Mạng năng lượng và sự phát triển trong tương lai

Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 181(05): 217 - 224 
217 
MẠNG NĂNG LƯỢNG VÀ SỰ PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI 
 Nguyễn Thanh Hà1*, Phạm Thị Ngọc Dung2 
 1Đại học Thái Nguyên, 2Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên 
TÓM TẮT 
Mạng năng lượng (Energy Internet - EI) được xem như là một hình thức kết nối giữa các dạng 
năng lượng khác nhau và hệ thống thông tin theo như triết lý mạng internet. Những lợi ích nổi bật 
của EI đã thu hút sự quan tâm rất lớn từ các nhà nghiên cứu và các cơ quan chuyên môn. Bài báo 
này giới thiệu một cách nhìn tổng quan nhất về EI, các vấn đề được đề cập đến bao gồm: Khái 
niệm, kết cấu, đặc điểm, tác động của nguồn năng lượng phân tán và hệ thống tích trữ năng lượng, 
vai trò của bộ định tuyến năng lượng v.v., và một số các nghiên cứu điển hình về EI ở các quốc gia 
phát triển. Một số vấn đề phát triển EI trong tương lai có ảnh hưởng đến thị trường điện và dịch vụ 
cung cấp năng lượng cũng được phân tích cụ thể. 
Từ khóa: Mạng lưới năng lượng (energy interet), nguồn phân tán, thiết bị tích trữ điện, bộ định 
tuyến năng lượng 
ĐẶT VẤN ĐỀ* 
Cuốn sách về cuộc cách mạng công nghiệp 
lần 3 (The third industrial revolution) [1] đã 
miêu tả viễn cảnh tương lai của năng lượng: 
Năng lượng phân tán và năng lượng tái tạo sẽ 
được lưu trữ và chia sẻ như mạng internet. 
Mỗi tòa nhà, hộ gia đình sử dụng đều có khả 
năng truy cập vào mạng lưới năng lượng này. 
Khi đó, người tiêu dùng cũng đóng vai trò 
đồng thời là nhà sản xuất (có thể bán năng 
lượng dư thừa của họ). 
Theo niên giám thống kê năng lượng trên thế 
giới năm 2015 [2], Tài nguyên hóa thạch bao 
gồm: than, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên đang bị 
sụt giảm một cách nghiêm trọng. Trong khi 
đó nhu cầu sử dụng năng lượng của xã hội 
loài người không ngừng tăng lên dẫn đến tình 
trạng mất cân bằng năng lượng. 
Những bất cập trong khai thác và quản lý 
nguồn năng lượng truyền thống (phi tái tạo) 
và năng lượng tái tạo hiện nay không đáp ứng 
kịp nhu cầu và sự phát triển của xã hội hiện 
đại. Nguồn năng lượng tái tạo mặc dù có trữ 
lượng lớn và không ngừng gia tăng nhưng đây 
là loại hình có tính chất phân tán, không tập 
trung, quá trình chuyển đổi và sử dụng dưới 
dạng năng lượng điện có nhiều sự bất cập. 
Do đó, bài toán đặt ra trong lĩnh vực năng 
*
 Tel: 0913 073591, Email: hant@tnu.edu.vn 
lượng là cần phải thiết kế mô hình sử dụng 
năng lượng mới cho phép khai thác một cách 
có hiệu quả giữa năng lượng truyền thống và 
năng lượng mới và tái tạo. Mô hình mạng 
lưới năng lượng gọi tắt là EI là giải pháp đưa 
ra đã nhận được sự quan tâm rộng rãi của các 
nhà khoa học [3, 4]. Đứng trên góc độ năng 
lượng thì mô hình này được khái niệm hóa 
bằng việc coi EI là một hệ thống mở rộng bởi 
nhiều hình thức năng lượng khác nhau như 
điện, nhiệt, khí đốtđược kết nối dựa trên 
mạng lưới công nghệ thông tin xét theo từng 
phạm vi cụ thể. Mô hình này đem lại nhiều lợi 
ích như hiệu quả sử dụng năng lượng cao, làm 
giảm giá thành cung cấp năng lượng [5]. Một 
số nghiên cứu điển hình có thể kể đến như: 
Tài liệu [6] tiến hành xây dựng mô hình EI 
trên cơ sở phân tích mối liên hệ với lưới điện 
thông minh (smart grid); Tài liệu [7] tiến hành 
so sánh giữa mô hình mạng lưới năng lượng 
truyền thống, mạng lưới thông tin và EI nhằm 
làm nổi bật ý nghĩa và những lợi ích của việc 
xây dựng mô hình mạng lưới năng lượng; Tài 
liệu [8] trình bày mô hình nghiên cứu ứng 
dụng mạng lưới phân phối năng lượng có xem 
xét đến yếu tố hệ thống tích trữ 
EI thực sự là một khái niệm mới trong lĩnh 
vực năng lượng hiện nay. Trên cơ sở các công 
bố khoa học có liên quan, bài báo này phân 
tích góc độ ứng dụng mạnh mẽ năng lượng 
mới và tái tạo trong mô hình EI. Cấu trúc của 
Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 181(05): 217 - 224 
218 
bài báo cụ thể như sau: Đầu tiên, tiến hành 
giới thiệu về khái niệm, đặc tính và một số 
mô hình EI điển hình trên thế giới. Tiếp theo 
phân tích các hướng phát triển cần chú trọng 
trong tương lai và cuối cùng đưa ra nhận định 
chung về những khó khăn khi áp dụng mô 
hình này. 
