Hệ thống điện Tây Ban Nha 1 ngày không dùng nhiên liệu hóa thạch và sự cố mất điện diện rộng - Đâu là nguyên nhân?

Chuyển từ FIT sang đấu thầu và cơ chế khác cho năng lượng tái tạo - Kinh nghiệm quốc tế, gợi ý với Việt Nam Trong báo cáo dưới đây, chuyên gia Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam phân tích quá trình chuyển dịch toàn cầu (từ cơ chế hỗ trợ giá - Feed-in Tariff - FIT) sang “cơ chế đấu thầu” và các “cơ chế hỗ trợ khác” cho năng lượng tái tạo. Cụ thể ở đây là [1] phân tích bối cảnh và lý do của sự chuyển dịch; [2] các điều kiện tiên quyết cần thiết để quá trình chuyển đổi diễn ra hiệu quả; [3] đánh giá những ưu điểm, nhược điểm của cơ chế đấu thầu và các cơ chế khác so với cơ chế FIT; [4] một số kết luận, khuyến nghị cho trường hợp Việt Nam...

Điều chỉnh Quy hoạch điện VIII - Đan xen thách thức, cơ hội cho phát triển năng lượng tái tạo Như chúng ta đã biết, Phó Thủ tướng Chính phủ Bùi Thanh Sơn vừa ký Quyết định phê duyệt Điều chỉnh Quy hoạch điện VIII. Nhận định về các thách thức, cơ hội phát triển nguồn năng lượng tái tạo và một vài đề xuất, gợi ý để tăng cơ hội, vượt qua thách thức, thực hiện tốt Quy hoạch, chuyên gia Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam có bài phân tích dưới đây. Rất mong nhận được sự chia sẻ của các nhà quản lý, chuyên gia và bạn đọc.

Tây Ban Nha là thành viên Liên minh châu Âu (EU), có dân số 48 triệu người, với mức GDP trung bình trên đầu người 33.500 USD vào năm 2023. Vì là nước có thu nhập cao, đã phát triển, nên nhu cầu điện của Tây Ban Nha không tăng trong nhiều năm qua. Phụ tải đỉnh cao nhất đã xảy ra từ tháng 12 năm 2007 (đạt 45.450 MW), từ đó đến nay chưa bao giờ đạt lại mức đó, mà Pmax mùa đông chỉ gần 40 GW. Sản lượng điện hàng năm khoảng 250-260 tỷ kWh (tương đương với Việt Nam cách đây vài năm).

Hệ thống điện của Tây Ban Nha có vẻ “dư thừa” cho nhu cầu công suất và sản lượng điện. Công suất đặt đến cuối tháng 3/2025 đạt 130.386 MW - tức là gấp hơn 3 lần phụ tải đỉnh. Đó là hệ thống điện tiêu biểu cho thời kỳ năng lượng tái tạo thâm nhập sâu vào cơ cấu nguồn điện - khi mà tổng nguồn điện chủ động (bao gồm năng lượng hóa thạch, hạt nhân, đồng phát, điện rác và thủy điện) vượt phụ tải đỉnh hơn 30%. Nghĩa là nguồn điện Tây Ban Nha đủ sức cung cấp cho đất nước trong mọi tình huống mà không cần đến điện gió và mặt trời. Tây Ban Nha lại kết nối tốt với lưới điện của EU nên an ninh năng lượng được đảm bảo.

Bảng 1: Loại hình nguồn điện, công suất đặt và sản lượng điện Tây Ban Nha. (Nguồn: Red Electrica).

Tuy nhiên, vì là nước EU có cam kết Net zero và chống biến đổi khí hậu, nên Tây Ban Nha phải phát triển các nguồn điện năng lượng tái tạo. Hiện tại, công suất đặt của các nguồn điện gió, mặt trời và năng lượng tái tạo (phi thủy điện khác) đạt 69 GW, chiếm 53% công suất đặt toàn quốc, vượt nhu cầu đỉnh. Điều độ điện ở các nước tuân thủ cam kết Net zero là phải ưu tiên cho năng lượng tái tạo phát trước, còn các nguồn điện chủ động sẽ “trực chiến” sẵn sàng phát khi nguồn năng lượng tái tạo bị mất do điều kiện thời tiết.

Biểu đồ phụ tải ngày 16/4/2025 của phần đất liền Tây Ban Nha (94% nhu cầu quốc gia). Nguồn Red Electrica.

Nhìn sâu vào ngày 16/4/2025 (là thứ Tư) - tức là ngày làm việc trong tuần, nhưng cũng có ảnh hưởng của Lễ Phục sinh bắt đầu (ngày 17/4/2025). Phụ tải cao nhất là lúc 22h, đạt 28 GW, hoặc 30 GW (nếu tính cả phần tự dùng của các nhà máy). Năng lượng tái tạo (bao gồm cả thủy điện) đã phát là chủ yếu, nhưng không phải 100%. Điện than, các loại máy phát chạy dầu và tua bin khí chu trình hỗn hợp vẫn phát 19,39% lượng điện trong ngày.

Có thể vào thời điểm nào đó trong ngày, điện từ năng lượng tái tạo (bao gồm cả thủy điện) đã phát 100% nhu cầu điện, còn các loại hình điện nhiên liệu phải “trực chiến” ở công suất tối thiểu.

Bảng 2: Sản lượng các loại hình điện được phát trong ngày 16/4/2025. (Nguồn Red Electrica).

Nếu nhìn ra các hệ thống điện có tỷ lệ công suất năng lượng tái tạo lớn như Trung Quốc, Đức, Tây Ban Nha, có thể thấy: Dù công suất năng lượng tái tạo và lưu trữ năng lượng lớn đến đâu thì hệ thống điện cũng phải duy trì công suất nguồn điện chủ động (nhiệt điện, điện hạt nhân, thủy điện lớn) đủ cao hơn phụ tải đỉnh.

Niềm vui 100% năng lượng tái tạo không kéo dài. Chỉ 12 ngày sau, ngay cả với hệ thống điện có nguồn phát gấp 3 lần phụ tải đỉnh, thì ngày 28/4/2025 Tây Ban Nha trải qua một đợt mất điện diện rộng (bắt đầu từ 12h30 trưa đến tận nửa đêm sang ngày 29/4/2025). Trong lúc điện phát đang vượt nhu cầu, điện mặt trời chiếm tới 60% lượng điện đang phát, thì một đường dây truyền tải điện kết nối từ Pháp sang Tây Ban Nha (với năng lực truyền tải bằng khoảng 5% công suất của hệ thống điện Tây Ban Nha) gặp sự cố, kéo theo việc mất ổn định hệ thống, lưới điện của Tây Ban Nha bị ngắt kết nối ra khỏi hệ thống điện rộng lớn hơn của châu Âu. Ngay lập tức 15 GW - tức là hơn một nửa phụ tải bị cắt ra khỏi lưới điện, sự cố hiếm gặp ở một nước đã phát triển có hệ thống điện dự phòng đủ mạnh.

Tại Tây Ban Nha, nhà máy điện hạt nhân bị ngừng phát điện, các nhà máy sản xuất bị mất điện, các doanh nghiệp buộc phải dừng sản xuất. Hàng triệu nhà dân mất điện, giao thông tê liệt vì không có điều khiển, metro dừng hoạt động, các đoàn tàu chạy điện liên tỉnh nằm liệt và vô số hậu quả khác đã xảy ra. Tây Ban Nha đã phải ban bố tình trạng khẩn cấp.

Với Bồ Đào Nha, do kết nối với châu Âu qua Tây Ban Nha, lưới điện Bồ Đào Nha cũng bị sập, mất điện diện rộng kéo dài nửa ngày. Miền Nam nước Pháp - nơi tiếp giáp với Tây Ban Nha cũng bị ảnh hưởng, nhưng ở mức độ nhẹ hơn.

Dưới đây là hình minh họa biểu đồ phát - tải điện tuần 18 năm 2025 của Tây Ban Nha khi sự cố xảy ra. (Nguồn Red Electrica).

Từ biểu đồ có thể thấy rằng, điện mặt trời phát cao, sau đó đột ngột sụt giảm rất nhanh - một trong những nguyên nhân mất ổn định hệ thống, khi các nguồn điện nền không kịp phản ứng.

Hiện tại, nhiều dự đoán nguyên nhân đang được điều tra, phân tích. Phải chăng có thể do mất cân bằng đột ngột phụ tải, hoặc sự cố dao động tần số lớn của lưới điện kéo dài thành một quá trình, tác động hệ thống bảo vệ tự động gây ra sự cố rã lưới trong tình trạng độ linh hoạt của hệ thống chưa thực sự đáp ứng kiểu phản ứng nhanh? Các phân tích đến giờ đều chưa định hình được nguyên nhân.

Tuy nhiên, với một hệ thống điện mạnh, công suất đặt của nguồn cung cao gấp hơn 3 lần so với nhu cầu, trong đó, nguồn điện chủ động có công suất cao hơn (trên 35% so với công suất đỉnh của hệ thống), đồng thời được kết nối với hệ thống điện rộng lớn của châu Âu, thì việc mất điện diện rộng tại Tây Ban Nha với hiện tượng rã lưới của hệ thống thì đây là sự cố hiếm gặp và được xác định là sự cố rất nghiêm trọng. Sự cố này cần được nghiên cứu tỉ mỉ, có kết luận chính xác để làm bài học kinh nghiệm cho ngành điện khu vực và trên thế giới.

Trong Điều chỉnh Quy hoạch điện VIII, Việt Nam cũng đã có quy hoạch theo kịch bản cao các nguồn điện chủ động (bao gồm cả thủy điện tích năng) vào năm 2030 có công suất 99,288 GW, chưa bằng phụ tải đỉnh Pmax (99,934 GW). Nếu tính cả công suất điện nhập khẩu và pin lưu trữ, tổng công suất “có thể” chủ động mới lên đến gần 125 GW. Như vậy, hệ thống lúc đó có lượng dự phòng công suất chủ động khá thấp, nhất là điện than (31 GW) có phản ứng rất chậm với các biến động đột ngột của năng lượng tái tạo.

Bài học Tây Ban Nha cho thấy: Dù có thể đạt năng lượng tái tạo 100% trong vài thời điểm, thì Việt Nam cần rất chú trọng tới tăng cường độ linh hoạt của các nguồn chủ động để vận hành an toàn hệ thống. Tất nhiên là tốn kém./.

HỘI ĐỒNG KHOA HỌC TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM