Tom Nudell, CEO và Đồng sáng lập Piq Energy – Loạt phỏng vấn

Tom Nudell, CEO và Đồng sáng lập Piq Energy, là một kỹ sư hệ thống điện và giám đốc công nghệ với kinh nghiệm sâu rộng trong phân tích lưới, lập kế hoạch truyền tải và cơ sở hạ tầng năng lượng. Trước khi thành lập Piq Energy, ông đã làm việc gần bảy năm tại Smart Wires, nơi ông thăng tiến qua một số vị trí lãnh đạo phân tích và cuối cùng giữ chức Giám đốc Sản phẩm và Phân tích Giải pháp, dẫn dắt các đội ngũ đa ngành gồm các kỹ sư lập kế hoạch truyền tải, kỹ sư phần mềm và nhà phân tích thực hiện các nghiên cứu lập kế hoạch lưới tiên tiến và các hệ thống phân tích tự động. Trước đó, Nudell là Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại MIT, nơi công trình của ông tập trung vào khả năng phục hồi trong các hệ thống năng lượng liên kết, quản lý năng lượng vi lưới và điều khiển giao dịch. Ông cũng thực hiện nghiên cứu tại North Carolina State University về việc xác định các nhiễu trong mạng lưới điện quy mô lớn bằng các phép đo thời gian thực, học máy dựa trên vật lý, lý thuyết điều khiển và tối ưu hoá.

Piq Energy là một công ty phần mềm lập kế hoạch lưới tập trung vào việc tăng tốc kết nối các dự án năng lượng mới, trung tâm dữ liệu và các tải điện lớn khác vào lưới điện. Nền tảng của công ty cho phép các nhà phát triển và tiện ích đưa các nghiên cứu lưới phức tạp nội bộ, tự động hoá quy trình kỹ thuật, đánh giá các điểm kết nối tiềm năng và kiểm tra nhanh hơn nhiều kịch bản dự án và lưới. Piq đang phát triển một nền tảng lập kế hoạch lưới agentic kết hợp các mô hình hệ thống điện, dữ liệu, công cụ kỹ thuật và quy trình làm việc dựa trên AI trong một môi trường thống nhất, với các ứng dụng bao gồm năng lượng mặt trời, gió, lưu trữ năng lượng bằng pin và phát triển tải lớn. Công ty cho biết công nghệ của mình quản lý hơn 1.000 mô hình lưới truyền tải và đã được sử dụng để hoàn thành hơn 10.000 quy trình kỹ thuật, khi họ nỗ lực giảm một trong những nút thắt lớn nhất mà năng lượng mới và hạ tầng tính toán đang đối mặt: quá trình kết nối lưới kéo dài.

Sự nghiệp của bạn đã trải qua nghiên cứu học máy dựa trên vật lý, công việc về khả năng phục hồi lưới tại MIT, và bảy năm xây dựng phân tích lập kế hoạch truyền tải tại Smart Wires. Những trải nghiệm đó đã dẫn bạn đến việc xác định vấn đề cụ thể trở thành Piq Energy như thế nào?

Bằng Tiến sĩ của tôi là trong lĩnh vực hệ thống điện tính toán, nơi tôi tập trung vào giám sát và điều khiển thời gian thực trên diện rộng. Từ đó, tôi theo đuổi nghiên cứu sau tiến sĩ tại MIT về các lưới điện chịu được và các cơ chế thị trường động. Sau khi hoàn thành nghiên cứu sau tiến sĩ, tôi gia nhập Smart Wires, nơi tôi đã dành bảy năm để thành lập và mở rộng đội ngũ phân tích. Đội của tôi có khả năng bao phủ kỹ thuật hệ thống điện toàn cầu trên bốn châu lục, với chuyên môn về dòng điện công suất, mô phỏng thị trường, động lực học, EMT và mô phỏng phần cứng trong vòng lặp.

