Các nhà máy điện luôn là một phần không tách rời của hệ thống điện. Xét về mặt kinh tế, công suất các nhà máy điện càng lớn, hiệu quả kinh tế càng cao. Tuy nhiên, do phụ thuộc vào nguồn cung cấp nguyên liệu sơ cấp, nên các nhà máy điện thường nằm xa phụ tải, xa các khu dân cư. Hệ thống lưới điện truyền tải và phân phối sẽ đảm nhận nhiệm vụ đưa điện từ các nhà máy này tới các hộ tiêu thụ. Đây là mô hình phát điện tập trung dạng truyền thống, được sử dụng trong điều kiện chi phí vận chuyển nhiên liệu và chi phí xây dựng các nhà máy điện gần trung tâm phụ tải vượt xa chi phí xây dựng lưới truyền tải và phân phối điện.
Do kết cấu hạ tầng lưới điện của Việt Nam được xây dựng từ lâu, đã xuống cấp và quá tải nên việc xây dựng các nhà máy phát điện tập trung luôn đi kèm với việc xây dựng mở rộng lưới điện, đòi hỏi chi phí đầu tư cao và thời gian dài. Các sự cố trong hệ thống điện phần lớn bắt nguồn từ lưới điện truyền tải và phân phối, đặc biệt là ngắn mạch trên đường dây hay quá tải trạm biến áp. Thêm vào đó, với sự phát triển của công nghệ hiện đại, chi phí sản xuất máy phát điện đã giảm nhiều, hiệu suất sử dụng đã được cải thiện rõ rệt. Do đó, lưới điện đã trở thành yếu tố chủ yếu trong cơ cấu chi phí năng lượng điện và các vấn đề liên quan đến chất lượng điện năng.
Do nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm, ngành Điện Việt Nam còn phải đối mặt với thiên tai, bão lũ gây nhiều sự cố trên lưới điện nói chung và đặc biệt là lưới điện truyền tải nói riêng. Bên cạnh đó, yêu cầu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng của khách hàng ngày càng cao, đòi hỏi ngành Điện phải có những bước đi phù hợp trong xây dựng hệ thống nguồn và lưới điện.
Các vấn đề nêu trên là cơ sở nghiên cứu ứng dụng mô hình phát điện phân tán (distributed generation - DG). Đây là mô hình phát điện quy mô nhỏ, nằm gần hoặc ngay tại điểm tiêu thụ điện năng. Mặc dù mô hình có hiệu quả kinh tế không cao so với mô hình phát điện tập trung, nhưng lại có tính dự phòng và độ tin cậy lớn trong cung ứng điện do không phụ thuộc quá nhiều vào hệ thống lưới điện truyền tải và phân phối.
|
Hình 1. Suất đầu tư bình quân quy dẫn của năng lượng gió giai đoạn 1984-2012 (€/W)
|
Bên cạnh đó, mô hình này mang lại khả năng sử dụng năng lượng độc lập cho khách hàng vì họ có thể điều hành máy phát điện phục vụ chính mình. Việc phát triển các máy phát điện công suất nhỏ không có gì mới, máy phát điện diesel là một ví dụ điển hình của mô hình phát điện phân tán. Tuy nhiên, công nghệ phát điện công suất nhỏ trước đây có chi phí cao và hiệu suất thấp. Với công nghệ hiện đại, ngày nay người ta có thể lắp đặt các máy phát điện công suất khoảng vài chục MW có hiệu suất cao ngay gần nơi tiêu thụ điện với chi phí thấp hơn nhiều. Điều này không chỉ giảm chi phí truyền tải mà còn làm giảm sự cố mất điện trên diện rộng và giảm những thiệt hại kinh tế kèm theo.
Đối phó với nguy cơ biến đổi khí hậu, thiên tai và khủng bố, nhiều nước trên thế giới đã bắt đầu nghiên cứu xây dựng phương án "Quy hoạch thích ứng," bao gồm các mô hình phát điện phân tán địa phương, đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải đặc biệt quan trọng như đồn cảnh sát, cứu hoả và các bệnh viện. Mô hình phát điện phân tán có thể được sử dụng ở những vùng sâu, vùng xa, hải đảo, ở những nơi mà việc đưa điện lưới đến là quá khó khăn, phức tạp và chi phí quá lớn.
Các nguồn năng lượng dùng cho phát điện phân tán có nhiều dạng như mô hình Đồng phát nhiệt điện, pin nhiên liệu, các xe ô tô chạy điện, các dạng năng lượng tái tạo như, năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng từ rác thải,… Hiện nay, các tuabin gió và tấm pin năng lượng mặt trời đang được sử dụng khá phổ biến trên thế giới. Mô hình phát điện phân tán còn là cách tiếp cận phát triển năng lượng tái tạo mà không gây quá tải cho lưới điện. Đây cũng là một trong những giải pháp mà các nước trên thế giới sử dụng với mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính. Ôxtrâylia, CHLB Đức có mục tiêu sử dụng 80% năng lượng tái tạo để sản xuất điện vào năm 2050, Canada và New Zealand đưa ra con số 90% cho mục tiêu này vào năm 2025.
Một trong những khó khăn lớn nhất trong việc phát triển mô hình phát điện phân tán là suất đầu tư cao. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, chi phí của công nghệ phát điện sử dụng năng lượng tái tạo đang có xu hướng giảm dần. Theo Bloomberg, chi phí bình quân quy dẫn (levelized cost) của năng lượng gió trên đất liền tính đến năm 2012 đã giảm 30%, còn chi phí của các tấm pin năng lượng mặt trời giảm khoảng 80% trong cùng một khoảng thời gian (xem đồ thị).
|
Hình 2. Suất đầu tư lắp đặt pin năng lượng mặt trời giai đoạn 1984-2012 ($/W)
|
Khi chi phí sử dụng năng lượng tái tạo và chi phí phát điện phân tán tiếp tục giảm, khả năng dự trữ năng lượng ngày càng tốt hơn khắc phục yếu điểm về tính không liên tục của các nguồn năng lượng tái tạo thì phát điện phân tán sẽ là xu thế được lựa chọn trong tương lai.
Đối với Việt Nam, hệ thống lưới điện hiện tại đang chịu nhiều áp lực trong truyền tải và phân phối: Lưới điện luôn trong tình trạng quá tải, tổn thất điện còn cao, chất lượng điện năng và độ tin cậy chưa đảm bảo,… tạo ra một áp lực rất lớn cho Chính phủ, cho Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) trong việc xây dựng hệ thống lưới điện mới, cải tạo hệ thống điện cũ để có thể đáp ứng nhu cầu phụ tải ngày càng gia tăng.
Bên cạnh đó, nhiệm vụ đưa điện về cung cấp cho khu vực vùng sâu, vùng xa, vùng nông thôn và hải đảo đang là một thách thức rất lớn đối với Việt Nam khi mà suất đầu tư xây dựng hệ thống truyền tải điện rất cao.
Theo kết quả khảo sát và đánh giá, hiện nay Việt Nam là một trong những nước có nhiều tiềm năng về phát triển các nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo. Báo cáo đánh giá tiềm năng gió và mặt trời do tổ chức AWS Truewind (Mỹ) thực hiện cho thấy, Việt Nam có 128.000 km2 tương đương với 8% diện tích lãnh thổ đạt tốc độ gió là trên 7 m/s, ước tính, tổng công suất tiềm năng về điện gió trên toàn lãnh thổ Việt Nam khoảng 110.000 MW. Tổng bức xạ năng lượng mặt trời trung bình trên lãnh thổ Việt Nam nằm trong khoảng 1346,8 - 2153,5 kWh/m2/năm, với số giờ nắng trung bình năm là 1600 - 2720 h/năm.
Như vậy Việt Nam có đầy đủ các điều kiện cần thiết ứng dụng mô hình phát điện phân tán và đây là một lựa chọn hợp lý và khả thi. Phát triển tốt mô hình điện phân tán sẽ giúp hệ thống điện của Việt Nam nâng cao độ tin cậy và khả năng cung cấp điện đến tất cả các vùng miền, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và đảm bảo phát triển bền vững.