Giải mã tình trạng rời bỏ lưới điện: Lý thuyết trò chơi đằng sau bối cảnh năng lượng đang thay đổi của chúng ta
của Hội đồng nghiên cứu Estonia
Mặc dù người tiêu dùng cá nhân được hưởng lợi từ việc duy trì kết nối ở cấp độ phân phối, nhưng việc các cộng đồng năng lượng nhỏ rời bỏ lưới điện có thể dẫn đến việc các cộng đồng lớn hơn rời bỏ, gây ra cái gọi là hiệu ứng domino và vòng xoáy tử thần. Nguồn: Aviad Navon
Tình trạng rời bỏ lưới điện xảy ra khi người tiêu dùng tự sản xuất điện rẻ hơn so với mua điện từ lưới điện. Ví dụ, nếu người tiêu dùng phải đối mặt với phí tiện ích hàng tháng cao bất kể mức sử dụng thực tế của họ và có thể tạo ra điện bằng máy phát điện địa phương giá cả phải chăng, họ có thể chọn ngắt kết nối khỏi lưới điện. Trên quy mô lớn, xu hướng này có thể dẫn đến những thay đổi đáng kể về cách thức hoạt động của lưới điện, điều này cần được hiểu rõ hơn và quản lý tốt hơn.
Các hệ thống năng lượng địa phương, chẳng hạn như lưới điện siêu nhỏ và cộng đồng năng lượng, đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang các hệ thống năng lượng tái tạo và phi tập trung. Ví dụ, ở Châu Âu, có hơn 7.700 cộng đồng năng lượng với hơn 2 triệu thành viên áp dụng DER, thường có giá điện độc lập cho các thành viên của họ. Khi chi phí giảm, các hệ thống cục bộ này có thể phát triển đủ nguồn lực để trở nên tự chủ về năng lượng và lựa chọn tách khỏi lưới điện.
Tuy nhiên, tình trạng tách khỏi lưới điện có thể gây ra những tác động tiêu cực lớn. Nó có thể làm chậm quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế ít carbon bằng cách khiến việc biện minh cho khoản đầu tư vào việc mở rộng lưới điện cần thiết để hỗ trợ năng lượng tái tạo trở nên khó khăn hơn. Các báo cáo gần đây cho thấy việc mở rộng lưới điện lớn để hỗ trợ tích hợp năng lượng tái tạo, với chi phí toàn cầu ước tính lên tới hàng trăm tỷ đô la mỗi năm. Tình trạng tách khỏi lưới điện đe dọa đến việc thu hồi chi phí của các dự án như vậy.
Hơn nữa, nếu quá nhiều người tiêu dùng rời khỏi lưới điện, những người còn lại có thể phải đối mặt với hóa đơn tiền điện cao hơn, dẫn đến bất bình đẳng kinh tế. Điều này có thể xảy ra nếu một bộ phận người tiêu dùng rời khỏi lưới điện và những người bị bỏ lại phía sau, và có lẽ không có khả năng tự tạo ra điện, sẽ phải trả hóa đơn tiền điện cao hơn đáng kể.
Một hậu quả sâu rộng khác của tình trạng tách khỏi lưới điện là "vòng xoáy tử thần của tiện ích", nơi các công ty điện phải đối mặt với sự sụp đổ về tài chính do vòng phản hồi tích cực: khi người tiêu dùng rời khỏi lưới điện, giá điện tăng, gây ra nhiều vụ tách khỏi lưới điện hơn nữa. Nếu chu kỳ này tiếp tục, hệ thống điện tập trung có thể được thay thế bằng một cấu trúc phi tập trung kém ổn định hơn, gây nguy hiểm cho an ninh năng lượng, độ tin cậy của hệ thống và sự ổn định giá cả.
Hiểu được động lực phức tạp của tình trạng rời bỏ lưới điện bằng cách tiếp cận lý thuyết trò chơi
Để giải quyết những thách thức do tình trạng rời bỏ lưới điện gây ra, một nghiên cứu gần đây đã giới thiệu một khuôn khổ lý thuyết trò chơi mới, đào sâu vào hành vi chiến lược của người tiêu dùng có lợi ích xung đột. Cách tiếp cận này cung cấp những hiểu biết mới về cách tình trạng rời bỏ lưới điện diễn ra. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí iScience.
Nghiên cứu nhấn mạnh rằng việc bỏ qua sự phụ thuộc lẫn nhau giữa những người tiêu dùng khi đưa ra quyết định thiết kế lưới điện có thể dẫn đến tình trạng kém hiệu quả và tình trạng rời bỏ không thể đoán trước. Một phát hiện quan trọng là tỷ lệ rời bỏ không chỉ tăng theo đường thẳng khi chi phí thoát khỏi lưới điện giảm. Thay vào đó, chúng tăng theo hướng phi tuyến tính, với các đợt tăng đột biến trong một số điều kiện chi phí nhất định. Những đợt tăng đột biến này được thúc đẩy bởi "tình trạng rời bỏ có điều kiện", khi người tiêu dùng quyết định rời khỏi lưới điện chỉ vì những người khác đã làm như vậy.
Hơn nữa, sự đào tẩu của các nhóm người tiêu dùng nhỏ hơn có thể kích hoạt các nhóm lớn hơn đào tẩu, tạo ra hiệu ứng domino phát triển theo thời gian. Hiện tượng này có thể làm tăng đáng kể chi phí điện cho những người vẫn kết nối, tương đương với tác động của "sự đào tẩu vô điều kiện". Việc hiểu được những động lực này rất quan trọng đối với các nhà hoạch định chính sách để đưa ra quyết định sáng suốt nhằm bảo vệ phúc lợi xã hội và duy trì lưới điện ổn định.
Nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các đặc điểm vật lý của lưới điện đóng vai trò quan trọng trong khả năng đào tẩu của lưới điện. Đặc biệt, lưới phân phối - chẳng hạn như lưới phục vụ các khu phố hoặc thành phố - thường có khả năng chống đào tẩu. Điều này là do người tiêu dùng được hưởng lợi đáng kể khi chia sẻ điện trong các mạng lưới cục bộ này. Tuy nhiên, khi nói đến lưới truyền tải, ví dụ như lưới điện quy mô quốc gia, thì rủi ro đào tẩu phức tạp hơn.
Tính dễ bị tổn thương của các lưới điện lớn hơn này, nơi truyền tải điện trên những khoảng cách xa, phụ thuộc vào các yếu tố như chiều dài, độ phức tạp và cách phân bổ tải trên các lưới điện đó. Việc hiểu được những tác động vật lý này là điều cần thiết để thiết kế các lưới điện có khả năng phục hồi trước những tác động tiêu cực tiềm ẩn của tình trạng đào tẩu lưới điện quy mô lớn.
Xem xét lại việc mở rộng lưới điện trong tương lai của các hệ thống năng lượng độc lập
Các kế hoạch mở rộng lưới điện hiện tại dựa trên giả định rằng tất cả người tiêu dùng sẽ vẫn được kết nối, khiến các khoản đầu tư này có khả năng dễ bị tổn thương do sự đào tẩu khỏi lưới điện. Nếu người tiêu dùng bắt đầu đào tẩu, các kế hoạch này có thể bị chậm trễ đáng kể hoặc có thể không bao giờ được thực hiện. Bằng cách tính đến các dự đoán về sự đào tẩu khỏi lưới điện trong
Trong các giai đoạn lập kế hoạch, việc mở rộng lưới điện có thể trở nên hiệu quả hơn.
Ví dụ, các nhà hoạch định chính sách có thể thúc đẩy phát triển các lưới điện siêu nhỏ độc lập ở những khu vực có khả năng cao sẽ không sử dụng nữa, do đó tránh được việc mở rộng không cần thiết và tốn kém. Hơn nữa, các công ty tiện ích có thể cung cấp các dịch vụ ngoài lưới điện một cách có chọn lọc khi có lợi về mặt kinh tế để ngăn chặn tình trạng không sử dụng nữa.
Tóm lại, nghiên cứu nhấn mạnh vai trò quan trọng của sự phụ thuộc lẫn nhau giữa người tiêu dùng trong việc thúc đẩy tình trạng không sử dụng nữa, đồng thời chỉ ra những điểm nóng tiềm ẩn mà các phương pháp truyền thống có thể bỏ qua. Bằng cách kết hợp các quy trình không sử dụng nữa và tương tác của người tiêu dùng vào các mô hình dự đoán nhu cầu, các nhà hoạch định có thể đưa ra quyết định sáng suốt hơn, tính đến sự phức tạp của các hệ thống năng lượng hiện đại. Cách tiếp cận này không chỉ cung cấp những hiểu biết có giá trị về việc quản lý tình trạng không sử dụng nữa mà còn nhấn mạnh đến nhu cầu xem xét sự đa dạng và hành vi của người tiêu dùng trong quá trình thiết kế cơ sở hạ tầng năng lượng trong tương lai.
Với sự hiểu biết sâu sắc hơn về động lực không sử dụng nữa của lưới điện, các nhà hoạch định chính sách và các công ty tiện ích có thể xây dựng các chiến lược hiệu quả để điều hướng quá trình chuyển đổi đang diễn ra sang bối cảnh năng lượng phi tập trung hơn.
