Bài toán tiết kiệm chi phí

Báo cáo của Wärtsilä – tập đoàn về công nghệ và giải pháp cho năng lượng hàng hải phân tích, để đạt một tương lai năng lượng sạch, diện tích đất cần thiết cho cơ sở hạ tầng phát triển năng lượng tái tạo (NLTT) sẽ tương đương với diện tích của toàn bộ châu Âu, khi không tích hợp các công nghệ cân bằng năng lượng.

Nghiên cứu mô phỏng hệ thống điện toàn cầu của Wärtsilä, được công bố trong bản báo cáo Giao lộ trên hành trình Net zero, so sánh hai lộ trình từ năm 2025 tới 2050 với mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính và hạn chế mức tăng nhiệt độ toàn cầu, theo mục tiêu đã đề ra trong Thoả thuận Paris.

Trong lộ trình đầu tiên, chỉ có các nguồn NLTT như gió và mặt trời và hệ thống pin tích trữ năng lượng tham gia vào hệ thống điện. Ở lộ trình thứ hai, các nhà máy điện linh hoạt, với khả năng thay đổi công suất nhanh để hỗ trợ cân bằng khi NLTT không ổn định cũng sẽ được bổ sung vào hệ thống.

Việt Nam đã cam kết đạt Net zero vào năm 2050 và là quốc gia dẫn đầu khu vực về phát triển NLTT. Nghiên cứu mô phỏng hệ thống điện Việt Nam của chúng tôi vào năm 2022, được công bố trong bản báo cáo Tái định hình ngành Năng lượng tại khu vực Đông Nam Á, cho thấy việc chuyển đổi sang một hệ thống điện trung hoà carbon vào năm 2050 có thể giúp Việt Nam tiết kiệm khoảng 26 tỷ Euro mỗi năm. Nghiên cứu cũng chỉ ra cho mỗi GW công suất các nguồn NLTT, hệ thống sẽ cần khoảng 150 MW công suất điện linh hoạt để đảm bảo tính ổn định.

Mô phỏng hệ thống điện toàn cầu mới nhất cũng cho thấy xu hướng tương tự. Một hệ thống điện sử dụng nguồn phát điện linh hoạt có những lợi thế đáng kể khi xét đến cả giảm chi phí và phát thải CO₂. Mô phỏng chỉ ra rằng lộ trình này sẽ tiết kiệm khoảng 65 nghìn tỷ euro vào năm 2050 so với lộ trình chỉ bao gồm NLTT. Mức tiết kiệm này đạt trung bình 2,5 nghìn tỷ Euro mỗi năm, tương đương với hơn 2% GDP toàn cầu năm 2024.

Báo cáo nêu rõ sự hỗ trợ của các nhà máy điện linh hoạt sẽ giúp tối đa hoá hiệu quả của NLTT và là chìa khoá để mở rộng quy mô NLTT với các kết quả chính như:

Thứ nhất, giảm chi phí, so với lộ trình chỉ sử dụng NLTT kết hợp với hệ thống lưu trữ, việc triển khai các nhà máy điện linh hoạt có thể giúp giảm tổng chi phí cho các hệ thống điện tương lai tới 42%, tương đương 65.000 tỷ Euro.

Thứ hai, giảm lượng phát thải, việc tích hợp các nhà máy điện linh hoạt có thể giúp giảm tổng lượng phát thải CO₂ của ngành điện trong giai đoạn từ nay đến năm 2050 tới 21% (tương đương 19 tỷ tấn), so với lộ trình chỉ sử dụng NLTT và hệ thống lưu trữ.

Thứ ba, giảm lãng phí năng lượng, mô phỏng cho thấy tích hợp các nhà máy điện linh hoạt giúp tối ưu hóa hệ thống điện, nhờ đó giảm đến 88% NLTT bị lãng phí do bị cắt giảm công suất vào năm 2050 so với lộ trình còn lại. Trên tổng thể, có thể tránh cắt giảm tổng cộng 458,000 TWh, đủ để cung cấp điện cho toàn thế giới (dựa trên mức tiêu thụ điện hiện tại) trong hơn 15 năm.

Thứ tư, giảm công suất NLTT và diện tích đất sử dụng: Việc tích hợp các nhà máy điện linh hoạt giúp giảm một nửa công suất NLTT lắp đặt mới và diện tích đất sử dụng cần thiết để đạt trung hoà các-bon.

Ông Anders Lindberg, Chủ tịch mảng Năng lượng kiêm Phó Chủ tịch Cấp cao, Tập đoàn Wärtsila chia sẻ: “Mặc dù tỷ trọng NLTT trong hệ thống điện đang lớn hơn bao giờ hết, nhưng chỉ NLTT thì không đủ. Nghiên cứu mô phỏng của chúng tôi chỉ ra rằng nguồn linh hoạt là cần thiết để đạt một tương lai năng lượng sạch.

Chúng ta cần hành động ngay bây giờ để tích hợp nhiều các loại hình công nghệ cân bằng phù hợp o hệ thống điện. Điều này cũng có nghĩa nhanh chóng loại bỏ dần các nhà máy điện kém linh hoạt và chuyển sang nhiên liệu bền vững. Các nhà máy điện linh hoạt là yếu tố quan trọng hỗ trợ việc tăng tỷ trọng NLTT.”

Thực tế, các công nghệ linh hoạt khác nhau có những vai trò khác nhau trong hệ thống điện. Trong khi hệ thống pin tích trữ năng lượng cung cấp cân bằng theo cấp độ giây và phút, các nhà máy điện linh hoạt sử dụng động cơ đốt trong dạng píttông (Reciprocating Internal Combustion Engine – RICE) có thể xử lý các biến động cấp độ theo giờ, theo ngày và thậm chí theo mùa.

Nguồn điện linh hoạt đã được ghi nhận trong cơ cấu nguồn điện của Quy hoạch điện VIII bắt đầu với 300 MW từ nay tới trước năm 2030 và tăng lên đáng kể tới 46,200 MW trong giai đoạn trước năm 2050. Bây giờ điều cần thiết là đảm bảo triển khai kế hoạch thực hiện cũng như xây dựng các cơ chế thị trường phù hợp để hỗ trợ cho việc triển khai các công nghệ này.

Hành động vì ngành điện

Có thể thấy, các hành động dứt khoát từ toàn bộ hệ sinh thái ngành điện là tối quan trọng cho quá trình chuyển đổi năng lượng chi phí thấp và phát thải thấp theo Thoả thuận Paris. Thay vì chỉ tập trung vào việc đẩy nhanh phát triển năng lượng tái tạo, cần có cách tiếp cận toàn diện ở cấp độ hệ thống khi lập quy hoạch và đầu tư vào hệ thống điện.

Để đẩy mạnh mở rộng quy mô NLTT và các công nghệ linh hoạt đảm bảo giá điện hợp lý, các chuyên gia khuyến nghị:

Một là, tạo điều kiện mở rộng nhanh chóng quy mô NLTT bằng cách nâng cấp hệ thống truyền tải điện, tinh giản các thủ tục cấp phép và đầu tư vào hạ tầng kết nối lưới điện liên vùng.

Hai là, nhanh chóng mở rộng các công nghệ linh hoạt giúp cân bằng nguồn điện trong thời gian ngắn và dài hạn để đảm bảo hệ thống lưới điện hoạt động ổn định và bền vững. Các công nghệ này sẽ hỗ trợ phát triển NLTT nhanh chóng, giảm sự phụ thuộc vào các nhà máy điện kém linh hoạt như nhà máy nhiệt điện than và đẩy nhanh quá trình giảm phát thải.

Ba là, huy động tài chính để phát triển các dự án NLTT và nguồn điện dự phòng linh hoạt ở quy mô và tốc độ cần thiết.

Ngoài ra, cải cách cấu trúc thị trường điện để hỗ trợ tích hợp tỷ trọng cao NLTT. Cần có cơ chế khuyến khích cân bằng nguồn điện để cung cấp tính linh hoạt cần thiết cho hệ thống, giúp tối ưu hóa các hệ thống điện dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo.

Giảm chu kỳ giao dịch và chu kỳ điều độ trên thị trường điện cạnh tranh xuống 5 phút. Rút ngắn khung thời gian vận hành và điều độ huy động nguồn điện sẽ hỗ trợ tích hợp NLTT và khuyến khích các nhà máy điện linh hoạt dễ dàng điều chỉnh sản lượng để đáp ứng nhu cầu điện không ngừng thay đổi.

Cung cấp các dịch vụ phụ trợ mới như dự phòng công suất, điều chỉnh tăng/giảm công suất, điện áp và quán tính để đảm bảo độ ổn định của lưới điện. Nhu cầu dịch vụ phụ trợ tăng lên khi tỷ trọng NLTT thâm nhập cao hơn, có thể tối ưu hóa nguồn cung và cân bằng hệ thống bằng các công nghệ linh hoạt.

Xây dựng các mô hình doanh thu phù hợp cho các nhà máy điện linh hoạt với số giờ vận hành thấp, bao gồm các cơ chế như thanh toán theo khả năng cung cấp công suất linh hoạt và trả giá cao hơn khi hệ thống điện khan hiếm nguồn cung

Tối ưu nhờ công nghệ

Ông Phạm Minh Thành, Giám đốc Quốc gia Việt Nam, mảng Năng lượng, Tập đoàn Wärtsilä bày tỏ, Việt Nam đang thể hiện sự cam kết mạnh mẽ của mình đối với mục tiêu Net zero vào năm 2050. Điều quan trọng bây giờ là đảm bảo Quy hoạch Điện VIII được triển khai một cách kịp thời. Việc tăng tỷ trọng NLTT cùng với nguồn phát điện linh hoạt để cân bằng hệ thống điện là thiết yếu trong thập kỷ tới giúp Việt Nam đạt được mục tiêu đã đề ra.

Vì vậy, cần chọn các công nghệ có thể thích ứng với nhiên liệu bền vững để giảm hoàn toàn phát thải các-bon trong ngành điện từ giữa những năm 2030 trở đi.

Ngoài ra, sử dụng khí tự nhiên làm nhiên liệu chuyển tiếp cho các nhà máy điện linh hoạt để đẩy mạnh việc sử dụng NLTT và loại bỏ dần các công nghệ phát điện cũ. Sử dụng khí tự nhiên như một giải pháp cân bằng linh hoạt trong giai đoạn chuyển tiếp có thể giúp giảm hơn 75% lượng phát thải CO2 hàng năm từ ngành điện vào năm 2035 (so với mức năm 2023).

Đặc biệt, cần chuẩn bị cho việc sử dụng nhiên liệu bền vững bằng cách nâng cao kiến thức chuyên môn và xây dựng cơ sở hạ tầng cần thiết, đảm bảo quá trình chuyển đổi sang ngành năng lượng không phát thải carbon diễn ra suôn sẻ.

Để nhiên liệu bền vững có thể cạnh tranh về chi phí, cần có các chính sách hỗ trợ như trợ cấp, quy định bắt buộc, thuế carbon (hoặc kết hợp các giải pháp trên).