Đề xuất 7 giải pháp ứng dụng lưu trữ điện cho hệ thống năng lượng tái tạo Việt Nam

Lưu trữ điện và công nghệ nâng cao hiệu suất nguồn năng lượng tái tạo Việt Nam Với cam kết mạnh mẽ của Thủ tướng Chính phủ Việt Nam tại Hội nghị COP26: “Việt Nam sẽ đưa phát thải khí nhà kính về “0” ròng vào năm 2050”, việc tăng tỷ lệ điện gió và mặt trời trong hệ thống nguồn điện cần được hết sức ưu tiên. Tuy là nguồn năng lượng sạch nhưng tính không ổn định của hai loại điện này đang gây khó khăn và làm tăng chi phí vận hành hệ thống điện Việt Nam. Việc ứng dụng hệ thống lưu trữ năng lượng/điện trở nên cần thiết, quan trọng, cả hiện tại và trong tương lai. Hội thảo khoa học “Ứng dụng hệ thống lưu trữ năng lượng và Công nghệ nâng cao hiệu suất cho các dự án năng lượng tái tạo của Việt Nam” vừa được Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam tổ chức tại Hà Nội. Hội thảo là cơ hội để các bên liên quan chia sẻ về nhu cầu, các thách thức và kinh nghiệm trong việc áp dụng các hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) tại Việt Nam.

Dưới đây là tổng hợp, phân tích, kiến nghị của Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam:

Chủ trương, chính sách khuyến khích phát triển năng lượng tái tạo, chuyển dịch năng lượng theo Nghị quyết 55 của Bộ Chính trị đang được đi vào cuộc sống. Các nguồn điện tái tạo biến đổi (điện mặt trời, điện gió) đang được phát triển mạnh mẽ, hiện chiếm tỷ trọng tới trên 27% tổng công suất nguồn điện toàn quốc, tạo những bước khởi sắc cho con đường mà Việt Nam tiến tới đạt phát thải các-bon ròng về ‘không’ như Thủ tướng Chính phủ tuyên bố tại Hội nghị quốc tế về biến đổi khí hậu COP26 vừa qua.

Mặt khác, sự phát triển với tốc độ cao, “nóng” của điện mặt trời năm 2019 - 2020, cũng như trong vòng một năm qua điện gió tăng trưởng tới 789% dẫn đến tạm thời dư nguồn điện vào một số thời điểm, gây ra rất nhiều khó khăn trong vận hành an toàn hệ thống điện. Hơn nữa, nhu cầu điện năm 2021 tăng chậm (chỉ trên 3,5% so với năm 2020) do tác động của dịch bệnh Covid, làm cho điều độ hệ thống buộc phải điều chỉnh dịch chuyển lịch phát điện các nhà máy, đồng thời cắt, hoặc giảm phát nhiều nguồn điện khác nhau, lãng phí nhiều năng lực sản xuất đã được đầu tư.

Với nhận định rằng, các hệ thống lưu trữ năng lượng ngày càng cần thiết và có vai trò quan trọng trong điều độ hệ thống điện, giảm bớt lãng phí năng lượng bị cắt giảm không chỉ trong hiện tại, mà cả trong tương lai khi càng có nhiều nguồn điện tái tạo tích hợp vào hệ thống, ngày 24/11/2021 tại Thủ đô Hà Nội, cùng với các cơ quan quản lý nhà nước về năng lượng và các doanh nghiệp, Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam tham gia tổ chức Hội thảo khoa học “Ứng dụng hệ thống lưu trữ năng lượng và công nghệ nâng cao hiệu suất cho các dự án năng lượng tái tạo của Việt Nam”.

Tham gia hội thảo đã có hàng chục bài tham luận của các cơ quan quản lý nhà nước (Văn phòng ban Chỉ đạo Quốc gia về phát triển điện lực, Cục Điều tiết điện lực), các doanh nghiệp nhà nước ngành điện (EVN, Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia, Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia), tổ chức nước ngoài (Chương trình đối tác Việt Nam - Đan Mạch về năng lượng), các nhà đầu tư, tư vấn, doanh nghiệp điện lực, năng lượng tái tạo trong và ngoài nước (PECC3, PECC2, SMA, Growatt, Solis, Hopewind)… Các tham luận tập trung vào các nội dung chính sau:

(i) Hiện trạng hệ thống điện Việt Nam với tốc độ tăng trưởng cao, trong đó có sự tăng trưởng mạnh mẽ từ các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) có đặc điểm biến động lớn - điện mặt trởi và điện gió.

(ii) Những điểm thuận lợi và khó khăn khi vận hành hệ thống có tỉ lệ NLTT cao.

