Trong làn sóng số ngày nay, trí tuệ nhân tạo (AI) đang hòa nhập vào mọi ngóc ngách cuộc sống đô thị với tốc độ đáng kinh ngạc. Từ các hệ thống giao thông thông minh tối ưu luồng giao thông trên các con đường thành phố thời gian thực đến an ninh thông minh xác định hiệu quả các rủi ro tiềm ẩn nhờ camera giám sát AI; từ y tế thông minh hỗ trợ bác sĩ đưa ra chẩn đoán chính xác đến ngôi nhà thông minh mang lại cho cư dân những trải nghiệm sống thuận tiện và thoải mái. Khi ứng dụng của AI ngày càng mở rộng trong bố cục thành phố, nhu cầu điện của nó cũng đang tăng trưởng theo cấp số nhân. Trong bối cảnh này, lưu trữ năng lượng quang điện, như một giải pháp năng lượng sạch và bền vững, đóng một vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng của AI.
Xu hướng tăng trưởng nhu cầu điện của bố cục AI trong thành phố
Cốt lõi của công nghệ AI nằm trong các thuật toán phức tạp và xử lý dữ liệu quy mô lớn, một quá trình dựa trên khả năng tính toán mạnh mẽ. Lấy các trung tâm dữ liệu làm ví dụ. Là cơ sở hạ tầng quan trọng cho hoạt động của AI, các cụm máy chủ trong các trung tâm dữ liệu cần phải hoạt động liên tục để lưu trữ, phân tích và vận hành dữ liệu. Theo thống kê, mức tiêu thụ điện của các trung tâm dữ liệu trên toàn cầu đã tăng lên vài lần trong thập kỷ vừa qua, và dự kiến sẽ tiếp tục tăng với tốc độ 10%-20% hàng năm trong tương lai. Tương tự như vậy với các hệ thống giao thông thông minh trong thành phố. Một lượng lớn camera giao thông, cảm biến và thiết bị tính toán cạnh cần nguồn điện liên tục để thu thập và xử lý dữ liệu giao thông thời gian thực, nhằm đạt được điều khiển tối ưu của đèn tín hiệu giao thông thông minh và điều tiết luồng giao thông. Hơn nữa, khi việc xây dựng thành phố thông minh được tiến hành sâu hơn, ngày càng nhiều cơ sở vật chất đô thị sẽ được trang bị chức năng AI. Ví dụ, đèn đường thông minh có thể tự động điều chỉnh độ sáng theo ánh sáng xung quanh và hoạt động của người đi bộ, thùng rác thông minh có thể theo dõi mức độ đầy của rác và thông báo để dọn dẹp kịp thời. Những ứng dụng AI dường như nhỏ nhặt này, trong bối cảnh bố cục đô thị quy mô lớn, tổng lượng tiêu thụ điện không thể bị đánh giá thấp.
Phương thức phát điện của hệ thống lưu trữ năng lượng quang điện
Bố cục phát điện quang điện phân tán
Để giải quyết thách thức điện năng do bố cục AI trong thành phố mang lại, phát điện quang điện phân tán có thể là một giải pháp hiệu quả. Một lượng lớn các tấm pin quang điện có thể được lắp đặt trên mái nhà, tường và các không gian khác của các tòa nhà trong thành phố. Những tấm pin quang điện này có thể chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng, có thể được sử dụng trực tiếp bởi các thiết bị AI trong các tòa nhà. Ví dụ, việc lắp đặt hệ thống phát điện quang điện phân tán trên các tòa nhà lớn như các văn phòng và trung tâm thương mại trong thành phố có thể cung cấp điện cho các hệ thống AI tự động hóa văn phòng, các hệ thống quản lý kinh doanh thông minh, v.v. hoạt động bên trong các tòa nhà. Ước tính rằng đối với một tòa nhà thương mại vừa phải, nếu sử dụng toàn bộ diện tích mái để lắp đặt các tấm pin quang điện, nó có thể phát ra hàng trăm nghìn kilowatt giờ điện mỗi năm, có thể đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện hàng ngày của một số thiết bị AI trong tòa nhà. Phương thức phát điện phân tán này có thể giảm thiểu tổn thất trong quá trình truyền tải điện, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và điều chỉnh linh hoạt nguồn điện theo nhu cầu tiêu thụ điện của các thiết bị AI trong tòa nhà.
Hợp tác giữa các trạm quang điện tập trung và lưới điện thành phố
Các trạm quang điện tập trung có thể được xây dựng trong các khu vực xung quanh thành phố. Những trạm quang điện quy mô lớn này sử dụng tài nguyên đất đai rộng lớn và lắp đặt các mảng quang điện quy mô lớn, có thể phát ra một lượng lớn điện năng. Điện năng phát ra từ các trạm quang điện tập trung có thể được kết nối với lưới điện thành phố và phối hợp với lưới để cung cấp nguồn điện ổn định cho các thiết bị AI ở mọi nơi trong thành phố. Khi năng lực phát điện của trạm quang điện đủ, điện năng thừa có thể được lưu trữ trong các thiết bị lưu trữ năng lượng của lưới để sử dụng trong các thời điểm tiêu thụ điện cao của AI. Ví dụ, một trạm quang điện quy mô lớn được xây dựng ở ngoại ô thành phố có thể có công suất phát điện lên đến vài megawatt hoặc thậm chí hàng chục megawatt. Điện năng được truyền đến lưới điện thành phố thông qua các đường dây tải điện cao thế, sau đó lưới điện phân phối điện năng đến các khu vực khác nhau của thành phố, đảm bảo nguồn điện cho các khu vực ứng dụng tập trung AI như các trung tâm dữ liệu và các trạm giao thông thông minh.
Vai trò quan trọng của phần lưu trữ năng lượng trong việc ổn định nguồn điện cho AI
Đối phó với tính gián đoạn của phát điện quang điện
Phát điện quang điện bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như thời tiết và ban ngày, ban đêm, và có tính gián đoạn rõ ràng. Khi ánh sáng mặt trời đầy đủ vào ban ngày, các tấm pin quang điện có thể phát điện hiệu quả, nhưng vào ban đêm hoặc ngày mây mù, năng lực phát điện sẽ giảm đáng kể hoặc thậm chí ngừng hoạt động. Và các thiết bị AI cần nguồn điện liên tục và ổn định. Lúc này, hệ thống lưu trữ năng lượng đóng một vai trò quan trọng. Các pin lưu trữ có thể lưu trữ điện năng thừa khi năng lực phát điện quang điện quá mức; khi năng lực phát điện quang điện không đủ hoặc không thể phát điện, chúng sẽ giải phóng điện năng đã lưu trữ để đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị AI. Lấy hệ thống giám sát an ninh thông minh trong thành phố làm ví dụ, hệ thống này cần hoạt động liên tục 24 giờ. Hệ thống lưu trữ năng lượng có thể sạc điện khi năng lượng quang điện đủ vào ban ngày và cung cấp điện cho các camera giám sát và các thiết bị phân tích hình ảnh AI phía sau vào ban đêm khi không có ánh sáng, đảm bảo tính liên tục của giám sát an ninh và việc triển khai hiệu quả chức năng an ninh AI.
Giảm đỉnh và bù thâm để đảm bảo tiêu thụ điện ổn định
Nhu cầu tiêu thụ điện của AI trong thành phố khác nhau lớn ở các thời điểm khác nhau. Ví dụ, vào ban ngày trong giờ làm việc, nhu cầu tiêu thụ điện của các thiết bị AI trong các trung tâm dữ liệu và cơ sở văn phòng của công ty rất cao, trong khi vào ban đêm thì tương đối thấp. Hệ thống lưu trữ năng lượng có thể tận dụng sự chênh lệch giá điện đỉnh và thâm. Trong các thời điểm tiêu thụ điện thấp, chẳng hạn như vào buổi đêm khuya, nó lưu trữ điện năng quang điện giá rẻ; trong các thời điểm tiêu thụ điện cao, nó giải phóng điện năng đã lưu trữ để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện của các thiết bị AI, do đó giảm thiểu chi phí tiêu thụ điện. Đồng thời, thông qua phương pháp giảm đỉnh và bù thâm này, nó có thể giảm bớt áp lực cấp điện của lưới điện thành phố trong các thời điểm tiêu thụ điện cao và đảm bảo sự ổn định của tiêu thụ điện AI. Ví dụ, các trung tâm dữ liệu lớn có thể được trang bị hệ thống lưu trữ năng lượng. Chúng lưu trữ điện năng quang điện khi giá điện thấp vào ban đêm và sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng để cấp điện trong thời điểm tiêu thụ điện cao vào ban ngày, giảm thiểu sự phụ thuộc vào lưới điện trong các thời điểm đỉnh. Điều này không chỉ giảm thiểu chi phí hoạt động của trung tâm dữ liệu mà còn nâng cao độ tin cậy của nguồn điện.
Lưu trữ năng lượng quang điện cung cấp đảm bảo nguồn điện lâu dài cho sự mở rộng bố cục AI
Khi bố cục của AI trong thành phố ngày càng mở rộng, các yêu cầu cao hơn được đặt ra cho việc cấp điện lâu dài và ổn định. Hệ thống lưu trữ năng lượng quang điện, nhờ đặc điểm tái tạo và bền vững của nó, có thể cung cấp một nguồn dự phòng năng lượng vững chắc cho sự phát triển của AI. Một mặt, năng lượng mặt trời, như một nguồn năng lượng sạch, không tận dụng được và tái tạo được, miễn là có ánh sáng mặt trời, các tấm pin quang điện có thể liên tục phát điện, cung cấp một nguồn năng lượng ổn định cho nhu cầu tiêu thụ điện lâu dài của AI. Mặt khác, với sự tiến bộ liên tục của công nghệ lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như nghiên cứu và ứng dụng của các vật liệu pin mới, dung lượng lưu trữ năng lượng và hiệu suất sạc - xả của hệ thống lưu trữ năng lượng đang liên tục tăng lên, và chi phí dần giảm xuống, có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu tiêu thụ điện quy mô lớn của AI. Về lâu dài, sự kết hợp giữa hệ thống lưu trữ năng lượng quang điện và AI không chỉ có thể giải quyết các vấn đề tiêu thụ điện hiện tại của AI trong bố cục thành phố mà còn có thể cung cấp đảm bảo nguồn điện đáng tin cậy cho sự phát triển sâu hơn của các thành phố thông minh trong tương lai và việc triển khai nhiều ứng dụng AI sáng tạo hơn, giúp các thành phố tiến về hướng thông minh và xanh hơn.