Các tác động và hệ lụy khi ‘đường cong con vịt California’ xuất hiện ở Việt Nam

Sa thải công suất điện gió, mặt trời ở California (5/5/2024) và vấn đề Việt Nam cần quan tâm Sa thải công suất năng lượng tái tạo là việc phải làm trong điều phối hệ thống điện có tỷ lệ năng lượng tái tạo lớn, vì điện là sản phẩm có chi phí lưu trữ để dùng còn đắt đỏ. Lưu trữ chỉ giúp được một phần điện năng trong thời gian ngắn. Một hệ thống điện tiên tiến như của California cũng phải sa thải công suất hàng ngày. Chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam phân tích báo cáo sa thải công suất ở California ngày 5/5/2024 và tình hình ở Việt Nam để bạn đọc cùng tham khảo.

Đường con con vịt California:

Khi công suất điện mặt trời được lên lưới ở California, Hoa Kỳ, những kỹ sư vận hành lưới điện của Nhà vận hành hệ thống độc lập California (CAISO) quan sát thấy sự sụt giảm của phụ tải “còn lại” (nhu cầu điện còn lại sau khi trừ phần điện cấp bởi năng lượng tái tạo biến thiên - điện gió và mặt trời) vào giữa trưa (khi điện phát ra từ nguồn điện mặt trời đạt đỉnh). Khi vẽ đồ thị cho một ngày tiêu biểu (tiêu thụ điện thấp), hình dáng đồ thị cho thấy phụ tải còn lại rất thấp vào giữa trưa, sau đó là tăng nhanh vào buổi tối (khi mất nguồn phát từ điện mặt trời).

Đồ thị trông giống như lưng một con vịt, nên được gọi là đường cong con vịt. Khi công suất điện mặt trời tiếp tục tăng, cái lưng của đường cong con vịt càng thấp, tạo ra thách thức cho các kỹ sư điều độ.

Đường cong con vịt California.

Những người vận hành lưới luôn phải cân bằng lượng điện sản xuất ra và nhu cầu điện trong một khu vực (ở đây là gần hết bang California). Nhu cầu thấp nhất xảy ra vào đêm (khi phần lớn khách hàng đi ngủ và các doanh nghiệp dịch vụ đóng cửa). Nhu cầu bắt đầu tăng cao vào buổi sáng (khi mọi người thức giấc và các doanh nghiệp mở cửa). Nhu cầu ở mức cao suốt cả ngày, tăng một chút vào buổi tối (khi mọi người đi làm về nhà nên điện sinh hoạt tăng), sau đó nhu cầu giảm dần đi vào buổi tối muộn.

Không như nhà máy điện truyền thống (như điện hạt nhân, điện than, điện khí), các nguồn gió, mặt trời không thể điều độ hoàn toàn được theo ý muốn để đáp ứng nhu cầu, do đó các công ty điện lực có thể phải cắt giảm công suất điện gió, mặt trời để bảo vệ an toàn vận hành lưới điện. Điện mặt trời chỉ phát vào ban ngày, đạt đỉnh vào giữa trưa (khi mặt trời chiếu sáng nhất) và biến mất khi mặt trời lặn. Khi có nhiều điện mặt trời nối lưới, các nhà máy điện truyền thống bị cắt giảm công suất vào giữa trưa và đường cong con vịt võng xuống.

Thách thức của đường cong con vịt liên quan đến việc tăng tích hợp năng lượng mặt trời vào hệ thống điện:

Thách thức thứ nhất là sức ép với lưới điện. Nhu cầu điện từ nguồn truyền thống vọt lên cực lớn từ sau buổi trưa đến chiều tối (khi phụ tải vẫn cao, nhưng nguồn mặt trời tụt nhanh) - có nghĩa là các nhà máy điện truyền thống (như điện than) quá chậm để thực hiện thao tác này phải tăng công suất cực nhanh để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng. Việc tăng công suất nhanh làm khó cho các kỹ sư vận hành lưới điện huy động nguồn để đáp ứng với nhu cầu trong thời gian thực.