(iii) Nhu cầu và sự cần thiết về lưu trữ điện năng trong hệ thống điện của Việt Nam hiện nay và trong tương lai.

(iv) Giới thiệu các công nghệ lưu trữ điện năng trên thị trường. Giá cả và xu thế giảm giá nhanh các hệ thống lưu trữ năng lượng.

(v) Kinh nghiệm quốc tế vận hành hệ thống điện có tỉ lệ NLTT cao và kết nối liên quốc gia.

(vi) Thiệt hại kinh tế, rủi ro tài chính của các nhà đầu tư điện NLTT đang bị cắt giảm và ngừng phát điện do nghẽn lưới truyền tải, không có hệ thống lưu trữ điện.

(vii) Đề xuất bổ sung chính sách, cơ chế, quy chuẩn kỹ thuật để tạo điều kiện cho nghiên cứu, đầu tư và vận hành các hệ lưu trữ năng lượng.

Trên cơ sở các nội dung tham luận, các ý kiến thảo luận, tranh luận tại Hội thảo của các nhà quản lý và doanh nghiệp, Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam kính báo cáo một số nội dung liên quan về lưu trữ năng lượng và một số kiến nghị về chính sách phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng như sau:

I. Tình hình hệ thống điện Việt Nam:

Chính phủ đã ban hành nhiều cơ chế khuyến khích khác nhau cho các loại hình điện NLTT bao gồm giá FIT ưu đãi với hợp đồng mua bán điện kéo dài tới 20 năm, ưu đãi thuế thu nhập doanh nghiệp, thuế nhập khẩu thiết bị, sử dụng đất và tiếp cận tài chính. Nhờ đó, đến ngày 31/10/2021 đã có 3.980 MW điện gió và 16.428 MWac điện mặt trời được đưa vào vận hành (trong đó, nguồn điện mặt trời mái nhà đạt tới 7.755 MWac chỉ trong vòng một năm, tập trung chủ yếu ở miền Trung và miền Nam).

Nhu cầu truyền tải công suất phát của điện mặt trời và điện gió lúc cao điểm làm gia tăng hiện tượng quá tải lưới điện cục bộ và tăng nhu cầu dịch chuyển đỉnh - đáy của các loại nguồn thủy điện, điện than và khí. Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia đã có nhiều nỗ lực, sáng kiến trong điều độ nguồn - lưới, nhưng thiệt hại kinh tế của các nhà đầu tư và xã hội là đáng kể, khi hiện nay đang buộc phải cắt giảm khá lớn năng lực công suất các nguồn điện, bao gồm cả nhiệt, thủy và điện tái tạo.

Điện gió có đặc điểm phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết, khí hậu, không điều khiển được, dao động với biên độ lớn trong phạm vi công suất lắp đặt, điện phát ra rất khác nhau theo các tháng trong năm và theo các năm, tháng gió thấp nhất chỉ đủ cho phát điện bằng ¼ tháng gió mạnh. Còn điện mặt trời chỉ phát vào ban ngày, và đặc biệt có công suất phát tăng vọt vào đúng buổi trưa, sau đó giảm nhanh, không phát được vào giờ cao điểm lúc chiều tối. Trong khi đó, một số dự án lớn về nguồn điện có tính linh hoạt cao như điện khí tự nhiên và khí hóa lỏng LNG nhập khẩu bị chậm tiến độ và gặp nhiều khó khăn. Do đó, hệ thống thiếu nguồn điện dự phòng linh hoạt để đáp ứng với tỷ lệ NLTT cao. Mặt khác, chưa có quy định pháp lý về loại hình dịch vụ phụ trợ hệ thống điện của lưu trữ năng lượng, giúp ổn định điện áp, tần số, nên không khuyến khích đầu tư vào loại hình này.

II. Sự cần thiết và vai trò của các hệ thống lưu trữ năng lượng:

Công nghệ lưu trữ năng lượng được chia thành 4 nhóm chính: (i) Nhiệt; (ii) Cơ; (iii) Điện hóa; (iv) Điện. Thủy điện Tích năng Bác Ái chính là công trình lưu trữ điện năng lớn nhất mà EVN đang đầu tư xây dựng, dự kiến tổ máy đầu vận hành vào năm 2026. Trên thế giới, ngoài các thủy điện tích năng, quy mô hiện hành lớn nhất của một hệ thống lưu trữ bằng pin Li-ion mới chỉ đạt mức 150 MW, một vài dự án 500 đến 600 MW mới đang trong quá trình xây dựng tại Úc… Các hệ thống sử dụng pin lưu trữ khác còn ở quy mô nhỏ và phân tán.

Theo các chuyên gia năng lượng quốc tế, khi mức thâm nhập NLTT vào hệ thống điện tăng lên, chiếm từ 15% trở lên về sản lượng, việc đầu tư vào lưu trữ năng lượng sẽ có ý nghĩa lớn và hiệu quả kinh tế. Tại nhiều quốc gia trên thế giới, hệ thống pin lưu trữ năng lượng đã và đang trở thành một công nghệ cần thiết trong quản lý nhu cầu, năng lượng tái tạo, hỗ trợ phát triển – vận hành lưới điện thông minh.

Như đã nêu ở trên, tỷ lệ công suất điện gió và mặt trời trong hệ thống điện Việt Nam hiện đã khá lớn - 27,2%, và dự kiến sẽ đạt 41,5% vào năm 2045 như dự thảo Quy hoạch điện VIII, đặt ra bài toán thách thức về vận hành hệ thống điện trong ngắn hạn và dài hạn. Ngay ở thời điểm hiện tại, NLTT phi thủy điện đã làm quá tải lưới điện cục bộ và tăng nhu cầu dịch chuyển đỉnh – đáy; thủy điện và các nguồn điện khác phải làm vai trò nguồn linh hoạt, nhưng vẫn không đủ đáp ứng, dẫn tới phải cắt giảm công suất của điện mặt trời và điện gió. Đồng thời, vẫn có tình trạng thiếu nguồn điện vào giờ cao điểm. Do đó, cần có các nguồn lưu trữ ngay tại thời điểm hiện tại để có thể lưu trữ năng lượng điện gió và điện mặt trời trong thời điểm phụ tải thấp, phát vào hệ thống để phủ đỉnh trong giờ cao điểm. Lưu trữ năng lượng còn có vai trò giảm được giờ sa thải, hoặc cắt giảm công suất, giảm rủi ro kinh tế - tài chính cho nhiều nhà đầu tư đang vận hành nguồn điện tái tạo, huy động vốn to lớn từ khối tư nhân vào các nguồn điện “sạch”. Khi tỷ lệ NLTT biến đổi ngày càng cao, nhu cầu lưu trữ năng lượng sẽ ngày càng lớn, vai trò của loại hình này ngày càng quan trọng.

Chi phí lưu trữ bằng các loại pin - ắc quy đang có xu thế giảm nhanh do xu thế và nhu cầu chuyển dịch năng lượng sang nguồn phát thải thấp, quy mô sản xuất pin lưu trữ ngày càng lớn. Các nước phát triển và các công ty lớn đang chi nhiều tiền cho những nghiên cứu, phát triển để tìm ra các công nghệ ắc quy mới, đồng thời giảm nhanh giá thành. Trung bình, chi phí pin lithium-ion đã giảm 91% kể từ khi được giới thiệu thương mại vào năm 1999, trong khi mật độ năng lượng tối đa có thể có trong pin đã tăng 3,5 lần (Ziegler và Trancik, 2021).

III. Những thách thức trong phát triển lưu trữ năng lượng:

Mặc dù giá ắc quy lưu trữ và các công nghệ đang giảm chi phí, nhưng vẫn còn cao, nhất là với loại có thời lượng xả năng lượng tới 4 giờ mỗi chu kỳ nạp - xả. Các chủ đầu tư nguồn điện mặt trời và điện gió chỉ có thể đầu tư pin lưu trữ với quy mô nhỏ nhằm tích điện một phần nhỏ năng lực phát vào những lúc bị cắt giảm, xả lại hệ thống vào giờ cao điểm, giảm thiệt hại do cắt giảm, nhưng giá thành điện từ pin cao. Do chưa có quy định giá điện cho dịch vụ phụ trợ hệ thống nên giá thành điện cao hơn từ pin lưu trữ chưa có cơ chế và hiệu quả đủ khuyến khích đầu tư.

Thủy điện Tích năng Bác Ái với quy mô 1.200 MW là một nguồn lưu trữ rất hiệu quả, có thể xả điện tới 5 giờ vào lúc cao điểm, nhưng chỉ đảm nhiệm chuyển dịch biểu đồ phát điện trên lưới 500 kV khu vực Nam Trung bộ, chưa giải quyết được nhiều điểm nghẽn ở lưới 220 kV và 110 kV các khu vực khác. Nhưng hiện nay cũng chưa có quy định cụ thể về giá bán - mua điện của dự án này, EVN phải tự cân đối để đảm bảo hoàn vốn và trả lãi vay của dự án. Tiềm năng đã được đánh giá là Việt Nam có thể xây dựng trên 10 nhà máy thủy điện tích năng với công suất cỡ dự án Bác Ái trên các miền Bắc, Trung và Nam.

