Điện tái tạo và điện hạt nhân: Hai nguồn chiến lược của Việt Nam

Tích hợp phát triển năng lượng tái tạo hợp lý với nguồn điện truyền thống
Mở rộng quy mô điện hạt nhân toàn cầu: Chuyện riêng của ngành hạt nhân?

PGS, TS. BÙI HUY PHÙNG - TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tiêu thụ năng lượng sơ cấp và sản xuất điện toàn cầu

Dưới đây giới thiệu vài con số thống kê tổng hợp năng lượng mới nhất của BP [1], bảng 1 và 2, cho phép hình dung bức tranh chung sử dụng năng lượng, cũng như điện năng toàn cầu trong những năm gần đây.

Bảng 1: Tiêu thụ năng lượng sơ cấp toàn cầu theo dạng năng lượng (triệu TOE):

Từ số liệu trong bảng 1 cho thấy, tiêu thụ năng lượng sơ cấp đang tăng, năm 2018 đạt trên 13,86 tỷ TOE với tốc độ tăng khoảng 1,5%/năm, tất cả các dạng năng lượng đều tăng, kể cả năng lượng hạt nhân, năng lượng tái tạo (NLTT) tăng nhanh hơn cả (khoảng 15-16%/năm), các nguồn năng lượng hóa thạch chiếm tới 90% tổng tiêu thụ năng lượng sơ cấp.

Với mức tiêu thụ năng lượng như nói trên, các nguồn năng lượng truyền thống đang dần cạn kiệt. Một số đánh giá tuy có khác nhau, nhưng đều cho thấy: nguồn thủy năng đã cạn; dầu mỏ và khí đốt chỉ còn sử dụng khoảng 50 năm; nguồn than trữ lượng dồi dào hơn (khoảng 1000 tỷ tấn), còn có thể sử dụng khoảng trên 100 năm. Riêng tiềm năng NLTT và hạt nhân được đánh giá là vô tận.

Bảng 2: Điện năng sản xuất toàn cầu theo dạng nhiêu liệu (tỷ kWh):

Bảng 2 cho thấy, sản xuất điện năng toàn cầu đang tăng với tốc độ khoảng 2,5%/năm. Năm 2018, đạt trên 26,46 nghìn tỷ kWh, trong đó chỉ dầu cho sản xuất điện giảm; khí đốt, thủy năng đều tăng. Than vẫn tăng về trị tuyệt đối, tỷ trọng có giảm nhưng vẫn ở mức trên 38%. Điện hạt nhân sau sự cố Fukushima, một số nước điều chỉnh giảm, nhưng nhìn chung vẫn liên tục tăng, chiếm trên 10% tổng sản xuất điện toàn cầu. Sản xuất điện từ năng lượng hóa thạch chiếm tới 75% tổng sản xuất toàn cầu. Điện từ NLTT tăng nhanh trong những năm vừa qua, năm 2018 đạt 2480,4 tỷ kWh chiếm 9%.

Sản xuất và tiêu thụ năng lượng Việt Nam

Thực trạng tiêu thụ năng lượng Việt Nam thời gian qua tăng nhanh. Theo số liệu thống kê của Chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng (SDTK&HQNL), tiêu thụ năng lượng cuối cùng của Việt Nam năm 2012 là 56,7 triệu TOE, năm 2015 tiêu thụ khoảng 70 triệu TOE, năm 2018 khoảng 80 triệu TOE, tăng bình quân 6-7%/năm. Năm 2018 tiêu thụ than đạt khoảng 40 triệu tấn; dầu thô 17 triệu tấn; khí đốt khoảng10 tỷ m3. Tiêu thụ điện những năm qua tăng nhanh (khoảng 9-10 %/năm). Năm 2019 có tổng công suất điện 54.880 MW, sản xuất điện năng đạt gần 240tỷ kWh; điện thương phẩm đạt 209,4tỷ kWh, điện thương phẩm tăng 8,8% so với 2018; tiêu thụ điện đầu người 2.177kWh. Cơ sở hạ tầng của ngành năng lượng phát triển nhanh. Hiện về quy mô nguồn điện đã đứng thứ nhì khu vực Đông Nam châu Á, thứ 30 trên thế giới. Nội dung sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường đang từng bước được quản lý tốt hơn, nhưng hiệu quả sử dụng còn thấp.

