Xây dựng hệ thống điện linh hoạt: 'Chìa khóa' giữ an ninh năng lượng trong chuyển dịch xanh

“Bộ giảm xóc” của hệ thống điện mới

Việt Nam đang nỗ lực xây dựng hệ thống điện linh hoạt. Ảnh: EVNHANOI

Quá trình chuyển dịch năng lượng đang làm thay đổi sâu sắc cấu trúc hệ thống điện toàn cầu. Nếu trước đây các hệ thống điện chủ yếu vận hành dựa trên các nguồn phát ổn định như thủy điện và nhiệt điện than, thì hiện nay điện gió, điện mặt trời đang tăng rất nhanh trong cơ cấu nguồn.

Tại Việt Nam, nhu cầu điện nhiều năm qua duy trì tốc độ tăng trưởng khoảng 8-10%/năm, thuộc nhóm cao trong khu vực. Trong khi đó, dư địa phát triển các nguồn điện truyền thống ngày càng thu hẹp, đặc biệt là thủy điện lớn. Cùng lúc, tỷ trọng năng lượng tái tạo tăng nhanh khiến bài toán điều độ hệ thống trở nên phức tạp hơn.

Theo đánh giá của Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), khi tỷ trọng điện gió và điện mặt trời gia tăng, hệ thống điện sẽ phải đối mặt với các biến động phụ tải lớn hơn, đòi hỏi năng lực vận hành linh hoạt ở cả nguồn phát, lưu trữ và lưới truyền tải.

Trong bức tranh đó, điện khí LNG được xem là một trong những nguồn điện chuyển tiếp quan trọng. Khác với nhiều loại hình nhiệt điện truyền thống, tua-bin khí LNG có khả năng tăng giảm công suất nhanh hơn đáng kể, phù hợp để bù đắp biến động của điện gió và điện mặt trời.

Theo Quy hoạch điện VIII, điện khí được định hướng trở thành một trong những nguồn điện nền quan trọng của hệ thống trong giai đoạn tới. Không chỉ bổ sung công suất mới, LNG còn đóng vai trò nâng cao tính linh hoạt cho hệ thống điện quốc gia.

TS Ngô Đức Lâm, nguyên Phó Viện trưởng Viện Năng lượng nhận định: “Trong hệ thống điện có tỷ trọng năng lượng tái tạo cao, các nguồn điện linh hoạt như LNG và lưu trữ năng lượng sẽ đóng vai trò đặc biệt quan trọng để duy trì ổn định tần số và bảo đảm an toàn vận hành”.

Theo các chuyên gia năng lượng, trong điều kiện phụ tải tăng mạnh vào mùa hè và nhu cầu điện của khu vực công nghiệp, đô thị ngày càng lớn, khả năng phản ứng nhanh của các nguồn điện nền sẽ giúp giảm nguy cơ mất cân bằng cung - cầu trong thời gian ngắn.

Tuy nhiên, LNG không phải lời giải duy nhất. Cùng với nguồn điện linh hoạt, hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) đang nổi lên như một cấu phần quan trọng của hệ thống điện hiện đại.

Khác với nhà máy điện truyền thống, BESS không tạo ra điện mà thực hiện chức năng lưu trữ phần điện dư thừa vào thời điểm thấp điểm và phát trở lại khi nhu cầu tăng cao hoặc khi nguồn tái tạo suy giảm. Đây được xem là “bộ giảm xóc” giúp hệ thống điện vận hành ổn định hơn.

Theo BloombergNEF, công suất lưu trữ năng lượng toàn cầu sẽ tăng mạnh trong thập kỷ này cùng với tốc độ mở rộng của năng lượng tái tạo. Nhiều quốc gia như Australia, Đức hay Đan Mạch đã coi lưu trữ năng lượng là cấu phần quan trọng trong điều độ hệ thống điện.

Đối với Việt Nam, BESS hiện vẫn ở giai đoạn đầu phát triển do chi phí đầu tư lớn và cơ chế thị trường chưa hoàn thiện. Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng khi giá công nghệ pin tiếp tục giảm, lưu trữ năng lượng sẽ nhanh chóng trở thành mắt xích quan trọng trong cấu trúc năng lượng mới.

PGS.TS Trần Đình Thiên, nguyên Viện trưởng Viện Kinh tế Việt Nam nhận định: “Chuyển đổi xanh không đơn thuần là thay đổi cơ cấu nguồn điện, mà là cuộc tái cấu trúc năng lực hạ tầng và công nghệ của nền kinh tế. Quốc gia nào xây dựng được hệ thống năng lượng ổn định và linh hoạt hơn sẽ có lợi thế cạnh tranh lớn hơn”.

Lưới điện thông minh - Nền tảng của an ninh năng lượng hiện đại

Nếu nguồn điện linh hoạt và lưu trữ năng lượng là “bộ giảm xóc” của hệ thống điện mới, thì lưới điện thông minh chính là nền tảng vận hành của quá trình chuyển dịch xanh.

Trong hệ thống điện hiện đại, an ninh năng lượng không còn được đánh giá đơn thuần bằng tổng công suất nguồn phát, mà phụ thuộc lớn vào khả năng điều phối, phản ứng và chống chịu của toàn hệ thống trước các sự cố bất thường.

TS Nguyễn Văn Hòa cho rằng Nghị quyết số 70-NQ/TW của Bộ Chính trị đã đặt ra yêu cầu rõ ràng về xây dựng hệ thống điện thông minh, có khả năng tự bảo vệ và đáp ứng các tiêu chí vận hành an toàn N-1, N-2 đối với các khu vực phụ tải quan trọng.

Trong điều kiện Việt Nam có hệ thống truyền tải Bắc - Nam kéo dài hàng nghìn kilômét, nguy cơ chia tách hệ thống khi xảy ra sự cố trên các đường dây 500kV luôn là áp lực lớn đối với vận hành điện quốc gia.

Đặc biệt, khi tỷ trọng điện gió và điện mặt trời ngày càng cao, hệ thống điện sẽ phải xử lý các biến động công suất liên tục theo thời tiết. Điều này đòi hỏi năng lực dự báo phụ tải, điều độ thời gian thực và tự động hóa ở mức cao hơn trước.

Theo IEA, khi hệ thống điện bước vào giai đoạn tích hợp năng lượng tái tạo quy mô lớn, các giải pháp linh hoạt không chỉ nằm ở nguồn phát mà còn bao gồm lưới điện, kết nối liên vùng và số hóa điều hành hệ thống.

Thực tế quốc tế cho thấy nhiều quốc gia đã chuyển mạnh sang mô hình lưới điện thông minh nhằm tăng khả năng “tự phục hồi” sau sự cố. Các công nghệ như trí tuệ nhân tạo, cảm biến thời gian thực, điều khiển tự động hay phân tích dữ liệu lớn đang trở thành công cụ quan trọng trong điều hành hệ thống điện hiện đại.

TS Nguyễn Văn Hòa cũng nhấn mạnh, cùng với đầu tư hạ tầng, các kịch bản phòng vệ và ứng phó sự cố cần được cập nhật thường xuyên theo những thách thức mới của quá trình chuyển dịch năng lượng.

Trong dài hạn, an ninh năng lượng sẽ không còn được bảo đảm bằng một loại hình nguồn điện đơn lẻ, mà bằng sự kết hợp của nhiều cấu phần: năng lượng tái tạo, nguồn điện nền linh hoạt, lưu trữ năng lượng, lưới điện thông minh và năng lực điều độ hiện đại.