Ngành năng lượng Việt Nam và cách mạng công nghiệp 4.0

TS. BÙI HUY PHÙNG - HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM 

Khái niệm về Cách mạng công nghiệp (CMCN) 4.0 được đề xuất tại Hội chợ thường niên tại Hannover - Cộng hòa Liên bang Đức. Tại đây, các diễn giả đã trình bày một số chương trình dự kiến về công nghiệp của Cộng hòa Liên bang Đức, nhằm nâng cao nền công nghiệp cơ khí của quốc gia này. Theo đó, dự kiến đưa những tiến bộ vượt bậc về kỹ thuật số vào công nghiệp và gọi là "Cách mạng công nghiệp lần thứ Tư". Đồng thời một số nước khác như: Mỹ, Pháp, Hàn Quốc cùng đề xuất những chương trình, chiến lược đưa các tiến bộ khoa học và công nghệ đang diễn ra nhanh chóng vào sản xuất.

Nhiều chuyên gia cho rằng, Cách mạng công nghiệp 4.0 mới là "dự báo", là khởi đầu "buổi bình minh" của cuộc cách mạng công nghiệp mới trong thế kỷ 21!

Từ nhiều nguồn thông tin, chúng ta có thể hiểu đại cương về CMCN 4.0 là quá trình thực hiện số hóa các thực thể, cho phép chúng ta nối chúng với nhau trên các hệ thống máy tính, trên internet, tạo ra không gian số, mô tả thế giới thực, phản ánh mối quan hệ của sản xuất trong thế giới thực và được thực hiện trên không gian số, từ đó các kết quả được đưa về cho sản xuất ở thế giới thực. Đây chính là thay đổi cơ bản phương thức sản xuất của con người, sản xuất được điều khiển và hỗ trợ quyết định từ không gian số.

Chúng ta cũng cần tìm hiểu, nhận biết nội dung của CMCN 4.0 đang hướng đến chủ yếu vào lĩnh vực nào? Theo nhiều chuyên gia cho rằng, chủ yếu hướng tới sản xuất thông minh, trên cơ sở đột phá về công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ nano. Một số lĩnh vực có khả năng và đang kết nối phương phức thực hiện, thị trường như: giáo dục, môi trường, y tế, du lịch thông minh… có khả năng sớm đi vào CMCN 4.0. Cũng nhiều chuyên gia cho rằng, CMCN 4.0 có thể chủ yếu không nhằm vào sản xuất công nghiệp như ba cuộc CMCN trước đây.

Để nghiên cứu tiếp nhận CMCN 4.0, chúng ta nên xác định hiện nay Việt Nam đang ở đâu trong các cuộc CMCN. Xin điểm lại những mốc, nội dung chính của ba cuộc CMCN đã diễn ra và thực trạng công nghệ Việt Nam.

Cuộc CMCN 1.0, diễn ra cuối thế kỷ 18 đến nửa đầu thế kỷ 19. Nhờ có thành tựu máy hơi nước, làm thay đổi phương thức sản xuất từ thủ công, chân tay sang sản xuất cơ giới. CMCN 2.0, diễn ra từ nửa cuối thế kỷ 19 đến đầu thế kỷ 20, nhờ phát minh ra máy điện, làm thay đổi sản xuất có tính đơn lẻ sang kết nối sản xuất hàng loạt, năng suất lao động tăng cao. CMCN 3.0 từ giữa thế kỷ 20 đến nay, nhờ phát minh máy tính, thiết bị điện tử, tự động hóa, kỹ thuật số, làm cho nền sản xuất được hiệu quả hơn, năng suất lao động cao chưa từng có.

Và nay, có thể nói nhân loại đang bước sang CMCN 4.0, cuộc cách mạng sản xuất thông minh, tự động điều khiển, trên nền tảng những đột phá về công nghệ số. Minh họa tóm tắt bốn cuộc cách mạng công nghiệp từ Wikipedia [4], hình sau.

Hình minh họa các cuộc cách mạng công nghiệp.

Công nghệ năng lượng Việt Nam

Ngành năng lượng Việt Nam sau hơn nửa thế kỷ hình thành, phát triển và đặc biệt sau hơn 30 năm đổi mới, cùng với sự phát triển của kinh tế - xã hội, ngành năng lượng Việt Nam đã có những bước tiến khá, rất đáng ghi nhận. Giai đoạn 2001-2010 GDP tăng bình quân 7,26%/năm, 2011-2015 là 5,88%. Năm 2010, GDP đầu người gần 1334 USD/người, năm 2015 là 1685 USD/người. Việt Nam bước qua ngưỡng nước nghèo đạt mức trung bình thấp. Giai đoạn 2011-2015, sản xuất năng lượng tăng khoảng 7%/năm; năm 2015 sản xuất than nguyên khai đạt 37,6 triệu tấn; dầu thô 17,6 triệu tấn; khí đốt 9,8 tỷ m3; tổng công suất điện khoản 39.000MW, sản xuất điện năng đạt 159,4 tỷ kWh; điện tiêu thụ đầu người khoảng 1530kWh/người. Cơ sở hạ tầng của ngành năng lượng phát triển nhanh. Nội dung sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường đang từng bước được quản lý thống nhất và có hiệu quả. Hoạt động năng lượng đang được định hướng dần theo cơ chế thị trường. Ngành năng lượng càng lớn mạnh, hệ thống năng lượng càng phức tạp, đa dạng, quá trình phát triển đang đòi hỏi tính cân đối, thống nhất, hiện đại hóa và hiệu quả cao hơn.

Công nghệ sản xuất, truyền tải điện

Quy hoạch điện VII điều chỉnh (QHĐVII ĐC), Chính phủ đã phê duyệt 3-2016 [1], tổng điện năng sản xuất so với QHĐVII, được điều chỉnh giảm khoảng 20%, cụ thể năm 2015: 159 tỷ; 2020: 265 tỷ; 2025: 400 tỷ; 2030: 572 tỷ kWh. Trong đó nhiệt điện than vẫn có tỷ trọng lớn, trên 53% tổng sản xuất điện, thủy điện giảm còn hơn 12%, điện từ khí đốt ở mức gần 17%, điện tái tạo tăng 6,5-6,9% giai đoạn 2020-25 lên 10,7% vào 2030. So với QHĐVII, tỷ trọng điện năng từ NLTT được điều chỉnh tăng 1,8 lần, nhưng lượng tuyệt đối không tăng nhiều (chỉ 1,3 lần), vì tổng điện năng sản xuất giảm 20%. Với những chỉ tiêu này chỉ mới đạt 60-70% mục tiêu của Chiến lược phát triển NLTT[4]. Điện sản xuất đầu người năm 2015 là 1800kWh/người; dự báo năm 2020: 2800; 2025: 4100; 2030: 5200 kWh/người.

QHĐVII điều chỉnh với cơ cấu công suất, sản lượng theo loại nguồn năng lượng đến năm 2030 được trình bày trong bảng sau [1].

Cơ cấu công suất, sản lượng điện theo loại nguồn đến 2030 [ %]

Công nghệ sản xuất điện, Việt Nam hiện đã sử dụng các tổ máy nhiệt điện công suất khá lớn 300-600MW, thông số hơi cận tới hạn; các thủy điện công suất lớn, khá tiên tiến. Tuy nhiên, hiệu suất sản xuất điện chỉ ở mức trung bình khá.

Cũng cần nói thêm rằng, trong công nghệ sản xuất điện, gần đây các nước phát triển đã đưa vào sử dụng công nghệ có thông số hơi tới hạn và siêu tới hạn, hiệu suất sản xuất điện tăng 8-10%, giảm phát thải khí nhà kính trên 10% so với công nghệ cao áp và cận tới hạn.

Mặc khác, đã ứng dụng công nghệ số, điều khiển quá trình sản xuất, hiệu quả cũng tăng 3-4%. Tuy vậy, những công nghệ này chưa thể thay đổi bản chất quá trình chuyển đổi năng lượng. Chúng ta đang chờ đợi công nghệ biến đổi trực tiếp nhiệt, hóa năng thành điện năng, hiệu suất quá trình có thể trên 80%, được thương mại hóa (như máy phát từ thủy động, pin nhiên liệu,...). Dự đoán, đây mới là CMCN 4.0 trong sản xuất điện năng!

Về lưới điện, Việt Nam đã hình thành hệ thống thống nhất trong cả nước, tính đến 2015, đường dây 500kV khoảng 5300 km; đường 110-220kV khoảng 32000km; hệ thống trung, hạ áp khoảng 120.000km; và hàng nghìn trạm biến áp tương ứng. Thiết bị cao áp, hệ điều khiển nhập ngoại khá hiện đại; lưới trung hạ thế còn khá bất cập, lạc hậu tổn thất cao, kém an toàn.

Công nghệ khai thác, chế biến than

Theo Quy hoạch ngành than điều chỉnh 2015 [2] cho thấy, tổng tài nguyên - trữ lượng than của nước ta, tính đến 31-12-2015 là 48,8 tỷ tấn, trong đó than đá 48,4 tỷ, than bùn 0,34 tỷ tấn. Tài nguyên và trữ lượng huy động vào quy hoạch là 3,05 tỷ tấn, trong đó than bùn 0,06 tỷ tấn. Nguồn than đồng bằng Sông Hồng, tuy được đánh giá có tiềm năng lớn, nhưng chưa thể đưa vào quy hoạch. Sản lượng khai thác than có thể đạt: Năm 2015: 55 triệu tấn; năm 2020: 60 triệu tấn; 2030: 70 triệu tấn.

Việt Nam đã xây dựng khá đồng bộ các khâu từ thăm dò, khai thác, chế biến và dịch vụ về than. Đến nay khai khác than chủ yếu là công nghệ hầm lò (khoảng 70-80%). Ngành than đang thực hiện hàng chục dự án nâng cấp công nghệ, mở rộng các mỏ: Cẩm Phả, Hòn Gai, Uông Bí, Na Dương,… Tuy nhiên, hiện nay các thiết bị khai thác phần lớn ở trình độ thấp, chậm được đổi mới, tỷ lệ than khai thác bằng công nghệ cơ giới hóa còn thấp; công việc phá vỡ than, đất đá hiện chủ yếu bằng khoan nổ mìn, khoan điện cầm tay, năng suất thấp, giá thành khai thác cao. Bể than Đồng bằng Sông Hồng đang cần thăm dò bổ sung, lựa chọn khu vực chứa than triển vọng, có điều kiện địa chất - mỏ thích hợp, đồng thời lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp, hiệu quả, đảm bảo an toàn môi trường, làm cơ sở cho kế hoạch khai thác các giai đoạn tới.

Vấn đề nhập than chủ yếu cho sản xuất điện mấy năm qua được đề cập khá nhiều, tuy nhiên chưa có giải pháp nào chắc chắn, bền vững. Nhưng trên thực tế nhập than đã sớm hơn dự kiến.

Công nghệ trong sản xuất, chế biến than ở Việt Nam được đánh giá chỉ ở mức trung bình, nếu không nói còn lạc hậu.

Công nghệ khai thác chế biến dầu - khí

Theo đánh giá của ngành dầu - khí, trữ lượng dầu - khí của Việt Nam có thể thu hồi là 3,8-4,2 tỷ tấn dầu quy đổi, trữ lượng đã được xác minh khoảng 1,05-1,14 tỷ tấn, trong đó khí đốt chiếm trên 60%[3]. Dự báo khả năng khai thác dầu - khí giai đoạn tới 2030, kể cả đầu tư ra nước ngoài như sau:

Dầu thô: 2015: 20,0; 2020: 20,7; 2025: 21,7; 2030: 22,0 triệu tấn. Trong đó khai thác nội địa chiếm khoảng 80%.