Điện thương phẩm và tốc độ tăng giai đoạn mười năm qua (2010-2019) được trình bày dưới đây.

Theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh (QHĐ VII ĐC) [2], tổng điện năng sản xuất so với QHĐ VII, được điều chỉnh giảm khoảng 20%. Cụ thể, năm 2015: 164 tỷ; 2020: 265 tỷ; 2025: 400 tỷ; 2030: 575 tỷ kWh. Trong đó, nhiệt điện than có tỷ trọng lớn, trên 50% tổng sản xuất điện, thủy điện giảm từ 25 xuống 12,4%, điện từ khí đốt ở mức 17-19%, điện tái tạo tăng 6,5-6,9% giai đoạn 2020-2025 lên 10,7% vào 2030. So với QHĐ VII, tỷ trọng điện năng từ NLTT được điều chỉnh tăng 1,8 lần, nhưng lượng tuyệt đối chỉ 1,3 lần, vì tổng điện năng sản xuất được điều chỉnh giảm 20%. Theo đó, điện sản xuất đầu người thực tế, năm 2016: 2.010 kWh; năm 2017: 2.050 kWh; năm 2018: 2.250 kWh và năm 2019: 2.407 kWh.  

Với mức tiêu thụ và dự báo như đã trình bày trên, có thể dẫn tới nhận xét:

1/ Tiêu thụ năng lượng Việt Nam còn thấp, so với mức trung bình thế giới, tiêu thụ năng lượng nói chung Việt Nam chỉ mới khoảng 40%, tiêu thụ điện chỉ khoảng 65%; đã vậy hiệu quả sử dụng năng lượng của chúng ta còn rất thấp, tính bình quân cho một đô la GDP, tiêu thụ điện ở Việt Nam cao gấp 3-4 lần so với các nước tiên tiến.

2/ Tuy nhiên, trong thời đại ngày nay việc sử dụng công nghệ cao, tiêu thụ ít năng lượng mà hiệu quả, phát triển bền vững, bảo vệ môi trường mới là điều đáng quan tâm.

3/ Với mức tiêu thụ năng lượng còn khá khiêm tốn, Việt Nam đã thể hiện thiếu nguồn: thủy điện đã cạn, thủy điện tích năng mới khởi công mà phải có "nguồn rỗi" mới tích năng được; than, dầu khí không nhiều, những năm gần đây đã phải nhập hàng chục triệu tấn than, dầu... do đó, yêu cầu bổ sung và chuyển đổi cơ cấu nguồn năng lượng là cần thiết, khách quan. 

Như chúng ta biết, các loại nguồn năng lượng đều có những ưu, nhược điểm. Trong phạm vi bài viết này xem xét "điện tái tạo" (ĐTT) và "điện hạt nhân" (ĐHN) có những đặc điểm gì có thể bổ trợ "thủ túc" cho nhau.

- Đặc điểm nguồn điện hạt nhân:

1/ Công nghệ lò phản ứng hạt nhân, tua bin, máy phát đã được tiêu chuấn hóa, tự động hóa với mức độ cao, an toàn hạt nhân ngày càng hoàn thiện.

2/ Quy mô công suất lớn, tổ máy có thể đạt 1.000 MW và cao hơn.

3/ Hệ số công suất (HSCS), khả năng mang tải cao (85-90%).

4/ Số giờ làm việc đạt trên 7.500 giờ/năm.

5/ Tính kinh tế cao, giá điện có thể đạt khoảng 7 cents/kWh (tùy từng quốc gia).

