Khai thác nguồn thủy năng theo Quy hoạch điện VIII - Những vấn đề cần quan tâm

Công nghệ Nhật Bản trong vận hành thuỷ điện [kỳ 3]: Gợi ý của chuyên gia Việt Nam Vấn đề các nhà máy thủy điện cần vận hành tối ưu, tiết kiệm nước trong mùa kiệt và xả nước thừa ít nhất trong mùa lũ, nhưng vẫn đảm bảo được vai trò cắt lũ, cung cấp điện ổn định cho hệ thống luôn luôn là mối quan tâm hàng đầu của các chủ nhà máy thủy điện và các nhà quản lý. Vậy để tránh trường hợp các hồ cạn nước như nửa đầu năm 2023, chúng ta cần phải làm gì? Phân tích, gợi ý của chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam.

Công nghệ Nhật Bản trong vận hành thuỷ điện [kỳ 2]: Kết quả thử nghiệm tại Việt Nam Sau 30 năm áp dụng thành công tại Nhật Bản, năm 2016, công nghệ hỗ trợ vận hành tối ưu và an toàn cho thuỷ điện của quốc gia này đã được thử nghiệm tại Việt Nam. Kết quả ứng dụng cho thấy: Hệ thống hỗ trợ ra quyết định vận hành từ công nghệ này đã chứng minh hiệu quả vượt trội về kinh tế và nâng cao tính an toàn trong vận hành thủy điện ở Việt Nam. Từ thực tế này, giới chuyên gia kinh tế, năng lượng cho rằng: Đã đến lúc, phương pháp vận hành thủ công tại các nhà máy thủy điện của Việt Nam đã không còn phù hợp, thay vào đó là các giải pháp kỹ thuật hiện đại, nhằm hỗ trợ vận hành một cách linh hoạt, năng động để thích nghi với biến đổi khí hậu cực đoan đang và sẽ diễn ra ở nước ta.

Công nghệ Nhật Bản trong vận hành thuỷ điện [kỳ 1]: Báo động về nguồn nước ở Việt Nam Biến đổi khi hậu đi đôi với hiện tượng thời tiết cực đoan do El Nino đang có những tác động nghiêm trọng lên nguồn nước ở Việt Nam. Các dữ liệu quan trắc đã cho thấy, tình trạng nóng lên đáng báo động đi kèm với thiếu hụt một lượng rất lớn nước trên các dòng sông ở nước ta. Tháng 6 vừa qua phần lớn các hồ chứa thủy điện ở Việt Nam bị cạn kiệt gây ra tình trạng căng thẳng do thiếu điện sinh hoạt và sản xuất. Và dự báo đáng lo ngại là tình trạng thiếu nước sẽ còn kéo dài sang tận năm sau.

Việt Nam có 3.450 sông, suối với chiều dài từ 10 km trở lên. Các sông suối này nằm trong 108 lưu vực sông được phân bố và trải dài trên cả nước, với tổng diện tích lưu vực khoảng 1.168.420 km2, trong đó 837.430 km2 (chiếm 71,7%) nằm ở nước ngoài, chỉ có 330.990 km2 (chiếm 28,3%) diện tích lưu vực nằm trong lãnh thổ nước ta. Trữ năng lý thuyết được đánh giá khoảng 300 tỷ kWh/năm, còn trữ năng kinh tế - kỹ thuật là 80 - 100 tỷ kWh/năm. Đến nay chúng ta đã xây dựng và đưa vào vận hành 22.544 MW (tính đến cuối năm 2022), với sản lượng điện hàng năm đạt 75 - 85 tỷ kWh/năm, đặc biệt năm 2022 do điều kiện thời tiết thuận lợi, con số này là 95,054 tỷ kWh.

Theo kinh nghiệm xây dựng thủy điện trên thế giới, nước ta có thể tiếp tục khai thác thủy điện với tổng công suất đạt từ 30.000 MW đến 38.000 MW và điện năng có thể lên đến 120 tỷ kWh/năm. Khi nhu cầu năng lượng ngày càng cao và tỷ trọng năng lượng tái tạo (NLTT) ngày càng tăng trong cơ cấu nguồn, thì thủy điện là công cụ hoàn hảo, là nguồn điện đáng tin cậy do khả năng phát điện linh hoạt.

Đặc biệt, thủy điện có lượng phát thải carbon thấp nhất trong vòng đời của nó hơn bất kỳ dạng năng lượng nào khác. Với chi phí vận hành thấp, các nhà máy thủy điện là nguồn điện linh hoạt, hợp lý nhất hiện nay, trong khi các công nghệ lưu trữ như thủy điện tích năng và pin sẽ ngày càng bổ sung cho nhau trong hệ thống điện tương lai.

Đến thời điểm hiện tại, các nguồn thủy điện vừa và lớn của nước ta đã được xây dựng, đưa vào vận hành gần hết.

Ngoài ra, xu thế nguồn điện từ gió, mặt trời ngày càng tăng trong cơ cấu nguồn điện (tính đến cuối năm 2022 tỷ trọng công suất từ điện gió, mặt trời đã chiếm 26,4% trong cơ cấu nguồn của hệ thống điện), thì việc tăng nguồn điện linh hoạt nhằm tăng khả năng huy động khi công suất từ điện gió, điện mặt trời đột ngột giảm là rất cần thiết.

Giải pháp cho vấn đề này là tiếp tục mở rộng những nhà máy thủy điện có khả năng tăng công suất đặt nhằm tăng cường công suất phủ đỉnh và phát triển, xây dựng các nhà máy thủy điện cột nước thấp, thủy điện tích năng và hệ thống pin lưu trữ (BESS).

Quy hoạch phát triển thủy điện đến năm 2030:

Theo Quy hoạch điện VIII, chúng ta tiếp tục đầu tư, xây dựng các công trình thủy điện đã được quy hoạch, xây dựng các nhà máy thủy điện nhỏ, thủy điện cột nước thấp, mở rộng công suất các nhà máy thủy điện đang vận hành, nhà máy điện thủy triều và thủy điện tích năng. Dự kiến từ nay đến năm 2030 sẽ xây dựng 2.836,9 MW thủy điện (mở rộng, xây mới) và 3.600 MW thủy điện tích năng. Tới năm 2030, tổng công suất các nguồn thủy điện (bao gồm cả thủy điện nhỏ dự kiến đạt 29.346 MW, sản xuất 101,7 tỷ kWh). Việc đầu tư mở rộng một số nhà máy thủy điện đang vận hành sẽ cho phép cung cấp bổ sung công suất phủ đỉnh cho hệ thống điện, đạt mức hợp lý trong việc sử dụng tài nguyên nước của con sông.

Mặt khác, khi mở rộng, các nhà máy thủy điện cũng cung cấp thêm một phần năng lượng đáng kể và nâng cao chất lượng điện cho hệ thống. Đối với tác động môi trường, các dự án thủy điện mở rộng không làm tăng tác động xấu đến môi trường do không thay đổi hiện trạng quy mô đập dâng và phạm vi hồ chứa, các tác động bất lợi là tạm thời, chủ yếu xẩy ra trong thời gian hoạt động thi công xây dựng.

Định hướng năm 2050, tổng công suất đạt 36.016 MW, sản xuất 114,8 tỷ kWh.

Đối với thủy điện nhỏ: Cần tiếp tục triển khai xây dựng những công trình có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao, ít tác động đến môi trường, có diện tích chiếm dụng đất nhỏ, đặc biệt không được ảnh hưởng đến rừng tự nhiên và rừng phòng hộ.

Phát triển nhà máy thủy điện lòng sông: Đối với các con sông có độ dốc không lớn, có thể phát triển loại hình nhà máy thủy điện lòng sông với cột nước thấp. Tuy nhiên, hiện các nhà máy thủy điện cột nước thấp chưa được triển khai xây dựng nhiều - đây có thể xem là tiềm năng để tiếp tục khai thác trong tương lai.

Mới đây, Bộ Công Thương vừa đề xuất bổ sung quy hoạch 2 dự án thủy điện cột nước thấp trên sông Hồng, đoạn chảy qua tỉnh Lào Cai nhằm khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên nước của lưu vực, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế, xã hội của địa phương. Đó là dự án Thủy điện Thái Niên có quy mô công suất 75 MW với 4 tổ máy, mực nước dâng bình thường 74 mét và dự án Thủy điện Bảo Hà có quy mô công suất 75 MW với 4 tổ máy, mực nước dâng bình thường 63 mét.

Tận dụng nguồn nước sẵn có từ các hồ thủy lợi để bố trí nhà máy thủy điện phía hạ lưu đập đang là xu thế chung trên thế giới nhằm khai thác triệt để nguồn thủy năng nhân tạo này. Thái Lan hiện đã xây dựng và đưa vào vận hành 10 nhà máy thủy điện hạ lưu các hồ chứa với tổng công suất là 101,95 MW. Theo kế hoạch phát triển, các nhà máy thủy điện tại hạ lưu đập (tận dụng nguồn nước sẵn có của các hồ thủy lợi) của Cục Thủy lợi Hoàng gia - dự án sắp triển khai giai đoạn 2025 - 2042 là 34 công trình, có tổng công suất 103,75 MW.

Hiện nay, ở Việt Nam có 7.169 đập, hồ chứa thủy lợi đang vận hành, trong đó có 419 đập dâng có chiều cao trên 5 mét và 6.750 hồ chứa với tổng dung tích trữ khoảng 14,5 tỷ m3, tạo nguồn nước tưới cho gần 1,1 triệu ha đất nông nghiệp, cấp khoảng 1,5 tỷ m3 nước cho sinh hoạt, công nghiệp, phân bố tại 45/63 địa phương trên cả nước. Đây cũng là lợi thế rất lớn, nếu chúng ta tận dụng khai thác, xây dựng các nhà máy thủy điện sau đập từ các hồ thủy lợi hiện đang vận hành.

Để đánh giá tiềm năng này, chúng ta cần tiến hành khảo sát tất cả các hồ thủy lợi, xác định những hồ thủy lợi nào có thể xây dựng các nhà máy thủy điện phía sau đập dâng nhằm tăng thêm nguồn điện linh hoạt cho hệ thống.

Xây dựng các nhà máy điện thủy triều: Nước ta có bờ biển dài 3.260 km từ Bắc đến Nam, chiếm tỷ lệ khoảng 100 km2 đất liền/1 km bờ biển (mức trung bình trên thế giới là 600 km2 đất liền/1 km bờ biển). Đây là tiềm năng rất lớn cần nghiên cứu để phát triển các nhà máy điện thủy triều.

Để xác định tiềm năng kinh tế - kỹ thuật các nhà máy điện thủy triều, cần sớm tiến hành quy hoạch tổng thể nguồn thủy triều dọc bờ biển từ Bắc đến Nam để xác định các vị trí tiềm năng và tổng công suất có thể khai thác từ nguồn năng lượng này mà thiên nhiên đã ban tặng cho nước ta.

Xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng: Phát triển thủy điện tích năng không làm tăng thêm sản lượng điện năng cho hệ thống, mà nhiệm vụ chính là phủ đỉnh biểu đồ phụ tải, góp phần làm giảm sự chênh lệch (làm phẳng) biểu đổ phụ tải bằng việc huy động công suất bơm ở giờ thấp điểm và phát điện ở giờ cao điểm.

Các nước phát triển thủy điện tích năng nhiều nhất hiện nay là Trung Quốc, Ấn Độ, châu Âu, Úc, Nam Đông Á và Mỹ. Lưu trữ bằng thủy điện tích năng trên thế giới hiện chiếm hơn 95% tất cả các dạng lưu trữ năng lượng hiện nay.

Kết quả nghiên cứu, đánh giá tiềm năng thủy điện tích năng của nước ta cho thấy: Có 9 địa điểm có thể xây dựng, khai thác thủy điện tích năng, với tổng công suất 12.500 MW. Công trình Thủy điện Tích năng Bác Ái công suất 1.200 MW là nhà máy thủy điện tích năng đầu tiên đã được khởi công xây dựng đầu năm 2020 và dự kiến hoàn thành vào năm 2028.

Theo Quy hoạch điện VIII, đến năm 2030 sẽ có 2.700 MW công suất từ thủy điện tích năng, cùng hệ thống pin lưu trữ và con số này sẽ tăng lên 39.700 MW vào năm 2050 (kịch bản cao).

Thay lời kết:

Trong gần 50 năm qua, ngành Thủy điện Việt Nam đã có bước phát triển ngoạn mục, lúc đầu chỉ có 3 trạm thủy điện nhỏ với tổng công suất 1,85 MW do người Pháp xây dựng từ các năm 1917, năm 1920 và 1940 đến nay đã có gần 23.000 MW công suất với sản lượng điện năm 2022 đạt 95,054 tỷ kWh.

Trong gần hai thập kỷ (kể từ năm 1994), khi Nhà máy Thủy điện Hòa Bình đưa vào vận hành 8 tổ máy, với tổng công suất 1.920 MW, thủy điện đóng vai trò xương sống trong cơ cấu nguồn của hệ thống điện nước ta. Ngoài việc cung cấp điện năng, các nhà máy thủy điện còn phát huy hiệu quả tổng hợp (cấp nước, chống lũ, hoặc giảm lũ cho hạ du, tạo thuận lợi cho giao thông thủy, nuôi trồng thủy sản, phát triển du lịch v.v...).

Ngày nay, khi công suất nguồn điện từ gió, mặt trời tăng mạnh, thì vai trò của thủy điện và thủy điện tích năng càng trở nên quan trọng trong việc vận hành linh hoạt, với vai trò dự phòng công suất, dự phòng sự cố, cùng như giữ ổn định cho hệ thống điện qua hệ thống phụ trợ dịch vụ.

Hy vọng rằng, nguồn năng lượng tái tạo này trong tương lai sẽ tiếp tục được khai thác triệt để, nâng tổng công suất đặt của thủy điện có thể lên đến 38.000 MW, điện lượng đạt khoảng 120 tỷ kWh - như tiềm năng vốn có của các con sông ở nước ta.

Tuy nhiên, với việc khô hạn các hồ thủy điện của cả nước trong mùa khô năm nay dẫn đến việc thiếu điện đã dấy lên câu hỏi: Liệu thủy điện có thật sự đảm bảo an toàn khi vận hành hệ thống điện? Để tránh sự cố tương tự trong tương lai cần thiết phải thực hiện đúng quy trình vận hành liên hồ chứa trong mùa lũ và cả mùa khô cho từng lưu vực, cũng như nâng cao năng lực dự báo khí tượng, thủy văn. Khi công tác dự báo mưa, dự báo lưu lượng chính xác sẽ đem lại lợi ích to lớn trong vận hành tiết kiệm nước cho các nhà máy thủy điện để đối phó với lũ trong mùa mưa và cạn kiệt nước của mùa khô, đảm bảo ổn định cung cấp điện năng cho hệ thống.

Để nhanh chóng triển khai, xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng, chúng ta cần đơn giản hóa quy trình cấp phép đầu tư xây dựng nhằm giảm thời gian thực hiện và giảm chi phí phát sinh do chậm tiến độ đưa dự án vào vận hành. Còn đối với thủy điện tích năng, cần có chính sách cụ thể về giá mua - bán điện hợp lý để các thành phần kinh tế có thể tham gia đầu tư vào thủy điện tích năng, giảm bớt gánh nặng tài chính cho EVN./.

TS. NGUYỄN HUY HOẠCH - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM