Thủy điện trong bối cảnh điện gió, mặt trời chiếm ưu thế [Kỳ 9]: Chính sách của Việt Nam

Thủy điện trong bối cảnh điện gió, mặt trời chiếm ưu thế [Kỳ 8]: Chính sách của Lào Trong bài viết kỳ này, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam sẽ đề cập đến hiện trạng phát triển thủy điện, chính sách xuất khẩu điện của Lào sang các nước ASEAN, cũng như những thách thức và những trăn trở khi phát triển thủy điện ở quốc gia này.

Thủy điện trong bối cảnh điện gió, mặt trời chiếm ưu thế [Kỳ 7]: Chính sách của Malaysia Trong bài viết kỳ này, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam giới thiệu quá trình phát triển thủy điện và thủy điện tích năng ở bang Sarawak thuộc Đông Malaysia nhằm đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống điện khi nguồn điện gió, mặt trời ngày càng tăng trong tổng cơ cấu nguồn điện của quốc gia này.

Thủy điện trong bối cảnh điện gió, mặt trời chiếm ưu thế [Kỳ 6]: Chính sách của Thái Lan Trong kỳ này, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam giới thiệu quá trình phát triển thủy điện và thủy điện tích năng ở Thái Lan, nhằm đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống điện khi nguồn điện gió, mặt trời ngày càng tăng trong tổng cơ cấu nguồn của hệ thống, đáp ứng mục tiêu cam kết đạt mục tiêu trung hòa các-bon vào năm 2050.

Thủy điện trong bối cảnh điện gió, mặt trời chiếm ưu thế [Kỳ 5]: Chính sách của Philippine Trong bài viết kỳ này, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam giới thiệu quá trình phát triển thủy điện ở Philippines trong xu thế phát triển các nguồn điện linh hoạt giúp đưa năng lượng tái tạo trở thành nguồn phát điện chính ở các quốc gia khu vực Đông Nam Á đến năm 2050.

Thủy điện trong bối cảnh điện gió, mặt trời chiếm ưu thế [Kỳ 4]: Chính sách của Nepal Trong bài viết kỳ này, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam giới thiệu quá trình phát triển thủy điện ở Nepal nhằm đáp ứng mục tiêu phát thải ròng bằng 0 một cách bền vững vào năm 2045 như Chính phủ của quốc gia này đã cam kết tại COP26.

Thủy điện trong bối cảnh điện gió, mặt trời chiếm ưu thế [Kỳ 3]: Chính sách của Indonesia Trong bài viết kỳ này, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam giới thiệu quá trình phát triển thủy điện ở Indonesia nhằm góp phần đáp ứng mục tiêu đầy tham vọng là đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2060 như Chính phủ quốc gia này đã cam kết tại COP26.

Thủy điện trong bối cảnh điện gió, mặt trời chiếm ưu thế [Kỳ 2]: Chính sách của Ấn Độ Trong bài viết kỳ này, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam giới thiệu quá trình phát triển thủy điện ở Ấn Độ, trong đó có thủy điện tích năng nhằm đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống điện, đáp ứng mục tiêu sẽ đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2070 như cam kết của Thủ tướng Ấn Độ Narendra Modi tại COP26.

Thủy điện trong bối cảnh điện gió, mặt trời chiếm ưu thế [Kỳ 1]: Xu hướng trên toàn cầu Hội nghị thường niên lần thứ ba về thủy điện ở châu Á tổ chức vào ngày 7-8 tháng 11/2022 tại Hà Nội đã mang tới thông điệp về vai trò của thủy điện trong việc thực hiện mục tiêu Net Zero vào năm 2050 - Lộ trình cho ngành năng lượng toàn cầu. Trong kịch bản không phát thải ròng này, trong khi điện gió, mặt trời được dự đoán là tạo ra phần lớn điện năng toàn cầu trong tương lai thì việc phát triển thủy điện sẽ giúp ổn định hệ thống điện thông qua hệ thống phụ trợ dịch vụ. Tạp chí Năng lượng Việt Nam lần lượt giới thiệu chính sách phát triển nguồn điện này trên toàn cầu, các nước trong khu vực châu Á, trong đó có thủy điện tích năng nhằm đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống điện, đáp ứng mục tiêu Net Zero.

Lịch sử phát triển ngành thủy điện ở Việt Nam:

Việt Nam có nguồn thủy năng dồi dào, với hơn 2.000 sông, suối lớn, nhỏ, chủ yếu tập trung ở khu vực miền Bắc, miển Trung và Tây nguyên. Tiềm năng lý thuyết thủy điện đã từng được đánh giá khoảng 300 tỷ kWh. Đến nay đã xây dựng và đưa vào vận hành được gần 23.000 MW công suất, với sản lượng điện hàng năm đạt 75 - 95 tỷ kWh/năm [1].

Một số nghiên cứu đánh giá đã chỉ ra rằng: Việt Nam có thể khai thác nguồn thủy điện với công suất vào khoảng 25.000 - 26.000 MW, tương ứng với khoảng 100 tỷ kWh điện năng. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm khai thác thủy điện trên thế giới, thủy điện ở Việt Nam có thể khai thác tiếp tục với tổng công suất đạt từ 30.000 MW đến 38.000 MW và điện năng có thể sản xuất được trên 120 tỷ kWh.

Đến thời điểm hiện tại, các nguồn thủy điện vừa và lớn đã được xây dựng, đưa vào vận hành gần hết, dự kiến có thể phát triển tiếp 4.000 - 5.000 MW công suất từ nguồn thủy điện nhỏ. Ngoài ra, còn có thể mở rộng một số nhà máy thủy điện hiện có và xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng (TĐTN). Tuy nhiên, loại nhà máy thủy điện lòng sông với cột nước thấp hiện chưa được triển khai xây dựng nhiều, đây có thể xem là là tiềm năng để tiếp tục khai thác trong tương lai.

Có thể khái quát quá trình quy hoạch, xây dựng và vận hành các nhà máy thủy điện của nước ta gồm có 4 giai đoạn như sau:

1. Giai đoạn trước năm 1945:

Thời kỳ này người Pháp đã xây dựng 3 nhà máy thủy điện, đó là Thủy điện Tà Sa, công suất 500 kW, đưa vào vận hành năm 1917, Thủy điện Nà Ngần, công suất 750 kW, đưa vào vận hành năm 1920 và Thủy điện Ankroet, công suất 600 kW, đưa vào vận hành năm 1940 (xem hình 1).

Hình 1: Hình ảnh đập, đường ống áp lực và Nhà máy Thủy điện Ankroet và tuyến đường ống áp lực Thủy điện Tà Sa.

2. Giai đoạn 1960 - 1970:

Đây là thời kỳ chiến tranh chống Mỹ, miền Bắc được sự giúp đỡ của Chính phủ Liên Xô đã xây dựng Nhà máy Thủy điện Thác Bà, công suất 108 MW (hình 2). Còn ở phía Nam, Chính phủ Nhật đã xây dựng Nhà máy Thủy điện Đa Nhim, với công suất 160 MW theo hình thức đền bù chiến tranh Thế giới thứ hai 1939 - 1945 (xem hình 3).

3. Giai đoạn 1975 - 2020:

Đây là thời kỳ phát triển mạnh nhất của ngành thủy điện Việt Nam. Chiến tranh vừa kết thúc vào tháng 4 năm 1975, cuối năm 1979 nước ta đã khởi công xây dựng Nhà máy Thủy điện Hòa Bình, với 8 tổ máy, tổng công suất 1.920 MW, đưa vào vận hành toàn bộ quy mô công suất năm 1994 và là nhà máy thủy điện có quy mô công suất lớn nhất Đông Nam Á thời đó. Tiếp theo là hàng loạt nhà máy thủy điện được xây dựng và đưa vào vận hành như:

- Thủy điện Trị An, công suất 400 MW (đưa vào vận hành toàn bộ 4 tổ máy vào năm 1989).

- Thủy điện Ialy, công suất 720 MW (hoàn thành năm 2002).

- Thủy điện Tuyên Quang, công suất 342 MW (hoàn thành năm 2008).

- Thủy điện Sơn La, công suất 2400 MW (hoàn thành năm 2012).

- Thủy điện Lai Châu, công suất 1200 MW (hoàn thành năm 2016).

- Thủy điện Nậm Chiến, công suất 200 MW (hoàn thành năm 2009).

- Thủy điện Huội Quảng, công suất 520 MW (hoàn thành năm 2016).

- Thủy điện Thượng Kon Tum, công suất 220 MW (hoàn thành năm 2021) và nhiều công trình khác nữa.