MÔ HÌNH ENERGY INTERNET 
Khái niệm và đặc điểm 
EI là một công nghệ được ứng dụng trên nền 
tảng công nghệ thông tin và truyền thông 
(Information Communication Technology – 
ICT) sử dụng hệ thống quản lý thông tin - 
năng lượng để tích hợp các thiết bị chuyển 
đổi, phân phối, lưu trữ năng lượng và tập 
trung chủ yếu vào hoạt động khai thác tối ưu 
nguồn năng lượng tái tạo. Sự phối hợp chặt 
chẽ giữa năng lượng và thông tin nhằm đạt 
được sự điều phối tối ưu, an toàn, và hiệu quả 
[9]. Hình 1 cho thấy một kết cấu điển hình 
của EI với sự kết hợp giữa các phần tử khác 
nhau thông qua hệ thống truyền thông, điều 
khiển nhằm kiểm soát sự chuyển đổi và phân 
bố năng lượng giữa chúng. Năng lượng được 
cung cấp từ hệ thống điện, năng lượng tái tạo, 
địa nhiệt và các trạm năng lượng có thể được 
biến đổi thành các dạng năng lượng khác 
nhau nhằm đạt được cấu hình tối ưu. 
TBTT
PV
Khu vực 
thương mại
TBTT
PV
Nhà máy 
công nghiệp
PW
TBTT
PV
Hộ gia đình
Xe điện
TBTT
Chuyển đổi 
năng lượng SHE
MBA
Địa nhiệt
Trạm 
thông tin
Hệ thống điều 
khiển năng lượng
PV
MBA Máy biến áp
SHE Thiết bị chuyển đổi nhiệt mặt trời
PV Pin mặt trời
TBTT Thiết bị tích trữ
PW Điện gió
Tín hiệu thông tin
Dòng chảy năng lượng
Hình 1. Cấu trúc mạng lưới năng lượng đơn giản 
Các nhà máy công nghiệp, khu vực thương 
mại và nhà ở được coi là các máy phát năng 
lượng. Hệ thống thiết bị lưu trữ được kết nối 
với mạng lưới năng lượng theo hai dạng tập 
trung và phân tán. Hệ thống sử dụng luồng 
thông tin để kiểm soát lưu lượng năng lượng 
nhằm đảm bảo an toàn và nâng cao độ tin cậy. 
Nếu coi lưới điện thông minh (smart grid) là 
lưới điện 2.0 thì có thể hiểu EI là thế hệ 3.0 
với khả năng kết nối và chia sẻ như mạng 
internet, khả năng tự phục hồi cao, an toàn, 
tin cậy và nâng cao được hiệu quả sử dụng 
của các dạng năng lượng [10]. Thực chất gọi 
như vậy vì EI về cơ bản đã được nâng cấp và 
mở rộng trên cơ sở công nghệ lưới điện thông 
minh. So với lưới điện thông minh, ngoài điện 
năng còn có các dạng năng lượng khác như 
khí tự nhiên, nhiệt năng, (năng lượng mới và 
tái tạo được bổ xung dưới dạng nhiệt). Việc 
quản lý toàn diện chất lượng điện năng tập 
trung vào mấy vấn đề như chuyển hóa điện 
năng kém hiệu quả, dao động điện áp lớn khi 
nguồn phân tán tham gia vào hệ thống điện. 
Bên cạnh đó, sự ra đời của mô hình này đồng 
nghĩa với việc cần phải đưa ra phương pháp 
quản lý mới và chính sách phù hợp để đảm 
bảo hoạt động an toàn và kinh tế. EI cung cấp 
năng lượng linh hoạt với khả năng tương tác 
cao giữa tải và nguồn, khả năng liên kết trực 
tiếp để cung cấp năng lượng trở nên chặt chẽ 
và phong phú hơn. EI được trang bị hệ thống 
điều khiển và thu thập dữ liệu một cách đồng 
bộ, xuyên suốt từ khâu nguồn phát, truyền tải, 
phân phối cho đến từng hộ tiêu thụ. 
Đặc điểm của mô hình có thể được tóm tắt ở 
mấy điểm chính như sau: (1) Mô hình ưu tiên 
các loại hình năng lượng mới và tái tạo (như 
năng lượng mặt trời, năng lượng gió) thay thế 
cho các dạng năng lượng truyền thống; (2) 
Mô hình cho phép truy cập vào các thiết bị 
lưu trữ năng lượng quy mô lớn; (3) Sử dụng 
nguyên tắc "tại chỗ", cụ thể là thu thập, lưu 
trữ và sử dụng năng lượng tại địa phương; (4) 
tương tác hai chiều, trong đó người tiêu thụ 
năng lượng cũng có vai trò sản xuất năng 
lượng; (5) Năng lượng được kết hợp trên diện 
rộng giống như mô hình hệ thống điện; (6) Khả 
năng sản xuất đồng thời 3 dạng năng lượng 
chính bao gồm: điện, nhiệt, và lạnh; (7) Công 
nghệ thông tin và truyền thông thâm nhập vào 
tất cả các khía cạnh của dòng năng lượng. 
Cấu trúc của mạng lưới năng lượng 
Cấu trúc cơ bản của EI dưới góc độ điều 
khiển hệ thống có thể thông qua một cấu trúc 
điều khiển phân cấp điển hình, cụ thể là lớp 
thiết bị đầu cuối, lớp điều khiển khu vực, lớp 
Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 181(05): 217 - 224 
219 
phối hợp mạng toàn cầu và tầng dịch vụ 
nghiệp vụ [11], sơ đồ cấu trúc EI được thể 
hiện trong Hình 2. 
Dịch vụ năng lượng
Điều khiển phối hợp
 toàn hệ thống
Điều khiển khu vực
Điều khiển cục bộ 
Hình 2. Cấu trúc của EI 
Lớp thiết bị đầu cuối (điều khiển cục bộ) 
Đây là lớp thiết bị trực tiếp cung cấp năng 
lượng cho phụ tải, là phần lớn nhất của hệ 
thống và có tính tương tác cao. Lớp này bao 
gồm các thiết bị phân phối, sử dụng và lưu trữ 
năng lượng. 
Lớp điều khiển khu vực 
Thiết bị chính ở cấp độ này chính là các bộ 
điều khiển và chuyển đổi năng lượng bao 
gồm: máy biến áp và hệ thống quản lý năng 
lượng điện tử. Với sự hợp tác của hệ thống, 
việc triển khai thông minh các chức năng xử 
lý sự cố và năng lượng được thực hiện. 
Lớp điều phối hợp 
Lớp điều khiển phối hợp được coi là xương 
sống của mạng lưới năng lượng. Lớp này có 
chức năng phối hợp hoạt động một cách tin 
cậy và đảm bảo sự ổn định của toàn bộ hệ 
thống. Đây là lớp có mật độ thông tin lớn nhất 
và là cơ quan hoạt động ở cấp cao nhất, có thể 
thực hiện việc điều phối thông minh (tối ưu) 
và kiểm soát chất lượng năng lượng. Ngoài 
ra, lớp này còn có chức năng kiểm soát lỗi, 
bảo vệ hệ thống và các chức năng khác. 
Lớp dịch vụ năng lượng 
Lớp dịch vụ năng lượng được thực hiện trên 
nền tảng công nghệ điện toán đám mây nhằm 
thực hiện liên kết rộng rãi cho tất cả các 
khách hàng với người sử dụng giao dịch. Lớp 
này cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng 
thương mại khác nhau cho năng lượng thông 
qua dịch vụ mua bán năng lượng hoặc bán 
quyền truyền tải...Việc sử dụng điện toán đám 
mây cho phép kết nối khối lượng dữ liệu lớn 
trên cơ sở xây dựng biểu giá điện năng động. 
Lớp này giúp phát huy đầy đủ quyền tự do 
của thị trường năng lượng dưới sự ràng buộc 
của các chính sách và quy định có liên quan, 
nuôi dưỡng các mô hình dịch vụ năng lượng 
mới nhằm cải thiện việc sử dụng năng lượng 
và phân bố nguồn lực hợp lý. Đây được coi là 
lớp có cấp độ hoạt động tích cực nhất trong cả 
cấu trúc của EI. 
Thành phần cơ bản của EI 
Năng lượng tái tạo 
Hiện nay, các nguồn năng lượng tái tạo được 
sử dụng trên thế giới chủ yếu bao gồm năng 
lượng mặt trời, năng lượng gió và năng lượng 
địa nhiệt. Bảng 1 cho thấy mức độ tiêu thụ 
năng lượng tái tạo trung bình tại thời điểm 
năm 2012 của một số quốc gia. 
Căn cứ vào góc độ khai thác và sử dụng có 
thể chia chúng thành hai dạng: tập trung và 
phân bố. Nguồn năng lượng tái tạo tập trung 
vẫn được nỗ lực phát triển mặc dù nó có 
những hạn chế lớn như tổn thất lớn trong quá 
trình truyền tải. Khi đó, chúng được khắc 
phục bởi nguồn năng lượng tái tạo, sử dụng 
và lưu trữ tại địa phương [12]. 
Trong tương lai, mạng lưới năng lượng sẽ hỗ 
trợ khả năng kết nối thiết bị phân tán nhiều 
hơn, điều này cho thấy năng lượng phân tán 
đã trở thành một hướng đi quan trọng cho sự 
phát triển năng lượng trong tương lai. 
Bảng 1. Lượng tiêu thụ năng lượng tái tạo trên 
đầu người của một số quốc gia 
Quốc gia 
Lượng tiêu thụ trung 
bình/người 
 (tấn than tương đương)
Canada 2.74 
Tây Ban Nha 0.76 
Đức 0.73 
Italy 0.52 
Nhật Bản 0.27 
Trung Quốc 0.19 
Ấn Độ 0.04 
TB thế giới 0.19 
Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 181(05): 217 - 224 
220 
Thiết bị tích trữ 
Thiết bị lưu trữ năng lượng giúp hoạt động 
của hệ thống điện linh hoạt và tin cậy hơn, 
làm tăng ngưỡng giới hạn công suất và cải 
thiện khả năng kiểm soát hệ thống. Do tính 
ngẫu nhiên và không liên tục của các nguồn 
năng lượng mới, như năng lượng gió và năng 
lượng mặt trời, các thiết bị lưu trữ năng lượng 
có thể giảm tác động của chúng lên hệ thống 
điện. Thiết bị lưu trữ năng lượng có chức 
năng giảm đỉnh của phụ tải dẫn đến của thiết 
bị có thể được đảm bảo ở mức độ tải cho 
phép, giúp cải thiện hiệu suất, tuổi thọ của 
thiết bị và tăng hiệu quả kinh tế của thiết bị. 
Thiết bị lưu trữ năng lượng có thể giúp cho 
việc đảm bảo nguồn điện liên tục, không bị 
gián đoạn cho các tải trọng quan trọng hoặc 
oàn bộ các phụ tải khác, làm cho lưới điện 
được an toàn và tin cậy hơn [13]. 
Hiện nay, các phương pháp lưu trữ năng 
lượng có thể được chia thành ba loại: (1) Lưu 
trữ năng lượng điện hóa [14], sử dụng các đặc 
tính hấp thụ và giải phóng năng lượng trong 
các phản ứng hóa học để lưu trữ và giải 
phóng năng lượng. (2) Kho lưu trữ năng 
lượng cơ học [15], lưu trữ năng lượng dưới 
dạng năng lượng cơ học và chuyển đổi thành 
điện khi cần thiết, chủ yếu gồm lưu trữ nước 
ở các thủy điện tích năng và lưu trữ bánh đà. 
(3) lưu trữ năng lượng điện từ, chủ yếu có hai 
dạng, một là lưu trữ năng lượng từ tính siêu 
dẫn [16], hai là sử dụng các chất siêu dẫn để 
lưu trữ trực tiếp dưới dạng năng lượng điện 
từ. Những ưu điểm và nhược điểm của ba loại 
phương pháp lưu trữ năng lượng được thể 
hiện trong Bảng 2. 
Bộ định tuyến năng lượng 
Bộ định tuyến năng lượng là một điểm quan 
trọng trong mạng lưới năng lượng. Thiết bị 
này đảm nhiệm việc thiết lập kết nối giữa các 
mạng khác nhau, đồng thời thiết lập và lựa 
chọn “tuyến đường” tối ưu trong quá trình 
phát, phân phối và tiêu thụ năng lượng. Bộ 
định tuyến năng lượng dựa vào hệ thống quản 
lý năng lượng [17] để lựa chọn phương pháp 
kết nối lưới tốt nhất cho các nguồn năng 
lượng mới. Cải thiện tốc độ sử dụng năng 
lượng, chọn chế độ hoạt động đáng tin cậy và 
tiết kiệm, đảm bảo chất lượng cao nhất cho 
lưới điện, hợp tác với thiết bị bảo vệ rơle để 
chuyển đổi kịp thời vùng lỗi và điều khiển 
chế độ hoạt động của thiết bị lưu trữ năng 
lượng; 
Thiết bị này hoạt động trên cơ sở dữ liệu phụ 
tải, biểu giá năng lượng tham chiếu, đánh giá 
tổn hao trong quá trình tổn thất để lựa chọn 
phương án phân bố tối ưu dòng năng lượng. 
Theo tài liệu tham khảo [18], bộ định tuyến 
năng lượng bao gồm các thiết bị điện tử công 
suất, các nền tảng truyền thông và các mô-
đun điều khiển thông minh. Trong số đó, nền 
tảng truyền thông có trách nhiệm thu thập 
thông tin trạng thái như hoạt động của hệ 
thống truyền tải điện, mô-đun điều khiển 
thông minh sử dụng thông tin toàn diện để 
hoàn thành việc kiểm soát sự ổn định và lưu 
lượng của mạng, thiết bị điện tử là một phần 
quan trọng của bộ định tuyến năng lượng. 
Bảng 2. So sánh các hình thức lưu trữ năng lượng 
Phương thức tích trữ Ưu điểm
Nhược điểm 
Điện hóa 
Kết cấu modul, hiệu suất chuyển đổi cao, 
đa dạng, khả năng thích ứng với các nhu 
cầu khác nhau 
Liên quan đến các vấn đề môi 
trường và an toàn trong sử dụng 
Cơ học 
Khả năng sử dụng lâu dài, dung lượng lưu 
trữ lớn 
Mật độ năng lượng thấp, phụ thuộc 
vào điều kiện bên ngoài. 
Điện từ 
Tuổi thọ lâu dài, mật độ công suất lớn, 
hiệu quả cao, đáp ứng nhanh 
Dung lượng lưu trữ năng lượng hạn 
chế, chi phí bảo trì cao 
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA Ở MỘT SỐ QUỐC GIA TRÊN THẾ GIỚI 
Mỹ với kế hoạch “FREEDM” 
Khái niệm về Internet năng lượng lần đầu tiên được Hoa Kỳ đề xuất vào năm 2008, và sau đó, kế 
hoạch năng lượng và quản lý năng lượng điện tái tạo trong tương lai (Future Renewable Electric 
Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 181(05): 217 - 224 
221 
Energy Delivery and Management - 
FREEDM) đã được đưa ra. Ngày nay, Mỹ là 
quốc gia đi đầu về mặt công nghệ với các hệ 
thống điều khiển năng lượng thông minh 
nhằm điều phối hiệu quả hệ thống nguồn năng 
lượng phân tái, phụ tải, thiết bị lưu trữ năng 
lượng và thiết bị bảo vệ [20]. 
Đức với kế hoạch “E-Energy” 
Chính phủ Đức đã tiến hành triển khai dự án 
xúc tiến đổi mới công nghệ “E-Energy” do 
Bộ Kinh tế và Công nghệ liên bang Đức khởi 
xướng năm 2008. Mục tiêu của nó là thiết lập 
hệ thống năng lượng thông minh tự điều 
chỉnh và đầu tư hơn 60 triệu Euro để khởi 
động các chương trình này [21]. Đây là dự án 
trọng điểm, nền tảng vững chắc nhằm cung 
cấp các giải pháp tin cậy cho việc mở rộng 
quy mô mạng năng lượng trong tương lai. 
Nhật Bản với chương trình “lưới điện kỹ 
thuật số” 
Những năm gần đây, năng lượng mới và tái 
tạo của Nhật Bản đã phát triển nhanh chóng. 
Để giải quyết vấn đề nguồn năng lượng phân 
tán và lưới điện bị gián đoạn trong quá trình 
liên kết, chính phủ nước này đã đề xuất thành 
lập dự án “lưới điện kỹ thuật số” dựa trên triết 
lý mạng internet và dần dần tách lưới điện tập 
trung thành các lưới điện độc lập quy mô nhỏ 
dạng (micro grid). Trong lưới điện siêu nhỏ, các 
bộ định tuyến năng lượng thống nhất phân bổ 
các địa chỉ IP để thực hiện tích hợp ảo của hệ 
thống điện một cách không tập trung. 
Trung Quốc với dự án mạng năng lượng và 
lưới điện thông minh 
Trung quốc là quốc gia tiêu tốn năng lượng 
bậc nhất thế giới, vì vậy Viện công nghệ năng 
lượng quốc gia của nước này đã sớm định 
hướng và chú trọng đến các công nghệ năng 
lượng mới. 
Tháng 3 năm 2015, chính phủ nước này cũng 
đã chính thức thông qua kế hoạch hành động 
xây dựng mạng lưới năng lượng EI với sự kết 
hợp giữa các ngành công nghiệp truyền 
thống, công nghiệp năng lượng điện và sự hội 
nhập của mạng lưới internet. Đây được coi là 
bước mở về chính sách nhằm khuyến khích 
các doanh nghiệp, viện nghiên cứu tham gia 
mạnh mẽ vào quá trình xây dựng hệ thống 
năng lượng thông minh, thúc đẩy tiết kiệm 
năng lượng và hạn chế ô nhiễm môi trường. 
PHÂN TÍCH MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN 
QUAN ĐẾN PHÁT TRIỂN EI 
Tác động của nguồn năng lượng phân tán 
quy mô lớn lên lưới điện 
Mạng năng lượng sẽ trọng tâm khai thác 
nguồn năng lượng phân tán. Với quy mô lưới 
điện truyền thống hiện nay, sự ngẫu nhiên của 
loại hình này cũng đã gây ra những ảnh hưởng 
không nhỏ đến khả năng vận hành ổn định của 
lưới điện. Ngoài ra, việc tiếp cận nguồn năng 
lượng phân tán sẽ làm thay đổi kết cấu ban đầu 
của lưới điện và thay đổi các trạng thái tức thời 
và ổn định của hệ thống điện. 
Do đó, để khắc phục được vấn đề này cần 
thiết lập một mô hình dự báo chính xác nhằm 
tối ưu hóa cấu trúc của mạng, lợi ích kinh tế 
và xã hội. Các phương pháp dự báo thường 
được sử dụng bao gồm các thuật toán truyền 
thống như phân tích xu hướng, phân tích hồi 
quy [22] và các phương pháp phân tích hiện 
đại như Neural network [23]... 
Công nghệ lưu trữ năng lượng hiệu suất cao 
Sự có mặt của hệ thống tích trữ năng lượng 
giúp cho EI dễ dàng được kiểm soát, giảm tác 
động của các nguồn năng lượng phân tán lên 
lưới điện, cải thiện việc sử dụng các nguồn 
năng lượng mới và nâng cao độ tin cậy của 
lưới điện. 
Tuy nhiên, sự thiếu liên kết của loại hình này 
lại là một thách thức không nhỏ đối với EI. 
Do hệ thống tích trữ thường được kết hợp 
cùng nguồn năng lượng phân tán được phân 
phối rải rác ở phía người dùng, khiến chi phí 
đầu tư ban đầu tăng lên. Ngoài ra, hệ thống tích 
trữ cũng cần phát triển hơn nữa về mặt công 
nghệ nhằm tăng khả năng lưu trữ, mật độ công 
suất và tuổi thọ trung bình của thiết bị. 
Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 181(05): 217 - 224 
222 
Điện năng Điện phân
Đốt cháy
Nhiệt năng
Hydrogen (Lưu 
trữ dạng lỏng)
Tiêu thụ dư thừa
Bổ xung thiếu hụt
Hình 3. Công nghệ tích trữ Hyđro 
Một số phương pháp lưu trữ năng lượng 
truyền thống còn tồn tại nhiều mặt hạn chế 
như mật độ năng lượng thấp và tuổi thọ ngắn. 
Công nghệ lưu trữ năng lượng Hyđro là một 
trong những công nghệ mới hiện nay, sử dụng 
sử chuyển đổi qua lại giữa năng lượng điện và 
năng lượng hóa học, như trong Hình 3: Quá 
trình nạp sử dụng điện năng từ lưới điện để 
điện phân nước thu được khí hyđro và sau đó 
tiến hành bảo quản ở nhiệt độ thấp. Quá trình 
phóng bằng cách đốt cháy lượng hyđro được 
lưu trữ. Giải pháp này đã tạo ra những đột phá 
về mặt không gian và có khả năng ứng dụng 
mạnh mẽ [24]. 
Phát triển các tiêu chuẩn giao diện 
Trong EI, để thực hiện việc trao đổi thông tin 
và chia sẻ năng lượng giữa nguồn, người sử 
dụng và trung tâm điều khiển thì giao diện kết 
nối giữa chúng là không thể thiếu. Tiêu chuẩn 
hóa là nền tảng để hỗ trợ phát triển lưới thông 
minh đồng thời cũng là cơ sở để thực hiện 
hoạt động trao đổi giữa nguồn cung cấp và 
người sử dụng [25]. Hiện nay, các tiêu chuẩn 
liên quan đến giao diện lưới thông minh đã 
được thiết lập hoặc đang được phát triển ở các 
nước phát triển chủ yếu bao gồm OpenADR 
2.0, SEP 2.0 và khả năng tương tác năng 
lượng OASIS [26]v.v. Theo yêu cầu, giao 
diện chuẩn nên có các chức năng sau đây. 
(1) Giao diện sẽ có thể xác định chính xác và 
kịp thời thiết bị truy cập, lấy thông tin như vị 
trí, loại và khả năng truy cập nguồn hoặc tải 
và tải nó lên trung tâm điều khiển để quản lý 
hệ thống nhằm xây dựng chương trình bảo vệ 
rơle và chiến lược hoạt động. 
(2) Giao diện chuẩn hóa các thiết bị kết nối. 
Ngay cả khi các thông số giao thức khác nhau 
được yêu cầu để đáp ứng các loại thiết bị khác 
nhau, chúng phải tương thích với nhau để 
tránh bị phân mảnh, đảm bảo kết nối giữa các 
mạng năng lượng quốc gia và toàn cầu. 
3) Giao diện cũng cần có chức năng bảo vệ và 
giám sát, như rào cản quản lý và bảo vệ đầu 
tiên của thiết bị truy cập. Nó có thể theo dõi 
trong thời gian thực sự trao đổi luồng thông 
tin và lưu lượng năng lượng giữa các cấp 
quản lý chẳng hạn như chất lượng điện, sự cố 
bất thường. Xác định và loại bỏ các lỗi một 
cách kịp thời. 