6/ Nhiên liệu sử dụng là khoáng sản uranium. Hiện nay tùy thuộc công nghệ và tài chính, tiềm năng có thể sử dụng hàng trăm năm, tương lai công nghệ lò nơtron nhanh hoàn thiện, tiềm năng Urani và cả Thori có thể đảm bảo sử dụng lâu dài.

7/ Không phát thải khí nhà kính, sử dụng ít diện tích đất và lượng chất thải ít; tuổi thọ nhà máy dài hơn nhiều so với nhiệt điện truyền thống.

8/ Tạo điều kiện tốt cho nhiều ngành phát triển: khoa học cơ bản, y học, cơ khí, điều khiển, vật liệu, công nghệ hóa học, nhiều ứng dụng trong công, nông nghiệp, bảo vệ môi trường…

9/ Nhược điểm, có khả năng rò rỉ phóng xạ, kể cả từ chất thải - là điều làm cộng đồng lo ngại sự cố hạt nhân.

Từ khi con người xây dựng nhà máy ĐHN đầu tiên đến nay đã 6-7 thập niên, công nghệ đã không ngừng được cải tiến qua 3-4 thế hệ, mức độ an toàn hạt nhân ngày càng cao, đóng góp trên 10% tổng điện sản xuất toàn cầu với giá ngang ngửa với nhiệt điện than. Về sự cố và tai nạn đã có xẩy ra, nhưng điển hình có hai sự cố.

Một là: Sự cố Chernobyl (năm 1986), đã làm 60 người tử vong trực tiếp khi sự cố xẩy ra và sau đó do nhiễm phóng xạ.

Hai là: Năm 2011, sự cố Fukushima tại Nhật Bản do động đất lớn cùng với sóng thần cao 14-15m đã gây thiệt hại lớn về người và kinh tế cho Nhật Bản. Nhà máy điện bị sự cố, phải sơ tán lượng người lớn ở khu vực xung quanh nhà máy, tuy nhiên không có người chết vì phơi nhiểm phóng xạ. Đây là những tai nạn rất nghiêm trọng, khắc phục khó khăn, tốn kém.

Tuy nhiên, những tai nạn của nhà máy điện cổ điển, công nghiệp khác cũng không kém phần tồi tệ. Thống kê có rất nhiều, đơn cử một số vụ, sự cố vỡ đập thủy điện ở Trung Quốc (năm 1975); sự cố vỡ đập Thuỷ điện Xepian-Xe Nam Noy (tháng 7/2018) ở nam Lào đã làm ngập nhiều làng; năm 1984 vụ rò khí Bhopal tại Nhà máy Union Carbide (Ấn Độ), các tai nạn sập hầm mỏ, nổ lò hơi nhiệt điện cũng xẩy ra không ít. Tuy nhiên, không vì sự cố mà chúng ta từ bỏ, kỳ thị các ngành công nghiệp này.

- Đặc điểm nguồn điện năng lượng tái tạo:

Những năm gần đây, NLTT được chú ý phát triển nhanh. Sau đây đề cập hai nguồn chủ yếu: Mặt trời và gió.

Suất đầu tư và giá điện từ năng lượng mặt trời (ĐMT) và gió đã giảm nhiều trong 5-7 năm gần đây. Đầu tư ĐMT hiện nay ở châu Á khoảng 1.100 USD/kW, điện gió trên bờ, ngoài khơi tương ứng khoảng 1.700 USD/kW, 4.500USD/kW; giá ĐMT bình quân trên thế giới khoảng 9 cent/kWh, châu Á khoảng 11 cent/kWh.

Ở Việt Nam, các dự án ĐMT tại Ninh Thuận đầu tư khoảng 1.050 USD/kW, điện gió trên bờ khoảng 2.500 USD/kW, giá FIT cho ĐMT: 9,35 cent/kWh (theo QĐ11 của Thủ tướng Chính phủ năm 2017).

- Điện mặt trời và gió có những ưu điểm và hạn chế:

1/ Năng lượng mặt trời và gió ở việt Nam có tiềm năng lớn.

2/ Không phát thải khí nhà kính.

3/ Công nghệ ĐMT và gió đang ngày càng hoàn thiện, công suất tổ máy đang được tăng lên, chi phí đầu tư, giá thành điện những năm gần đây đã giảm nhiều và còn khả năng giảm tiếp. Tuy nhiên,

4/ Từ đặc điểm tự nhiên, thời tiết ai cũng rõ, ĐMT và gió không liên tục, đặc biệt là mặt trời, vì thế hệ số sử dụng công suất (HSCS) rất thấp - đối với ĐMT chỉ khoảng 15-18%, điện gió trên bờ khoảng 30%, điện gió ngoài khơi khoảng 35-38%, trong khi điện sinh khối là 70%, nhiệt điện than, dầu, khí 75-80%, điện hạt nhân tới 90%.

5/ Bởi HSCS của ĐMT và gió thấp, các nguồn này không thể đảm bảo cung cấp năng lượng liên tục, nhất là ban đêm, lúc lặng gió, thời tiết cực đoan. Giá điện từ ĐMT và gió thường được thông báo là tính với công suất trang bị khi có nắng, có gió; muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cần có công suất nguồn truyền thống hỗ trợ, dự phòng và ắc quy tích năng lượng, cần chi phí lớn, cần tính toán đầy đủ minh bạch.

6/ Điện mặt trời và gió thường phân tán, sử dụng đất xây dựng lớn, khâu truyền tải, phân phối rất khó khăn, làm tăng chi phí; tuổi thọ được đánh giá khoảng 20 năm.

7/ Ở Việt Nam gần đây phát triển năng lượng tái tạo thiếu quy hoạch, đặc biệt ĐMT phát triển khá ồ ạt, có thể nói rối loạn, tổng công suất lắp đặt đã lên gần 5.000 MW và còn trên 200 dự án chờ phê duyệt. Tuy tổng công suất ĐMT và điện gió đạt gần 9,2% tổng công suất hệ thống, nhưng lượng điện chỉ chiếm khoảng 2,6% hệ thống. Nhiều dự án ĐMT ở miền Trung có nguồn không tải được; chưa đồng bộ với hệ thống điện, giá điện theo QĐ11-2017 đã có những bất cập, cần có những nghiên cứu điều chỉnh theo hướng đấu thầu nhằm giảm giá điện.

- Một số nghiên cứu gần đây theo hướng tích hợp:

Một là: Trong khuôn khổ dự án "Tích hợp các mục tiêu NLTT vào hệ thống điện Việt Nam" do World Bank giúp Bộ Công Thương thực hiện [7], Báo cáo kết quả sơ bộ tại Hội thảo Hà Nội ngày 30-5-2018 cho thấy, các chuyên gia quốc tế đã có tính toán bước đầu tích hợp NLTT với hệ thống điện Việt Nam. Trên cơ sở QHĐ VII ĐC, nếu giảm 25% CO2, than 10%, phải đầu tư thêm 45 tỷ USD cho NLTT, để ổn định hệ thống điện cần đầu tư thêm 12 tỷ USD cho công suất dự trữ, cho đến 2035. Kết quả tính toán còn cần thảo luận cả về phương pháp và cơ sở dữ liệu. Chính các chuyên gia quốc tế thực hiện cũng thừa nhận ngay tại hội thảo: Đây mới chỉ là "bài tập", chỉ là "lời nhắn" góp phần tiếp tục xây dựng Quy hoạch điện VIII tới đây.