Khí đốt: 2015: 11; 2020: 17; 2025: 17; 2030: 17 tỷ m3.

Nguồn dầu - khí trong nước, với mức độ hiểu biết hiện nay, rõ ràng rất hạn chế, không thể đảm bảo cho nhu cầu. Các nhà hoạch định chính sách cũng đã nhìn thấy bất cập này. Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) cũng đang nỗ lực tìm giải pháp khắc phục, trong đó kể cả đầu tư ra nước ngoài để bổ sung sản lượng dầu. Tuy nhiên, việc đầu tư ra nước ngoài những năm qua cũng gặp nhiều khó khăn. Mấy năm gần đây, thị trường dầu thế giới cung vượt cầu, giá dầu giảm tới 50%, hiện nay chỉ còn khoảng 50-55USD/thùng, gây bất ổn thị trường năng lượng nói chung, ảnh hưởng lớn tới cả kinh tế thế giới.

Theo đánh giá của nhiều chuyên gia, giá dầu còn thay đổi khó lường, ảnh hưởng lớn tới nguồn năng lượng trong nước.

Việt Nam đã xây dựng được tương đối hoàn chỉnh, đồng bộ công nghệ dầu - khí từ khâu tìm kiếm thăm dò, khai thác, chế biến và dịch vụ dầu khí. Khai thác dầu - khí đều diễn ra ở ngoài biển, chủ yếu sử dụng công nghệ các nước tiên tiến, được đánh giá khá hiện đại. Gần đây PVN đã bước đầu tự chế tạo dàn khoan có khả năng khoan sâu 9000m, khoan khai thác 120m, tiến dần tự trang bị, giảm chi phí khai thác.

Năng lượng tái tạo

Việt Nam được đánh giá có tiềm năng năng lượng tái tạo (NLTT) khá phong phú. Tiềm năng gió được đánh giá khoảng 150.000 MW, bức xạ mặt trời trung bình đạt 3,5 kWh/m2/ngày ở phía Bắc, 4,5 kWh/m2/ngày ở phía Nam. Tuy nhiên, đến nay tài liệu, số liệu khảo sát, đo đạc còn thiếu và độ tin cậy thấp. Về thể chế đã có quan tâm nhưng chưa đủ để khuyến khích đầu tư, phát triển sử dụng. Việc sử dụng năng lượng mặt trời để đun nước được đánh giá là bắt đầu có hiệu quả.

Đến 2015 tổng công suất điện tái tạo so với tiềm năng còn khá khiêm tốn (mới khỏang 2000 MW), chiếm 5% công suất và 3,9% tổng điện năng hệ thống. Dự kiến tăng nhanh như trình bày trong bảng trên. Nhiều dự án điện gió như ở Ninh Thuận, Bạc Liêu..., tuy giá thành điện còn khá cao, nhưng đã bước đầu phát huy tác dụng.

Với sức ép về bảo vệ môi trường, phát triển và sử dụng NLTT gần đây được chú ý ở hầu khắp các nước, đặc biệt sau thỏa thuận Paris 2015. Sử dụng NLTT sẽ góp phần giảm phát thải khí nhà kính (KNK) đáng kể. Tuy nhiên loại công nghệ này có phải là nội dung hướng tới của CMCN 4.0 còn phải xem xét đánh giá.

Đối với Việt Nam, hiện tại và thời gian tới, công nghệ NLTT chủ yếu quy mô nhỏ, nhập ngoại, việc tự chế tạo pin mặt trời, cánh quạt gió, chắc còn cần thời gian nhận chuyển giao công nghệ và đầu tư lớn.

Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Đây là khâu cực kỳ quan trọng, nó được đánh giá là tạo ra nguồn năng lượng sạch giá rẻ, là quốc sách thâm canh trong năng lượng. Chúng ta đã xây dựng các chính sách khuyến khích, hỗ trợ, thực hiện các chương trình, dự án TK&HQNL, tuy hoạt động khá sôi nổi nhưng tính lan tỏa và hiệu quả còn hạn chế. Mức độ tiết kiệm chưa được đánh giá đầy đủ và tin cậy, công nghệ cao chưa được ứng dụng rộng rãi. Chúng ta cần xây dựng các chỉ tiêu pháp lý cho hoạt động này. Đây là lĩnh vực được đánh giá có nhiều khả năng ứng dụng kỹ thuật số, điều khiển thông minh trong cung cấp và tiêu thụ năng lượng công nghiệp, tòa nhà, dịch vụ.

Nhận định chung về trình độ công nghệ năng lượng

Hiện nay chúng ta chưa có nghiên cứu chính thức nào về đánh giá trình độ công nghệ nói chung và công nghệ năng lượng nói riêng. Tuy vậy theo ý kiến nhiều chuyên gia công nghệ năng lượng ở Việt nam còn khá lạc hậu. Trong khai thác, sản xuất, chế biến than công nghệ cũ, chậm đổi mới, giá thành khai thác cao; Công nghệ khai thác dầu - khí được đánh giá là đương đại. Công nghệ phát điện, ngoại trừ một số nhà máy lớn sử dụng công nghệ G7, còn lại các máy nhiệt điện than công nghệ từ Trung Quốc được đánh giá chỉ ở mức trung bình, hiệu suất thấp, độ tin cậy chưa cao và ô nhiễm. Các thủy điện vừa và nhỏ hầu hết công nghệ Trung Quốc được đánh giá khá lạc hậu, số lượng lớn gây hệ lụy phụ thuộc.

Trong tiêu thụ năng lượng công nghiệp và dân dụng được đánh giá khoảng 70% thiết bị ở mức lạc hậu, tiêu hao năng lượng lớn và ô nhiễm cao.

Nói chung trình độ công nghệ năng lượng ở Việt Nam, phần lớn đang ở mức Cách mạng công nghiệp lần 2, một phần nhỏ trong sản xuất điện, dầu - khí có thể ở mức Cách mạng công nghiệp lần 3, một số lĩnh vực điều khiển, kỹ thuật số có khả năng vươn lên đón bình minh CMCN 4.0.

Một số nhận định và kiến nghị

Thứ nhất: Tổ chức đánh giá trình độ công nghệ năng lượng ở các phân ngành năng lượng và đặc biệt cả công nghệ tiêu thụ năng lượng, xác định rõ được từng khâu, từng lĩnh vực có khả năng ứng dụng thành tựu kỹ thuật số, điều khiển thông minh.

Thứ hai: Xây dựng chiến lược, xác định nội hàm, bước đi để tiếp thu nội dung CMCN 4.0 trong năng lượng.

Thứ ba: Việt Nam là nước đang phát triển, tài chính hạn hẹp, cần nghiên cứu nhận dạng một số lĩnh vực có khả năng tiếp cận CMCN 4.0, không thực hiện vội vàng, kiểu phong trào, gây tốn kém, không hiệu quả.

Thứ tư: Việt Nam cũng có những thế mạnh với đội ngũ chuyên gia máy tính, kỹ thuật số, các nhà toán học giỏi, cần được khuyến khích đảm nhận vai trò xung kích trong CMCN 4.0.

Tài liệu tham khảo chính

1. QHĐ VII ĐC-2016

2. QH phát triển ngành than, 2012 và ĐC-2016

3. QH dầu-khí, 2013

4. Chiến lược phát triển NLTT VN đến 2030 và tầm nhìn 2050, 11-2015

5. Wikipedia-Industry 4.0

6. Hồ Tú Bảo - Hiểu về Cách mạng công nghiệp lần thứ tư-VNExpress, 4-2017

7. Bùi Huy Phùng - Thách thức và Kiến nghị phát triển năng lượng bền vững ở VN, Tạp chí Năng lượng Việt Nam (số tháng 3-2016)

Hà Nội 15-5-2017