Hệ thống kết nối thông tin mạnh mẽ và 
đáng tin cậy 
EI trong tương lai là một mạng năng lượng 
bao gồm nguồn và nhiều phụ tải. Do đó, hệ 
thống kết nối thông tin của nó phải là một hệ 
thống mạng có quy mô lớn và phức tạp: 
(1) Một cấu trúc mạng tốt có thể bắt đầu từ 
việc tối ưu hóa các tham số node hệ thống 
như mật độ, các hệ số tổng hợp và đường dẫn 
truyền thông; 
(2) Thêm các liên kết trực tuyến dự phòng 
nhằm chuyển đổi và thay thế các đơn vị bị lỗi 
một cách nhanh chóng; 
(3) Liên tục nâng cấp hệ thống an ninh mạng 
để cải thiện khả năng chống lại virus; 
(4) Có các nhân viên an ninh mạng chất lượng 
cao nhằm đảm bảo độ tin cậy của hệ thống; 
tiến hành quản lý, bảo trì thường xuyên và xử 
lý các trường hợp khẩn cấp. 
Đẩy mạnh xây dựng và cải thiện dịch vụ 
thị trường điện 
Hiện nay, thị trường điện là một yếu tố quan 
trọng của thị trường năng lượng và sự phát 
triển của nó có ý nghĩa quan trọng đối với các 
dạng thị trường năng lượng khác. Việc xây 
dựng thị trường năng lượng của các quốc gia 
phát triển đều được triển khai từ khá sớm. 
Trong tương lai thị trường năng lượng nên có 
các đặc điểm sau đây [27]: 
(1) Phát huy đầy đủ vai trò của quy chế thị 
trường, giới thiệu thị trường cạnh tranh và cơ 
chế khuyến khích, nâng cao hiệu quả phát 
điện, truyền tải, phân phối và bán điện, tạo 
điều kiện cho người dùng thông thường cũng 
Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 181(05): 217 - 224 
223 
có thể tham gia vào trong thị trường điện. 
(2) Xây dựng một hệ thống giao dịch hoàn 
hảo với nền tảng công nghệ giao dịch điện toán 
đám mây. Yêu cầu đặt ra với hệ thống giao 
dịch cần đảm bảo hệ thống hoạt đổng ổn định 
và an toàn, tối ưu hóa mọi nguồn lực sẵn có. 
3) Các dịch vụ phụ trợ thị trường điện đảm 
bảo cho hoạt động an toàn, đáng tin cậy và 
kinh tế của hệ thống điện. 
KẾT LUẬN 
Mạng năng lượng dựa trên nguồn năng lượng 
sạch và tái tạo phù hợp với mục tiêu giảm 
thiểu ô nhiễm môi trường và phát triển bền 
Tuy nhiên, xây dựng một mạng lưới năng 
lượng là một dự án lớn không thể thực hiện 
ngay được. Việc xây dựng mạng năng lượng 
phụ thuộc vào sự phát triển và tiến bộ về mặt 
công nghệ trong các ngành như công nghệ 
thông tin và truyền thông, điện tử công suất, 
khoa học vật liệu và quản lý thị trường. Dựa 
trên sự hiểu biết sâu sắc về Internet of 
Energy, bài viết này tập trung vào phân tích 
và tóm tắt các vấn đề như tác động của năng 
lượng phân tán đến khả năng tiếp cận với lưới 
điện, công nghệ lưu trữ năng lượng hiệu suất 
cao, thị trường điện và một số vấn đề có thể 
phải đối mặt trong sự phát triển tương lai của 
mạng năng lượng. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Rifkin J. (2011), “The third industrial 
revolution: how lateral power is transforming 
energy, the economy, and the world[J]”, Survival, 
2(2), pp. 67-68. 
2. BP Group (2015), BP statistical review of world 
energy 2015 [EB/OL]:  
/dam/bp/pdf/energyeconomics/statistical-review-
2015. 
3. Jun-Feng, L. I., and J. L. Shi. (2006), 
"International and Chinese incentive policies on 
promoting renewable energy development and 
relevant propasals.", Renewable Energy. 
4. Dong, Z., et al. (2014) "From smart grid to 
energy internet: Basic concept and research 
framework.", Automation of Electric Power 
Systems, 38.15(2014), pp. 1-11. 
5. Huang A. (2010), FREEDM system - a vision 
for the future grid[C]// Power and Energy Society 
General Meeting. IEEE, 2010, pp. 1-4. 
6. Ma Q, Qin L. (2010) Key Technologies of Smart 
Distribution Crid[J]., Modern Electric Power. 
7. Zha Y B, Zhang T, Huang Z, et al. (2014) 
“Analysis of energy internet key technologies[J].”, 
Scientia Sinica, 44(6), pp. 702. 
8. Mohd A, Ortjohann E, Schmelter A, et al. 
(2008), “Challenges in integrating distributed 
Energy storage systems into future smart 
grid[C]//”, IEEE International Symposium on 
Industrial Electronics. IEEE, pp. 1627-1632. 
9. Shenhang Y. U., Ying S., Niu X., et al. (2010), 
“Energy Internet system based on distributed 
renewable energy generation[J]”, Electric Power 
Automation Equipment, 30(5), pp. 104-108. 
10. Chen S. Y., Song S. F., Lan-Xin L. I., et al. 
(2009), “Survey on Smart Grid Technology[J].”, 
Power System Technology, 33(8), pp. 1-7. 
11. Fang Y., Bai C., Zhang Y. (2015), “Research 
on the Value and Implementation Framework of 
Energy Internet[J].” Proceedings of the Csee, 
35(14), pp. 3495-3502. 
12. Ha T. T., Zhang Y. J., Thang V. V., et al. 
(2017), “Energy hub modeling to minimize 
residential energy costs considering solar energy 
and BESS,” J. Mod. Power Syst. Clean Energy, 
vol. 5, no. 3, pp. 389-399. 
13. Song C., Li H., Chen X., et al. (2014), “The 
cornerstone of energy internet: research and 
practice of distributed energy storage 
technology[J].”, Scientia Sinica, 44(6), pp. 762. 
14. Li J., Zhu X., Yan G., et al. (2014), “Optimal 
configuration and control of modular VRB-EC 
Hybrid Energy Storage System[J].”, Electric 
Power Automation Equipment, 34(5), pp. 67-
71+78. 
15. De-Hai L. I., Wei H., Dai X. J. (2002), “The 
Principle,Application and Progress of the 
Technology of Flywheel Energy Storage[J].”, 
Mechanical Engineer. 
16. Wei C., Jing S., Li R., et al. (2010), 
“Composite Usage of Muti-type Energy Storage 
Technologies in Microgrid[J].”, Automation of 
Electric Power Systems, 34(1), pp. 112-115. 
17. Wu X., Wang X., Liu S., et al. (2014), 
“Summary of research on microgrid energy 
management system[J].”, Electric Power 
Automation Equipment, 34(10), pp. 7-14. 
18. Xu Y., Zhang J., Wang W., et al. (2011), 
“Energy router: Architectures and functionalities 
toward Energy Internet[C]//”, IEEE International 
Conference on Smart Grid Communications. 
IEEE, pp. 31-36. 
19. Bai J. (2009), Application Research of Power 
Electronic Transformer[J], Electrotechnics 
Nguyễn Thanh Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 181(05): 217 - 224 
224 
Electric, 2009. 
20. Akella R., Meng F., Ditch D., et al. (2010), 
“Distributed Power Balancing for the FREEDM 
System[C]//”, IEEE International Conference on 
Smart Grid Communications. IEEE, pp. 7-12. 
21. WANG Yezi, WANG Xiwen (2011), 
“Germany smart grid "E-Energy" [J].”, Internet of 
Things Technologies, 1(5), pp. 3-5. 
22. L. I. Ran, L. I. (2008), “Guangmin. 
Photovoltaic power generation output forecasting 
based on support vector machine regression 
technique [J].”, Electric Power, 41(2), pp. 74-78. 
23. WANG Shouxiang, ZHANG Na (2012), 
“Short-term output power forecast Of photovoltaic 
based on a grey and neural network hybrid model 
[J]”, Automation of Electric Power Systems, 
36(19), pp. 37-41. 
24. Lehman P. A., Chamberlin C. E., Pauletto G., 
et al. (1997), “Operating experience with a 
photovoltaic-hydrogen energy system[J]”, 
International Journal of Hydrogen Energy, 22(5), 
pp. 465-470. 
25. CUI Quansheng, BAI Xiaoming, HUANG 
Biyao (2014), “Introduction And analysis of the 
relevant standards of smart grid user Interface[J]”, 
Distribution & Utilization, 2014(11), pp. 41-44. 
26. BUSHBY S. T. (2009), “BACnet R. and the 
smart grid[J]”, ASHRAE Journal, 51(11), pp. B8. 
27. JAMASB T., POLLITT M. (2005), 
“Electricity market reform in the European Union: 
review of progress toward liberalization & 
integration[J]”, Energy Journal, 26(Special Issue), 
pp. 11-42. 
SUMMARY 
THE ENERGY INTERNET AND FUTURE DEVELOPMENT 
Nguyen Thanh Ha
1*
, Pham Thi Ngoc Dung
2
1Thai Nguyen University, 2University of Technology - TNU 
1.
The Energy Internet (EI) is considered as a mean of connection between various types of energy 
and information systems, according to the internet theory. The outstanding benefits of EI has been 
attracting huge attentions from researchers and professional bodies. This article aims to bring a 
brief introduction and overview about EI, including its definition, structure, and characteristics. 
Simultaneously, the effects of the distributed energy sources and energy storage systems, the 
function of the power routers etc, and some significant researches about EI from developed 
countries are clearly mentioned. Some issues related to the future development of EI, which can be 
expected to broadly impact on the energy market and power supply services, are also addressed in 
details. 
Key words: Energy Internet (EI), distributed energy sources, power routers, energy storage 
systems 
Ngày nhận bài: 07/5/2018; Ngày phản biện: 29/5/2018; Ngày duyệt đăng: 31/5/2018 
*
 Tel: 0913 073591, Email: hant@tnu.edu.vn