Hình 2: Nhà máy Thủy điện Thác Bà.

Hình 3: Nhà máy Thủy điện Đa Nhim.

Tổng công suất thủy điện trong cơ cấu nguồn của hệ thống điện giai đoạn 2010 - 2020 được biểu thị trên hình 4 với các thời điểm 2010, 2015 và 2020 như sau:

- Năm 2010, công suất đặt của thủy điện đạt 8.575 MW, chiếm tỷ trọng 42% tổng công suất toàn hệ thống.

- Năm 2015, công suất đặt của thủy điện đạt 16.434 MW, chiếm tỷ trọng 42,2% tổng công suất toàn hệ thống.

- Năm 2020, công suất đặt của thủy điện đạt 20.685 MW, chiếm tỷ trọng 29,84% tổng công suất toàn hệ thống.

Nhìn vào hình 4 cho thấy: Tốc độ tăng trưởng công suất đặt của thủy điện từ 8.575 MW năm 2010, chiếm tỷ lệ 42% cơ cấu nguồn điện và năm 2020 đã đạt công suất 20.685 MW, nhưng chỉ chiếm tỷ lệ 29,84% cơ cấu nguồn toàn hệ thống, do công suất các nguồn nhiệt điện than, điện mặt trời và điện gió tăng nhanh.

Tính đến cuối năm 2021, tổng công suất nguồn điện toàn hệ thống đạt 78.121 MW, trong đó công suất thủy điện là 22.111 MW, chiếm tỷ trọng 28,3% cơ cấu nguồn điện.

Hình 4: Tăng trưởng công suất đặt nguồn điện giai đoạn 2010 - 2020.

Hình 5: Nhà máy Thủy điện Sơn La.

4. Giai đoạn sau năm 2020:

Hiện nay các dự án thủy điện có công suất vừa và lớn cơ bản đã được xây dựng, đưa vào vận hành, vì vậy, bước tiếp theo là tiếp tục phát triển thủy điện nhỏ với tiềm năng khai thác công suất từ 4.000 đến 5.000 MW và khai thác các công trình thủy điện cột nước thấp. Ngoài ra, xu thế nguồn điện từ gió và mặt trời ngày càng tăng trong cơ cấu nguồn điện, do vậy cần tăng nguồn điện linh hoạt nhằm tăng khả năng huy động khi công suất từ điện gió, điện mặt trời đột ngột giảm. 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, điền đáy và xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng (TĐTN) và hệ thống pin lưu trữ (BESS).

Theo Quy hoạch điện VIII (Dự thảo tháng 11/2022), dự báo công suất thủy điện (bao gồm thủy điện nhỏ) và TĐTN cùng với hệ thống pin lưu trữ trong giai đoạn 2025 - 2050 theo các kịch bản cơ sở và kịch bản cao, trong đó dự báo đến năm 2050 với kịch bản cơ sở: Tổng công suất thủy điện (bao gồm cả thủy điện nhỏ) đạt 35.571 MW, điện lượng đạt 112,702 GWh; còn đối với kịch bản cao, con số này đạt 36.016 MW, điện lượng đạt 114,825 GWh (được nêu chi tiết ở bảng 1 và 2).

Bảng 2: Quy hoạch thủy điện và TĐTN giai đoạn 2025 - 2050 (kịch bản cơ sở của dự thảo Quy hoạch điện VIII - tháng 11/2022).

4.1. Mở rộng công suất các nhà máy thủy điện đang vận hành, phát triển tiếp các nhà máy thủy điện cột nước thấp và thủy điện nhỏ:

Việc đầu tư mở rộng một số nhà máy thủy điện 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 năng lượng tái tạo hiện có của nước ta. 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 điện.

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 hồ chứa, các tác động bất lợi là tạm thời, chủ yếu xảy ra trong thời gian hoạt động thi công xây dựng công trình. Ngược lại, mặt ưu điểm lớn là giảm bớt được việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong sản xuất điện.

Ngoài ra, 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.

Đối với thủy điện nhỏ, 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.

Các nhà máy thủy điện đã và đang tiến hành mở rộng hoặc dự kiến trong tương lai sẽ mở rộng gồm có:

- Thủy điện Thác Mơ mở rộng thêm 1 tổ máy công suất 75 MW, nâng công suất toàn Nhà máy lên 225 MW và đã đưa vào vận hành năm 2017.

