Hệ thống điện Việt Nam có xu hướng dư cung ở khu vực Phía Nam đòi hỏi nhu cầu điều phối một phần ra vùng phụ tải quanh Hà Nội. Công nghệ HVDC được gợi ý áp dụng để đạt hiệu quả tối ưu.
Hệ thống điện Việt Nam hiện đang tồn tại vấn đề phân bổ nguồn điện không đồng đều giữa các miền/ khu vực trong cả nước.
Đặc biệt, sự gia tăng nhanh chóng công suất điện mặt trời và điện gió nối lưới trong khoảng thời gian ngắn gần đây đang thách thức hệ thống truyền tải.
Những thách thức trong việc cân bằng lưới điện truyền tải cùng với tình trạng tắc nghẽn mạch thường xuyên ở cấp điện áp cao đang khiến nguồn điện mặt trời phải tiết giảm tại một số thời điểm để trách quá tải đường dây và duy trì hệ thống vận hành ổn định. Điều này đang trái với định hướng đưa năng lượng tái tạo thành nguồn cung điện chính.
Trong khi đó, kịch bản tối ưu hóa chi phí, trong đó, Việt Nam đặt mục tiêu phát thải ròng bằng không vào năm 2050, sẽ bao gồm 38 GW tổng công suất điện mặt trời và 21 GW điện gió vào năm 2030. Năm 2050, công suất điện mặt trời đạt khoảng 950 GW, theo Báo cáo Triển vọng năng lượng Việt Nam 2021 (EOR21) do Cục Điện lực và năng lượng tái tạo (Bộ Công thương) phối hợp với Cục Năng lượng Đan Mạch, cùng các bên liên quan thực hiện.
Việt Nam nên sớm bắt đầu quy hoạch đường dây HVDC
Cần phát triển toàn diện hệ thống truyền tải
Theo số liệu hiện có, trong khi các trung tâm phụ tải nằm xung quanh Hà Nội và TP.HCM thì nguồn tài nguyên năng lượng tái tạo tốt nhất lại nằm ở các khu vực phía Nam.
Cụ thể, tài nguyên gió chủ yếu có ở Tây Nam Bộ và Nam Trung Bộ, tài nguyên mặt trời phân bố đều hơn ở mức độ cao nhất ở Tây Nguyên, tiếp theo là Đông Nam Bộ và Nam Trung Bộ. Do sự mất cân đối giữa sản lượng phát và nhu cầu tại từng khu vực, một lượng lớn điện năng cần được truyền tải liên vùng.
Vì vậy, để đạt các cam kết về phát thải, các chuyên gia cho rằng cần phát triển toàn diện hệ thống truyền tải.
Công suất truyền tải liên vùng tăng thêm 12 GW vào năm 2030 là cần thiết trong tất cả các kịch bản, tương ứng với khoảng 40% công suất truyền tải vào năm 2020.
Bắc Bộ và Đông Nam Bộ là các khu vực nhập khẩu điện lớn nhất; Tây Nguyên và Nam Trung Bộ là các khu vực xuất khẩu điện lớn nhất. Trung Trung Bộ là khu vực trung chuyển lớn liên quan đến kết nối Bắc Bộ với Tây Nguyên.
Các chuyên gia cho rằng, năng lực truyền tải giữa hầu hết các vùng lân cận nguồn tài nguyên năng lượng tái tạo cần được tăng cường. Hơn nữa, một số vùng không lân cận nên được kết nối trực tiếp với các đường dây truyền tải điện siêu cao áp một chiều (HVDC).
Trong kịch bản NZ (lộ trình hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng không vào năm 2050), tổng công suất truyền tải liên vùng cần có của hệ thống là khoảng 160 GW, gấp 5 - 6 lần công suất năm 2020.
Theo đó, mức tăng công suất truyền tải lớn nhất là giữa Tây Nguyên và Trung Trung Bộ, tăng thêm 43 GW so với 6 GW hiện tại.
Thứ hai là liên kết giữa các vùng không lân cận Trung Trung Bộ và Bắc Bộ, cần 39 GW HVDC.
Thứ ba là liên kết HVDC giữa Bắc Bộ và Nam Trung Bộ, với 18 GW. Ngoài ra, Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ có thêm 12 GW, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ bổ sung 10 GW và Bắc Trung Bộ và Bắc Bộ bổ sung 7 GW.
Trước đó, vào năm 2035, bốn đường dây HVDC nên được bổ sung giữa Bắc Bộ và Trung Trung Bộ và 3 GW giữa Bắc Bộ và Nam Trung Bộ.
Tuy nhiên, trong kịch bản cơ sở (BSL), có rất ít hoặc không có nhu cầu đường dây HVDC.
Lợi ích và thách thức từ việc đầu tư đường dây HVDC
Báo cáo EOR21 chỉ ra rằng, các đường dây HVDC hiệu quả hơn về chi phí so với đường dây HVAC khi truyền tải ở khoảng cách xa (trên 500 km).
Do đó, đường dây HVDC truyền tải giữa trung tâm nhu cầu phụ tải ở Bắc Bộ và nguồn năng lượng tái tạo ở Trung Trung Bộ và Nam Trung Bộ có thể là một lựa chọn cần bổ sung cho lưới điện HVAC (Cao áp xoay chiều).
Tóm lại, để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng không vào năm 2050, các đường dây HVDC cần được xem xét đưa vào vận hành từ năm 2035.
Công nghệ HVDC mang lại thêm lợi ích vì có thể kiểm soát trào lưu công suất và các trạm chuyển đổi có thể cung cấp dịch vụ phụ trợ. Nhưng đây cũng là một cấu phần lưới mới và có tính chất hoàn toàn khác, phức tạp hơn về vận hành.
Do đó, Việt Nam nên sớm bắt đầu quy hoạch đường dây HVDC, xây dựng năng lực vận hành đường dây HVDC của đơn vị vận hành hệ thống, đồng thời xây dựng khung pháp lý liên quan cho công nghệ mới này.
Về chi phí, trong một báo cáo của Tổ chức hợp tác quốc tế CHLB Đức (GIZ) vào năm 2019, nêu rõ đầu tư ban đầu cho một trạm chuyển đổi HVDC cao hơn nhiều so với đầu tư cho một trạm biến áp HVAC.
Tuy nhiên, chi phí đầu tư của hệ thống truyền tải HVDC tổng thể có thể thấp hơn so với chi phí của hệ thống truyền tải HVAC nếu tiết kiệm chi phí trong đường truyền và bù công suất phản kháng có thể bù cho phí trạm HVDC cao hơn. Điều này thường đạt được nếu đạt được khoảng cách truyền nhất định (điểm hòa vốn).
Do đó, HVDC có thể cung cấp giải pháp thay thế rẻ hơn đối với các đường truyền tải dài, ví dụ: để kết nối với các quốc gia khác hoặc các nhà máy điện VRE (năng lượng tái tạo biến đổi) xa như năng lượng gió ngoài khơi.
HVDC còn cho phép kiểm soát trào lưu công suất, tối ưu hóa việc sử dụng lưới truyền tải, ví dụ: để cung điện cho các khu vực tắc nghẽn, tương tự như báo cáo EOR21 đã nêu phía trên.
Bên cạnh đó, theo GIZ, ngoài chi phí đầu tư ban đầu cao, Việt Nam cũng cần phải vượt qua một số thách thức kỹ thuật liên quan đến dòng điện ngắn mạch, sóng hài (có thể cần các bộ bù lọc đắt tiền) và hệ thống nối đất phức tạp cũng như thiết kế và xây dựng các tiêu chí của quy trình thử nghiệm phù hợp. Ngoài ra, khả năng kiểm soát tích cực của HVDC đòi hỏi phải thiết lập hệ thống liên lạc đáng tin cậy và liên tục.
Đầu tháng 12/2021, Chính phủ đã trình Uỷ ban Thường vụ Quốc hội, đề xuất sửa Luật Điện lực để tư nhân có thể tham gia đầu tư xây dựng lưới điện truyền tải, trừ các dự án lưới điện do Nhà nước đầu tư theo quy hoạch phát triển điện lực trong từng thời kỳ.
Xu hướng công nghệ của thế giới
Hiện trên thế giới, nhiều quốc gia đã dùng HVDC để truyền tải điện với khoảng cách xa.
Trung Quốc là quốc gia tiên phong trong việc lắp đặt các đường dây truyền tải HVDC. Theo số liệu trên báo cáo của GIZ, hơn 20 kết nối HVDC với điện áp trong khoảng 500 đến 1100 kV đã được lắp đặt, chuyển phần lớn năng lượng từ các nhà máy phát điện quy mô lớn như điện than và thủy điện ở phía tây Trung Quốc sang các trung tâm phụ tải ở miền đông Trung Quốc.
Ở châu Âu, công nghệ HVDC chủ yếu được sử dụng để kết nối hệ thống điện các quốc gia và kết nối các nhà máy điện gió ngoài khơi ở Biển Bắc và Biển Baltic, với triển vọng dài hạn theo hướng mở rộng lưới điện truyền tải HVAC cho hệ thống truyền tải điện xoay chiều hiện có của châu Âu.
Ở một số quốc gia khác như Ấn Độ, nhu cầu điện tăng trưởng cao cũng đang thúc đẩy triển khai HVDC. Thái Lan và Malaysia đang triển khai liên kết HVDC 300 Megawatt để cải thiện độ tin cậy lưới điện và giảm tổn thất điện.