Trung Quốc hòa lưới nhà máy nhiệt điện mặt trời cao nhất thế giới, không có ánh sáng vẫn phát điện

Hình ảnh giới thiệu nhà máy nhiệt điện mặt trời hai tháp đầu tiên trên thế giới, đã đi vào vận hành thử nghiệm toàn hệ thống vào tháng 10/2025. Ảnh: CCTV.

Trung Quốc đã hòa lưới tổ máy phát điện đầu tiên của một dự án trình diễn điện mặt trời tại khu tự trị Tây Tạng, đánh dấu bước tiến mới trong phát triển năng lượng tái tạo ở những khu vực có độ cao đặc biệt lớn.

Dự án nằm tại huyện Gar, địa khu Ngari, ở độ cao trung bình 4.300 m so với mực nước biển. Công trình kết hợp các tấm pin quang điện với công nghệ nhiệt điện mặt trời và hệ thống lưu trữ năng lượng, nhằm duy trì phát điện ngay cả khi không có ánh nắng.

Do Tập đoàn Điện hạt nhân Tổng hợp Trung Quốc (CGN) phát triển, dự án có tổng công suất lắp đặt 150 MW, gồm một nhà máy điện mặt trời quang điện công suất 100 MW và một nhà máy nhiệt điện mặt trời công suất 50 MW.

Khi đi vào vận hành đầy đủ, công trình dự kiến sản xuất khoảng 270 triệu kWh điện mỗi năm, đồng thời giúp giảm khoảng 168.200 tấn khí thải CO₂ mỗi năm.

Dự án được giới thiệu là nhà máy nhiệt điện mặt trời hòa lưới ở độ cao lớn nhất thế giới. Điểm đáng chú ý không chỉ nằm ở vị trí xây dựng mà còn ở khả năng tích trữ năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt, sau đó sử dụng nguồn nhiệt này để phát điện khi trời tối.

Hệ thống nhiệt điện mặt trời kết hợp hoạt động như thế nào?

Khác với các hệ thống quang điện thông thường, vốn chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng, công nghệ điện mặt trời tập trung (CSP) sử dụng nhiệt năng làm khâu trung gian.

Trong hệ thống CSP, các tấm gương tập trung ánh sáng mặt trời vào một bộ thu nhiệt, làm nóng chất lỏng hoặc một môi chất lưu trữ năng lượng khác. Nhiệt lượng thu được sau đó được sử dụng để tạo hơi nước, vận hành tua-bin và phát điện.

Công nghệ lưu trữ nhiệt cho phép quá trình này tiếp tục ngay cả khi cường độ ánh nắng suy giảm hoặc mặt trời đã lặn. Tại dự án ở huyện Gar, CGN sử dụng mô hình kết hợp pin quang điện với hệ thống gia nhiệt điện bằng muối nóng chảy.

Theo đó, điện năng do các tấm pin mặt trời tạo ra có thể được dùng để làm nóng muối nóng chảy. Muối giữ nhiệt và lưu trữ năng lượng cho đến khi cần sử dụng. Khi đó, nguồn muối nóng sẽ cung cấp nhiệt cho hệ thống tạo hơi nước nối với tua-bin phát điện.

Cách bố trí này giúp dự án có thêm phương án sử dụng lượng điện mặt trời dư thừa vào ban ngày, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào nhu cầu tiêu thụ tức thời của lưới điện. Công nghệ cũng góp phần giải quyết một trong những hạn chế lớn nhất của điện mặt trời: thời điểm phát điện không phải lúc nào cũng trùng với thời điểm nhu cầu sử dụng điện tăng cao.

Theo chương trình SolarPACES của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), hệ thống lưu trữ nhiệt giúp các nhà máy điện mặt trời tập trung có thể chủ động điều chỉnh thời điểm phát điện. Nhờ đó, nhà máy vẫn có thể sản xuất điện trong những lúc trời nhiều mây hoặc sau khi mặt trời lặn.

Xây dựng nhà máy điện mặt trời ở độ cao trên 4.000 m

Vận hành một nhà máy điện ở độ cao 4.300 m đặt ra những thách thức về kỹ thuật và hậu cần lớn hơn nhiều so với các công trình năng lượng mặt trời thông thường. Những khu vực ở độ cao này có thể đối mặt với mật độ không khí thấp, bức xạ mặt trời mạnh, gió lớn, chênh lệch nhiệt độ ngày và đêm đáng kể, cùng điều kiện mùa đông khắc nghiệt.

CGN cho biết các dự án nhiệt điện mặt trời ở vùng núi cao đòi hỏi thiết bị và phương pháp thi công chuyên biệt, thích ứng với môi trường thiếu oxy, nhiệt độ thấp và thời gian thi công thuận lợi trong năm tương đối ngắn. Những yếu tố này có thể gây khó khăn cho việc lắp đặt thiết bị, bảo trì cũng như vận hành các hệ thống nhiệt.

Dự án tại huyện Gar không phải nỗ lực duy nhất của Trung Quốc nhằm phát triển nhiệt điện mặt trời trên cao nguyên Tây Tạng. Một nhà máy điện mặt trời tập trung kiểu tháp công suất 100 MW khác cũng đang được xây dựng tại huyện Amdo, ở độ cao hơn 4.650 m.

Dự án do Tập đoàn Đầu tư Phát triển Tây Tạng phát triển, đã lắp đặt 15.927 gương phản xạ có khả năng tự điều chỉnh hướng theo chuyển động của mặt trời, còn gọi là heliostat. Cánh đồng gương có diện tích hơn 800.000 m², tập trung ánh sáng vào một tháp thu nhiệt ở trung tâm. Tại đây, muối nóng chảy được đun nóng đến khoảng 560 độ C.

Hệ thống được trang bị khả năng lưu trữ nhiệt trong 8 giờ và dự kiến sản xuất khoảng 260 triệu kWh điện mỗi năm sau khi đi vào vận hành.

Hai công trình sử dụng những cấu hình công nghệ khác nhau. Nhà máy ở Gar kết hợp phát điện quang điện với hệ thống gia nhiệt bằng điện và lưu trữ năng lượng bằng muối nóng chảy. Trong khi đó, dự án tại Amdo sử dụng tháp trung tâm cùng cánh đồng gương heliostat để tập trung trực tiếp ánh sáng mặt trời.

Vì sao lưu trữ nhiệt có ý nghĩa với năng lượng tái tạo?

Các dự án này phản ánh nỗ lực rộng lớn hơn của Trung Quốc nhằm nâng cao độ ổn định của nguồn điện tái tạo tại những khu vực mà hạ tầng lưới điện và nguồn cung điện truyền thống còn gặp nhiều hạn chế.

Các tấm pin quang điện có thể tạo ra lượng điện lớn trong những giờ nắng tốt, nhưng sản lượng sẽ giảm khi ánh sáng mặt trời yếu hoặc không còn. Công nghệ lưu trữ nhiệt giúp chuyển một phần năng lượng thu được vào ban ngày sang những thời điểm sử dụng điện muộn hơn.

Đối với các cộng đồng dân cư ở vùng xa tại Tây Tạng, nơi mùa đông khắc nghiệt và địa hình hiểm trở có thể gây khó khăn cho việc cung cấp năng lượng, khả năng này đặc biệt có giá trị. Theo Global Times, riêng dự án tại huyện Gar đã tạo việc làm cho hơn 500 nông dân và người chăn nuôi địa phương trong giai đoạn xây dựng.

Dù mỗi công trình riêng lẻ chưa thể giải quyết toàn bộ bài toán cung cấp điện ổn định trên cao nguyên Tây Tạng, chúng cho thấy việc kết hợp sản xuất điện mặt trời với lưu trữ nhiệt có thể mở rộng vai trò của năng lượng tái tạo, vượt ra ngoài giới hạn phát điện vào ban ngày.

Đáng chú ý, những mô hình này đang được triển khai tại một trong những môi trường xây dựng và vận hành khắc nghiệt nhất thế giới, nơi độ cao, nhiệt độ và điều kiện địa hình đều đặt ra những yêu cầu đặc biệt đối với hạ tầng năng lượng.