Hai là: Dự án hợp tác của Bộ Công Thương và Đan Mạch: Triển vọng năng Việt nam 2019 - EOR19 [8,9], kết quả mới được thông báo tại Hội thảo ngày 4/11/2019 tại Hà Nội, với những tính toán khá khoa học, báo cáo đã thông báo một số kịch bản phát triển năng lượng và nguồn điện, khuyến nghị một số chính sách cho Việt Nam. Tuy nhiên, những đề nghị về nguồn năng lượng, tỷ trọng NLTT, lưới điện thông minh, ổn định hệ thống… chắc còn cần tính toán và thảo luận cụ thể hơn.

Ba là: Nhiều năm qua Quy hoạch điện lực có những bất cập [2,3,4], năm 2017 Bộ Công Thương đã yêu cầu xây dựng Quy hoạch phát triển năng lượng quốc gia giai đoạn 2016-2025, định hướng đền 2035. Báo cáo được Viện Năng lượng chuẩn bị từ 6/2017 [4], tuy còn một số nội dung về phương pháp, tính cập nhật của số liệu… cần được thảo luận, nhưng báo cáo đã được chuẩn bị khá công phu, tính toán Quy hoạnh điện lực quốc gia trong mối quan hệ với các nguồn năng lượng chung, đáng tiếc công việc bị ngưng lại, chờ xây dựng Quy hoạch điện VIII (!)

Nhận xét

Thứ nhất: Với bối cảnh nói trên, có thể nhận định: Hiện nay và tương lai gần, điện tái tạo chưa thể thay thế trực tiếp với số lượng lớn và đáng tin cậy cho các nguồn điện truyền thống từ điện than, khí đốt, thủy điện lớn, điện hạt nhân.

Thứ hai: Chưa có dự án nào xem xét tính toán chi tiết mối quan hệ bổ trợ, gắn kết giữa điện tái tạo và điện hạt nhân.

Thứ ba: Nguồn điện tái tạo và điện hạt nhân có tiềm năng lâu dài, không phát thải KNK, HSCS tuy chênh lệch nhau lớn, nhưng lại có thể bổ trợ nhau cùng các nguồn năng lượng khác đảm bảo cung cấp năng lượng liên tục, bền vững, an ninh. Điều này cho phép ta nghĩ rằng: Hai nguồn điện hạt nhân và điện tái tạo sẽ trở thành hai nguồn năng lượng chiến lược lâu dài.

Phát triển tích hợp điện tái tạo và điện hạt nhân:

Quyết định 1264/QĐTTg, phê duyệt ngày 3/10/2019, đã yêu cầu nghiên cứu thực hiện "Quy hoạch năng lượng tổng thể quốc gia" (QHNLTT). Theo đó, cần xác lập cơ cấu các nguồn năng lượng và nguồn điện tối ưu cho cả giai đoạn quy hoạch. Như vậy, cần xuất phát từ tình hình phát triển kinh tế - năng lượng - môi trường  quốc tế, chiến lược phát triển KT-XH của đất nước, điều kiện các nguồn năng lượng trong và ngoài nước, các thông tin thống kê, dự báo nhu cầu năng lượng, tiến bộ công nghệ, các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật - môi trường của các nguồn năng lượng. Tính toán khả năng thay thế lẫn nhau giữa chúng, xác định mối quan hệ cạnh tranh, bổ trợ cho nhau giữa các nguồn năng lượng. Theo quan điểm tiệm cận hệ thống, các phương pháp và công cụ tính toán hiện đại sẽ được sử dụng để xây dựng quy hoạch, mà hiện nay Việt Nam đã được chuyển giao và nghiên cứu, được liệt kê trình bày tại [4,5,6,7,8].

QHTTNLQG, về mặt khoa học và pháp lý Việt Nam hoàn toàn có cơ sở để thực hiện. Tuy nhiên, cũng đang có những khó khăn không nhỏ, thời gian cho phép xây dựng quy hoạch ngắn, mà nhiều tư liệu cần thiết chưa đầy đủ, đặc biệt dữ liệu về Quy hoạch tổng thể quốc gia; Quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2021-2030, tầm nhìn 2050 mới khởi động. Nhiều số liệu về chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật - môi trường, dự báo công nghệ… còn thiếu cả về số lượng và độ tin cậy. 

Tính toán Quy hoạch sẽ xác định những kịch bản phát triển tối ưu/hợp lý về năng lượng chung, trong  đó Quy hoạch điện quốc gia, giai đoạn 2021-2030 và tầm nhìn 2045 là trung tâm. Các kịch bản được đề nghị sẽ kiến nghị cơ cấu, khối lượng các nguồn năng lượng, nguồn điện cần được huy động, để đảm bảo nhu cầu vùng, quốc gia với tổng chi phí hệ thống tối ưu qua các năm, giai đọan của quy hoạch. Các kết quả được kiến nghị phải thông qua tính toán khoa học, chi tiết và có cơ sở pháp lý. 

Kết luận và Kiến nghị 

1/ Thế giới đang giai đoạn chuyển đổi cơ cấu sử dụng năng lượng đảm bảo công bằng xã hội. Việt Nam đang trong quá trình chuyển đổi mô hình phát triển bền vững. Chính phủ đã giao nhiệm vụ xây dựng QHNLTTQG, thực hiện theo Luật Quy hoạch là hoàn toàn cần thiết và đúng đắn. Đây là cơ sở khoa học và pháp lý để tiến hành các quy hoạch phân ngành năng lượng, đặc biệt là Quy hoạch đện lực VIII.

2/ Nên tổ chức các hội thảo khoa học để thảo luận về chiến lược phát triển năng lượng và cơ cấu nguồn điện tương lai, mời đầy đủ các nhà khoa học trong nước và quốc tế tham gia.

3/ Cần tổ chức tính toán khoa học, chi tiết với cơ sở dữ liệu tin cậy để xác định quá trình phát triển tích hợp với cơ cấu hợp lý các nguồn điện tái tạo với các nguồn truyền thống, đặc biệt làm rõ sự bổ trợ giữa hai nguồn có tính chiến lược là điện tái tạo và điện hạt nhân trong giai đoạn Quy hoạch đến 2030 và tầm nhìn 2045, để sớm chuẩn bị triển khai, đặc biệt là nguồn nhân lực về hạt nhân.

4/ Đề nghị Bộ Công Thương tổ chức, huy động các đơn vị có năng lực liên quan tham gia xây dựng Quy hoạch này. Tổ chức đấu thầu tư vấn lập quy hoạch và tiến hành các nội dung theo luật định.

5/ Kiến nghị Chính phủ xem xét điều chỉnh thêm thời gian xây dựng QHTTNLQG; mặt khác chỉ đạo đẩy nhanh Quy hoạch tổng thể quốc gia./.

Hà Nội, đầu Xuân Canh Tý - 2020

Tài liệu tham khảo: 

[1] BP Statistical Review of the WE-2019

[2] EIA-Nuclear Power Economics, 2019

[3] QHĐ VII- 2011và QHĐ VII ĐC 3-2016

[4] Bùi Huy Phùng - Bất cập của QHĐ VII và kiến nghị khắc phục, Tạp chí Năng lượng Việt Nam, 5-2018

[5] Báo cáo Dự thảo QH NLTT - Viện NL- Bộ CT- 7-2017

[6] Bùi Huy Phùng - Tích hợp phát triển ĐTT hợp lý với các nguồn điện truyền thống, Tạp chí Năng lượng Việt Nam,12-2019

[7] Bùi Huy Phùng, QHNLTTQG là cơ sở khoa học và pháp lí của các QH phân ngành năng lượng, Tạp chí Năng lượng Việt Nam, (số 8,9), năm 2012

[8] Tài liệu hội thảo Bộ CT và WB, Hà Nội 2018

[9] BC Triển vọng NLVN-EOR19 - Hà Nội, 11-2019

[10] RE for Vietnam, Institute Sustainable Futures, Autralia, 2019