Trong vòng ba tháng kể từ khi gia nhập Smart Wires, tôi nhận ra rằng lập kế hoạch lưới về cơ bản là một vấn đề khoa học dữ liệu quy mô lớn và phức tạp. Tôi bắt đầu mơ về cách tối ưu hoá và tự động hoá những phần tốn kém nhất của quy trình: việc xác định phân tích, phối hợp giữa các chuyên gia khác nhau, và việc xây dựng và xác thực các mô hình. Để cải thiện quy trình lập kế hoạch lưới này, chúng tôi đã phát triển một vài ý tưởng then chốt. Đầu tiên là khả năng tái tạo – nếu phân tích của bạn 100% tái tạo được, thì chi phí biên cho người/chuyên gia khác thực hiện lại phân tích sẽ bằng không. Khả năng tái tạo này rất quan trọng để cho phép sự hợp tác liền mạch giữa các nhà phát triển, tiện ích và các bên thứ ba khác trong các nghiên cứu lưới. Thứ hai là áp dụng khái niệm “tất cả các mô hình đều sai, một số mô hình hữu ích” và tập trung vào việc xác minh rằng chúng ta có một mô hình hữu ích cho vấn đề hiện tại, thay vì cố gắng xây dựng và quản lý mô hình “độ chính xác” nhất cho mọi thứ. (Khi chúng tôi đề cập đến “mô hình” ở đây, chúng tôi có nghĩa là các mô hình mạng lưới điện, các mô hình động của thiết bị và nhà máy, v.v.).

Những hiểu biết ban đầu này đã khiến tôi và Dio, đồng sáng lập của tôi, bắt đầu mơ về một nền tảng phần mềm tinh vi để tự động hoá công việc chúng tôi đang thực hiện. Đồng thời, chúng tôi nhận thấy hàng đợi kết nối đang trở thành một nút thắt khổng lồ đối với lưới điện. Chúng tôi cũng thấy những thách thức ngày càng tăng trong việc kết nối các công nghệ lưới mới, bao gồm các nguồn năng lượng dựa trên inverter (IBR, bao gồm tất cả các dự án năng lượng tái tạo mới) và các công nghệ nâng cao lưới như phần cứng SmartValve mà Smart Wires đang bán. Dio và tôi nhận ra rằng chúng tôi biết cách giải quyết những vấn đề này, nhưng cần thành lập một công ty phần mềm để thực hiện.

Có ba yếu tố: Thứ nhất, nền tảng của tôi trong lĩnh vực hệ thống điện tính toán và kinh nghiệm điều hành một đội ngũ phân tích toàn cầu là nền tảng. Thứ hai, công việc chúng tôi đã thực hiện tại Smart Wires là bằng chứng cho thấy có giá trị thực tế đáng tạo ra. Cuối cùng, môi trường vĩ mô – quy mô của thách thức, cũng là quy mô của cơ hội – đã là chất xúc tác để thực hiện bước nhảy và thành lập Piq Energy.

Piq mô tả mình là một “nền tảng lập kế hoạch lưới agentic.” Điều gì khiến hệ thống trở nên agentic thay vì chỉ là một nền tảng tự động hoá hoặc phân tích, và các tác vụ nào mà các tác nhân AI của nó có thể lên kế hoạch và thực thi một cách độc lập?

Piq đang tăng tốc quá trình kết nối. Phân tích kỹ thuật hiện là rào cản lớn nhất đối với việc kết nối, vì vậy chúng tôi đang xây dựng một nền tảng lập kế hoạch lưới tự động để tăng tốc các phân tích kỹ thuật này.

Có các cấp độ tự động hóa. Hiện nay, các cấp độ tự động hóa này chưa được định nghĩa rõ ràng cho việc lập kế hoạch lưới và kết nối, nhưng bạn có thể tưởng tượng một điều tương tự như các cấp độ tự động hóa của SAE cho lái xe. Tôi đã đề cập đến ý tưởng này trong bài báo năm 2018 của mình được công bố tại Hội nghị Thế giới CIGRE. [T. Nudell, et al. “On Developing Automated Tools for Reliability Planning”, CIGRE Paris C1-201, 2018.].

Hiện nay chúng ta có công nghệ đa năng tuyệt vời trong các mô hình ngôn ngữ lớn, và với Piq chúng tôi đang tìm cách tận dụng tính tự chủ của các tác nhân đồng thời vẫn đảm bảo rằng các nguyên lý vật lý và kỹ thuật được thực hiện đúng, một cách hoàn toàn có thể tái tạo và kiểm toán mỗi lần.

Ngày nay, tác nhân của chúng tôi cấu hình các mô hình và kịch bản, khởi chạy các nghiên cứu, tham chiếu chéo các báo cáo đã công bố, phân tích kết quả và viết các báo cáo mới dựa trên dữ liệu nghiên cứu.

Các nghiên cứu lưới dựa vào phần mềm kỹ thuật đã được thiết lập, các mô hình mạng chi tiết và các ràng buộc vật lý nghiêm ngặt. Piq kết hợp AI với những công cụ xác định này như thế nào mà không để mô hình xác suất lấn át các nguyên lý vật lý của hệ thống điện?

Bạn đúng khi nói rằng các nghiên cứu lưới dựa vào phần mềm đã được thiết lập, các mô hình chi tiết và các nguyên lý vật lý đã biết. Nền tảng của chúng tôi cho phép các tác nhân bổ sung kiến thức chuyên môn của con người, được cung cấp dữ liệu và ngữ cảnh về loại nghiên cứu nào cần thực hiện, cách cấu hình các kịch bản, và sau đó dựa vào dữ liệu kết quả thực tế để thực hiện phân tích.

Nhưng sau đó mọi thứ ở giữa đều là tự động hoá xác định, có thể mở rộng. Không bao giờ có mã mới được viết bởi các tác nhân và không có bộ mô phỏng vật lý lạ. Điều này mang lại một nền tảng đáng tin cậy hơn nhiều so với các phương pháp khác vì công việc mà một tác nhân thực hiện có thể tái tạo và kiểm toán, và sẽ luôn được thực hiện đúng cách mỗi lần. Nói cách khác, nếu một kỹ sư con người kiểm tra đầu ra, họ phải có khả năng sao chép mọi bước của quy trình và nhận được kết quả giống hệt.

Những phần nào của một nghiên cứu kết nối truyền thống hoặc lập kế hoạch truyền tải mà Piq có thể tự động hoá hiện nay, và những quyết định nào vẫn cần được xem xét và phê duyệt bởi một kỹ sư có trình độ?

Hiện nay Piq cung cấp cho các nhà phát triển một bộ công cụ trải rộng toàn bộ quy trình nghiên cứu kết nối.

Đầu tiên là việc sàng lọc greenfield cấp cao trên các khu vực rộng lớn mà chúng tôi gọi là phân tích sàng lọc khu vực. Nó cung cấp cho bạn bản đồ nhiệt về khả năng dư thừa N-1 tại mỗi nút trong một khu vực, giúp bạn thấy lưới thực sự còn chỗ trước khi quyết định vị trí.

Thứ hai là sàng lọc sâu hơn tại một vị trí cụ thể – một nghiên cứu POI, hay sàng lọc điểm. Những nghiên cứu này đi sâu vào một điểm kết nối duy nhất: tất cả các ràng buộc mạng, các nâng cấp tiềm năng, và chi phí của những nâng cấp đó cho dự án kết nối tại đó.

Thứ ba là quản lý hàng đợi. Đây là nơi các nhà phát triển có thể mô phỏng lý thuyết trò chơi của một nghiên cứu cụm, bằng cách hiểu chi tiết việc phân bổ chi phí và cách phân bổ này thay đổi khi nhóm các máy phát điện thay đổi. Các dự án mở rộng, dự án rút lui, các nhà phát triển khác thực hiện hành động, và phân bổ chi phí của bạn di chuyển cùng chúng. Đó là một vấn đề động, và hiện nay hầu hết các nhà phát triển chỉ phát hiện ra sau khi đã xảy ra thay vì mô hình hoá trước.

Piq cũng tự động hoá quá trình xây dựng và xác thực mô hình cho các mô hình nhà máy động – thiết bị và điều khiển đại diện cho các trung tâm dữ liệu, các trang năng lượng mặt trời và các bên tham gia khác trên lưới.

Tất cả các mô hình, kết quả và báo cáo này đều cần một con người trong vòng lặp để hướng dẫn đầu vào và xem xét đầu ra. Chúng tôi không khẳng định đã có một hệ thống tự lái hoàn chỉnh, và tôi sẽ không tin tưởng bất kỳ ai tuyên bố có như vậy.

Piq đã hoàn thành hơn 10.000 nghiên cứu sản xuất. Việc vận hành ở quy mô đó đã dạy bạn điều gì về việc duy trì độ chính xác của mô hình, theo dõi các điều kiện lưới thay đổi, và tạo ra kết quả mà các kỹ sư có thể tái tạo và kiểm toán?

Con số 10.000 hiện đã lỗi thời và kể từ tháng Giêng (khi con số này được công bố) chúng tôi đang thực hiện 2.000 nghiên cứu mỗi tháng, và đang tăng trưởng. Đây là kết quả của việc người dùng của chúng tôi tăng lên, và nhiều người dùng hơn đang xây dựng các hệ thống nội bộ có khả năng mở rộng tương tự.

Vận hành ở tốc độ đó dạy bạn rằng khả năng tái tạo không phải là một tính năng bạn thêm vào. Đó là ràng buộc quyết định liệu bạn có thể vận hành ở tốc độ đó hay không. Nếu một nghiên cứu không thể tái tạo, nó không thể được kiểm toán, và nếu không thể kiểm toán thì không ai có thể hành động dựa trên nó. Nếu các nghiên cứu của bạn không thể hành động, bạn chỉ tạo ra khối lượng, không phải giá trị. Mọi thứ về cách chúng tôi xây dựng nền tảng đều xuất phát từ ý tưởng xây dựng các mô hình hữu ích và thực hiện các nghiên cứu có giá trị.

Piq cho phép các nhà phát triển trung tâm dữ liệu và các khách hàng tải lớn khác đánh giá các địa điểm tiềm năng và các kịch bản kết nối trước khi tiếp cận nhà cung cấp dịch vụ. Những nghiên cứu do nhà phát triển dẫn dắt này có thể tăng tốc quá trình như thế nào mà không tạo ra các giả định mâu thuẫn hoặc sao chép lại phân tích chính thức của nhà cung cấp?

Mạng lưới vẫn cần thực hiện nghiên cứu chính thức của riêng họ, nhưng khách hàng của chúng tôi không thể chờ đợi. Hiện nay, có thể mất hơn một năm để nhận được kết quả nghiên cứu chính thức đó, trong khi khách hàng của chúng tôi đang ngồi trên hàng trăm triệu đô la đầu tư. Họ có thiết bị cần mua sắm, đất đai cần mua, và vị trí kết nối cần bảo đảm trên khắp cả nước. Chúng tôi trao quyền cho khách hàng đưa ra những quyết định này trước nghiên cứu chính thức của mạng lưới. Chúng tôi cũng đã thấy cách khách hàng của mình có thể ảnh hưởng đến hướng đi của mạng lưới khi họ được trang bị những hiểu biết về các giải pháp kết nối linh hoạt hoặc các nâng cấp thay thế để kết nối công suất bổ sung.

Những gì chúng tôi cung cấp là một cách nhanh chóng và hiệu quả để xem trước tương lai. Không ai có quả cầu pha lê (và bạn không biết ai khác đang cạnh tranh với bạn trong hàng đợi), nhưng nếu các nghiên cứu vừa phải và nhanh chóng, việc khám phá nhiều kịch bản sẽ giúp khách hàng của chúng tôi đưa ra quyết định sáng suốt hơn với vốn của họ. Chúng tôi cũng cung cấp khả năng cho khách hàng khám phá các nâng cấp thay thế để mở khóa công suất hiện có trên hệ thống của họ và cùng hợp tác chặt chẽ với các công ty tiện ích như những đối tác thực sự.

Các công ty tiện ích ở California đã nhận được yêu cầu khoảng 18,7 GW công suất dịch vụ trung tâm dữ liệu mới, mặc dù nhiều dự án đề xuất có thể sẽ không bao giờ được xây dựng. AI có thể giúp các công ty tiện ích phân biệt các dự án đáng tin cậy với những yêu cầu suy đoán hoặc trùng lặp và ngăn “tải ảo” làm sai lệch kế hoạch lưới dài hạn không?

Sự suy đoán không phải là phi lý. Với thời gian dài để một dự án được nghiên cứu và kết nối, bất kỳ ai có khả năng tài chính để đưa ra các yêu cầu kết nối suy đoán sẽ làm như vậy. Đó là phản ứng hợp lý đối với quy trình kết nối hiện tại. Theo chúng tôi, nếu các dự án có thể được nghiên cứu và kết nối nhanh như thời gian xây dựng, sẽ không còn động lực để suy đoán ngay từ đầu.

Vì vậy câu trả lời không phải là sử dụng AI để xác định sự suy đoán. Thay vào đó, câu trả lời là sử dụng AI để thực sự cải thiện quy trình — để kết nối tải trọng nhiều hơn một cách hiệu quả hơn. Điều này có nghĩa là dùng AI để cả tăng tốc quá trình nghiên cứu kết nối và tìm các biện pháp giảm thiểu thay thế, bao gồm công nghệ tăng cường lưới và các kết nối linh hoạt. Khi kết hợp với các thay đổi quy định, chẳng hạn như chi phí hồ sơ cao hơn hoặc tiền đặt cọc lớn hơn và các mức phí kết nối được điều chỉnh, AI có thể mở khóa một hệ thống hiệu quả hơn nhiều với ít sự suy đoán hơn.

Tuy nhiên nếu không có những thay đổi, các vấn đề với tải ảo sẽ tiếp tục gia tăng. Nhiều tải ảo hơn đồng nghĩa với nhiều kịch bản cần nghiên cứu, khiến việc lập kế hoạch dài hạn trở nên khó khăn hơn cho các nhà lập kế hoạch của tiện ích, làm chậm toàn bộ hệ thống. Một hệ thống chậm lại làm tăng động lực để suy đoán. Đây chính là điều chúng tôi đã thấy với các hàng đợi kết nối máy phát điện, điều đã thúc đẩy chúng tôi thành lập Piq vào năm 2023, và cũng là vòng phản hồi mà chúng tôi đang cố gắng phá vỡ.

Piq cho biết công việc của họ đã giúp xác định gần 1 GW công suất lưới thông qua các giải pháp linh hoạt và công nghệ tăng cường lưới. Những loại thay đổi vận hành hoặc công nghệ nào đang mở khóa công suất đó, và bạn có thể dẫn chúng tôi qua một ví dụ trong đó một dự án tránh được một nâng cấp lưới lớn không?

Chỉ có ba yếu tố có thể mở khóa công suất. Tất cả đều là các loại linh hoạt vận hành mà trước đây lưới chưa có. Chúng tôi gọi ba loại linh hoạt này là Point Flexibility, Aggregate Flexibility, và Network Flexibility.

Point flexibility là những gì thay đổi tại điểm kết nối, bao gồm các giải pháp như tự mang nguồn phát điện (BYOG), giới hạn rút mạng, giảm tải/ tải có thể điều khiển, và các giải pháp khác. Aggregate flexibility là các nguồn phân tán trên toàn mạng như VPP và DER được tổng hợp để quản lý các hạn chế truyền tải. Và network flexibility là các tham số và cấu hình của lưới — kiểm soát dòng điện tiên tiến, tối ưu hoá cấu trúc, và đánh giá dòng điện động. Điều quan trọng là cả ba đều có thể được mô hình hoá, lên kế hoạch và cuối cùng triển khai tới phòng điều khiển.

Ví dụ sạch nhất là network flexibility. Chúng tôi đã nghiên cứu một trường hợp mà ràng buộc duy nhất là một phần tử, và 70 MVAr kiểm soát dòng điện được triển khai trực tiếp tại ràng buộc đó đã mở khóa khoảng 600 MW công suất bổ sung. Không cần dây truyền mới, không cần giấy phép đa năm, chỉ một nâng cấp mạng nhỏ để mở khóa 600 MW công suất.

Mức sử dụng công suất lưới truyền tải chỉ khoảng 35% trong các điều kiện lập kế hoạch tệ nhất. Lưới không đầy. Mặc dù thách thức lớn nhất hiện nay trong việc kết nối tải trọng lớn là khả năng mạng, lưới chỉ bị hạn chế ở những vị trí cụ thể trong những điều kiện cụ thể. Hầu hết các hạn chế đó có giải pháp không cần chờ đợi một thập kỷ cho dây mới và giải pháp đó có thể được xác định bằng việc nghiên cứu lưới tốt hơn.

Có một hệ sinh thái đang phát triển nhanh chóng cho ba loại linh hoạt này. Các công ty như Base Power, Voltus, Smart Wires, NewGrid và các công ty khác đang triển khai các giải pháp thực tế ở quy mô hiện nay. Yếu tố duy nhất còn thiếu là khung phân tích để đưa những giải pháp này vào các nghiên cứu kết nối ngay từ đầu.

Những quyết định kỹ thuật liên quan đến lưới có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy, giá điện và đầu tư hạ tầng trong nhiều thập kỷ. Những biện pháp bảo vệ, quy trình xác thực, giấy phép và dấu vết kiểm toán nào là cần thiết trước khi các công ty tiện ích có thể tin tưởng các đại lý AI với các quy trình lập kế hoạch ngày càng phức tạp?

Chúng tôi đồng ý 100%. Để đưa ra các quyết định kỹ thuật hợp lý, mọi phần công việc tự động phải có khả năng kiểm toán và tái tạo. Cần có một dấu vết giấy tờ cho mỗi hành động, vì bạn không muốn một AI hoạt động trong hộp đen và đi lệch lạc.

Các dấu vết kiểm toán của chúng tôi đa dạng. Chúng tôi lưu giữ các cuộc trò chuyện của agent, các hành động của agent, và việc thực thi công cụ quyết định. Mỗi bước phụ và quy trình con đều ghi lại và quản lý tất cả đầu vào và đầu ra của chúng, vì vậy mọi thứ đều có thể kiểm toán từ đầu đến cuối.

Quyền truy cập cũng rất quan trọng. Các agent của chúng tôi kế thừa quyền từ người dùng mà chúng đang làm việc cùng. Một agent không thể xem dữ liệu hoặc thực hiện các hành động mà người mà nó đang hỗ trợ không thể xem hoặc thực hiện.

Điều này liên quan đến chủ đề rộng hơn về quản trị dữ liệu, và các agent đang thay đổi các mô hình lịch sử. Trước đây, quản trị chỉ liên quan đến dữ liệu có cấu trúc, phạm vi hẹp trong một silo. Với các agent, bạn có dữ liệu có cấu trúc, bán cấu trúc và phi cấu trúc di chuyển qua các silo — chính xác là những gì một nền tảng như Piq hứa hẹn mở khóa, và cũng là nguyên nhân khiến quản trị trở nên khó khăn hơn. Có rất nhiều dữ liệu hơn đang tham gia, và một dải rộng hơn các cá nhân tương tác với nó. Trong một tổ chức hệ thống điện, điều này quan trọng gấp đôi: đối với thông tin đầu tư nhạy cảm cạnh tranh, và đối với CEII. May mắn là có những người thông minh đang làm việc về vấn đề này, chẳng hạn như những người tham gia IEEE Task Force on Data Governance for Power System Organizations.

Piq gần đây đã huy động được vòng gọi vốn hạt giống $5 million vượt mức đăng ký để mở rộng nền tảng của mình. Nhìn về phía trước 5 năm, bạn dự đoán AI sẽ thay đổi việc lập kế hoạch lưới điện như thế nào, và liệu phân tích nhanh hơn có đủ để bắt kịp nhu cầu điện năng do các trung tâm dữ liệu AI, quá trình điện khí hoá và tăng trưởng công nghiệp tạo ra không?

Tôi tin rằng việc sử dụng AI để tăng tốc phân tích là chìa khóa để bắt kịp nhu cầu điện năng. Điểm cốt lõi là tự động hoá ở quy mô này không chỉ là làm cùng một công việc nhanh hơn, mà còn cho phép thực hiện các phân tích mà nếu chỉ dựa vào năng lực con người có hạn thì không thể thực hiện được. Kết nối linh hoạt, lưới truyền tải linh hoạt, các công nghệ nâng cao lưới — tất cả đều mở khóa năng lực tiềm ẩn đã tồn tại trên lưới điện hiện nay. Khi kết hợp với các nghiên cứu kết nối được tăng tốc, chúng tôi tin rằng sẽ có thể đáp ứng nhu cầu.

Cảm ơn vì cuộc phỏng vấn tuyệt vời, những độc giả muốn tìm hiểu thêm nên truy cập Piq Energy.