Thủy điện tích năng – mảnh ghép cho bức tranh phát triển năng lượng tái tạo

Trong sự phát triển bền vững của năng lượng tái tạo, lưu trữ năng lượng là một phần quan trọng nhằm giúp các hệ thống vận hành bình thường và ổn định, tận dụng tối đa công suất phát. Với nhiều ưu điểm vượt trội, thủy điện tích năng hiện là phương án hàng đầu cho việc lưu trữ điện và là một mảnh ghép cho bức tranh phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam.

• DPPA thí điểm: Người dùng sắp được mua điện tái tạo trực tiếp từ đơn vị phát điện, không qua EVN
• Pin năng lượng mặt trời – năng lượng tương lai hay rác thải tiềm tàng?

“Bình ắc quy” linh hoạt, công suất lớn

Với thủy điện tích năng, năng lượng lưu trữ dưới dạng thế năng của nước. Cụ thể, mô hình của thủy điện tích năng bao gồm: 2 hồ chứa nước ở hai cao độ khác nhau, 1 nhà máy thủy điện với tua-bin thuận nghịch nằm ở gần hồ chứa bên dưới, nối với hồ chứa bên trên bằng đường ống áp lực. Lúc cao điểm, nước từ hồ chứa bên trên chảy qua đường ống áp lực, làm quay tua-bin tạo ra điện phát lên hệ thống, nước xả xuống hồ dưới. Vào khung giờ thấp điểm, phụ tải thừa, nước từ hồ dưới lại được bơm ngược lên hồ trên để sẵn sàng sử dụng cho chu trình sau. Cứ như thế, thủy điện tích năng vận hành như một nhà máy thủy điện bình thường vào giờ cao điểm và như một trạm bơm vào giờ thấp điểm, lặp đi lặp lại cho đến hết vòng đời.

• Vũ Phong Solar: Hướng phát triển mới của ngành năng lượng Việt Nam
• Chiến lược thắng kép cho ngành chế biến thủy hải sản phát triển bền vững
• Waves Group cung cấp dịch vụ về thủy triều cho Simec Atlantis tại Nhật Bản

Kết hợp thủy điện tích năng khi phát triển các dự án năng lượng tái tạo biến đổi như điện mặt trời, điện gió vì thế sẽ giúp tăng hiệu suất vận hành chung và giảm sức ép cho công tác vận hành, điều độ lưới điện. Thủy điện tích năng giúp cân bằng nhu cầu phụ tải của hệ thống điện, “phủ đỉnh – điền đáy” làm giảm chênh lệch trong biểu đồ phụ tải vào các khung giờ cao điểm (như chiều tối, nhu cầu tiêu thụ điện rất cao nhưng công suất phát từ các nhà máy điện mặt trời thấp) và khung giờ thấp điểm (ví dụ buổi trưa, phụ tải xuống thấp nhưng bức xạ mặt trời tốt, công suất phát điện mặt trời lớn). Nhờ đó, thủy điện tích năng sẽ giúp tận dụng tối đa các nguồn năng lượng điện mặt trời, điện gió. Ngược lại, điện từ các nhà máy năng lượng tái tạo này lại cung cấp cho thủy điện tích năng tích nước vào những lúc thấp điểm.

Mô hình hoạt động của thủy điện tích năng (Ảnh internet)

Theo TS. Nguyễn Huy Hoạch, Tạp chí Năng lượng Việt Nam, thủy điện tích năng còn “cung cấp các lợi ích phụ trợ như khả năng làm cứng và dự trữ (cả tăng và giảm) công suất phản kháng, khả năng khởi động và dự trữ. Ở chế độ phát điện, tua bin – máy phát điện có thể phản ứng rất nhanh với độ lệch tần số giống như các máy phát điện của thủy điện thông thường có thể, do đó làm tăng thêm sự cân bằng và ổn định tổng thể của lưới điện. Ở cả chế độ tua bin và máy bơm, kích từ máy phát – động cơ có thể thay đổi để góp phần vào tải công suất phản kháng và ổn định điện áp”. (Xem thêm tại đây)

Do có công suất, dung lượng dự trữ lớn, thời gian khai thác lên đến 70-80 năm nên thủy điện tích năng được xem là phương án tối ưu về mặt kinh tế cho việc lưu trữ điện. Cũng chính vì thế, trong các dạng hệ thống lưu trữ năng lượng (thủy điện tích năng, pin tích năng, siêu tụ điện, bánh đà, bình nén khí…), thủy điện tích năng đang là giải pháp được nhiều quốc gia trên thế giới lựa chọn, hiện chiếm tới hơn 90% tổng lượng điện lưu trữ trên toàn cầu. Thủy điện tích năng còn được đánh giá là tương lai của ngành thủy điện Việt Nam.

Phát triển thủy điện tích năng ở Việt Nam

Thủy điện tích năng đã được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới, với nhiều dự án có công suất lớn hơn 1.000 MW tập trung ở Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc… Nhà máy thủy điện tích năng đặt tại Virginia, Mỹ có công suất lưu trữ tới hơn 3 GW, được gọi là “viên pin lớn nhất thế giới”. Tại Việt Nam, thủy điện tích năng mới được nghiên cứu, triển khai những năm gần đây. Công trình thủy điện tích năng đầu tiên tại Việt Nam là Nhà máy Thủy điện Tích năng Bác Ái, tỉnh Ninh Thuận với tổng mức đầu tư khoảng 21.100 tỷ đồng. Dự án đã được khởi công xây dựng đầu năm 2020, do Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) làm chủ đầu tư, Công ty Cổ phần Xây dựng 47 (C47) là nhà thầu thi công chính. Dự án gồm 4 tổ máy với công suất 1.200 MW – lớn nhất Đông Nam Á, sử dụng nguồn nước của hồ Sông Cái thuộc hệ thống thủy lợi Tân Mỹ để bơm lên hồ trên cao tích nước phát điện thông qua 2 tuyến đường hầm song song có đường kính từ 5,5-7,5m với tổng chiều dài mỗi tuyến hầm hơn 2,7km. Dự án được thực hiện theo 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 thi công Cụm công trình cửa xả, dự kiến hoàn thành trong Quý I năm nay; Giai đoạn 2 thi công công trình chính vào đầu năm 2022 đảm bảo tiến độ phát điện vào tháng 12/2026. Toàn bộ dự án được dự kiến hoàn thành vào cuối năm 2028.

Dự án Thủy điện Tích năng Bác Ái đang trong quá trình thi công Giai đoạn 1

Thủy điện Tích năng Bác Ái đóng vai trò là một hệ thống tích trữ năng lượng rất lớn và hết sức ý nghĩa khi được đưa vào vận hành trong giai đoạn 2025-2030, trong bối cảnh các nguồn năng lượng tái tạo đang tăng trưởng nhanh chóng, nhiều nhà máy điện mặt trời, điện gió có công suất lắp đặt lớn tiếp tục được đầu tư và đưa vào vận hành. Dự án này có vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề thừa, thiếu trong biểu đồ phụ tải hệ thống điện, giúp ổn định hệ thống, điều chỉnh tần số, là công cụ giúp điều độ hệ thống điện quốc gia vận hành ổn định, an toàn, tin cậy.

Theo Nghị quyết số 55-NQ/TW của Bộ Chính trị về định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045, mục tiêu tỷ lệ các nguồn năng lượng tái tạo trong tổng cung năng lượng sơ cấp đạt khoảng 15-20% vào năm 2030 và 25-30% vào năm 2045. Thực tế, với sự phát triển của điện mặt trời và điện gió trong vài năm trở lại đây và dự kiến sẽ tiếp tục phát triển tích cực ở phân khúc điện mặt trời áp mái hộ gia đình, nhà văn phòng, nhà máy sản xuất và trang trại điện gió, các công trình như Thủy điện tích năng Bác Ái sẽ là mảnh ghép để thúc đẩy phát triển điện tái tạo trong thập kỷ này.

Xem thêm:

• Có nên lắp điện năng lượng mặt trời không, bao lâu hoàn vốn?
• Tìm hiểu điện năng lượng mặt trời là gì, được dùng để làm gì?

Vu Phong Energy Group