- Thủy điện Đa Nhim mở rộng thêm 2 tổ máy. Giai đoạn 1 khởi công tháng 12 năm 2015 mở rộng 1 tổ máy công suất 80 MW đã đưa vào vận hành năm 2022, nâng công suất của toàn Nhà máy lên 240 MW. Giai đoạn 2 tiếp tục thi công tổ máy thứ hai với công suất 80 MW, dự khiến đưa vào vận hành năm 2026.

- Thủy điện Hòa Bình mở rộng thêm 2 tổ máy (2x240 MW) nâng tổng công suất toàn Nhà máy đạt 2.400 MW. Dự án đã khởi công xây dựng đầu năm 2021 và dự kiến đưa vào vận hành cuối năm 2024.

- Thủy điện Ialy mở rộng quy mô 2 tổ máy, công suất 360 MW (mỗi tổ máy công suất 180 MW), sau khi đưa vào vận hành sẽ nâng tổng công suất của Nhà máy lên 1.080 MW. Dự án khởi công xây dựng vào quý 2/2021, dự kiến phát điện tổ máy 1 trong quý 2/2024, phát điện tổ máy 2 vào quý 3/2024 và hoàn thành toàn bộ công trình vào tháng 12/2024.

- Thủy điện Trị An sẽ mở rộng 2 tổ máy với tổng công suất 200 MW, dự kiến khởi công quý 2/2023, hoàn thành năm 2026.

Ngoài ra, một số nhà máy thủy điện khác đang được nghiên cứu, thiết kế mở rộng trong tương lai.

4.2. Xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng (TĐTN):

Thủy điện tích năng có vai trò dự phòng công suất, dự phòng sự cố và điều tần hệ thống, có ý nghĩa quan trọng đối với hệ thống điện quốc gia, nhất là khi điện gió, điện mặt trời ngày càng tăng nhanh trong cơ cấu nguồn của hệ thống điện. Nhiệm vụ chính của TĐTN là nguồn điện phủ đỉnh biểu đồ phụ tải của hệ thống, 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.

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

Theo Dự thảo Quy hoạch Điện VIII, đến năm 2030 sẽ có 2.700 MW công suất từ TĐTN, pin lưu trữ và sẽ tăng lên 39.700 MW vào năm 2050.

Thay cho lời kết:

Trong gần 50 năm qua, ngành thủy điện Việt Nam đã có bước phát triển ngoạn mục, từ lúc chỉ có 3 trạm thủy điện nhỏ với tổng công suất 1,85 MW do người Pháp xây dựng để lại, đến nay đã có gần 23.000 MW công suất, với sản lượng điện hàng năm đạt 75 - 85 tỷ kWh/năm. Phát triển thủy điện đã được đẩy mạnh, khai thác rất hiệu quả nguồn tài nguyên tái tạo sẵn có của đất nước.

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.

Tại thời điểm năm 1992, công suất từ nguồn thủy điện đã chiếm 60,4% trong cơ cấu công suất của hệ thống điện Việt Nam. Ngoài việc cung cấp điện năng, các nhà máy thủy điện còn phát huy hiệu quả tổng hợp (như cấp nước, chống lũ, giảm lũ cho hạ du, tạo thuận lợi cho giao thông thủy, nuôi trồng thủy sản, phát triển du lịch v.v...).

Có thể khẳng định, trong gần 50 năm xây dựng và phát triển, ngành thủy điện Việt Nam đã hoàn thành sứ mệnh vẻ vang, đóng góp với vai trò quan trọng trong công cuộc điện khí hóa toàn quốc. Ngày nay khi công suất nguồn điện từ gió, mặt trời tăng mạnh, vai trò của thủy điện và TĐTN càng trở nên quan trọng trong việc vận hành linh hoạt, dự phòng công suất, dự phòng sự cố và giữ ổn định cho hệ thống điện qua hệ thống phụ trợ dịch vụ. Đặc biệt, thủy điện có lượng phát thải carbon thấp nhất trong vòng đời của nó hơn bất kỳ dạng năng lượng nào khác.

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./.

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

Tài liệu tham khảo: Dự thảo Quy hoạch điện VIII (tháng 11/2022).

[1] Nguồn EVN: Tổng sản lượng các nhà máy thủy điện Việt Nam năm 2022 đạt 95,054 TWh.