Trung Quốc thúc đẩy chuyển đổi xanh bằng AI

Tại thành phố Xích Phong (Chifeng) ở miền bắc Trung Quốc, nhà máy siêu hiện đại thuộc sở hữu của công ty năng lượng xanh Envision đang sản xuất hydro và amoniac bằng điện tái tạo, với sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo (AI).

Nhà máy vận hành bằng hệ thống lưới điện độc lập, truyền điện trực tiếp từ các trang trại điện gió và điện mặt trời cũng thuộc Envision, công ty có trụ sở ở Thượng Hải.

Việc sản xuất các hóa chất trên đòi hỏi nguồn cung điện ổn định với công suất lớn, trong khi năng lượng tái tạo lại mang tính gián đoạn và khó dự báo. Để giải quyết thách thức này, Envision phát triển một hệ điều hành dựa trên AI nhằm tối ưu vận hành.

Ông Zhang Jian, kỹ sư trưởng mảng năng lượng hydro của Envision, ví hệ thống này như một "nhạc trưởng", tự động điều phối mức tiêu thụ điện theo điều kiện thời tiết. Khi gió mạnh lên, hệ thống sẽ nâng công suất sản xuất để tận dụng tối đa điện xanh. Khi gió yếu, tải điện được giảm nhanh xuống mức thấp nhất.

Nhà máy được xem là mô hình mẫu cho việc sản xuất hydro và amoniac từ năng lượng tái tạo, hai loại nhiên liệu đóng vai trò quan trọng trong quá trình khử carbon của các ngành gây ô nhiễm nặng như luyện thép và vận tải biển. Đây cũng là ví dụ điển hình cho cách Trung Quốc ứng dụng AI nhằm đẩy nhanh quá trình chuyển dịch năng lượng trong những năm tới.

Thúc đẩy tích hợp AI vào hệ thống năng lượng

"AI có thể đóng vai trò rất quan trọng trong các nỗ lực hành động vì khí hậu và quá trình chuyển đổi năng lượng của Trung Quốc", Phó giáo sư Zheng Saina, chuyên gia nghiên cứu chuyển dịch carbon thấp tại Đại học Đông Nam ở Nam Kinh, nhận định.

Bà Zheng cho biết thêm, AI có thể hỗ trợ nhiều khâu, từ tính toán và dự báo lượng phát thải carbon của doanh nghiệp, ngành công nghiệp đến dự báo cung/cầu điện năng. Tuy nhiên, bà cũng cảnh báo các trung tâm dữ liệu AI sẽ kéo theo mức tăng mạnh nhu cầu điện.

Trung Quốc hiện dẫn đầu thế giới về lắp đặt tua-bin gió và pin mặt trời, song điều này đòi hỏi một hệ thống lưới điện linh hoạt hơn để hấp thụ điện tái tạo. Theo Phó giám đốc Cory Combs của công ty nghiên cứu Trivium China, đây chính là lĩnh vực mà AI phát huy giá trị.

Tháng 9 năm ngoái, Bắc Kinh công bố chiến lược "AI + năng lượng", hướng tới tích hợp sâu AI vào hệ thống năng lượng quốc gia. Theo kế hoạch, đến năm 2027, Trung Quốc sẽ triển khai hơn 5 mô hình AI lớn phục vụ các mảng khác nhau của ngành năng lượng, thực hiện hơn 10 dự án thí điểm có khả năng nhân rộng và nghiên cứu trên 100 kịch bản ứng dụng. Năm 2030, nước này đặt mục tiêu đạt trình độ dẫn đầu thế giới trong việc kết hợp AI chuyên biệt với lĩnh vực năng lượng.

"Mục tiêu của Trung Quốc là phát triển các giải pháp AI được thiết kế riêng cho vận hành lưới điện và từng ngành cụ thể như điện gió hay điện hạt nhân", ông Combs nhận định.

Ông cho biết thêm các nhà phát triển AI của Trung Quốc tập trung tích hợp AI vào các ứng dụng có khả năng mở rộng thương mại. Điều này trái ngược với Mỹ, nơi phần lớn đầu tư được hướng vào việc xây dựng các mô hình ngôn ngữ lớn tiên tiến.

Theo Phó giáo sư Fang Lurui, chuyên gia nghiên cứu quy hoạch lưới điện tại Đại học Xi’an Jiaotong- Liverpool, một trong những vai trò then chốt của AI là dự báo nhu cầu điện.

"Nếu AI có thể dự báo chính xác lượng điện tái tạo được tạo ra trong ngày và nhu cầu điện tương ứng, nhà vận hành lưới điện sẽ chủ động cân đối nguồn cung hiệu quả và an toàn hơn", ông Fang nói. "Điều này giúp xác định lượng điện cần lưu trữ trong pin, tăng khả năng hấp thụ điện gió và điện mặt trời, đồng thời giảm nhu cầu huy động điện than dự phòng".

Chẳng hạn, Thượng Hải triển khai mô hình nhà máy điện ảo (VPP) trên toàn thành phố, hỗ trợ bởi nền tảng "AI + Duangming" do lưới điện quốc gia phát triển. Hệ thống này kết nối năng lực phát điện và khả năng cắt giảm phụ tải của 47 đơn vị, bao gồm trung tâm dữ liệu, hệ thống sưởi/làm mát và mạng lưới sạc xe điện, cho phép vận hành như một nguồn điện linh hoạt.

Trong đợt chạy thử tháng 8, công nghệ phản ứng theo nhu cầu của VPP đã giúp cắt giảm 162,7 MW công suất trong giờ cao điểm, tương đương một nhà máy nhiệt điện than nhỏ.

Thách thức năng lượng từ làn sóng AI

Theo ông Cory Combs, khi hoạt động phát điện ngày càng phân tán và gián đoạn, các chương trình AI chuyên biệt ngày càng quan trọng để tối ưu hệ thống năng lượng.

Trung Quốc kế hoạch ứng dụng AI để phát triển thị trường carbon, hiện bao phủ hơn 3.000 doanh nghiệp thuộc bốn ngành phát thải cao: Điện lực, thép, xi măng và luyện nhôm, chiếm hơn 60% tổng lượng phát thải của cả nước.

Ông Chen Zhibin, quản lý cấp cao tại viện nghiên cứu adelphi (Đức), cho rằng AI có thể hỗ trợ kiểm chứng dữ liệu phát thải, thiết kế cơ chế phân bổ hạn ngạch hiệu quả hơn và giúp doanh nghiệp tính toán chi phí chính xác.

Tuy nhiên, nhiều thách thức đang hiện hữu. Theo một nghiên cứu, đến năm 2030, các trung tâm dữ liệu AI tại Trung Quốc được dự báo sẽ tiêu thụ hơn 1.000 terawatt-giờ điện mỗi năm, tương đương tổng mức tiêu thụ điện hàng năm của Nhật Bản hiện nay.

Nghiên cứu này cũng dự báo lượng phát thải carbon trong toàn bộ vòng đời của ngành AI Trung Quốc sẽ tăng gấp đôi trong giai đoạn 2030 - 2038, đạt đỉnh 695 triệu tấn, cao hơn tổng lượng phát thải carbon của Đức vào năm 2024.

Theo Xiong Qiyang, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Nhân dân Trung Quốc, kết quả này phản ánh thực tế lưới điện Trung Quốc vẫn phụ thuộc nhiều vào than đá. Trong bối cảnh ngành AI được dự báo đạt đỉnh phát thải muộn hơn 8 năm so với mục tiêu chính thức năm 2030 của Trung Quốc, ông cho rằng làn sóng bùng nổ AI "có thể làm phức tạp đáng kể các mục tiêu khí hậu quốc gia".

Kế hoạch hành động năm 2024 yêu cầu các trung tâm dữ liệu cải thiện hiệu suất năng lượng và tăng tỷ lệ sử dụng điện tái tạo thêm 10% mỗi năm. Trung Quốc cũng khuyến khích xây dựng trung tâm dữ liệu ở khu vực miền tây, nơi có nguồn năng lượng tái tạo dồi dào.

Tại các tỉnh ven biển phía đông, doanh nghiệp tìm cách tận dụng nguồn năng lượng tại chỗ. Một trung tâm dữ liệu tiên phong dự kiến sẽ sớm đi vào hoạt động dưới biển gần Thượng Hải, tận dụng nước biển lạnh để giảm tiêu thụ năng lượng và nước.

Theo Hailanyun (HiCloud), đơn vị phát triển dự án, trung tâm dữ liệu dưới nước này lấy hơn 95% lượng điện cần thiết từ một trang trại điện gió ngoài khơi gần đó. Doanh nghiệp cho biết sẽ tiếp tục xây dựng thêm các trung tâm dữ liệu dưới nước chạy bằng điện gió tại Trung Quốc nếu dự án này thành công.

Dù thừa nhận AI tiêu thụ nhiều năng lượng, chuyên gia Xiong cho rằng AI vẫn "mang lại nhiều lợi ích hơn tác hại" trong việc hỗ trợ các ngành trọng điểm của Trung Quốc cắt giảm phát thải.

"Điều đó khiến AI trở thành một công cụ không thể thiếu trong quá trình chuyển đổi xanh của Trung Quốc", ông Xiong nói.