Hơn nữa, nếu nguồn điện mặt trời nhiều hơn khả năng hấp thụ của lưới điện, các kỹ sư vận hành sẽ phải cắt bỏ nguồn điện mặt trời để tránh điện phát ra nhiều hơn nhu cầu, gây sập lưới. Vì điện mặt trời thường có quy mô nhỏ, điều độ điện phải có khả năng cắt hàng trăm, thậm chí nhiều hơn nguồn điện mặt trời trong khoảng thời gian rất ngắn.

Thách thức thứ hai là tính kinh tế. Hình võng sâu của đường cong con vịt thách thức tính kinh tế của các nhà máy điện truyền thống có khả năng điều độ, bởi vì các yếu tố gây nên đường cong con vịt làm giảm thời gian vận hành nhà máy, từ đó làm giảm doanh thu từ điện năng.

Nếu doanh thu giảm đến mức nhà máy không còn tính kinh tế nữa, nhà máy có thể ngừng hoạt động, rút khỏi hệ thống mà không có nguồn có khả năng điều độ thay thế. Nguồn có khả năng điều độ ít đi sẽ làm cho những nhà vận hành lưới gặp khó hơn khi duy trì cân bằng lưới điện giữa cung và cầu trong một hệ thống mà nhu cầu điện còn lại (nhu cầu điện còn lại sau khi trừ điện gió, mặt trời) biến động quá lớn. Nếu các nguồn truyền thống quá ít, lưới điện sẽ đối mặt với mất điện thường xuyên, dù nguồn năng lượng tái tạo có quy mô gấp đôi nhu cầu.

Tuy vậy, đường cong con vịt ở California tạo ra cơ hội cho lưu trữ năng lượng. Triển khai các hệ thống lưu trữ năng lượng lớn (như pin lưu trữ) cho phép một phần điện mặt trời phát ra ban ngày có thể được lưu trữ và tiêu thụ vào tối (khi mặt trời lặn). Lưu trữ một phần điện mặt trời vào giữa trưa sẽ làm đường cong con vịt bớt cong và phát điện vào giờ tối sẽ làm cho cổ con vịt bớt dài.

Đến tháng 4/2023, ở California đã có 4,9 GW pin lưu trữ và con số đang tăng nhanh chóng. Nhưng pin lưu trữ không miễn phí, mà thậm chí còn rất đắt - một trong những lý do khiến giá điện ở California đắt gấp đôi mức trung bình ở Hoa Kỳ. Cụ thể, điện dân dụng là 32 cent/kWh - tương đương 8.100 đồng/kWh so với mức 16 cent/kWh trung bình của Hoa Kỳ (tháng 3/2024).

Nhưng đường cong con vịt không còn là tài sản riêng của bang California, nó đã xuất hiện ở các bang khác và những vùng khác trên thế giới - nơi mà tỷ lệ điện mặt trời đang tăng lên so với nguồn truyền thống.

Con vịt California đến Việt Nam?

Theo số liệu của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (A0): Đến năm 2024, nhờ chính sách giá FIT nên Việt Nam có 9.100 MW điện mặt trời trang trại, 7.700 MW điện mặt trời mái nhà và 6.100 MW điện gió (tính theo công suất tối đa, không tính điện mặt trời mái nhà tự sản, tự tiêu).

Phụ tải thấp nhất trong ngày nghỉ lễ, Tết (11/2/2024) chỉ có 15.000 MW - tức là phụ tải trừ đi công suất năng lượng tái tạo vào giữa trưa đã có hình dạng võng tương đương với hình con vịt California hồi năm 2020 và thậm chí võng hơn nếu điều độ không cắt bỏ năng lượng tái tạo.

Hay nói một cách khác, con vịt California đã đến Việt Nam.

Phụ tải cả nước ngày 11/2/2024 - tức mồng một Tết (nguồn: A0) cho thấy con vịt California đã đến Việt Nam.

Rất may là A0 và điều độ cấp tỉnh đã cắt bớt công suất của điện gió, mặt trời và điều độ giảm phần lớn thủy điện vào thời điểm giữa trưa nên vẫn còn 9.000 MW cho nhà máy điện than, điện khí được duy trì vận hành qua trưa với công suất thấp để rồi có thể tăng lên công suất 25.000 MW vào tối mồng 1 Tết, phục vụ nhân dân khi điện mặt trời đã không phát nữa.

Trong một kịch bản tồi hơn, nếu toàn bộ số điện mặt trời mái nhà là tự sản, tự tiêu thì sự việc sẽ hoàn toàn khác, điều độ quốc gia và khu vực sẽ không có quyền cắt các mái nhà đang phát điện vào giữa trưa. Các kỹ sư điều độ chỉ đơn giản là thấy nhu cầu phụ tải gần như biến mất vào giữa trưa (ngày Tết, hay ngày nghỉ), việc họ phải nhanh chóng làm là cắt hầu hết các nhà máy nhiệt điện (có thể cắt) để rồi sau đó chịu cắt điện diện rộng vào buổi tối, vì không kịp khởi động lại chính các nhà máy đó. Lúc đó, cả nước chỉ còn nguồn thủy điện, cung cấp không đủ cho nhu cầu.

Trong khi đó, dự thảo Nghị định về mua bán điện trực tiếp (DPPA) trong cuộc họp cuối cùng đang được đề xuất cho làm điện mặt trời mái nhà bán cho khách hàng thoải mái, không hạn chế công suất min, max (nếu có kết nối trực tiếp đường dây riêng với khách hàng tiêu thụ và không nối lưới hệ thống). Cùng lúc đó, dự thảo Nghị định về khuyến khích phát triển điện mặt trời mái nhà tự sản, tự tiêu cũng được chỉ đạo phải theo hướng người dân không chỉ tự sản, tự tiêu mà được bán lên lưới với một tỷ lệ nhất định.

Kinh nghiệm giá FIT vừa qua cho thấy: Điện mặt trời mái nhà có thể bùng nổ rất mạnh, như đã từng đạt 7.700 MW chỉ trong vòng 1 năm nhờ Quyết định 13/2020/QĐ-TTg. Với xu thế giảm giá thiết bị của hệ thống điện mặt trời và nhu cầu “rửa xanh” khâu sản xuất hàng xuất khẩu, điện mặt trời tự sản, tự tiêu có thể dễ dàng thêm 10.000 MW vào hệ thống chỉ trong vòng 1 năm. Khi đó đường cong con vịt California sẽ trở thành hiện hữu mà không có cách gì điều độ được, dẫn tới khủng hoảng và sập lưới điện vào buổi tối.

Về lâu dài, con vịt California làm nản lòng những nhà đầu tư nhà máy điện truyền thống (như điện khí LNG) vốn đã vô vàn khó khăn trong đầu tư, nay càng khó thuyết phục các ngân hàng cho vay vốn. Con vịt cũng sẽ đẩy điện than vào chỗ không còn động lực để duy trì sản xuất. Thủy điện thì không thể phát triển thêm nữa, vì đã hết nguồn. Pin lưu trữ với giá hiện tại và dự tính giá cho 2030 hoàn toàn ngoài tầm tay của các nhà đầu tư quy mô công nghiệp ở Việt Nam, chỉ có thể dành cho hộ có điều kiện.

Do đó, việc thảo luận về dự thảo Nghị định DPPA và Nghị định khuyến khích phát triển điện mặt trời mái nhà tự sản, tự tiêu cần phải có những tính toán đầy đủ và khoa học về nguy cơ do đường con con vịt California đem lại.

Quy hoạch điện VIII đã có tính toán đầy đủ và dù là điện tự sản, tự tiêu gia đình, hay công nghiệp, nối lưới, hay không nối lưới cần phải tuân thủ theo Quy hoạch. Vấn đề không đơn thuần là chúng ta mong muốn loại bỏ các rào cản về pháp lý nhằm thúc đẩy năng lượng tái tạo, mà phải tính ra được rào cản về mặt vật lý và kinh tế trong cân bằng các nguồn.

Nói tóm lại, pháp lý có cởi mở bao nhiêu cũng không được phép vượt qua vật lý./.

ĐÀO NHẬT ĐÌNH - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tài liệu tham khảo: https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=56880