Hiện trạng năng lượng tái tạo và giải pháp hệ thống điện

0

 

 

Cuối năm 2020, tỷ trọng các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) trong cơ cấu nguồn điện toàn quốc đã tăng lên khoảng 4 lần so với cuối năm 2018. Trong đó, tỷ trọng phát triển cao thiên về điện mặt trời và điện gió, khi công suất phát của các nguồn điện này biến động vì phụ thuộc vào thời tiết nên gây áp lực rất lớn đến công tác điều độ hệ thống điện. Tháng 10/2021, Tiến sỹ Nguyễn Đức Tuyên ở Viện Điện của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội công bố Phân tích những lo ngại về tác động của năng lượng tái tạo đối với hệ thống điện và giải pháp, xin lược trích một số nội dung.

Nhà máy điện gió đang xây dựng trên biển Trà Vinh

Hiện trạng NLTT chính ở Việt nam

Năng lượng mặt trời. Số liệu của EVN, tính đến cuối năm 2020, tổng công suất lắp đặt điện mặt trời trên cả nước đã đạt 19.400 MWp (16.500 MWac), chiếm khoảng 25% tổng công suất lắp đặt nguồn điện của hệ thống điện Quốc gia, tăng gấp 19,64 lần so với Quy hoạch QHĐ VII điều chỉnh. Điện mặt trời của Việt Nam với tỷ lệ 16.500/60.000 MW thậm chí vượt cả Đức với 51.500/211.000 MW. Đến ngày 31/12/2020, đã có hàng loạt nhà máy điện mặt trời trang trại đi vào vận hành và 101.996 công trình điện mặt trời mái nhà được đấu nối vào hệ thống điện, với tổng công suất lên đến 9.583 MWp.

Năng lượng gió. Nguồn điện gió đã lắp đặt 630 MW, chỉ đạt 78% với dự kiến là 800 MW theo quy hoạch VIII điều chỉnh. Tuy nhiên, tính đến tháng 3/2020, Việt Nam đã có 78 dự án điện gió với tổng công suất khoảng 4.800MW được bổ sung vào quy hoạch điện 7, trong đó có 11 dự án (tổng công suất 377 MW) đã vận hành phát điện; 31 dự án (tổng công suất 1.620 MW) đã ký hợp đồng mua bán điện dự kiến đi vào vận hành trước tháng 11/2021. Giữa năm 2020, Thủ tướng Chính phủ tiếp tục phê duyệt quy hoạch bổ sung 7.000 MW điện gió tại các văn bản số 795/TTg-CN ngày 25/06/2020 và văn bản số 911/TTg-CN ngày 15/7/2020. Như vậy, tổng công suất điện gió tới năm 2025 có mặt trong Quy hoạch điện VII vào tháng 6/2020 đã là 11.800MW, cao hơn rất nhiều so với mục tiêu được đặt ra ban đầu khoảng 800 MW vào năm 2020 và khoảng 2.000 MW vào năm 2025 và khoảng 6.000 MW vào năm 2030.

Năng lượng sinh khối. Tiềm năng về năng lượng sinh khối là hàng chục triệu tấn phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, trấu, các loại cây ngũ cốc, v.v.); hàng chục triệu tấn rác thải sinh hoạt, hàng chục triệu tấn chất thải chăn nuôi có thể thu hồi bằng phương pháp đốt. Năng lượng sinh khối đang phát triển ở Việt Nam gồm các hệ thống biogas xử lý chất thải chăn nuôi (đã lắp đặt trên 500.000 bình biogas phục vụ đun nấu phạm vi cả nước), các nhà máy đốt rác sinh hoạt phát điện, một số dây chuyền chế biến phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, trấu, mùn cưa) thành nhiên liệu đun nấu.

Điện mặt trời áp mái ở Tây Nguyên

Tỷ trọng cao NLTT gây ra những khó khăn, thách thức trong việc vận hành hệ thống điện. Khác với việc cắt giảm công suất được cảnh báo từ cách đây 2 năm do lưới truyền tải không kịp phát triển với sự bùng nổ của các dự án điện mặt trời lớn, việc cắt giảm điện của các nhà máy điện mặt trời hiện nay đến từ nguyên nhân thừa điện và sự cạnh tranh mạnh mẽ của các hệ thống điện mặt trời mái nhà (ĐMTMN). Tổng công suất hai nguồn điện mặt trời trang trại (ĐMTTT) và ĐMTMN lên tới 16.640 MW. Sản lượng phát từ điện mặt trời trên toàn quốc trong cả năm 2020 là 10,6 tỷ kWh. Trong đó, riêng điện mặt trời mái nhà là 1,16 tỷ kWh, chiếm khoảng 4,3% tổng sản lượng huy động nguồn toàn hệ thống điện quốc gia.

Dự thảo quy hoạch điện VIII trình lần 2 vào tháng 8/2021, tỷ trọng NLTT giảm 8.170MW vào năm 2030 và giảm 16.110MW vào năm 2045 theo tổng kết của Liên minh năng lượng bền vững Việt nam (VSEA). Các quyết định giảm tỷ trọng NLTT này xuất phát từ thực tế vận hành hệ thống điện với các nguồn NLTT đã làm quá tải cục bộ, quá tải lưới điện truyền tải dẫn đến việc cắt giảm công suất các nguồn điện truyền thống như nhiệt điện than, tuabin khí.

Các khó khăn thách thức của hệ thống truyền tải điện quốc gia đối mặt trong công tác quản lý, vận hành, đầu tư hạ tầng, chuyển đổi số khi có tỷ trọng các các nguồn NLTT kết nối vào lưới. Công suất hai loại nguồn điện mặt trời và điện gió sẽ chiếm tới 29% tổng công suất nguồn (khoảng 78.200 MW) vào cuối năm nay, và ước tính chiếm tới 54% phụ tải cực đại 42.146 MW như ngày cao điểm nắng tháng 6/2021. Qua đó có thấy những khó khăn của lưới điện truyền tải để đáp ứng nhu cầu kết nối lưới từ các nguồn NLTT vì đa số các nơi tập trung nguồn điện NLTT lớn lại ở khu vực có lưới điện yếu.

Kiến nghị 11 giải pháp cho hệ thống điện

Giải pháp I: Giảm xây dựng hệ thống truyền tải 500kV khó khăn về tiến độ gây khó khăn cho vận hành và bảo trì, mà thay vào đó xây dựng hệ thống truyền tải điện một chiều HVDC có công suất truyền tải lớn, không gây các vấn đề về ổn định.

Giải pháp II: Xây dựng các giải pháp tích trữ năng lượng, đặc biệt là pin lưu trữ BESS và các nhà máy thủy điện tích năng.

Giải pháp III: Nâng cao năng lực dự báo phụ tải, dự báo công suất phát, vận hành tối ưu, các công cụ thông minh, công nghệ 4.0, xây dựng cơ chế khuyến khích các nguồn điện linh hoạt. Xác định ảnh hưởng của NLTT tới hệ thống điện (HTĐ) để từ đó xây dựng mức độ thâm nhập của NLTT tới hạn trong từng khung thời gian.

Giải pháp IV: Cải thiện quán tính nâng cao độ ổn định HTĐ bằng cách lắp đặt BESS, thủy điện tích năng, các thiết bị bù như tụ bù, SVC, STATCOM…

Giải pháp V: Giải tỏa công suất các nguồn NLTT bằng các xây dựng hệ thống tích trữ hoặc cân nhắc xây dựng hạ tới lưới truyền tải.

Giải pháp VI: Xây dựng tính toán lại thời gian vận hành Tmax của các nhà máy điện, tăng cường liên kết giữa các lưới điện khu vực Đông Nam Á nhằm khai thác hiệu quả nguồn năng lượng trong và ngoài nước.

Giải pháp VII: Cải thiện công tác dự báo bằng các lược đồ thời tiết sát thực tế, các công cụ dự báo hiện đại như máy học, trí tuệ nhân tạo.

Giải pháp VIII: Để hạn chế mất cân bằng pha lưới phân phối do điện mặt trời áp mái, cần thực hiện các giải pháp cân bằng nhu cầu năng lượng, tự động cân bằng pha, quy định nối lưới cho điện mặt trời áp mái, lọc sóng hài.

Giải pháp IX: Các thiết bị chuyển đổi công suất cần đảm bảo các tiêu chuẩn quốc tế IEEE, IEC đảm bảo chất lượng điện năng.

Giải pháp X: Giảm ảnh hưởng của cộng hưởng dưới đồng bộ SSR bằng các bộ tụ bù nối tiếp điều khiển bằng Thyristor TCSC, bù đồng bộ STATCOM, các bộ điều khiển chống dao động POD tại các nhà máy điện gió.

Giải pháp XI: Giải pháp chuyển năng lượng thành khí Hydrogen để sử dụng cho các thời điểm khác nhau, tối ưu hóa về mặt năng lượng, tránh lãng phí do tiết giảm vào thời gian cao điểm phát.

Điện mặt trời trên ao nuôi tôm ở tỉnh Bạc Liêu

Giải pháp đầu tư lưới truyền tải tích hợp

Về lưới truyền tải, nơi chịu nhiều áp lực nhất trong hiện trạng phát triển NLTT tại Việt nam, có nhóm giải pháp đầu tư lưới điện truyền tải tích hợp nguồn nhu sau.

Về mặt quản lý, cần vận hành theo phương pháp phi truyền thống xen kẽ chế độ đầy tải và non tải. Về hạ tầng lưới, cần bộ sung lắp đặt hệ thống SCADA/EMS thu thập dữ liệu truyền tải lưới điện, giám sát tình trạng các điểm tắc nghẽn, quá tải và nong tải, hạn chế sự cố.

Nhận thông tin từ các Trung tâm điều độ hệ thống điện về các dự báo, đưa ra giải pháp vận hành tối ưu, tránh bị động khi công suất tăng giảm đột ngột. Chuyển sang các chế độ bảo vệ vô hướng, lắp đặt các thiết bị bù công suất phản kháng. Phân tích và xác định vai trò hệ thống lưu trữ BESS trong hệ thống truyền tải, khi đặt thì nên tìm vị trí tối ưu nhất

Tại các khu vực truyền tải hai chiều và không cân đối, thây đổi kết dây, tách thanh cái, mở vòng lưới điện giảm tắc nghẽn, quá tải trong cao điểm phát. Tại các vùng có nhiều nguồn NLTT chủ yếu được kết nối qua các bộ biến đổi điện tử công suất cần có giải pháp ngăn ngừa sóng hài đưa vào lưới và nhấp nháy điện áp gây mất ổn định hệ thống điện. Đẩy mạnh phát triển lưới điện thông minh, cải tạo nâng cấp hiện đại hóa lưới điện.

Đối với hệ thống Điện mặt trời mái nhà, do chiếm đến hơn 9GW trên toàn hệ thống nên cần có yêu cầu kỹ thuật cho phép điều độ được tăng giảm công suất, yêu cầu hoạt động trong phạm vi cho phép, đồng thời có điều khiển để hỗ trợ điều tần. Các hệ thống này cũng được yêu cầu tự trang bị hệ thống tự động giám sát, chống mất cân bằng pha do các nguồn này hay nối vào hệ thống 1 pha.

Đối với các chủ đầu tư cần lựa chọn địa điểm phù hợp để phát triển dự án NLTT như các vùng có lưới mạnh, nhu cầu phụ tải địa phương cao, lựa chọn các thiết bị chất lượng cáo, đồng bộ giảm tác động quá nhiều đến lưới về vận hành và chất lượng điện năng, đầu tư thêm vào các hệ thống lưu trữ.

Về vấn đề đầu tư, huy động vốn cho các dự án truyền tải phụ vụ cho nguồn NLTT cần được tính toán cân nhắc kỹ do hệ số sử dụng tương đối thấp có thể khiến thời gian hoàn vốn lâu. Các dự án bàn giao cho tư nhân cần được kiểm soát về chất lượng, hiệu quả đầu tư tránh nguy cơ sự cố, hư hỏng thiết bị sau khi nhận bàn giao có thể gánh chi phí vận hành quản lý quá lớn cho nhà nước. Cần hoàn thiện các cơ chế về bổi thường và giải phóng mặt bằng cho các dự án truyền tải, tuyên truyền vận động của chính quyền.

Có các khuyến khích cho các dự án truyền tải phục vụ cho giải tỏa công suất NLTT có yếu tố chậm thu hồi vốn, qua đó làm giảm gánh nặng về vốn cho nhà nước. Ban hành cơ chế tính phí truyền tải với hai thành phần công suất và điện năng. Nâng dần phí truyền tài lên đến 137,9VNĐ/kWh vào năm 2025.

Tiến sỹ Nguyễn Đức Tuyên nhấn mạnh: Yêu cầu cần thiết với ngành điện là cần nắm bắt các xu thế của thế giới để chủ động trong khoa học công nghệ về phát điện và vận hành hệ thống điện, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của đơn vị tiêu thụ điện. Cần đổi mới trong công nghệ và nghiên cứu vì đó là động cơ thúc đẩy sự chuyển đổi liên tục của hệ thống năng lượng toàn cầu. Ngành điện trong nước cần chủ động nắm bắt các xu thế của thế giới thông qua các chuyên gia trong và ngoài nước, cập nhật các công nghệ mới nhất, nghiên cứu khả năng áp dụng vào Việt Nam.

SÁU NGHỆ (giới thiệu)