Các hệ thống điện trên thế giới đã và đang trải qua các quá trình chuyển đổi lớn, từ nguồn thâm dụng carbon đến nguồn không phát thải carbon, từ nguồn phát điện chủ động đến các nguồn phát đa dạng và phụ thuộc vào thời tiết, từ phát điện tập trung sang phát điện phân tán hơn, từ nhu cầu vận tải và sưởi ấm bằng nhiên liệu hóa thạch sang tăng nhu cầu điện khí hóa.
Đẩy mạnh chuyển đổi năng lượng
Tại Việt Nam, quá trình chuyển đổi năng lượng đang diễn ra mạnh mẽ trong những năm gần đây, phù hợp với xu hướng toàn cầu hướng tới một tương lai bền vững hơn. Sự gia tăng mạnh mẽ của tỉ trọng nguồn phát phụ thuộc vào thời tiết trong cơ cấu phát điện có thể gây ra một số thách thức trong việc vận hành, đòi hỏi được giải quyết khẩn cấp nhằm đảm bảo việc cấp điện một cách ổn định và an toàn, đồng thời tránh nguy cơ buộc phải cắt giảm mạnh nguồn năng lượng sạch.
Một trong các thách thức là lưới điện hiện hữu có thể không được chuẩn bị tốt để đáp ứng với các nguồn phát mới đặt tại các địa điểm xa các trung tâm phụ tải. Khả năng hiện tại của các đường dây truyền tải dài có thể nhanh chóng bị bão hòa dẫn đến tắc nghẽn lưới điện, buộc phải cắt giảm nguồn tái tạo và làm tăng chi phí năng lượng. Một vấn đề quan trọng khác liên quan đến yêu cầu điều độ theo từng thời điểm, với khoảng thời gian chênh lệch từ vài miligiây đến chênh lệch theo mùa. Hệ thống điện cần phải trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn trên toàn lưới, nhằm đạt được các mục tiêu về khí hậu.
Chính vì vậy, để hướng tới mục tiêu giảm nguồn thâm dụng carbon đến nguồn không phát thải carbon, từ nguồn phát điện chủ động đến các nguồn phát đa dạng , những giải giải pháp kỹ thuật đã được Chính phủ và ngành điện lực Việt Nam đặt ra thông qua áp dụng các công nghệ kỹ thuật số và thiết bị tiên tiến nhất do Hitachi Energy cung cấp.
Bằng kinh nghiệm vận hành lưới điện quốc gia và tham chiếu kinh nghiệm của các nước có sự tương đồng về kỹ thuật, trước mắt, Chính phủ đã chấp thuận phương án bù nối tiếp điều khiển bằng thyristor trên đường dây truyền tải điện cao áp (xoay chiều) là giải pháp hữu hiệu để mở rộng khả năng truyền tải của các đường dây dài hiện hữu, vốn bị hạn chế [để tránh] ảnh hưởng của dao động điện áp và góc pha. Tuy nhiên, về dài hạn và đối với đường dây Bắc Nam dài đến 1500km, giải pháp này có thể chưa đủ hiệu quả để giải quyết nhu cầu công suất truyền tải. Truyền tải điện một chiều cao áp dựa trên công nghệ biến đổi nguồn áp có thể nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả tổng thể của hệ thống, bao gồm lưới truyền tải xoay chiều hiện hữu. Hệ thống HVDC đa trạm đầu cuối sẽ cho phép khai thác năng lượng tái tạo từ các địa điểm có công suất phát tốt nhất, truyền đến các trung tâm phụ tải lớn.
Ngoài ra, các giải pháp kỹ thuật số như hệ thống giám sát diện rộng (WAMS) và chương trình khắc phục sự cố có thể giúp phát hiện hiệu quả các nhiễu động nguy hiểm, nhanh chóng đánh giá rủi ro an ninh có thể xảy ra đối với nguồn cung cấp và phản ứng tức thời theo kịch bản đã được lập trình, ví dụ ngừng cấp hay ngừng phát điện.
Đa dang các nguồn năng lượng sạch
Công nghệ lưu trữ năng lượng như pin và thủy điện tích năng đang trở thành một công nghệ hỗ trợ quan trọng cho các hệ thống điện tái tạo. Pin có thể cân bằng hiệu quả các nguồn năng lượng tái tạo thay đổi trong thời gian ngắn bằng cách cung cấp phản ứng tức thời đối với sự mất cân bằng cung cầu đột ngột và duy trì sự ổn định tần số. Trên thực tế, hế thống BESS được trang bị các thuật toán điều khiển máy đồng bộ ảo có thể phản ứng quán tính, tương tự như quán tính cơ học của bánh đà. Thủy điện tích năng được trang bị các máy bơm có thể thay đổi tốc độ thông qua bộ biến đổi tần số tĩnh, có thể điều chỉnh tốc độ và công suất bơm nhịp nhàng, tăng tính linh hoạt và ổn định của hệ thống. Các hồ chứa thủy điện tích năng có thể lưu trữ lượng năng lượng đáng kể trong thời gian dài hơn, cũng như thực hiện được số lượng lớn các chu kỳ sạc - xả trong suốt vòng đời. Theo báo cáo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN): Tính đến thời điểm cuối năm 2022, tổng công suất nguồn điện toàn hệ thống đạt khoảng 77.800 MW, tăng 1.180 MW so với năm 2021 (76.620 MW). Trong đó, nhiệt điện than với tổng công suất là 25.312 MW (chiếm tỷ trọng 32,5%), nhiệt điện khí 7.160 MW (chiếm tỷ trọng 9,2%) và nguồn điện từ năng lượng tái tạo bao gồm cả thủy điện đã chiếm 55,4% công suất toàn hệ thống. Trong đó, tổng công suất nguồn điện từ gió và mặt trời là 20.165 MW (chiếm tỷ trọng 26,4%) và thủy điện (bao gồm cả thủy điện nhỏ) là 22.544 MW (chiếm tỷ trọng 29,0%).. Đặc biệt, với đặc điểm của hệ thống thủy điện Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ trục truyền tải điện xoay chiều cao áp đường dài sử dụng kết hợp hệ thống bù nối tiếp cố định và điều khiển bằng thyristor (TCSC) giúp tối đa hóa khả năng truyền tải bằng cách cải thiện độ ổn định của điện áp và góc pha. TCSC được điều khiển động, liên tục giúp giảm thiểu hiệu tác hại của việc cộng hưởng tần số thấp (SSR) giữa các đường dây điện có trang bị hệ thống bù cố định và máy phát tuabin. Theo Điện lực Việt Nam, tiềm năng của thủy điện là rất lớn, ngoài ra việc phát triển điện gió, điện mặt trời cũng mở ra những triển vọng và tầm nhìn chiến lược trong xây dựng các giải pháp nhằm tiếp tục cung cấp điện một cách đáng tin cậy, ổn định, với giá cả hợp lý trong hành trình tiến tới không phát thải carbon trên toàn bộ hệ thống năng lượng trong trước mắt cũng như lâu dài.
