Ổn định hệ thống điện ‘đón sóng’ năng lượng tái tạo

Hiện nay các nguồn năng lượng tái tạo đang phát triển rất mạnh. Theo số liệu thống kê năm 2018 tổng sản lượng điện được sản xuất từ nguồn năng lượng tái tạo trên thế giới đạt 6586TWh.

Sự phát triển của năng lượng tái tạo

Theo Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia (EVNNLDC - Tập đoàn Điện lực Việt Nam), tiềm năng về năng lượng tái tạo (NLTT) tại Việt Nam được đánh giá là lớn. Trong đó điện mặt trời có tiềm năng lớn nhất vào khoảng 1,1 - 1,2 ha/MW và có thể đạt xấp xỉ 380GW. Đối với điện gió onshore, tiềm năng có thể đạt xấp xỉ 217GW (xét với mô hình tốc độ gió >4,5m/s tại cao độ 80m).

Tiềm năng lớn nhất về điện mặt trời và điện gió đều được tập trung tại khu vực miền Nam, Tây Nguyên và Nam miền Trung của Việt Nam. Tính đến tháng 8/2019, tổng công suất điện mặt trời được đăng ký dự án đạt xấp xỉ 32GW, trong đó 10,3GW có thể vận hành trước 2025; tổng công suất các dự án gió điện gió có thể đạt 10GW, trong đó có xấp xỉ 5GW đã được xác nhận trong quy hoạch.

Thực tế cho thấy, trước năm 2018, tổng công suất đặt điện mặt trời, điện gió còn thấp, nhưng đã có sự tăng trưởng nhanh trong năm 2019 với xấp xỉ 4,5GW điện mặt trời và 0,45GW điện gió đưa vào vận hành tính đến cuối tháng 6/2019. Đến thời điểm tháng 9/2020, tỷ lệ NLTT đã lên tới hơn 10% trong khi tại một số nước phát triển như Úc, Đức, Đan Mạch… con số này cũng chỉ khoảng trên dưới 10%.

Với sự phát triển bùng nổ như vậy, đặc biệt là tại các khu vực Nam miền Trung (Bình Thuận, Ninh Thuận), với hạ tầng lưới phân phối, lưới truyền tải, đã dẫn đến hệ quả quá tải lưới phân phối, lưới truyền tải trong khu vực.

Giải pháp giúp ổn định vận hành

Nhằm vận hành an toàn, ổn định, nhưng vẫn đảm bảo công bằng cho các đơn vị phát điện liên quan trong khu vực, EVNNLDC đã nghiên cứu, đề xuất và thực hiện phương án sử dụng công cụ AGC (Automatic Generation Control) để tự động hóa quá trình ra lệnh điều khiển công suất phát của các nhà máy điện NLTT trong khu vực bị giới hạn công suất. Công cụ giám sát được xây dựng trên nền OpenCalc nằm trong hệ thống SCADA/EMS hiện hữu của EVNNLDC.

Sau thời gian vận hành, phương án sử dụng AGC đã thể hiện tính ưu việt, khi đã tự động hóa được quá trình phân bổ công suất dựa trên công suất công bố của từng nhà máy, tận dụng tối đa khả năng tải của thiết bị, và quan trọng nhất là minh bạch cơ chế huy động giữa các nhà máy, đảm bảo tính công bằng.

Việc bùng nổ NLTT cũng gây ra vấn đề về dịch vụ phụ trợ cho hệ thống (Ví dụ: dịch vụ điều khiển tần số thứ cấp) do tính bất định về công suất phát của nguồn NLTT, đặc biệt là giai đoạn mùa lũ.

Các nhà máy thủy điện đang xả hoặc có nguy cơ xả, các nhà máy thủy điện nhỏ, điện gió, điện mặt trời là các nguồn NLTT không có khả năng tích trữ sẽ được ưu tiên phát, tuy nhiên để đảm bảo công suất phủ đỉnh cũng như sản lượng cho hệ thống EVNNLDC vẫn phải đảm bảo duy trì một số lượng nhất định tổ máy nhiệt điện than, tua bin khí nhất định nối lưới điện.

Điều này dẫn đến việc vào ban ngày, khi nguồn NLTT phát cao, cụ thể ở đây là điện mặt trời, có thể sẽ dẫn đến tình trạng thừa nguồn, còn vào lúc cao điểm tối lại xảy ra tình trạng thiếu nguồn do không còn điện mặt trời. Do đó, khi mà tỷ lệ các nguồn NLTT ở Việt Nam tính đến thời điểm hiện tại khá lớn cần thiết phải xây dựng các cơ chế về pháp lý cũng như kỹ thuật để giải quyết triệt để vấn đề này.

Dựa trên kinh nghiệm thế giới, EVNNLDC đã và đang thực hiện các giải pháp để đáp ứng với thực tiễn vận hành hệ thống như: xây dựng cơ chế khuyến khích các đơn vị cung cấp các dịch vụ phụ trợ nhằm đảm bảo an ninh cho hệ thống; sử dụng hệ thống AGC tự động giám sát các nguồn NLTT và các ứng dụng đi kèm (EMS, OpenSOM, OpenEOS, OpenOTS…).

Và dự kiến trong tương lại gần tiếp tục tìm hiểu, nghiên cứu xây dựng các hệ thống pin tích trữ như Bess để dịch chuyển phụ tải hoặc hỗ trợ điều tần; xây dựng hệ thống điện liên kết đa quốc gia, qua đó giải quyết bài toán thừa/thiếu nguồn linh hoạt hơn (có thể kể đến hệ thống Nordic, Nerc…).

Đi kèm với đó, dưới sự chỉ đạo của Bộ Công thương, EVNNLDC cũng từng bước tham gia nghiên cứu, xây dựng cơ chế hỗ trợ cho khách hàng mua điện trong khu vực tư nhân và các nhà cung cấp năng lượng tái tạo ký hợp đồng mua bán điện trực tiếp thông qua hợp đồng DPPA.

Cơ chế DPPA sẽ cho phép các doanh nghiệp mua năng lượng tái tạo tại Việt Nam với mức giá cạnh tranh hơn, đồng thời tạo ra cơ hội kinh doanh mới cho các công nghệ năng lượng sạch đẳng cấp thế giới.

Ngoài ra, với tỷ lệ xâm nhập nguồn NLTT ngày càng tăng, hệ thống điện Việt Nam cũng sẽ phải đối mặt với các vấn đề về chất lượng điện năng. Từ cuối năm 2019, EVNNLDC đã trang bị Hệ thống giám sát chất lượng điện năng tại A0 và Trung tâm điều độ hệ thống điện các miền. Hệ thống có vai trò thu thập các dữ liệu về chất lượng điện năng từ các thiết bị đo đạc ở dưới nhà máy điện gió và mặt trời và lưu trữ, xử lý tại A0.

Hiện nay, hệ thống đã kết nối và thu thập dữ liệu từ hơn 100 nhà máy điện NLTT để giám sát và đánh giá chỉ tiêu chất lượng điện năng, theo các quy định trong Thông tư như sóng hài dòng điện, điện áp, mất cân bằng pha điện áp, nhấp nháy điện áp, tần số…và là công cụ giúp đánh giá các nguy cơ và đề ra giải pháp vận hành, đầu tư đảm bảo chất lượng điện năng cho lưới điện.