Sự thích nghi trong vận hành thủy điện - Bài học từ những mùa mưa bão lịch sử ở Việt Nam

Biến đổi khí hậu - Phép thử trong vận hành thủy điện Việt Nam Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng rõ rệt, ngành thủy điện Việt Nam đang đối mặt với những thay đổi mạnh mẽ về quy luật thủy văn, mưa bão và dòng chảy. Nhiệt độ trung bình tăng, cùng tần suất các hiện tượng cực đoan gia tăng, đang ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất, an toàn và sản lượng của các nhà máy thủy điện. Bài viết dưới đây của chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam phân tích những tác động cụ thể của biến đổi khí hậu đến hoạt động thủy điện; đồng thời đề xuất các giải pháp thích ứng dựa trên mô hình quản lý rủi ro tích hợp khí hậu - thủy năng.

Hệ thống thủy điện Việt Nam với hơn 270 nhà máy (tổng công suất ≈ 24.900 MW), vốn phụ thuộc trực tiếp vào chế độ mưa và lưu lượng nước từ sông ngòi, do đó chịu tác động kép: Thiếu nước mùa khô và mưa lũ cực đoan mùa mưa. Trong bối cảnh đó, năng lực thích nghi vận hành - tức khả năng điều chỉnh linh hoạt các quy trình kỹ thuật và phối hợp giữa các hồ chứa trở thành điều kiện sống còn.

Thực trạng thủy điện Việt Nam 2025:

Theo báo cáo cập nhật của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN - 6/2025): Tổng công suất lắp đặt hệ thống điện quốc gia đạt 89.000 MW, trong đó thủy điện chiếm khoảng 24.900 MW (tương đương 28% cơ cấu công suất toàn hệ thống). Năm 2025, tổng sản lượng thủy điện dự kiến sẽ khai thác đạt từ 85-90 tỷ kWh, đóng góp khoảng 30% sản lượng điện năng toàn quốc. Hệ thống thủy điện Việt Nam được chia thành 3 nhóm, nêu ở bảng sau đây:

Từ bảng trên cho thấy: Nhóm thủy điện lớn với công suất >30 MW có khả năng điều tiết lưu lượng, chiếm gần 90% tổng công suất hiện có của các nhà máy thủy điện, nhưng được xây dựng thuộc khu vực Tây Bắc và Bắc Trung bộ là chủ yếu. Trong bối cảnh kinh tế phục hồi và nhu cầu điện tăng nhanh, thủy điện không chỉ là nguồn rẻ, sạch, mà còn đóng vai trò nguồn điện linh hoạt, giúp ổn định hệ thống và cân bằng công suất đỉnh.

Vai trò của thủy điện trong giai đoạn chuyển dịch năng lượng:

Khi tỷ trọng năng lượng tái tạo (gió, mặt trời) tăng nhanh, thủy điện trở thành nguồn điện linh hoạt, điều tiết phụ tải, cân bằng tần số và điện áp hệ thống. Các hồ chứa lớn như: Sơn La, Lai Châu, Hòa Bình hiện có thể điều tiết tới 20% phụ tải đỉnh miền Bắc (khoảng 5.000 MW), giúp giảm chi phí mua điện, ổn định giá bán lẻ và giảm phát thải CO₂ hơn 10 triệu tấn/năm.

Tình huống vận hành cực hạn giai đoạn 2023-2025:

1. Năm 2023 - Hạn hán nghiêm trọng và mực nước hồ tiệm cận mực nước chết:

Theo Báo cáo của EVN (12/2023): Năm 2023 là một trong những năm khó khăn nhất của ngành thủy điện trong hai thập kỷ qua. Nhiều hồ chứa lớn ở miền Bắc và miền Trung như: Hòa Bình, Sơn La, Bản Chát, Ialy, Trị An… phải vận hành trong điều kiện mực nước tiệm cận mực nước chết. Một số thời điểm, mực nước thực tế còn thấp hơn mực nước thiết kế. Các nhà máy thủy điện: Hương Sơn, Sông Ba Hạ, Buôn Tua Srah phải ngừng phát điện tạm thời. Tổng sản lượng thủy điện toàn hệ thống chỉ đạt 80,90 tỷ kWh, giảm hơn 25% so với trung bình 5 năm trước.

2. Bão Yagi (2024) - Thủy điện Thác Bà phải lập phương án phá đập phụ (trường hợp hiếm có trong lịch sử vận hành thủy điện ở nước ta):

Siêu bão Yagi (7/9/2024) đánh dấu sự đảo chiều hoàn toàn của quy luật khí hậu Bắc bộ, khi mùa mưa đến muộn, nhưng đạt cường độ vượt xa trung bình nhiều năm. Các hồ thủy điện: Hòa Bình, Sơn La, Tuyên Quang buộc phải xả lũ điều tiết khẩn cấp, không thể cắt lũ hoàn toàn cho hạ du đồng bằng Bắc bộ và Hà Nội như các năm trước. Đặc biệt, tại hồ thủy điện Thác Bà (trên sông Chảy) mực nước tăng nhanh, tiệm cận mức nguy hiểm. Các cửa xả đều hoạt động tối đa, nhưng vẫn không thể xả hết lưu lượng nước xuống hạ lưu công trình. Mực nước trong hồ tiếp tục dâng lên trong khi mưa vẫn liên tiếp trút xuống lưu vực mà chưa có dấu hiệu kết thúc. Ban quản lý nhà máy thủy điện Thác Bà đã phải tính đến phương án phá đập phụ để phân lũ, nhằm bảo vệ đập chính và nhà máy thủy điện - một quyết định thể hiện tinh thần “đặt an toàn công trình lên hàng đầu”. Dù không phải thực hiện biện pháp cuối cùng này, nhưng đây là bài học quý giá về kịch bản ứng phó linh hoạt trong điều kiện thời tiết diễn biến phi quy luật.

3. Bão Wipha (2025) - Bài học vận hành thích ứng:

Bão Wipha (tháng 7/2025) là hiện tượng khí hậu nổi bật nhất của năm, gây ra mưa đặc biệt lớn tại Bắc và Trung Trung bộ với tổng lượng mưa 1.200-1.600 mm/đợt. Đỉnh lũ ngày 23/7/2025 tại hồ Thủy điện Bản Vẽ vượt tần suất lũ kiểm tra p = 0,02% - tương ứng chu kỳ lặp 5.000 năm. Hệ thống hồ chứa như Bản Vẽ, Khe Bố, A Vương, Sông Tranh 2 đã phải vận hành xả lũ khẩn cấp để đảm bảo an toàn công trình. Tuy nhiên, nhờ hệ thống quan trắc tự động và dự báo dòng chảy sớm 12 giờ, Công ty Thủy điện Bản Vẽ đã vận hành phối hợp với Công ty Vận hành Hệ thống điện và Thị trường điện Quốc gia (NSMO) giữ lại 74% lưu lượng đỉnh lũ, giảm thiểu tác động cho hạ du sông Lam - Nghệ An. Đây là minh chứng điển hình về năng lực thích nghi và quản trị rủi ro khí hậu trong vận hành thủy điện Việt Nam.

Bài học từ cơn bão Wipha cho thấy: Việc điều chỉnh quy trình vận hành linh hoạt theo dự báo mưa ngắn hạn 6-12 giờ đã phát huy hiệu quả vượt trội so với mô hình cũ vốn chỉ dựa vào dự báo 24 giờ.

4. Miền Trung - “Trận lũ lịch sử tháng 10/2025”:

Tính đến đầu tháng 11/2025, cả nước đã hứng chịu 14 cơn bão, trong đó các cơn bão như Bualoi, Matmo, Fengshen, Kalmaegi nối tiếp nhau gây mưa lớn, khiến nhiều hồ như Sông Tranh 2, Đăk Mi 4, A Vương, Hương Điền, Tả Trạch phải liên tục điều tiết lũ. Mưa trong 24 giờ tại đỉnh Bạch Mã, TP. Huế tới 1.739 mm, lớn nhất trong lịch sử Việt Nam và đứng thứ hai thế giới (sau điểm mưa tại Ấn Độ Dương). Dù gây ngập cục bộ, nhưng việc vận hành an toàn của các hồ thủy điện đã giúp giảm thiểu thiệt hại, chứng minh hiệu quả của cơ chế điều phối liên hồ chứa.

Theo Cục Khí tượng Thủy văn (Bộ Nông nghiệp và Môi trường): Mưa, lũ tháng 10/2025 là minh chứng rõ ràng cho xu thế gia tăng các hiện tượng tổ hợp cực đoan khi nhiều yếu tố thời tiết bất lợi xảy ra đồng thời và cộng hưởng. Thực tế này đặt ra yêu cầu cấp thiết trong việc nâng cao năng lực dự báo, cảnh báo sớm và quản lý rủi ro khí hậu tích hợp trong thời gian tới.

5. Miền Nam - Mưa bão bất thường:

Do ảnh hưởng của bão Kalmaegi, từ 14 giờ ngày 9/11, Công ty Thủy điện Trị An đã tiến hành tăng lượng xả lũ qua đập tràn. Như vậy, đây là ngày thủy điện lớn nhất miền Nam đã hai lần điều chỉnh tăng lượng nước xả qua tràn để điều tiết hồ chứa (xả nước qua đập tràn từ 160m3/giây lên 320m3/giây vào 7 giờ ngày 9-11 và tiếp tục điều chỉnh nâng lưu lượng xả tràn lên 480m3/giây vào lúc 14 giờ cùng ngày 9-11). Sau hai lần điều chỉnh tăng lưu lượng xả lũ, tổng lưu lượng nước xả xuống hạ du qua tua bin và đập tràn là 1.230m3/giây đến 1.280m3/giây. Trước thời điểm 7 giờ ngày 9/11, lượng nước xả qua đập tràn Thủy điện Trị An là 160m3/s.

Như vậy, Thủy điện Trị An đã điều chỉnh tăng lượng xả nước qua tràn gấp 3 lần để bảo đảm an toàn công trình.

Ngoài Thủy điện Trị An, có 3 nhà máy thủy điện khác trên sông Đồng Nai cũng tiến hành xả lũ điều tiết hồ chứa gồm: Thủy điện Thác Mơ xả nước qua đập tràn với lưu lượng 169m3/giây; Thủy điện Cần Đơn 276m3/giây; Thủy điện Srok Phu Mieng 196m3/giây với mục tiêu đảm bảo an toàn tuyệt đối cho công trình.

Cơ chế thích nghi đã phát huy tác dụng:

1. Ứng dụng công nghệ số và trí tuệ nhân tạo (AI):

Hầu hết nhà máy thủy điện lớn đến nay đã tích hợp mô-đun SCADA - EMS, kết nối trực tiếp với dữ liệu radar thời tiết và trạm đo mưa tự động. Một số hồ (Hòa Bình, Sơn La, Ialy) đã sử dụng AI Predictive Maintenance để dự đoán hư hỏng thiết bị do ẩm và nhiệt độ cao. Việc ứng dụng mô hình WRF-Hydro giúp dự báo lưu lượng đến hồ sớm 12-24 giờ, tạo điều kiện tối ưu trong điều tiết. Mô hình WRF-Hydro là mô hình thủy văn phân bố được phát triển bởi Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia (NCAR) cùng với sự hợp tác của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) và Cục Quản lý Đại dương và Khí quyển Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA). Mô hình WRF-Hydro được xây dựng trên nền tảng mã nguồn mở, có thể ứng dụng trong nhiều nghiên cứu về biến đổi dòng chảy, cân bằng nước, dự báo, cảnh báo lũ, lũ quét và hạn hán tại nhiều khu vực trên thế giới nhờ khả năng thiết lập linh hoạt và mô phỏng các quá trình thủy văn một cách chi tiết, từ đó cung cấp thông tin chính xác và kịp thời cho công tác quản lý tài nguyên nước.