Theo số liệu chưa đầy đủ từ Bộ Công thương, ước tính ngành năng lượng có tổng mức phát thải chiếm khoảng 80% của cả nước (bao gồm năng lượng sử dụng trong sản xuất công nghiệp, điện và vận tải, riêng sản xuất điện tổng mức phát thải chiếm 30% của cả nước). Do đó, tham vọng đưa phát thải về 0 đòi hỏi ngành năng lượng của Việt Nam phải thực sự nỗ lực. Ông Bruce Delteil – Giám đốc Điều hành McKinsey Việt Nam nhận định: Phát triển năng lượng tái tạo sẽ giúp Việt Nam đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng không vào năm 2050. Theo đó, Việt Nam cần chuyển hướng phần lớn năng lượng sang điện gió và mặt trời, bảo đảm đến năm 2050 công suất lắp đặt điện gió đạt khoảng 150GW, phần lớn là ngoài khơi và công suất điện mặt trời khoảng 70GW. Phần công suất còn lại cần chuyển dịch sang thủy điện và ngừng sử dụng than sau năm 2030.
Trước khuyến nghị của Giám đốc Điều hành McKinsey Việt Nam cũng như thực hiện cam kết tại Cop 26, Chính phủ Việt Nam đã và đang hoàn thiện thể chế, và tháo gỡ khó khăn về mặt chính sách để tăng sự quan tâm của các nhà đầu tư, nỗ lực tạo ra môi trường đầu tư ổn định và có thể dự đoán được, đồng thời có những cam kết hỗ trợ để đôi bên cũng có lợi. Tuy nhiên, đứng ở góc độ nhà đầu tư, những nỗ lực trên của Chính phủ nói chung, điện lực Việt Nam nói riêng vẫn chưa thực sự hấp dân, các cơ chế khuyến khích phát triển năng lượng tái tạo còn chưa đưa ra được định hướng lâu dài, nhiều chính sách còn bất cập.
Do đó, để tạo môi trường đầu tư, kinh doanh phát triển các nguồn năng lượng sạch, đàn thay thế từng phần và hoàn toàn năng lượng truyền thống ( sử dụng năng lượng hóa thạch), các cơ quan quản lý của Việt Nam cần cập nhật các quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng cho các công nghệ để nhà đầu tư có thể thuận lợi trong quá trình đưa trang thiết bị, công nghệ vào khai thác phục vụ quá trình sản xuất. Bên cạnh những quy chuẩn về công nghệ thống nhất và có sự tham chiếu, đồng bộ với thế giới thì những vướng mắc trong quản lý đất đai và những chính sách đặc thù cho các dự án năng lượng tái tạo cũng cần được nới lỏng. Nút thắt về cơ chế, chính sách và hệ thống pháp luật được điều chỉnh sẽ tạo thuận lợi cho chuyển đổi xanh trong lĩnh vực năng lượng được thực hiện đồng bộ. Đây cũng là cơ sở để Chính phủ tiến hành phê duyệt chính thức Quy hoạch Điện VIII (tháng 5-2023) với quyết tâm được đưa ra chính là ưu tiên chuyển đổi năng lượng xanh. Trong đó, có sự phân định rõ ràng về phân khu, mục tiêu phát triển. Cụ thể, khu vực vùng ĐBSCL, sẽ phát triển mạnh với năng lượng điện gió, năng lượng mặt trời. Từ đó, giúp phát triển hàng loạt những giải pháp hữu hiệu cho việc quản lý năng lượng một cách hiệu quả, đáp ứng tối ưu cho sự phát triển, mở ra một chương mới về sự chuyển dịch cơ cấu năng lượng, làm nền tảng vững chắc cho định hướng phát triển xanh, sản xuất thông minh hơn. Miền Bắc, miền Trung là thủy điện và điện gió…
Hiện các nguồn năng lượng và các giải pháp chuyển đổi số ngành năng lượng đã và đang giúp “xanh hóa” ngành năng lượng, đây cũng là đích đến của Chính phủ Việt Nam trong quyết tâm thực hiện mục tiêu chuyển đổi xanh toàn diện.
Nguyễn Nam
