Công tác vận hành thủy điện Việt Nam - Bài học từ năm 2024

Một số nội dung công việc trước mắt cho dự án điện hạt nhân đầu tiên của Việt Nam Sau khi BCHTW Đảng thống nhất chủ trương tái khởi động điện hạt nhân, ngày 30/11/2024, Quốc hội đồng ý đầu tư dự án điện hạt nhân Ninh Thuận theo đề xuất của Chính phủ. Tiếp đến, ngày 5/12/2024, Tổng Bí thư Tô Lâm thị sát địa điểm xây dựng Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1... Chuỗi các sự kiện trên đã cho thấy tầm quan trọng, tính cấp thiết của nguồn điện này trong “kỷ nguyên mới của dân tộc”. Để sớm hiện thực hóa chủ trương lớn của Đảng, Nhà nước, trong bài viết dưới đây, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam gợi mở một số nội dung công việc quan trọng trước mắt, cần làm ngay của Chính phủ, các bộ, ngành liên quan cho dự án điện hạt nhân đầu tiên ở Việt Nam.

Siêu bão:

Ngày 7/9/2024, bão số 3 (Yagi) đổ bộ vào nước ta với cường độ rất mạnh đã gây ra đợt mưa lớn nhất Bắc bộ hơn 50 năm qua (kể cả về lưu lượng, lẫn diện tích ngập lụt).

Trong vòng hai ngày (8 và 9/9), tổng lượng mưa ở vùng núi và trung du phía Bắc lên đến mức 350-400mm, nhiều nơi vượt quá 500-600mm, vượt qua kỷ lục mưa lớn nhất từng ghi nhận sau bão Hagupit (năm 2008). Bão số 3 tan ngày 9/9, đồng thời các tỉnh Đông Bắc bộ phải đối mặt những trận mưa lớn, kéo dài kỷ lục.

Theo đánh giá của Cục quản lý đê điều và phòng, chống thiên tai (Bộ NN-PTNT): Yagi là cơn bão mạnh, dị thường, có sức tàn phá rất lớn với 6 đặc điểm chưa có tiền lệ: Cường độ bão tăng rất nhanh (trong 48 giờ cường độ bão tăng 8 cấp), khi đổ bộ khu vực Quảng Ninh - Hải Phòng gió vùng tâm bão mạnh cấp 13, cấp 14, giật cấp 16, cấp 17. Do mưa lớn, khu vực Bắc bộ xuất hiện lũ lớn, đặc biệt lớn diện rộng (hầu hết các sông vượt báo động 3). Trong đó, lũ lịch sử xuất hiện trên 7 tuyến (sông Thao, sông Đáy, sông Cầu, sông Ninh Cơ, sông Kinh Môn, sông Gùa, sông Trà Lý). Tại Hà Nội cũng ghi nhận mực nước sông Hồng cao nhất trong 20 năm gần đây.

Hậu quả:

Theo thống kê của Chính phủ: Thiệt hại do siêu bão Yagi gây ra đã làm 344 người chết và mất tích, 1.976 người bị thương. Tổng thiệt hại về kinh tế ước tính trên 81.703 tỷ đồng. (Tham khảo số liệu chi tiết tại [2]). Những thiệt hại do siêu bão Yagi gây ra cho đến nay vẫn chưa thể khắc phục được hoàn toàn.

Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Hồng:

Các hồ chứa thủy điện trên lưu vực sông Hồng là đa mục tiêu, ngoài nhiệm vụ phát điện còn làm các nhiệm vụ khác như chống lũ cho hạ du, cấp nước cho các ngành kinh tế. Đặc biệt, đối với hồ Thủy điện Hòa Bình ngay từ khi thiết kế đã đặt ra nhiệm vụ chính, hàng đầu là chống lũ cho vùng đồng bằng sông Hồng và Thủ đô Hà Nội. Hệ thống bố trí các hồ chứa và các trạm thủy văn thuộc lưu vực sông Hồng được biểu thị ở hình dưới đây:

Khi công trình thủy điện Tuyên Quang (đưa vào vận hành năm 2008) kết hợp với thủy điện Sơn La (đưa vào vận hành năm 2012) cùng với thủy điện Thác Bà và thủy điện Hòa Bình đã tạo ra dung tích phòng lũ lên đến 8,45 tỷ m3. Trong đó, hồ Sơn La (4 tỷ m3), hồ Hoà Bình (3 tỷ m3), hồ Thác Bà (0,45 tỷ m3) và hồ Tuyên Quang (1 tỷ m3), đảm bảo chống lũ an toàn cho hạ du vùng đồng bằng Bắc bộ và Thủ đô Hà Nội. Đối với lưu vực sông Hồng, hàng năm, các hồ Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang, Lai Châu, Bản Chát và Huội Quảng, ngoài nhiệm vụ chống lũ, phát điện và cấp nước, công tác vận hành phải đảm bảo công trình thủy điện an toàn tuyệt đối, không được để mực nước trong các hồ chứa vượt quá cao trình mực nước thiết kế lớn nhất.

Với các yêu cầu nêu trên, Chính phủ đã Ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Hồng [1] tại Quyết định số 740/QĐ-TTg 17 tháng 6 năm 2019.

Theo đó, đối với trường hợp lũ muộn, Quy trình [1] quy định như sau:

“1. Từ ngày 22 tháng 8, hồ Thác Bà được phép tích dần đến mực nước dâng bình thường; từ ngày 22 tháng 8 đến ngày 15 tháng 9, căn cứ nhận định tình hình thời tiết của Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia, nếu mùa lũ có khả năng kết thúc sớm, Trưởng Ban Chỉ đạo trung ương về phòng, chống thiên tai quyết định việc tích dần hồ Sơn La đến cao trình 213m, hồ Hòa Bình đến cao trình 115m và hồ Tuyên Quang đến cao trình 118m.

Trong quá trình tích nước, nếu Trung tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia dự báo có khả năng xảy ra lũ, Trưởng Ban Chỉ đạo trung ương về phòng, chống thiên tai quyết định việc xả nước để hạ dần mực nước các hồ, giới hạn hạ là mức quy định trong bảng 1”.

Bảng 1: Cao trình mực nước cao nhất trong hồ trước kỳ lũ muộn [1].

Các hồ chứa thủy điện đã vận hành trong siêu bão:

Trong thời gian mưa lũ do bão Yagi gây ra, các nhà máy thủy điện (Sơn La, Hòa Bình) trên sông Đà, Thác Bà trên sông Chảy và Tuyên Quang trên sông Gâm đã vận hành theo Quy trình [1], đó là giữ mực nước đến hồ tương đương bằng cao trình (nêu trong bảng 1).

Mực nước trong các hồ Tuyên Quang, Sơn La, Hòa Bình và Thác Bà tại thời điểm 13h ngày 7/9/2024 (nêu ở bảng 2).

Bảng 2: Mực nước trong các hồ tại thời điểm 13h ngày 7/9/2024. (Nguồn: EVN).

Trong ngày 8 và 9/9, tổng lượng mưa ở vùng núi và trung du phía Bắc lên đến mức 350-400mm, nhiều nơi vượt quá 500-600mm, hồ Sơn La tiếp tục tích nước, giữ mực nước đến hồ ở mức thấp hơn mực nước dâng bình thường 215m và không phải xả thừa lưu lượng xuống hồ Hòa Bình. Hồ Hòa Bình liên tiếp phải mở cửa xả lũ trong 3 ngày. Trong đó, ngày 8 đến 9/9 xả lũ qua 2 cửa xả sâu, ngày 10/9 chỉ xả qua 1 cửa xả sâu. Đến ngày 11/9 trở đi, kết thúc xả thừa qua hệ thống tràn.

Diễn biến hồ Hòa Bình vận hành xả lũ trong những ngày 8-10/9 (nêu ở bảng 3).

Bảng 3: Diễn biến hồ Hòa Bình vận hành xả lũ trong những ngày mưa bão Yagi. (Nguồn: EVN).

Riêng khu vực rừng núi Hà Giang, Lào Cai, Tuyên Quang, Yên Bái đón một lượng mưa rất lớn, khiến nước đổ về hồ Thác Bà tăng liên tục. Đỉnh lũ lên tới trên 5.620 m3/s, vượt trên mức thiết kế của công trình (5.100 m3/s), đe dọa đến an toàn của công trình, đến tính mạng, tài sản của nhân dân vùng hạ du.

Trước cơn bão số 3 (từ ngày 28/8 đến ngày 7/9), hồ Thác Bà đã tiến hành xả thừa lưu lượng xuống hạ lưu bằng hệ thống tràn mặt nhằm giữ mực nước trong hồ ở mực nước dâng bình thường là 58m. Ngày 7/9, mực nước đến hồ Thác Bà đạt 57,65m, cao hơn so với Quy trình [1] là 0,65m. Đến ngày 8/9, Thủy điện Thác Bà tiếp tục mở các cửa xả mặt và tiếp tục xả thừa lưu lượng qua hệ thống tràn mặt cho đến ngày 19/9 nhằm đảm bảo mực nước trong hồ xấp xỉ mực nước dâng bình thường.

Diễn biến mực nước đến hồ Thác Bà và tổng lượng nước xả xuống hạ lưu từ ngày 8 đến ngày 19/9 (xem bảng 4).

Bảng 4: Diễn biến lưu lượng nước đến hồ Thủy điện Thác Bà và lưu lượng xả xuống hạ lưu từ ngày 8 đến ngày 19/9/2024. (Nguồn: EVN).

Quan sát số liệu thống kê trong bảng 4 cho thấy: Vào ngày 11/9, mực nước về hồ Thác Bà đạt mức cao nhất là 59,83m, cao hơn mực nước dâng bình thường là 1,83m, nhưng còn thấp hơn mực nước lũ thiết kế cao nhất (ứng với tần suất P=0,01% là 61m). Sau đó giảm dần theo thời gian và từ ngày 16 đến 19/9, đạt ngưỡng mực nước dâng bình thường là 58m. Vào thời điểm này, trên các trang mạng loan tin đập Thác Bà có nguy cơ bị vỡ, nhưng thực tế các công trình đập dâng vẫn đảm bảo an toàn. Bởi cao trình đập chính và các đập phụ đều ở cốt 63m, cao hơn 3,17m so với mực nước lũ lớn nhất vào thời điểm ngày 11/9.

Đối với Nhà máy Thủy điện Tuyên Quang, lưu lượng về hồ lớn nhất là 6.966 m3/s (lúc 9h ngày 9/9). Hồ Tuyên Quang bắt đầu tiến hành xả sâu từ ngày 8 đến 15/9 để giữ mực nước đến hồ không quá mực nước dâng bình thường 120m. Đặc biệt, ngày 9/9 xả 4.939 m3 qua 8 cửa xả sâu và ngày 10/9 xả thừa 3.675 m3 qua 6 cửa xả sâu.

Bảng 5: Diễn biến lưu lượng nước đến hồ Thủy điện Tuyên Quang và lưu lượng xả xuống hạ lưu từ ngày 8 đến ngày 16/9/2024. (Nguồn: EVN).

Trong các ngày 8 -9/9, cả 3 hồ Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang đều xả lũ để giữ mực nước đến hồ không vượt quá mực nước dâng bình thường và các ngày tiếp theo. (Hồ Thác Bà đến ngày 19 và hồ Tuyên Quang tiếp tục xả lũ đến ngày 16/9).

Việc không giữ được lưu lượng đến tại các hồ thủy điện khi dung tích phòng lũ không còn, thì vai trò cắt lũ, hay làm chậm lũ cho hạ lưu sông Hồng, đặc biệt là khu vực Hà Nội đã không thực hiện được. Lần gần đây nhất, mực nước sông Hồng tại Hà Nội đạt báo động 3 (kể từ năm 1994) là 11,67m vào ngày 17/8/2002, và ngày 10/9/2024 đã đạt mức 11,22m. Hậu quả là gây ngập các phường Phúc Tân, Phúc Xá của quận Hoàn Kiếm, Hà Nội.

Một vài đề xuất về công tác vận hành thủy điện trong tương lai:

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng khắc nghiệt và hiện tượng thời tiết dị thường xuất hiện không theo quy luật là mối đe dọa thường xuyên, trực tiếp đến công tác vận hành an toàn các công trình thủy điện. Siêu bão Yagi tuy xuất hiện cuối mùa mưa bão năm 2024, nhưng với cường độ mạnh đã gây những thiệt hại rất lớn đối với nền kinh tế nước ta. Các nhà máy thủy điện trong lưu vực sông Đà, sông Gâm, sông Chảy đã vận hành an toàn công trình, không để mực nước trong hồ vượt quá mực nước thiết kế lớn nhất. Nhưng vai trò cắt lũ, hoặc làm chậm lũ cho hạ lưu đồng bằng sông Hồng, cũng như khu vực Hà Nội đã chưa đạt yêu cầu so với nhiệm vụ và khả năng công trình.

Vì vậy, trong tương lai, nếu vẫn tiếp tục vận hành các hồ thủy điện trên lưu vực sông Hồng căn cứ theo Quy trình [1] sẽ không còn phù hợp.

Để công tác vận hành hồ chứa thủy điện an toàn, hiệu quả, thích ứng với biến đổi khí hậu, cần thiết phải thay đổi Quy trình vận hành liên hồ lưu vực sông Hồng nói riêng, cũng như Quy trình vận hành đơn hồ, liên hồ tại các lưu vực sông khác trên cả nước theo hướng linh hoạt.

Theo đó, công tác dự báo, cảnh báo sớm, chính xác, phạm vi hẹp nhất về mưa, lũ, lũ quét, sạt lở đất giữ vai trò quan trọng hàng đầu trong vận hành các công trình thủy điện để ứng phó với thiên tai. Việc dự báo chính xác thời tiết và lượng mưa từng thời điểm trong cả năm theo thời gian thực sẽ giúp cho việc vận hành các công trình thủy điện an toàn và hiệu quả.

Vì vậy, cần tiếp tục đầu tư trang thiết bị dự báo tiên tiến, áp dụng AI trong dự báo thời tiết, năng cao năng lực dự báo bão và mưa lũ để ứng phó với thiên nhiên trong điều kiện khí hậu ngày càng biến đổi cực đoan.

Ngoài ra, khi nguồn điện từ năng lượng tái tạo (như gió, mặt trời) ngày càng tăng trong cơ cấu nguồn, đồng thời sẽ áp dụng giá điện hai thành phần, thì bài toán vận hành hồ chứa thủy điện độc lập, hay hệ thống bậc thang thủy điện với mục tiêu dài hạn tối ưu điện năng sẽ thay đổi, có thể là mục tiêu tối ưu lợi nhuận. Do đó, cần phải có những nghiên cứu, đánh giá chính xác, phù hợp với điều kiện vận hành thực tế của hệ thống điện Việt Nam./.

TS. NGUYỄN HUY HOẠCH - HỘI ĐỒNG KHOA HỌC TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tài liệu tham khảo:

1. Quyết định số 740/QĐ-TTg ngày 17 tháng 6 năm 2019 về việc Ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Hồng.

2. TS. Nguyễn Huy Hoạch: Vai trò chống lũ của các nhà máy thủy điện khu vực phía Bắc - Nhìn từ cơn bão số 3 (Yagi) - NangluongVietNam online 08:11 | 25/09/2024.

3. TS. Nguyễn Huy Hoạch: Đề xuất nghiên cứu sửa đổi Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Hồng - NangluongVietNam online 06:30 | 13/10/2024.