Từ năm 2024, EVN đã triển khai mô hình AI-FlowPredict, kết hợp dữ liệu radar mưa, ảnh vệ tinh và cảm biến mực nước để dự báo lưu lượng về các hồ thủy điện trước 6-12 giờ. Kết quả thử nghiệm tại các công trình thủy điện Sơn La, Hòa Bình, Bản Vẽ cho thấy sai số trung bình giảm từ 22% xuống còn 8%. Nhờ đó, việc điều chỉnh cửa xả được tối ưu, tránh xả thừa, hoặc thiếu, giúp giảm thiệt hại vùng hạ du do xả lũ và nâng hiệu quả phát điện.

2. Quy trình vận hành liên hồ chứa động:

Trước đây, quy trình vận hành liên hồ chứa được quy định theo ngày cố định (ví dụ bắt đầu tích nước từ 19/9 hàng năm cho các hồ thủy điện thuộc khu vực Bắc bộ). Tuy nhiên, trong điều kiện biến đổi khí hậu, mưa/lũ thường đến sớm, hay muộn, hoặc kéo dài cho thấy: Nếu cứ thực hiện cứng nhắc theo Quy trình vận hành đã được phê duyệt sẽ không còn phù hợp.

Từ năm 2024, Bộ Công Thương và Bộ Tài nguyên và Môi trường đã thí điểm quy trình “động” cho phép thay đổi thời điểm tích nước - xả nước theo tình hình thực tế, dựa trên dữ liệu thời gian thực. “Thích ứng động” (Dynamic Adaptation) là phương pháp điều chỉnh tức thời kế hoạch xả - tích nước dựa trên dự báo thời tiết cập nhật liên tục. Thay vì tuân thủ lịch mùa cứng nhắc, hệ thống điều độ sử dụng dữ liệu dự báo 1-3 ngày để ra quyết định xả trước đón lũ, hoặc giữ nước chống hạn.

Đến năm 2025, quy trình vận hành liên hồ chứa đã được số hóa và tích hợp tại Công ty Vận hành Hệ thống điện và Thị trường điện Quốc gia (NSMO), cho phép phối hợp theo thời gian thực giữa 25 hồ chứa trọng điểm. Nhờ đó, trong đợt mưa lũ tháng 10/2025, một số hồ thủy điện miền Trung như Đăk Mi 4, A Vương, Sông Bung 2, Sông Tranh 2, Tả Trạch đã chủ động điều tiết đón lũ, đảm bảo an toàn đập và giảm ngập lụt hạ du (dù lượng mưa tại Trà My và Tam Trà vượt 140 mm/ngày).

3. Tăng cường năng lực giám sát an toàn đập:

Hơn 120 nhà máy thủy điện lớn trên cả nước đã được lắp đặt hệ thống cảm biến đo áp lực, dịch chuyển và mực nước tự động. Các dữ liệu này được truyền trực tiếp về NSMO qua đường truyền vệ tinh, giúp phát hiện sớm rủi ro và ra quyết định khẩn cấp theo thời gian thực.

4. Cơ chế điều phối liên vùng và chia sẻ dữ liệu:

Sự phối hợp giữa EVN, Bộ Công Thương, Bộ Nông nghiệp và Môi trường và các địa phương ngày càng chặt chẽ. Hệ thống “Bản đồ ngập lụt động quốc gia” đã được cập nhật, mô phỏng theo từng giờ, giúp cảnh báo sớm cho hạ du khi có nguy cơ xả lũ lớn. Cơ chế chia sẻ dữ liệu này được xem là “nền tảng mềm” giúp tăng khả năng thích ứng của hệ thống thủy điện toàn quốc.

Phân tích các bài học thực tiễn:

Qua thực tế vận hành thủy điện giai đoạn 2023-2025 có thể rút ra một số nhận xét như sau:

1. Ưu tiên an toàn công trình: Kinh nghiệm từ vận hành Thủy điện Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà (tháng 9/2024) và thủy điện Bản Vẽ (tháng 7/2025) cho thấy: Mọi tình huống khẩn cấp phải đặt an toàn đập lên hàng đầu. Khả năng cắt lũ chỉ thực hiện khi điều kiện kỹ thuật cho phép.

2. Dữ liệu khí tượng chính xác là nền tảng: Nếu thiếu trạm đo, dự báo sai lệch 2-3 giờ có thể khiến lưu lượng xả chậm trễ và gây ngập úng đô thị, các vùng thuộc hạ lưu công trình.

3. Phối hợp liên ngành: Khi lũ lớn xảy ra, sự phối hợp giữa EVN, Bộ Nông nghiệp và Môi trường và chính quyền địa phương sẽ quyết định hiệu quả vận hành.

4. Truyền thông rủi ro: Thông báo sớm đến vùng hạ du giúp giảm thiểu thiệt hại; nhiều hồ hiện đã có hệ thống cảnh báo qua SMS và loa phát thanh tự động.

Giải pháp đề xuất:

Để đảm bảo vận hành các công trình thủy điện an toàn, hiệu quả trong bối cảnh biến đổi khí hậu cần tiếp tục hoàn thiện các phương pháp như sau:

1. Hoàn thiện cơ sở dữ liệu thời gian thực: Xây dựng hệ thống “Digital Twin” cho các lưu vực lớn, mô phỏng song song trạng thái hồ, dòng chảy và dự báo thời tiết.

2. Chuẩn hóa vận hành liên hồ chứa thích ứng theo hướng linh hoạt, cho phép điều chỉnh biên xả khi xuất hiện bão chậm, bão kép.

3. Đào tạo và chia sẻ dữ liệu: Thiết lập trung tâm đào tạo vùng miền, nâng cao năng lực cán bộ vận hành trong bối cảnh khí hậu cực đoan.

4. Trong tương lai cần nghiên cứu tích hợp với hệ thống lưu trữ điện năng: Kết hợp thủy điện với pin lưu trữ (BESS) và thủy điện tích năng để duy trì công suất khi nguồn nước giảm.

Kết luận:

Các năm 2023-2025 là giai đoạn bản lề chứng minh năng lực thích nghi của ngành thủy điện Việt Nam trước biến đổi khí hậu. Các sự kiện lịch sử (hạn hán năm 2023, siêu bão Yagi 2024, siêu bão Wipha 2025, hay mưa lũ miền Trung tháng 10-11/2025) cho thấy: Rủi ro cực đoan là có thật, nhưng cũng là cơ hội để nâng cấp mô hình quản trị vận hành hiện đại hơn. Từ hạn hán, đến siêu bão và lũ lịch sử, ngành thủy điện nước ta đã từng bước hình thành văn hóa vận hành linh hoạt, gắn kết giữa dữ liệu và thực tiễn. Trong tương lai, việc thể chế hóa mô hình vận hành thích ứng động, hoàn thiện hạ tầng dữ liệu và chính sách tài chính xanh sẽ quyết định khả năng bảo đảm an ninh năng lượng và an toàn công trình trước những biến đổi khí hậu ngày càng khắc nghiệt.

Trong giai đoạn 2025-2030, khi các dự án như thủy điện tích năng Bác Ái (1.200 MW) và Hòa Bình mở rộng (480 MW) đi vào hoạt động, thủy điện Việt Nam sẽ chuyển từ vai trò “nguồn điện mùa vụ” sang nguồn điện điều tiết chiến lược, đảm bảo cân bằng hệ thống năng lượng tái tạo.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn biến ngày càng cực đoan, năng lực vận hành linh hoạt (dựa trên dữ liệu, công nghệ và phối hợp vùng) sẽ là chìa khóa để thủy điện tiếp tục giữ vai trò trụ cột của an ninh năng lượng quốc gia; đồng thời hỗ trợ Việt Nam trên con đường chuyển dịch xanh và phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050./.

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

Tài liệu tham khảo: TS. Nguyễn Huy Hoạch: Biến đổi khí hậu - phép thử trong vận hành thủy điện Việt Nam. NangluongVietNam online. 09:16 | 09/11/2025.

.