"Thủy điện đã khai thác hết,ếukhôngcóđiệnhạtnhâbilibili điện than thì ô nhiễm, điện khí thì đắt, điện hạt nhân vừa đắt vừa rủi ro, điện tái tạo không ổn định, vậy giải pháp của anh là gì?".
Đó cũng là băn khoăn của nhiều bạn đọc, nên trong bài này, tôi chủ yếu bàn về giải pháp nguồn cung điện và cân đối cung - cầu, điều tôi còn "nợ" từ những bài viết trước.
Báo cáo lộ trình đạt phát thải ròng bằng 0 (Net Zero Emissions) đến năm 2050 của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA, 2023) chỉ ra, việc đạt phát thải ròng bằng 0 của ngành năng lượng toàn cầu gần như phải dựa hoàn toàn vào các nguồn năng lượng tái tạo. Cụ thể, sản lượng điện từ các nguồn tái tạo chiếm tỷ trọng gần 60% năm 2030 và 90% năm 2050 trên toàn cầu. Trong đó, sản lượng điện gió và điện mặt trời chiếm tỷ trọng 40% năm 2030 và hơn 70% năm 2050.
Nói cách khác, điện gió và điện mặt trời là trụ cột của ngành năng lượng thế giới để đạt Net Zero.
Cam kết mạnh mẽ về Net Zero của Việt Nam cũng đã nhận được nhiều hỗ trợ của cộng đồng quốc tế, quan trọng nhất là chương trình Đối tác Chuyển đổi Năng lượng Công bằng (JETP) nhằm huy động 15,5 tỷ USD trong 3-5 năm tới. Theo JETP, Việt Nam đặt mục tiêu đạt tỷ trọng 47% sản lượng điện tái tạo năm 2030.
Phương án điều hành của Quy hoạch Điện 8 đặt mục tiêu đạt tỷ trọng hơn 37% sản lượng điện tái tạo năm 2030. Cụ thể, thủy điện gần 18%, điện gió và mặt trời hơn 19%.
Quy hoạch này để ngỏ khả năng tăng tỷ trọng sản lượng điện tái tạo lên 47% theo JETP. Vì thủy điện hầu như bão hòa, việc thỏa mãn mục tiêu này chỉ có thể trông cậy vào điện gió và mặt trời với tỷ trọng gần 30% năm 2030.
Nói đơn giản, Việt Nam đã cam kết đạt tỷ trọng điện gió và mặt trời gần bằng một phần ba tổng sản lượng điện quốc gia trong vòng bảy năm tới.
Như vậy, về việc lựa chọn nguồn điện nào để phát triển, câu trả lời từ quốc tế và cam kết của Việt Nam đã rõ ràng: điện gió và điện mặt trời.
Điều chính đáng hơn cần quan tâm, là cần làm gì để huy động tối đa hai nguồn điện tái tạo này?
Có ý kiến cho rằng điện tái tạo "đỏng đảnh", gây mất ổn định hệ thống, làm khó khăn trong công tác điều hành. "Giả sử đùng một cái" gió ngừng thổi hay đám mây bay qua làm điện gió hay điện mặt trời "đứng hình" thì lấy nguồn điện nào bù vào cho kịp?
Năng lượng mặt trời và gió có đặc điểm nổi bật là tính biến đổi (variability) và bất định (uncertainty), sản lượng biến động theo thời tiết và thời gian. Vì vậy, chúng được gọi chung là năng lượng tái tạo biến đổi (Variable Renewable Energy, VRE). Nhưng không vì thế mà nhân loại bó tay với nguồn điện từ VRE.
Số liệu từ Viện Năng lượng (Anh) năm 2022 cho thấy sản lượng VRE của toàn khối EU đạt tỷ trọng 22,3%, và toàn châu Âu là 20,5%. Kỷ lục thế giới về sản lượng VRE là Đan Mạch (61%), tiếp đến là Uruguay (38%), Lithuania (36,4%)... Tổng cộng, 25 quốc gia có sản lượng VRE trên 15%, trong đó gồm cả những nước đang phát triển như Chile (26,7%), Brazil hay Morroco (đều 16,5%). Chỉ số tỷ trọng VRE càng cao thể hiện mức độ thành công trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch.
Hiện tại, tỷ trọng sản lượng VRE của Việt Nam ở mức trung bình của thế giới (12%), và xếp thứ 30 toàn cầu.
Trong các hệ thống điện, tính linh hoạt là rất cần thiết để đảm bảo sự cân bằng liên tục giữa cung và cầu. Khi lưới điện có sự tham gia ngày càng tăng của điện gió và điện mặt trời, gia tăng tính linh hoạt là yêu cầu sống còn. Những thách thức điều hành khi sản lượng VRE ngày càng cao cho thấy lưới điện Việt Nam chưa theo kịp yêu cầu cải thiện tính linh hoạt này.
Theo truyền thống, tính linh hoạt chủ yếu được điều chỉnh từ phía cung, với việc huy động các nguồn phát điện tức thời để điều chỉnh sản lượng theo nhu cầu, ví dụ để đáp ứng nhu cầu phụ tải tăng cao vào giờ cao điểm. Nghĩa là, cầu bao nhiêu thì cung đáp ứng bấy nhiêu. Cách điều hành này đã không còn phù hợp vì chi phí quá cao cho các nguồn dự phòng.
Ngày nay, tính linh hoạt của hệ thống có thể áp dụng đồng bộ cả phía cung, phía cầu hoặc cả cung và cầu.
Trước hết, về phía cung, là lựa chọn những công nghệ phát điện có tính linh hoạt cao để có thể được khởi động, tắt và điều khiển, nhằm điều chỉnh sản lượng điện nhanh chóng và thường xuyên. Ví dụ, các nguồn phát linh hoạt như nhà máy thủy điện có hồ chứa, nhà máy điện tuabin khí hay chạy dầu diesel có thể nhanh chóng tăng hay giảm sản lượng để cân bằng và hỗ trợ tương ứng cho những thay đổi trong sản lượng VRE. Đây là điều mà Việt Nam đã và đang áp dụng.
Tiếp theo, về phía cầu, là điều chỉnh nhu cầu sử dụng điện theo thời gian để giảm áp lực về phụ tải giờ cao điểm và hỗ trợ duy trì cân bằng hệ thống, ví dụ thông qua quản lý phụ tải điện (demand response management) được hỗ trợ bởi công nghệ lưới điện thông minh (smart grid). Bộ Công thương cũng vừa trình Chính phủ việc xây dựng đề án lưới điện thông minh nhằm hỗ trợ quá trình chuyển dịch năng lượng.
Cuối cùng, áp dụng các công nghệ lưu trữ như thủy điện tích năng và pin tích trữ, chính là giải pháp can thiệp để cân bằng cung - cầu. Lưu trữ điện năng đóng vai trò trung gian cho nguồn phát, giúp dịch chuyển thời gian phát điện và tiêu thụ điện một cách chủ động, để cung và cầu gặp nhau, khi cần là có. Ví dụ, điện dư thừa từ gió và mặt trời lúc thấp điểm có thể được lưu trữ và sử dụng lúc cao điểm. Giải pháp này khắc phục đặc tính thường bị "hờn trách" của VRE: "khi tôi cần thì anh không có, khi anh có thì tôi không cần".
Như vậy, Việt Nam có thể làm gì để nâng cao tính linh hoạt của hệ thống điện, từ đó cho phép huy động sản lượng điện gió và mặt trời cao hơn? Tôi đề xuất hai giải pháp về phía cung và một giải pháp về cân bằng cung - cầu.
Thứ nhất, điện than đang chiếm tỷ trọng lớn nhất của toàn hệ thống với gần một phần ba công suất và 39% sản lượng, nên cải thiện sự linh hoạt của các nhà máy điện than sẽ giúp nâng cao sự linh hoạt của hệ thống. Nếu các nhà máy điện than có khả năng nhanh chóng giảm hay tăng công suất, chúng sẽ đóng vai trò rất lớn trong việc "nhường chỗ" hoặc bổ sung khi sản lượng VRE tăng hay giảm tương ứng.
Đây là giải pháp mà các nước như Mỹ, Nhật, Đức, Trung Quốc... áp dụng. Ví dụ, Trung Quốc đã cải tạo các nhà máy điện than để giảm thời gian khởi động xuống chỉ còn một giờ, và vận hành với công suất tối thiểu bằng 10% công suất định mức. Tức là, một tổ máy có công suất 1.000 MW nhưng khi cần chỉ vận hành ở công suất 100 MW, nhường bớt 900 MW kia cho điện gió và mặt trời tương đương lên lưới.
Hiện tại, các nhà máy điện than Việt Nam có thời gian khởi động từ 5 đến 10 giờ, và chỉ có thể điều chỉnh vận hành với công suất tối thiểu bằng 50% công suất định mức. Do thời gian khởi động dài và khả năng điều chỉnh công suất kém, điện than khó nhường chỗ cho điện mặt trời và điện gió lên lưới khi sản lượng hai nguồn này tăng cao và nhu cầu phụ tải xuống thấp, dẫn đến phải cắt giảm điện sạch. Nếu điều kiện kỹ thuật cho phép điện than giảm công suất vận hành xuống một nửa so với hiện nay, hệ thống sẽ tạo ra dư địagần 20% sản lượng điện cho VRE bù vào. Nghĩa là, lưới điện có thể tích hợp tỷ trọng VRE trên 30% chỉ bằng giải pháp cải thiện sự linh hoạt của điện than.
Thứ hai, là nâng cao năng lực dự báo sản lượng VRE, nhờ đó áp dụng chu kỳ điều độ ngắn hơn. Đây là giải pháp ít tốn kém nhất để cải thiện hiệu quả điều độ thông qua giảm thiểu nguồn dự phòng, tối ưu chi phí vận hành, ổn định lưới, hạn chế cắt giảm công suất và tận dụng tối đa nguồn điện tái tạo.
Hiện tại, hầu hết các nhà điều hành hệ thống ở Mỹ, Canada, Australia và châu Âu đều đã áp dụng chu kỳ điều độ và giao dịch thị trường điện 5 phút, thậm chí có thể giảm xuống một phút và theo thời gian thực.
Việt Nam đã nỗ lực giảm chu kỳ điều độ và điều hành giao dịch thị trường điện từ 60 phút xuống còn 30 phút. Sẽ hiệu quả hơn nếu cải thiện năng lực dự báo VRE và hướng tới chu kỳ điều độ và giao dịch thị trường điện ngắn hơn, ví dụ 15 phút, 10 phút hay 5 phút.
Áp dụng các công cụ dự báo nâng cao về tốc độ gió và bức xạ mặt trời có thể giúp nhà điều hành dự báo sản lượng VRE chính xác đến từng phút, từng giờ, trong ngày tới hay tuần tới. Do đó, cho rằng điện gió hay điện mặt trời bất ngờ "đứng hình" vì "gió ngừng thổi hay đám mây bay qua", gây khó khăn cho nhà điều hành chỉ là chuyện khôi hài.
Thứ ba, là đầu tư vào lưu trữ điện năng.
Nghiên cứu của Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia Mỹ (NREL) kết luận có thể tích hợp tỷ trọng sản lượng VRE đến 25% vào lưới điện chỉ bằng các giải pháp kỹ thuật và quản lý, và đầu tư vào lưu trữ điện là lựa chọn sau cùng. IEA cũng khẳng định tỷ trọng sản lượng VRE trên 30% có thể đạt được với chi phí gia tăng không đáng kể nhờ vào cải thiện chính sách, hệ thống quản lý, vận hành, và lập kế hoạch tốt hơn.
Theo đó, Việt Nam có thể đạt tỷ trọng sản lượng VRE tối thiểu 25% mà chưa cần lưu trữ điện năng. Tuy nhiên, nên chuẩn bị sẵn sàng để đầu tư nhiều hơn vào lưu trữ điện năng cho cam kết Net Zero.
Với thủy điện tích năng, Việt Nam đang xây dựng nhà máy điện tích năng Bác Ái (Ninh Thuận), và đang có kế hoạch xây các nhà máy tương tự tại Sơn La, Lâm Đồng, Ninh Thuận, Bình Thuận.
Với pin tích trữ, điều lạc quan là giá pin đang giảm. NREL dự báo giá pin tích trữ sẽ giảm một phần ba đến năm 2030 và giảm một nửa đến năm 2050. Hiện tại, suất đầu tư tối đa của điện mặt trời có pin tích trữ là 1.600 USD/kW, của điện gió trên bờ có pin tích trữ là 2.250 USD/kW, và của điện gió ngoài khơi là 5.000 USD/kW.
Chưa tính đến xu hướng giảm giá, điện tái tạo kèm pin tích trữ vẫn rẻ hơn rất nhiều so với điện hạt nhân (suất đầu tư 8.475-13.925 USD/kW). Cần nhắc lại: khi hầu hết các nguồn điện và hệ thống lưu trữ đều giảm giá theo thời gian, chi phí đầu tư điện hạt nhân tiếp tục tăng vì những yêu cầu ngày càng cao về an toàn.
Những phân tích trên cho thấy Việt Nam hoàn toàn có thể có nguồn điện sạch, đáng tin cậy, an toàn, giá cả hợp lý và đảm bảo an ninh năng lượng, mà không cần phải đầu tư vào điện hạt nhân.
Tôi muốn nhấn mạnh rằng không có giải pháp nào là tuyệt đối hoàn hảo cho bài toán năng lượng Việt Nam. Có chăng, đó có thể là giải pháp tốt nhất dựa trên sự cân bằng hài hòa giữa lợi ích, chi phí, kiểm soát rủi ro và giảm thiểu tác động môi trường trong khả năng đáp ứng cả về ngắn hạn và dài hạn, có khả năng đáp ứng nhu cầu của thế hệ hiện tại mà không "ăn vào tương lai".
Con đường năng lượng hợp lý của Việt Nam trong 30 năm tới là năng lượng sạch, với trụ cột là điện gió và điện mặt trời kết hợp lưu trữ điện năng.
Nguyễn Đăng Anh Thi