Lựa chọn nào để Việt Nam có cơ cấu nguồn điện hợp lý?

Quy hoạch nguồn điện Việt Nam và kinh nghiệm quốc tế về tỷ trọng năng lượng tái tạo

Thủy điện tích năng giải quyết vấn đề thừa, thiếu trong biểu đồ phụ tải hệ thống điện

Như chúng ta đã biết, phân tích phụ tải và công suất phát điện mặt trời vào ngày Tết Tân Sửu dựa trên biểu đồ phụ tải do Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia công bố: Khi đó công suất phát điện mặt trời cao hơn cả phụ tải vào giữa trưa. Việc cắt điện mặt trời vào thời điểm đó là quá rõ ràng và là việc không mong muốn, nhưng dứt khoát phải làm, để đảm bảo an toàn vận hành, giảm nguy cơ sự cố.

Thế còn ngày đi làm thì sao? Hãy lấy phụ tải ngày 4/3/2021- ngày thứ Năm, cả nước đi làm (Hình 1). Lúc này đáy phụ tải 23 GW vượt hơn đỉnh của công suất phát mặt trời khoảng 7 GW. Nếu nhìn qua, có thể thấy có khả năng để điện mặt trời phát hết công suất! Hay vẫn phải cắt? Vẫn cắt, nhưng cắt ít hơn ngày Tết thôi!

Hình 1. Biểu đồ phụ tải ngày Tết và ngày làm việc chồng lên nhau.

Giả sử điện mặt trời phát thoải mái thì phần còn lại cho điện truyền thống chỉ còn 7 GW lúc 12h trưa. Lưu ý, theo số liệu tối hôm đó (4/3), phụ tải tăng biến thiên lên tận 35 GW. Từ công suất 7 GW đó, tất cả các nhà máy điện còn lại có nhảy nổi lên 35 GW vào lúc 18h được không? Xin thưa là không! Với nghề điều độ vận hành, nghe đến điều chỉnh công suất hệ thống lên xuống hơn 30% là đã phức tạp, điều chỉnh lên xuống 50% là căng thẳng. Trong khi đó, 35 GW so với 7 GW chênh lệch 5 lần, tức là tăng 500% trong vòng 6 giờ rồi sau đó lại điều chỉnh xuống ngay. Điều này là không thể!

Từ thủa xa xôi, chúng ta đều mơ ước có loại vũ khí nhỏ như khẩu súng côn nhưng bắn được cả máy bay. Vì thế mới có truyền thuyết gậy của Tôn Ngộ Không khi cân đẩu vân chỉ nhỏ đến mức nhét vào lỗ tai nhưng khi cần to bằng cột chống trời. Đấy là mơ ước ngàn đời. Thực tế kỹ thuật thì sao? Xin đưa ra một số ước tính với từng loại hình điện đang có trong hệ thống Việt Nam theo dữ liệu có trong Dự thảo Quy hoạch Điện VIII được công bố công khai.

Điện than muốn nhóm lò mất ít nhất 3 giờ đồng hồ, dài là 10 giờ. Mỗi lần nhóm lò rất tốn kém và ô nhiễm môi trường. Khả năng tăng, giảm công suất của lò tầng sôi tuần hoàn (CFB) đạt 2 lần, nhưng lò này hiệu suất chung kém lò than phun (PC). Lò PC chỉ có thể giảm 30% công suất, giảm nữa là hoặc là phải châm thêm dầu DO (tốn kém) hoặc là ngừng lò. Đa số nước ta dùng lò PC nên có thể nói hơn 20 GW công suất đặt của các nhà máy điện than có khoảng 18 GW đang hoạt động và chỉ có thể giảm tối đa xuống 12 GW (a).

Thủy điện có thể đóng góp cho tăng giảm vì khả năng khởi động nhanh, nhất là khi chủ động chạy không tải, nhưng không nhiều vì mùa khô chính thủy điện phải "ăn đong". Thủy điện nhỏ và trung bình có nước là nhằm giờ cao điểm mà phát, hết giờ cao điểm hay thiếu nước phải tắt máy nằm chờ vì những ngày căng thẳng hơn còn ở phía trước cho đến khi có lũ tiểu mãn. Mùa mưa phải cho thủy điện phát hết cỡ vì nó là nguồn rẻ nhất mà lại ổn định. Chuyên gia nước ngoài hay khuyên là không nên dùng thủy điện thường để phủ đỉnh (phát thêm tổ máy vào lúc phụ tải cao) vì nó làm giảm tuổi thọ của tổ máy. Phải lấy thủy điện tích năng để phủ đỉnh.  Công suất thủy điện tích năng ở Việt Nam hiện nay bằng con số không! Công suất thủy điện mùa khô khoảng cỡ 8 GW. Giảm hết cỡ còn khoảng 2 GW (b). Không thể giảm nữa vì thủy điện lớn duy trì tần số và chạy không tải để dự phòng thiếu điện đột ngột.

Điện khí là nguồn tuyệt vời để phát vào lúc trời chập tối vì khả năng tăng giảm công suất của điện khí rộng, có thể đạt 5 lần. Nhưng tổng công suất điện khí của Việt Nam chỉ có 8,2 GW, trừ 10% bảo dưỡng còn 7 GW. Tức là nếu ban ngày cho điện khí chạy cỡ 2 GW (c) thì buổi tối có thể nâng lên 7 GW (nếu đủ nguồn khí). Chữ "nếu" ở đây đang là vấn đề nóng, vì các mỏ khí của ta đã cạn. Cứ cho là có đủ khí thì 7 GW là quá ít so với 35 GW phụ tải. Điện khí chu trình đơn có thể bật, tắt rất nhanh, nhưng hiện nước ta chưa làm vì hiệu suất thấp hơn so với chu trình hỗn hợp.

Điện diesel khởi động nhanh, công suất linh hoạt nhờ điều phối số tổ máy. Nhưng diesel kịch cỡ chỉ có chưa đầy 1 GW mà giá đắt vô cùng. Nó là dự bị chiến lược cho những đợt nắng nóng cao điểm, hay mất điện đột ngột.

Gió, sinh khối, nhập khẩu cỡ 2 GW (d). Không có khả năng tăng theo lệnh mà chỉ có thể giảm nhờ cắt điện gió.

Vậy là để có 18 GW điện than, 8 GW thủy điện, 7 GW điện khí và sinh khối, nhập khẩu, gió 2 GW nữa vào buổi chiều tối, ta cần duy trì tổi thiểu khoảng (a+b+c+d) = 12+2+2+2=18 GW công suất cho các loại nguồn này vào điểm thấp nhất. Phụ tải (trưa ngày 4/3) là 23 GW. Vậy là chỉ còn 5 GW khoảng trống dành cho 16,5 GW điện mặt trời! Nếu mạnh dạn tắt điện khí thì được thêm 2 GW nữa 7 GW. Có 16 GW điện mặt trời trong khi nhu cầu mua chỉ có 7 GW, buộc phải cắt giảm! Hãy tự an ủi là mấy nhà máy than, thủy, khí kia cũng chỉ lên đỉnh 35 GW vài giờ là lại cắt thôi! Một hệ thống điện càng an toàn thì công suất dự trữ càng nhiều và số giờ bị cắt càng lớn. Trên thế giới không có hệ thống điện nào mà nhu cầu có thể tạo ra một đường thẳng trong 24 giờ được. Đó là chưa tính đến những hạn chế của truyền tải.

Tuy nhiên, khó khăn nào cũng có thể đề ra giải pháp. Theo tôi, có thể có ba giải pháp sau:

Thứ nhất: Tăng công suất điện khí lên khoảng 30% tổng công suất đặt (hiện nay 12%), cao hơn cả kế hoạch trong Dự thảo Quy hoạch Điện VIII. Điện khí vừa khởi động nhanh (nếu chu trình đơn), vừa có thể tăng giảm công suất rộng. Có một Công ty điện khí LNG (khí tự nhiên hóa lỏng) ở Bạc Liêu năm 2018 hứa như đinh đóng cột là sẽ phát điện vào năm 2021, với giá rẻ đến mức người khác ngao ngán. Đến nay, dự án ấy chưa khởi công xây dựng (chưa đổ được mét khối bê tông nào)! Ngoài ra, nếu phát triển điện khí tốt thì giá bán lẻ điện phải tăng lên vì nguồn khí rẻ đã hết. Nguồn khí sắp tới, từ khí khai thác trong nước đến LNG nhập khẩu đều đắt hơn, nên điện khí sẽ có giá điện đắt hơn. Chưa kể là một tỷ trọng tua bin khí chu trình đơn cao sẽ làm giảm hiệu suất sử dụng khí. Chúng ta có thể hiểu tại sao nước Đức nổi tiếng với công suất đặt điện năng lượng tái tạo rất cao vẫn phải nhập khí đốt qua đường ống từ Nga để chạy điện khí. Công suất đặt điện khí ở Đức là 30,5 GW so với đỉnh phụ tải 80 GW.

Thứ hai: Lưu trữ điện. Tuyệt vời! Giá mà điện mặt trời lưu trữ được 50% rồi phát chậm hơn 5-7 giờ thì tuyệt vời (Hình 2). Nhưng vấn đề muôn thuở là tiền đâu? EVN sẽ có giải pháp lưu trữ điện, nhưng chỉ là lưu trữ để đảm bảo tần số khi có biến động. Lưu trữ hàng ngày phải là công việc của bên sản xuất điện. Lưu ý, khi đó giá thành điện sẽ tăng cao, liệu người dùng có chịu nổi?

Hình 2. Giả thiết về lưu trữ ngắn một phần công suất điện mặt trời để phát lại vào giờ tắt nắng.

Thứ Ba: Sử dụng các biện pháp quản lý bên người dùng (DSM) bao gồm tạo ra biểu giá để thay đổi thói quen dùng điện và tiết kiệm điện luôn là giải pháp cả thế giới áp dụng. Các biện pháp này ở Việt Nam hiện đang áp dụng cho điện sản xuất và cũng góp phần san bớt đỉnh phụ tải vào giờ cao điểm, tăng thêm ca làm đêm vào giờ thấp điểm. Nhưng DSM cũng có giới hạn, vì ngay cả ở các nước phát triển với giá điện biến động từng giờ, đường cong phụ tải cũng không bao giờ phẳng được./.

ĐÀO NHẬT ĐÌNH