Nhiệt điện, thủy điện hay điện mặt trời: Lựa chọn nào cho Việt Nam?

Lựa chọn nguồn năng lượng nào cho Việt Nam tới đây, theo quy hoạch Điện 8, là bài toán không dễ dàng.

Phụ tải và công suất phát điện mặt trời

Cách đây không lâu, tôi đã có những phân tích phụ tải và công suất phát điện mặt trời vào ngày Tết dựa trên biểu đồ phụ tải do Trung tâm điều độ quốc gia công bố. Khi đó, công suất phát điện mặt trời cao hơn phụ tải vào giữa trưa. Việc cắt điện mặt trời vào thời điểm đó là việc không mong muốn nhưng dứt khoát phải làm.

Còn đối với ngày thường đi làm thì thế nào? Hãy lấy phụ tải ngày 4/3/2021 - ngày cả nước đi làm (Biểu đồ hình 1) để xem xét. Lúc này, đáy phụ tải 23 GW vượt hơn đỉnh của công suất phát mặt trời khoảng 7 GW. Nếu nhìn qua, có thể thấy khả năng để điện mặt trời phát hết công suất! Như vậy, ta vẫn nên cắt điện nhưng cắt ít hơn ngày Tết vì tối hôm đó, phụ tải lên tận 35 GW.

Biểu đồ phụ tải ngày Tết và ngày làm việc chồng lên nhau

Giả thiết về lưu trữ ngắn một phần công suất điện mặt trời để phát lại vào giờ tắt nắng

Giả sử để điện mặt trời phát thoải mái thì phần còn lại cho điện truyền thống chỉ còn 7 GW lúc 12h. Từ công suất 7 GW đó, những nhà máy điện còn lại không nhảy nổi lên 35 GW vào lúc 18h.

Khi nghe đến việc điều chỉnh công suất hệ thống lên xuống, hơn 30% khiến nhiều người lo lắng, còn 50% khiến nhiều người căng thẳng. Trong khi đó, 35 GW so với 7 GW là 5 lần, tức là tăng 500% trong vòng 6 giờ rồi sau đó lại xuống ngay.

Thực tế, tôi đưa ra một số ước tính với từng loại hình điện đang có trong hệ thống Việt Nam theo dữ liệu trong dự thảo quy hoạch Điện lực 8 được công bố công khai.

Điện than muốn nhóm lò mất ít nhất 3 giờ, nhiều hơn là 10 giờ. Mỗi lần nhóm lò rất tốn kém và ô nhiễm môi trường. Khả năng tăng giảm công suất của lò tầng sôi tuần hoàn (CFB) đạt 2 lần, nhưng lò này hiệu suất chung kém lò than phun (PC).

Lò PC chỉ có thể giảm 30% công suất, muốn giảm nữa phải châm thêm dầu DO (tốn kém) hoặc là ngừng lò. Đa số nước ta dùng lò PC nên có thể nói 20 GW công suất đặt của than có khoảng 18 GW đang hoạt động và chỉ có thể giảm tối đa xuống 12 GW.

Thủy điện có thể đóng góp cho việc tăng giảm vì khả năng khởi động nhanh, nhất là khi chủ động chạy không tải, nhưng không nhiều vì mùa khô chính thủy điện phải ăn đong.

Thủy điện nhỏ và trung bình có nước là nhằm giờ cao điểm mà phát, hết giờ cao điểm hay thiếu nước phải tắt máy nằm chờ vì những ngày căng thẳng hơn còn ở phía trước cho đến khi có lũ tiểu mãn.

Mùa mưa phải cho thủy điện phát hết cỡ vì nó là nguồn rẻ nhất mà lại ổn định. Chuyên gia nước ngoài hay khuyên là không nên dùng thủy điện thường để phủ đỉnh (phát thêm tổ máy vào lúc phụ tải cao) vì nó làm giảm tuổi thọ của tổ máy. Nên lấy thủy điện tích năng để phủ đỉnh. Công suất thủy điện tích năng ở Việt Nam bằng con số không!

Công suất thủy điện mùa khô chắc cỡ 8 GW. Giảm hết cỡ còn khoảng 2 GW. Không thể giảm nữa vì thủy điện lớn duy trì tần số và chạy không tải để dự phòng thiếu điện đột ngột.

Vì vậy, điện khí chính là thứ tuyệt vời để phát vào lúc trời chập tối vì khả năng tăng giảm công suất rộng, có thể đạt 5 lần. Nhưng tổng công suất điện khí của Việt Nam chỉ có 8,2 GW, trừ 10% bảo dưỡng còn 7 GW. Tức là nếu ban ngày cho điện khí chạy cỡ 2 GW thì buổi tối có thể nâng lên 7 GW ngon lành nếu đủ nguồn khí.

Đặt giả thiết đó là vấn đề nóng vì các mỏ khí của ta đã cạn. Cứ cho là có đủ khí thì 7 GW là quá ít so với 35 GW phụ tải. Điện khí chu trình đơn có thể bật tắt rất nhanh nhưng hiện nước ta chưa làm vì hiệu suất thấp hơn so với chu trình hỗn hợp.

Điện diesel khởi động nhanh, công suất linh hoạt nhờ điều phối số tổ máy. Nhưng diesel kịch cỡ chỉ có chưa đầy 1 GW mà rất đắt. Nó là dự bị chiến lược cho những đợt nắng nóng cao điểm hay mất điện đột ngột.

Gió, sinh khối, nhập khẩu cỡ 2 GW. Không có khả năng tăng theo lệnh tuy gió có thể cắt giảm được.

Vậy là để có 18 GW điện than, 8 GW thủy điện, 7 GW điện khí và sinh khối, nhập khẩu, gió 2 GW nữa vào buổi chiều tối, ta cần duy trì tối thiểu khoảng 12+2+2+2=18 GW công suất cho các loại kia vào điểm thấp nhất. Phụ tải vào giữa trưa là 23 GW. Vậy là chỉ còn 5 GW đất trống dành cho 16,5 GW điện mặt trời.

Nếu mạnh dạn tắt điện khí, được thêm 2 GW nữa 7 GW. Có 16 GW điện mặt trời trong khi nhu cầu mua chỉ có 7 GW, buộc phải cắt giảm! Than, thủy, khí cũng chỉ lên đỉnh 35 GW vài giờ là lại cắt. Một hệ thống điện càng an toàn, công suất dự trữ càng nhiều và số giờ bị cắt càng lớn. Trên thế giới không có hệ thống điện nào mà nhu cầu có thể tạo ra một đường thẳng trong 24 giờ.

Ba giải pháp

Khó khăn nào cũng có thể đề ra giải pháp. Có thể có 3 giải pháp sau:

Thứ nhất, tăng công suất điện khí lên khoảng 30% tổng công suất đặt (hiện nay 12%), cao hơn cả kế hoạch trong dự thảo quy hoạch Điện 8. Điện khí vừa khởi động nhanh (nếu chu trình đơn), vừa có thể tăng giảm công suất rộng.

Có một công ty điện khí LNG (khí tự nhiên hóa lỏng) ở Bạc Liêu năm 2018 nói như đinh đóng cột sẽ phát điện vào năm 2021, với giá rẻ đến mức người khác ngao ngán. Nhưng đến nay, công ty ấy chưa đổ được mét khối bê tông nào.

Ngoài ra, nếu phát triển điện khí tốt, giá bán lẻ điện phải tăng lên vì nguồn khí rẻ đã hết. Nguồn khí sắp tới, từ khí khai thác trong nước đến LNG nhập khẩu đều đắt hơn nên điện khí sẽ đắt hơn. Chưa kể, một tỷ trọng tua bin khí chu trình đơn cao sẽ làm giảm hiệu suất sử dụng khí.

Chúng ta có thể hiểu vì sao nước Đức nổi tiếng với công suất đặt điện năng lượng tái tạo rất cao vẫn phải nhập khí đốt qua đường ống từ Nga để chạy điện khí. Công suất đặt điện khí ở Đức là 30,5 GW so với đỉnh phụ tải 80 GW.

Thứ hai, lưu trữ điện. Giá mà điện mặt trời lưu trữ được 50% rồi phát chậm hơn 5-7 giờ là tuyệt vời (hình 2). Nhưng vấn đề muôn thuở là tiền ở đâu? EVN sẽ có giải pháp lưu trữ điện nhưng chỉ là lưu trữ để đảm bảo tần số khi có biến. Lưu trữ hàng ngày phải là công việc của bên sản xuất điện.

Thứ ba, sử dụng các biện pháp quản lý bên người dùng (DSM) bao gồm tạo ra biểu giá để thay đổi thói quen dùng điện và tiết kiệm điện luôn là giải pháp cả thế giới áp dụng. Các biện pháp này ở Việt Nam đang áp dụng cho điện sản xuất và cũng góp phần san bớt đỉnh phụ tải vào giờ cao điểm, tăng thêm ca làm đêm vào giờ thấp điểm.

Nhưng DSM cũng có giới hạn vì ngay cả ở các nước phát triển với giá điện biến động từng giờ, đường cong phụ tải cũng không bao giờ phẳng được.