ cần khoảng 35TWWh/năm vào năm 2020. Giao tiếp giữa xe điện, lưới điện và các thiết bị tại nhà sẽ cho phép xe điện hỗ trợ cân bằng lưới điện thông minh và tham gia điều chỉnh phụ tải.

Quán lý năng lượng hộ gia đình

Thiết bị phần cứng như công tơ thông minh và bộ điều nhiệt thông minh có phần mềm đi kèm có thể theo dõi quá trình sử dụng năng lượng và hỗ trợ quản lý tiêu thụ năng lượng trong các hộ gia đình. Cho tới nay, 60 tỷ USD đã được đầu tư cho công tơ thông minh tính từ năm 2012. Các dịch vụ phục vụ cho quản lý năng lượng hộ gia đình là những giải pháp chủ đạo và được tích hợp một cách dễ dàng với hộ tiêu thụ nối lưới. Các công ty điện lực thường sử dụng các thiết bị để quản lý phụ tải hệ thống. Trong tương lai việc chấp nhận các tiêu chuẩn chung sẽ cải thiện quá trình tích hợp giữa các thiết bị hộ gia đình với hạ tầng quản lý năng lượng hộ gia đình. Giao tiếp với lưới điện cho phép thực hiện các giao dịch và tạo lợi ích của hộ tiêu thụ- sản xuất điện. Các thiết bị kết nối trong hộ gia đình cho phép số hóa các phụ tải sinh học và thương mại qua đó cho phép nhiều thành phần mới tham gia thị trường để kiểm soát cà cung cấp năng lượng.

Phát điện sau công tơ

Là phát điện từ các hộ phụ tải sinh hoạt và thương mại cho phép không nối lưới. Hiện nay, cách thức sản xuất điện truyền thống từ nguồn – lưới truyền tải – lưới phân phối – phụ tải đã thay đổi. Nguồn điện phát điện xuất hiện ngay ở lưới phân phối, trong từng hộ gia đình. Do đó, cách thức, phương  thức vận hành hệ thống điện sẽ thay đổi với những công cụ mới, công nghệ vận hàng mới hướng đến sự phân tán. Pin mặt trời áp mái  là mô hình phổ biến của phát điện sau công tơ, với 128GW được lắp đặt trên toàn cầu tính đến 2017. Rất ít tấm pin “thông minh” và hầu hết đều không điều khiển được nhưng thường được nối thẳng vào lưới điện. Hiện nay, nhiều tấm pin mặt trời với chi phí cao hơn được trang bị các thiết bị số. Tăng cường phát điện sau công tơ sẽ tăng quy mô phân tán của lưới và sử dụng nhiều hơn các phần mềm quản lý hộ tiêu thụ. Trong tương lai sẽ số  hóa cho phép khách hàng hộ gia đình và khách hàng thương mại giao dịch điện năng và tăng khả năng kiểm soát.

Lưu trữ đám mây

Dữ liệu doanh nghiệp và cá nhân được lưu trữ ngày càng nhiều trên đám mây – trung tâm dữ liệu từ xa được quản lý bởi bên thứ 3. Các công ty điện lực sẽ chuyển giao việc quản lý và phân tích dữ liệu cho bên thứ 3. Ứng dụng đám mây lớn thứ 4 hiện nay dùng cho CSDL/phân tích/IoT trong doanh nghiệp. Lưu lượng tại trung tâm dữ liệu sẽ vượt 15 zetabytes bào năm 2020, gấp 7 lần lưu lượng của mạng internet và IP WAN. Nhiều người cho rằng, giải pháp đám mây sẽ xử lý dữ liệu, sử dụng công cụ phân tích sẽ trở lên phổ biến. Trong tương lai, số hóa ngành điện sẽ tạo ra dữ liệu khổng lồ. Sự phát triển của lưu trữ và xử lý đám mây cho phép tạo ra các cơ hội chi phí thấp để phát triển chuỗi giá trị năng lượng.

Big data (Dữ liệu lớn)

Big dât trong ngành điện là việc sử dụng các bộ dữ liệu với khối lượng lớn, biến động và kết cấu phức tạp để nhận biết xu hướng và ra quyết định kinh doanh. Việc cải tiến các giải pháp thu thập và xử lý các bộ dữ liệu lớn có thể được sử dụng để nhận biết các xu hướng trọng các hệ thống điện và cung cấp đầu vào cho học máy. Các kết quả phân tích sâu được chuyển giao cho người vận hành để thực hiện. Cải thiện việc lọc dữ liệu có cấu trúc và phi cấu trúc, gia tăng mức độ lưu trữ dữ liệu lớn giá thấp. Việc sử dụng tốt hơn với mức độ sử dụng gia tăng sẽ tạo ra những kết quả phân tích sâu đối với hệ thống năng lượng thông qua học máy. Trong tương lai, số hóa các thiết bị phần cứng cho phép thu thập dữ liệu lớn. Giao tiếp và điều khiển hai chiều cho phép kết quả xử lý dữ liệu được đưa vào khai thác. 

Vụ Khoa học và công nghệ