Việt Nam cần bao nhiêu công suất năng lượng tái tạo là đủ?

Điện khí linh hoạt trong lộ trình phát thải ròng bằng ‘0’ của Việt Nam Với quá trình chuyển dịch năng lượng trong lĩnh vực sản xuất điện, phù hợp với cam kết của Việt Nam đạt phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050, điện khí thay thế dần điện than được coi là một trong những bước khởi đầu. Tuy nhiên, với đặc thù của cân đối hệ thống điện thời gian tới, hệ số công suất của các nguồn điện khí sẽ giảm đáng kể và ảnh hưởng đến tính kinh tế của loại hình nguồn này. Một trong các giải pháp khắc phục đã được đề xuất trong Quy hoạch điện VIII là bổ sung thêm loại hình nguồn linh hoạt, trong đó có loại hình tổ máy phát dùng động cơ đốt trong ICE (Internal Combustion Engine) được cho là một lựa chọn thích hợp, như phân tích dưới đây.

Sự cần thiết của nhà máy điện ICE và ứng dụng trong tương lai của Việt Nam Ngày 7/10/2020, tại Hà Nội, Viện Năng lượng (Bộ Công Thương) phối hợp với Đại sứ quán Phần Lan tại Việt Nam và Tập đoàn Wartsila Energy, đã tổ chức Lễ công bố báo cáo "Sự cần thiết của các nhà máy điện động cơ đốt trong linh hoạt (ICE) và các ứng dụng trong hệ thống điện tương lai của Việt Nam".

Một ví dụ cụ thể là hệ thống điện của Cộng hòa Liên bang Đức: Hệ thống có 65,69 GW công suất đặt điện gió và 64,2 GW công suất đặt điện mặt trời, 9,51 GW điện sinh khối, trong khi đỉnh phụ tải chỉ khoảng 80 GW. Thế nhưng, năm 2021, NLTT cũng chỉ đáp ứng được 45,6% sản lượng điện sản xuất trong nước. Phần còn lại vẫn phải do các nguồn điện hạt nhân, điện than, điện khí, thủy điện, điện chạy dầu... đáp ứng.

Để có thể đạt tỷ lệ năng lượng tái tạo cao trong tổng các nguồn phát điện, cần có các nguồn điện chạy nền ổn định và các nguồn điện linh hoạt có thể cân bằng nhanh chóng sự thiếu hụt bất ngờ của NLTT và đồng thời phủ đỉnh nhu cầu phụ tải của hệ thống điện. Hiện tại ở Việt Nam, nhiệt điện và thủy điện vừa có nhiệm vụ chạy nền vừa có nhiệm vụ cân bằng cho 16,5 GW điện mặt trời và 4,6 GW điện gió trong hệ thống.

Trời tối điện mặt trời không phát, gió chậm điện gió cũng ngừng. Nhưng nhu cầu sử dụng điện trong hệ thống điện Việt Nam không những không ngừng mà lại tăng vọt vào đầu giờ buổi tối. Khả năng bù đắp cho điện mặt trời và điện gió của hệ thống điện hiện đã gần đến tới hạn, cần có các nguồn điện có độ linh hoạt cao hơn để đáp ứng với tỷ lệ công suất NLTT ngày càng cao. Nếu tất cả các nhà máy điện LNG sắp tới đều là tua bin chu trình kết hợp, khả năng hấp thụ thêm điện NLTT sẽ khó khăn.

Trong Dự thảo Quy hoạch điện 8, phương án điều hành, công suất nguồn điện linh hoạt vào năm 2030 phải có 300 MW và đến năm 2050 phải có 44.100 MW (chưa kể nguồn thủy điện tích năng và pin lưu trữ). Nguồn điện linh hoạt này gồm hai loại: Nhà máy phát điện bằng động cơ đốt trong (ICE) và nhà máy điện chạy tua bin khí chu trình đơn (SCGT), hoặc mở (OCGT).

Hội thảo giới thiệu công nghệ động cơ đốt trong (ICE) tại Hà Nội, ngày 3/11/2022, đã cho cái nhìn sâu hơn về công nghệ ICE của Tập đoàn Wärtsilä đến từ Phần Lan.

Hội thảo giới thiệu công nghệ động cơ đốt trong (ICE).

Động cơ đốt trong đã đi cùng loài người suốt dọc hành trình cách mạng công nghiệp, sớm hơn nhiều so với động cơ tua bin và kém tuổi hơn so với động cơ hơi nước (đốt ngoài) một chút. Wärtsilä đã từng cung cấp các tổ máy phát điện chạy dầu diesel cho Việt Nam.

Ngày nay, Tập đoàn đang chuyển sang cung cấp các nhà máy phát điện dùng động cơ đốt trong với nhiên liệu đa dạng hơn, có thể dùng hai loại nhiên liệu, đặc biệt là chuyển sang dùng khí đốt tự nhiên/LNG và hỗn hợp khí tự nhiên - khí hydro. Trong tương lai, khi ngành năng lượng phải tiến tới trung hòa carbon, tỷ lệ nhiên liệu hydro xanh sẽ tăng lên.

Tổ hợp nhiệt điện dùng động cơ đốt trong có thể khởi động nhanh chóng như máy phát (thường là động cơ đốt trong diesel) chúng ta vẫn dùng để dự phòng mất điện cho các tòa nhà văn phòng và chung cư. Trong vòng 30 giây là tổ máy đầu tiên sẽ hòa lưới điện với công suất 20% và chỉ sau 2 phút nó sẽ phát 100% công suất, đáp ứng nhanh tình huống cơn mưa làm mất công suất điện mặt trời.

So sánh thời gian khởi động của ICE và các nhà máy tua bin khí.

Hiệu suất của tổ hợp phát điện ICE cao hơn so với tua bin chu trình đơn trong suốt dải công suất từ thấp đến cao. Trong nhiệt độ cao của mùa hè, khi nhu cầu dùng điện tăng vọt, hiệu suất của ICE ít bị giảm hơn so với các loại hình nhiệt điện khác.

Thiết kế modul của nhà máy phát điện ICE của Tập đoàn Wärtsilä cho phép tăng dần công suất theo nhu cầu và khả năng đầu tư. Một nhà máy cỡ 300 MW chỉ cần 10 tháng để xây dựng. Thiết kế modul cũng cho phép khởi động, tắt dần từng tổ máy theo nhu cầu phụ tải, tạo ra nguồn đáp ứng hết sức linh hoạt.

Một vấn đề ảnh hưởng lớn tới cân nhắc tài chính cho đầu tư nhà máy ICE cũng như tất cả các nhà máy điện là số giờ vận hành trong năm. Số giờ đó phụ thuộc vào nhu cầu và đặc điểm hệ thống năng lượng của từng nước.

Ví dụ: Campuchia cho chạy tổ máy ICE 24/7 vì nước này thiếu điện nên nó chạy nền thường xuyên và phủ đỉnh như các nhà máy nhiệt điện khác. Ở Mỹ hệ thống ICE do Wärtsilä chạy phủ đỉnh và cân bằng NLTT, đạt trung bình 1.000 - 2.000h/năm. Tại Nhật Bản tổ hợp ICE chủ yếu để cân bằng với công suất điện gió nên chạy 300 giờ/năm. Ở Pretoria mỗi năm chỉ chạy vài trăm giờ vì ICE hoàn toàn dùng cho chức năng dự phòng.

Dù để chạy nền hay phủ đỉnh, chi phí vận hành trong giá thành phát điện như nhau. Giá thành điện rất cạnh tranh so với các nguồn phát điện khí khác. Tuy nhiên, số giờ chạy trong năm sẽ ảnh hưởng đến thời gian hoàn vốn đầu tư cơ bản của nhà máy điện. Nhưng trong thời kỳ chuyển dịch năng lượng sang NLTT, tất cả các nhà máy đều phải chấp nhận chạy ít hơn số giờ theo khả năng kỹ thuật. Khi đó cần có giá điện thích hợp để huy động được đầu tư vào phát điện.

Nhà máy ICE là lựa chọn phù hợp cho các nhà máy điện than đã hết khấu hao, cần phải xây dựng mới. Xây dựng nhiệt điện than hiện nay hầu như không thể vay vốn nước ngoài, nhưng đầu tư xây dựng ICE vẫn có thể huy động được vốn từ nước ngoài với những hình thức đa dạng trong sở hữu.

Tập đoàn Wärtsilä đang có ý tưởng đầu tư hay liên kết đầu tư nhà máy điện ICE chạy khí LNG đầu tiên ở Việt Nam. Vũng Tàu sẽ là nơi phù hợp vì dự tính hạ tầng LNG ở Vũng Tàu sẽ đi trước một bước. Hạ tầng LNG sẽ phát triển chậm hơn ở miền Bắc. Khi đó vùng thiếu điện do phải thải bỏ các nhà máy điện than cũ ở miền Bắc cũng có thể cân nhắc đầu tư nhà máy điện ICE./.

ĐÀO NHẬT ĐÌNH - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM