Bài toán về tính linh hoạt của hệ thống điện và hệ thống lưu trữ năng lượng

Sự tăng trưởng mạnh mẽ của các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió vài năm trở lại đây là tín hiệu đáng mừng trong hành trình chuyển dịch cơ cấu năng lượng tại Việt Nam. Và để năng lượng tái tạo phát triển bền vững, bài toán về hệ thống lưu trữ năng lượng và tính linh hoạt của hệ thống điện đang được các nhà hoạch định chính sách

Điện mặt trời, điện gió dẫn đầu làn sóng tăng trưởng nguồn điện

Trái với dự đoán dịch bệnh COVID-19 sẽ ảnh hưởng mạnh đến các nguồn năng lượng sạch, năm 2020 ghi nhận sự phát triển của năng lượng tái tạo với tốc độ nhanh nhất từ trước đến nay. Theo ước tính của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), gần 90% công suất nguồn điện mới bổ sung trong năm nay thuộc loại năng lượng tái tạo. Năng lượng tái tạo dự kiến sẽ trở thành nguồn điện lớn nhất thế giới vào năm 2025, thay thế cho vị trí của năng lượng hóa thạch. So với năm 2010, công suất năng lượng tái tạo toàn cầu đã tăng 500%, trong đó công suất năng lượng mặt trời tăng 18 lần, công suất điện gió tăng 4 lần. Thị trường chứng khoán 2020 cũng ghi nhận sắc xanh của các công ty năng lượng mặt trời trong khi giá trị cổ phiếu của nhiều công ty nhiên liệu hóa thạch bị sụt giảm.

Tại Việt Nam, điện mặt trời và điện gió cũng có sự tăng trưởng rất mạnh mẽ. Theo báo cáo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), trong 6 tháng đầu năm nay, EVN đã huy động được từ nguồn điện năng lượng tái tạo, trong đó có 4,71 tỷ kWh từ điện mặt trời – con số này tăng gấp 5,35 lần so với cùng kỳ năm 2019 (cũng là năm điện mặt trời có tốc độ phát triển rất tốt).

Sự phát triển của điện mặt trời đã vượt xa so với Quy hoạch điện VII điều chỉnh (Phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030). Theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh, tổng công suất nguồn điện mặt trời (bao gồm cả nguồn tập trung lắp đặt trên mặt đất và nguồn phân tán lắp đặt trên mái nhà) là 850 MW vào năm 2020, khoảng 4.000 MW vào năm 2025 và đến năm 2030 sẽ là khoảng 12.000 MW. Tỷ trọng điện mặt trời trong tổng nguồn cung điện sẽ ở khoảng 0,5% vào năm 2020, khoảng 1,6% vào năm 2025 và lên đến khoảng 3,3% vào năm 2030.

Tuy nhiên, thực tế, tính đến cuối tháng 8/2020, Việt Nam đã có hơn 100 dự án điện mặt trời đi vào hoạt động với tổng công suất đạt hơn 6.300 MW; tổng công suất đã bổ sung quy hoạch lên đến 10.300 MW – cao gấp 12 lần so với Quy hoạch điện VII điều chỉnh. Tỷ lệ của ngành năng lượng tái tạo (điện mặt trời, điện gió, sinh khối) trong cơ cấu nguồn của hệ thống điện quốc gia hiện khoảng 12%, trong đó riêng tỷ lệ điện mặt trời đã lên đến hơn 10%.

Điện mặt trời đang phát triển với tốc độ rất ấn tượng – Ảnh Nhà máy điện mặt trời BIM 2 (Nình Thuận) do Vũ Phong Solar thi công và vận hành, bảo dưỡng (O&M)

Trong xu thế chung của thế giới, điện mặt trời và điện gió tại Việt Nam vẫn đang trên đà tăng trưởng mạnh. Theo thống kê, số lượng và công suất các dự án năng lượng tái tạo được các địa phương đề nghị bổ sung quy hoạch trong thời gian qua rất lớn, lên đến 25.000 MW với điện mặt trời và 45.000 MW với điện gió. Quy hoạch điện VIII (Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2045) đang xây dựng với nhiều kịch bản cũng ưu tiên phát triển năng lượng tái tạo, đặt mục tiêu tăng tỷ trọng năng lượng tái tạo ở mức cao. Trong khi đó, ở Nghị quyết số 55-NQ/TW của Bộ Chính trị về định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045, đã đặt ra mục tiêu tỷ lệ các nguồn năng lượng tái tạo trong tổng cung năng lượng sơ cấp đạt khoảng 15-20% vào năm 2030 và 25-30% vào năm 2045.

Bài toán về hệ thống lưu trữ năng lượng và tính linh hoạt của hệ thống điện

Trong số các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng mặt trời và năng lượng gió có đặc điểm luôn biến thiên và khó dự đoán, được xếp vào loại năng lượng tái tạo biến đổi (Variable Renewable Energy – VRE). Do đó, các nhà máy điện mặt trời, điện gió có thể biến động lượng công suất lớn trong khoảng thời gian ngắn. Chính vì vậy, để phát triển bền vững năng lượng tái tạo, nổi bật là điện mặt trời và điện gió, việc tăng cường tính linh hoạt của hệ thống điện và tính toán hệ thống lưu trữ năng lượng là rất cần thiết.

Theo các nhà nghiên cứu, việc tăng cường tính linh hoạt của hệ thống điện có thể áp dụng đồng bộ nhiều giải pháp, như: áp dụng các công nghệ phát điện có thể được khởi động, tắt và điều khiển để điều chỉnh sản lượng điện nhanh chóng (ví dụ như điện khí LNG); tự động điều chỉnh phụ tải điện thông qua lưới điện thông minh; đầu tư xây dựng hệ thống lưu trữ năng lượng như thủy điện tích năng, pin tích năng, siêu tụ điện, bánh đà (flywheel), bình nén khí… Trong các dạng lưu trữ điện năng, thủy điện tích năng chiếm tới hơn 90% tổng lượng điện lưu trữ trên toàn cầu. Nhà máy thủy điện tích năng đặt tại Virginia, Mỹ có công suất lưu trữ tới hơn 3 GW và được gọi là “viên pin lớn nhất thế giới”. Tại Việt Nam, dự án Thủy điện tích năng Bác Ái có vai trò dự phòng công suất, dự phòng sự cố và điều tần hệ thống cũng đang được thi công.

Để phát triển bền vững điện mặt trời và điện gió, cần tăng cường tính linh hoạt của hệ thống điện và tính toán cụ thể về hệ thống lưu trữ năng lượng (Ảnh minh họa internet)

Cộng đồng năng lượng tái tạo cũng như các chuyên gia trong lĩnh vực năng lượng cho rằng, do tỷ lệ năng lượng tái tạo trong hệ thống điện Việt Nam hiện mới khoảng 10-12%, các nguồn điện linh hoạt như thủy điện và nhiệt điện khí đang khá cao nên chưa cần tính tới hệ thống lưu trữ năng lượng nhưng trong tương lai, để năng lượng tái tạo phát triển bền vững, cần tính đến bài toán này nhằm đảm bảo cho hệ thống điện vận hành an toàn.

Theo TS. Nguyễn Mạnh Hiến, Nguyên Viện trưởng Viện Năng lượng VN, nhiều tài liệu của thế giới cho rằng nếu tỷ lệ phát triển năng lượng tái tạo vượt quá 20% thì phải có bộ tích điện. Còn Chuyên gia năng lượng và môi trường Nguyễn Đăng Anh Thi lại cho rằng, theo những nghiên cứu của IEA và NREL, Việt Nam có thể đặt mục tiêu đạt tỷ trọng VRE trên lưới điện khoảng 25-30% mà không nhất thiết phải đầu tư quá nhiều vào nguồn linh hoạt như pin tích năng. Chính vì vậy, việc tính toán cụ thể về hệ thống lưu trữ điện năng, quản lý nguồn điện đang được các nhà hoạch định chính sách quan tâm.

Mới đây, tại Hội thảo về Đề án Quy hoạch tổng thể năng lượng quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn 2050, Thứ trưởng Đặng Hoàng An cũng đã đặt ra vấn đề này: “Với điều kiện phát triển năng lượng tái tạo mà không có hệ thống tích trữ năng lượng thì bao nhiêu là giới hạn của năng lượng tái tạo trong hệ thống điện? Và bao giờ thì chúng ta sẽ bắt buộc việc phát triển năng lượng tái tạo phải đi kèm với các hệ thống lưu trữ năng lượng? Các chi phí đó sẽ được tính vào chi phí cuối cùng của toàn ngành năng lượng trong đó có ngành điện là bao giờ?”.

Với hiểu biết về ngành năng lượng tái tạo và dẫn dắt công ty tiên phong phát triển điện mặt trời tại Việt Nam, ông Phạm Nam Phong – Chủ tịch HĐQT, Tổng Giám đốc Công ty CP Điện mặt trời Vũ Phong (Vũ Phong Solar) – cho rằng: Để phát triển bền vững các nguồn năng lượng tái tạo, khai thác tốt tiềm năng của Việt Nam, rất cần thiết phải tính toán về hệ thống lưu trữ năng lượng, quản lý nguồn điện như ý kiến của Thứ trưởng Đặng Hoàng An. Có một lợi thế của Việt Nam khi phát triển năng lượng tái tạo sau nhiều nước phát triển trên thế giới là chúng ta được học hỏi cả về công nghệ lẫn kinh nghiệm vận hành của họ, từ đó chọn lọc, áp dụng cho phù hợp với điều kiện của Việt Nam.

Hiện tại, nhiều nước trên thế giới đang phát triển rất thành công năng lượng tái tạo, ông Phạm Nam Phong có niềm tin rằng, với chuyên môn, tâm huyết và tầm nhìn của các chuyên gia, các nhà nghiên cứu, các nhà hoạch định chiến lược – chính sách, bài toán này sẽ được giải quyết hợp lý và năng lượng tái tạo tại Việt Nam sẽ tiếp tục được phát triển đúng với tiềm năng của nó, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và bảo vệ hệ sinh thái toàn cầu.

Nguồn: Vuphong.vn