Một trong những điểm thảo luận tại Hội thảo là chưa có những quy định, tiêu chuẩn kỹ thuật đặc thù về hệ thống lưu trữ. Các tiêu chuẩn kỹ thuật là cơ sở pháp lý quan trọng để các thành phần kinh tế có thể lựa chọn thiết bị, công nghệ phù hợp, tham gia vào dịch vụ phụ trợ hệ thống điện. Mặt khác, vì các pin lưu trữ hiện nay chủ yếu là dạng công nghệ Lithium-ion, có thể sẽ có các chất thải nguy hại môi trường cuối vòng đời, cần có những quy định về trách nhiệm xử lý chất thải môi trường đối với chúng.

IV. Một số đề xuất, kiến nghị cho việc phát triển lưu trữ năng lượng:

Để Việt Nam có các điều kiện, biện pháp hiệu quả giảm nhẹ phát thải khí nhà kính, tiến tới trung hòa carbon vào năm 2050 như cam kết, vai trò của lưu trữ năng lượng, tận dụng tích trữ năng lượng dư thừa do các nguồn năng tái tạo không thể điều độ vào các giờ thấp điểm của nhu cầu, cũng như phát lại vào hệ thống vào những giờ cao điểm đang và sẽ ngày càng quan trọng. Lưu trữ điện năng có thể sớm áp dụng để sạc điện cho các thiết bị giao thông điện bằng các nguồn năng lượng “xanh” này, đồng thời giảm thiệt hại kinh tế, rủi ro tài chính cho các nhà máy điện tái tạo ngay từ bây giờ, trong tương lai sẽ tạo điều kiện cho phát triển nhiều hơn nguồn năng lượng tái tạo, tích hợp vào hệ thống. Thông qua các đề xuất tại Hội thảo khoa học nêu trên, Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam xin có một số đề xuất, kiến nghị như sau:

- Chính phủ cần cho tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, cho phép áp dụng thử nghiệm các mô hình lưu trữ điện năng trên hệ thống điện Việt Nam để khẳng định hiệu quả, sự cần thiết và vai trò của hệ thống lưu trữ năng lượng (bao gồm lưu trữ điện, nhiệt, điện hóa, cơ…), từ đó có thể ban hành các quy định, cơ chế về dịch vụ phụ trợ hệ thống điện, tăng hiệu quả chung của hệ thống năng lượng. Trước mắt, đề nghị bổ sung khối lượng hệ thống lưu trữ năng lượng trong danh mục 2021 – 2030 của Quy hoạch điện VIII để làm cơ sở thực hiện.

- Về phía quản lý vận hành hệ thống điện, kiến nghị Bộ Công Thương xem xét giao EVN đầu tư thử nghiệm pin lưu trữ điện quy mô 100 -:- 200 MW trên lưới truyền tải, qua đó lấy kinh nghiệm mở rộng thị trường.

- Kiến nghị Bộ Công Thương cho áp dụng thí điểm ở quy mô nhỏ và cực nhỏ các hệ thống pin lưu trữ tại các nhà máy điện mặt trời, điện gió trong giai đoạn ngắn hạn, có thể cho kết hợp với bên thứ 3 - nhà cung cấp thiết bị để cùng đầu tư kinh doanh. Các hệ thống lưu trữ nhỏ có thể làm giảm các tác động nghẽn lưới.

- Để khuyến khích các dự án ban đầu, Chính phủ ban hành quy định giá bán điện từ pin lưu trữ tương đương với giá điện các giờ cao điểm của hệ thống, hoặc cho phép giá bán điện từ các dự án NLTT có đầu tư pin lưu trữ cao hơn các dự án thông thường.

- Đề xuất Bộ Công Thương khẩn trương xây dựng cơ chế quy định để Thủ tướng Chính phủ sớm ban hành quy định thị trường của các mô hình lưu trữ điện năng, trong đó cơ chế về lưu trữ điện như là dịch vụ phụ trợ hệ thống điện (ổn định tần số, điện áp, dự phòng vận hành…).

- Kiến nghị Bộ Công Thương, Bộ Khoa học Công nghệ sớm ban hành các quy định kỹ thuật cho các loại hình lưu trữ năng lượng, làm căn cứ cho việc lựa chọn công nghệ tiên tiến, thân thiện môi trường.

- Chính phủ, Bộ Công Thương cần tạo điều kiện tối đa để Thủy điện Tích năng Bác Ái có thể hoàn thành sớm trước năm 2028, đồng thời cho bổ sung thêm các nhà máy thủy điện ích năng khác để hỗ trợ NLTT và cả hệ thống điện nói chung trong dài hạn./.

BBT TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM