Năm 2021 chứng kiến sự hồi phục nhanh chóng của kinh tế toàn cầu, kéo theo mức tăng trưởng sử dụng điện của cả thế giới tới 6% (IEA Electricity market report). Trung Quốc đương nhiên đóng góp phần lớn mức tăng đó do tăng trưởng sản lượng điện quốc gia này lên tới 8,1% so với 2020. Thế giới cũng phân cực mạnh giữa những nước có tỷ lệ năng lượng tái tạo (NLTT) cao như Đức và tỷ lệ NLTT thấp như Nga... Tổng hợp, phân tích của chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam.
Do chỉ phát được vào ban ngày nên tuy công suất đặt của điện mặt trời chiếm 26,21% nhưng sản lượng điện làm ra chỉ chiếm 9,88%. Điện khí có thể phát thoải mái nhưng vì phải nhường điện NLTT nên sản lượng chỉ chiếm 10,43% trong khi công suất đặt 13,69%. Tận dụng công suất tốt nhất chính là điện hạt nhân với công suất đặt chiếm 3,64% nhưng sản lượng đạt 13,32% do bản chất của lò hạt nhân rất khó dừng rồi khởi động hay biến đổi công suất. Cũng do bản chất vận hành kém linh hoạt, điện sinh khối và điện than nâu có số giờ vận hành cao, đứng sau điện hạt nhân.
Bảng 1: Công suất đặt và sản lượng điện của Đức năm 2021:
|
Loại hình điện |
Công suất đặt |
Tỷ lệ CSĐ |
Sản lượng điện |
Tỷ lệ SL |
Số giờ vận hành |
|
Đơn vị |
GW |
% |
TWh |
% |
Giờ |
|
Thủy điện |
4,86 |
2,18 |
19,40 |
3,95 |
3.992 |
|
Điện Sinh khối |
8,57 |
3,85 |
43,21 |
8,81 |
5.042 |
|
Hạt nhân |
8,11 |
3,64 |
65,37 |
13,32 |
8.060 |
|
Than nâu |
20,25 |
9,09 |
99,05 |
20,19 |
4.891 |
|
Than đá |
23,71 |
10,64 |
46,44 |
9,47 |
1.959 |
|
Điện dầu |
4,38 |
1,97 |
1,44 |
0,29 |
329 |
|
Điện khí |
30,5 |
13,69 |
51,17 |
10,43 |
1.678 |
|
Gió trên bờ |
56,27 |
25,25 |
89,53 |
18,25 |
1.591 |
|
Gió ngoài khơi |
7,77 |
3,49 |
23,98 |
4,89 |
3.086 |
|
Điện mặt trời |
58,41 |
26,21 |
48,45 |
9,88 |
829 |
|
Khác |
2,55 |
||||
|
Tổng |
222,83 |
490,59 |
Số giờ vận hành của từng loại điện được tính theo sản lượng chia cho công suất đặt. Số giờ vận hành trung bình của hệ thống được tính theo sản lượng điện toàn hệ thống chia cho công suất đặt toàn hệ thống.
Nước Nga (Bảng 2) rộng lớn và giàu tài nguyên lại có bức tranh khác nước Đức. Điện hạt nhân cũng chạy nền nên có thời gian vận hành và đóng góp cao so với tỷ lệ công suất đặt. Điện khí được ưu tiên hơn, vì Nga có nguồn khí vừa nhiều vừa rẻ. Gió và mặt trời là thứ ít được ưu tiên ở đất nước mà người dân cảm thấy không việc gì phải vội vàng với năng lượng tái tạo. Họ đã làm được nhiều kỳ tích về thủy điện nên chỉ cần đưa thủy điện vào NLTT là tỷ lệ NLTT sẽ cao ngang nhiều nước khác. Tính thêm điện hạt nhân là phi hóa thạch nữa thì nước Nga vẫn còn ung dung với tỷ lệ điện phi hóa thạch cao.
Bảng 2: Công suất đặt và sản lượng điện của Nga năm 2021:
|
Loại hình điện |
Công suất đặt |
Tỷ lệ CSĐ |
Sản lượng điện |
Tỷ lệ SL |
Số giờ vận hành |
|
GW |
% |
TWh |
% |
Giờ |
|
|
Điện khí |
122,48 |
49,61 |
484,9 |
43,51 |
3.959 |
|
Điện than |
39,92 |
16,17 |
124,3 |
11,15 |
3.114 |
|
Thủy điện |
49,96 |
20,24 |
209,5 |
18,80 |
4.194 |
|
Hạt nhân |
30,54 |
12,37 |
222,2 |
19,94 |
7.275 |
|
Điện gió |
2,04 |
0,82 |
3,6 |
0,32 |
1.774 |
|
Điện mặt trời |
1,94 |
0,78 |
2,3 |
0,21 |
1.188 |
|
Các nguồn khác |
67,7 |
6,07 |
|||
|
Tổng |
246,87 |
1114,5 |
Để tiện so sánh, chúng tôi lấy khái niệm tổng công suất và sản lượng điện NLTT phi thủy điện, vì thủy điện được coi là nguồn ổn định và chủ động. Trong thực tế, nhiều nước đã dùng thủy điện để chạy dự phòng cho NLTT. Tỷ lệ NLTT phi thủy điện cho thấy nhu cầu cần công suất dự phòng ổn định hệ thống rõ nét hơn là khi tính gộp thủy điện vào NLTT.
Tổng hợp số liệu công suất và sản lượng điện từ một số nước trong năm 2021 chúng ta có Bảng 3. Cũng giống như các bảng trên, số giờ vận hành được tính trên công suất đặt. Trong thực tế, nhà máy có thể vận hành gấp đôi số giờ đó với một nửa công suất.
Bảng 3: Công suất đặt, sản lượng điện và NLTT phi thủy điện ở một số nước năm 2021:
|
Nước |
Công suất đặt |
Sản lượng |
Số giờ vận hành |
NLTT phi thủy điện. Công suất đặt |
NLTT phi thủy điện. Sản lượng |
||
|
Đơn vị tính |
GW |
TWh |
h |
GW |
% |
TWh |
% |
|
Trung Quốc |
2.272,06 |
8.112,17 |
3.570 |
564,20 |
24,83 |
750,36 |
9,25 |
|
Hoa Kỳ* |
1.135,04 |
4.123,53 |
3.633 |
205,36 |
18,09 |
594,38 |
14,41 |
|
Nga |
246,87 |
1.114,51 |
4.515 |
3,97 |
1,61 |
5,91 |
0,53 |
|
Đức |
222,83 |
490,59 |
2.202 |
131,02 |
58,80 |
205,17 |
41,82 |
|
Australia |
70,25 |
202,93 |
2.889 |
27,01 |
38,45 |
43,69 |
21,53 |
|
Anh** |
109,24 |
308,29 |
2.822 |
54,67 |
50,04 |
115,41 |
37,44 |
|
Việt Nam |
75,75 |
256,73 |
3.389 |
20,79 |
27,45 |
31,51 |
12,27 |
|
Na Uy |
37,97 |
157,09 |
4.137 |
4,144 |
10,91 |
11,77 |
7,49 |
* 12 tháng tính đến tháng 10/2021.
** 12 tháng tính đến tháng 9/2021.
Số liệu tỷ lệ NLTT phi thủy điện và số giờ vận hành trung bình toàn hệ thống được vẽ lên đồ thị dưới đây. Đồ thị cho thấy tương quan tỷ lệ nghịch giữa số giờ vận hành trung bình hệ thống và tỷ lệ NLTT phi thủy điện của hệ thống điện đó. Nói một cách đơn giản, khi tỷ lệ NLTT phi thủy điện càng cao thì hệ thống hạ tầng điện càng cần nhiều công suất dự phòng. Cũng có thể giải thích do số giờ vận hành của điện mặt trời bị giới hạn dưới 1.500 giờ/năm nên tỷ lệ NLMT càng cao sẽ càng kéo số giờ vận hành trung bình của cả hệ thống xuống.
Trong đồ thị có điểm của Na Uy đưa vào để tham khảo vì Na Uy thực chất hầu như không còn nhiệt điện. Thủy điện cung cấp 90% điện năng và phần còn lại do điện gió và mặt trời. Thủy điện có tính linh hoạt vận hành rất cao, cao hơn mọi thứ nhiệt điện. Nhờ thế mà tuy hệ thống điện thuộc loại "xanh" hơn cả Đức, nhưng Na Uy lại có số giờ vận hành rất cao, chỉ kém nước Nga. Tỷ lệ giữa công suất đặt và phụ tải đỉnh của Na Uy là 1,55 lần trong khi Đức phải duy trì tỷ lệ 3,11 lần. Rất tiếc là trên thế giới, số nước may mắn như Na Uy quá ít.
Số giờ vận hành trung bình toàn hệ thống càng cao thỉ tỷ lệ sử dụng các nhà máy phát điện càng cao, dẫn đến bảng cân đối tài chính tốt hơn. Số giờ vận hành thấp thì ngược lại, vốn đầu tư khó thu hồi. Các nước có cách giúp đảm bảo cân đối tài chính cho các nhà máy điện dự phòng bằng cách đẩy giá mua điện thời điểm lên rất cao, có thể gấp 10 lần giá trung bình hàng ngày. Điều đó làm giá điện bán ra sẽ cao, như mùa đông năm 2021 ở châu Âu. Tuy nhiên, vì tương lai tài chính không chắc chắn, rất khó huy động vốn ngân hàng để xây các nhà máy như vậy.
Việt Nam đã từng ở thởi kỳ mà tất cả các nhà máy điện phải chạy vượt thời gian cho phép, hoãn sửa chữa, bảo dưỡng vì thiếu nguồn. Ngày nay hệ thống điện nước ta đã có công suất dự phòng tuy có thời điểm vẫn thiếu một chút. Nghiên cứu đồ thị và các hệ thống điện đi trước chúng ta cho thấy tương lai của hệ thống điện Việt Nam khi tăng tỷ lệ NLTT phi thủy điện lên cao sẽ phải tính trước hệ số công suất dự phòng lớn hơn nhiều so với thời điểm hiện nay./.
ĐÀO NHẬT ĐÌNH - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM