Cơ quan Khí tượng Trung Quốc cho biết do tình trạng bất ổn của hệ thống khí hậu do hiện tượng nóng lên toàn cầu khiến các hiện tượng nhiệt độ cao cực độ và lượng mưa cực lớn ở Trung Quốc ngày càng xảy ra thường xuyên và mạnh hơn.
Kể từ cuộc Cách mạng Công nghiệp, khí nhà kính do hoạt động của con người tạo ra đã gây ra nhiệt độ toàn cầu cao bất thường, mực nước biển dâng cao và thời tiết khắc nghiệt như mưa bão, lũ lụt và hạn hán đã xảy ra ở nhiều khu vực khác nhau với mật độ và tần suất cao hơn.
Tổ chức Y tế Thế giới chỉ ra rằng nhiệt độ toàn cầu tăng cao và việc đốt cháy quá mức nhiên liệu hóa thạch đã trở thành một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với sức khỏe con người. Không chỉ là mối đe dọa của say nắng, say nóng và bệnh tim mạch, biến đổi khí hậu có thể khiến hơn 50% các tác nhân gây bệnh ở người đã biết trở nên trầm trọng hơn.
Biến đổi khí hậu là thách thức lớn mà nhân loại đang phải đối mặt trong thời đại hiện nay. Là một quốc gia phát thải khí nhà kính lớn, Trung Quốc đã công bố mục tiêu “đỉnh các-bon và trung hòa các-bon” vào năm 2020, đã đưa ra cam kết long trọng với cộng đồng quốc tế, thể hiện trách nhiệm và cam kết của một quốc gia lớn, đồng thời phản ánh nhu cầu cấp thiết của đất nước trong việc thúc đẩy chuyển đổi và nâng cấp cơ cấu kinh tế, thúc đẩy sự chung sống hài hòa giữa con người và thiên nhiên.
Thách thức nhiễu loạn của hệ thống điện
Lĩnh vực năng lượng là một chiến trường được theo dõi chặt chẽ để triển khai “carbon kép”.
Cứ mỗi 1 độ C tăng lên trong nhiệt độ trung bình toàn cầu, than đá đóng góp hơn 0,3 độ C. Để thúc đẩy hơn nữa cuộc cách mạng năng lượng, cần phải kiểm soát mức tiêu thụ năng lượng hóa thạch và đẩy nhanh việc xây dựng hệ thống năng lượng mới. Trong giai đoạn 2022-2023, Trung Quốc đã ban hành hơn 120 chính sách “carbon kép”, đặc biệt nhấn mạnh vào việc hỗ trợ chủ chốt cho việc phát triển và sử dụng năng lượng tái tạo.
Dưới sự thúc đẩy mạnh mẽ của các chính sách, Trung Quốc đã trở thành quốc gia lớn nhất thế giới về sử dụng năng lượng mới và năng lượng tái tạo. Theo số liệu của Cục Năng lượng Quốc gia, trong nửa đầu năm 2024, công suất lắp đặt mới của năng lượng tái tạo phát điện của nước này là 134 triệu kilowatt, chiếm 88% công suất lắp đặt mới; sản lượng điện năng lượng tái tạo là 1,56 nghìn tỷ kilowatt-giờ, chiếm khoảng 35% tổng sản lượng điện.
Nhiều năng lượng gió và năng lượng quang điện hơn được đưa vào lưới điện, mang lại nguồn điện xanh sạch hơn cho sản xuất và cuộc sống của người dân, nhưng cũng thách thức chế độ vận hành truyền thống của lưới điện.
Chế độ cung cấp điện lưới truyền thống là tức thời và có kế hoạch. Khi bạn bật nguồn, điều đó có nghĩa là ai đó đã tính toán trước nhu cầu của bạn và đang tạo ra điện cho bạn cùng lúc ở đâu đó. Đường cong phát điện của nhà máy điện và đường cong truyền tải điện của kênh truyền tải được lập kế hoạch trước theo dữ liệu lịch sử. Ngay cả khi nhu cầu điện tăng đột ngột, nhu cầu có thể được đáp ứng kịp thời bằng cách khởi động các tổ máy nhiệt điện dự phòng, để đạt được hoạt động an toàn và ổn định của hệ thống lưới điện.
Tuy nhiên, với sự ra đời của một lượng lớn điện gió và điện mặt trời, thời điểm và lượng điện có thể tạo ra đều do thời tiết quyết định, rất khó để lập kế hoạch. Khi điều kiện thời tiết tốt, các đơn vị năng lượng mới chạy hết công suất và tạo ra một lượng lớn điện xanh, nhưng nếu nhu cầu không tăng, lượng điện này không thể kết nối với Internet; khi nhu cầu điện mạnh, trời mưa và nhiều mây, các tua bin gió không quay, các tấm pin mặt trời không nóng lên và xảy ra sự cố mất điện.
Trước đây, việc từ bỏ năng lượng gió và ánh sáng ở Cam Túc, Tân Cương và các tỉnh năng lượng mới khác có liên quan đến tình trạng thiếu điện theo mùa trong khu vực và lưới điện không thể hấp thụ kịp thời. Tính không kiểm soát được của năng lượng sạch gây ra thách thức cho việc điều độ lưới điện và làm tăng rủi ro vận hành của hệ thống điện. Ngày nay, khi mọi người phụ thuộc rất nhiều vào nguồn cung cấp điện ổn định cho sản xuất và cuộc sống, bất kỳ sự không cân xứng nào giữa sản xuất điện và tiêu thụ điện đều sẽ gây ra những tác động kinh tế và xã hội nghiêm trọng.
Có một sự khác biệt nhất định giữa công suất lắp đặt của năng lượng mới và sản lượng điện thực tế, nhu cầu điện của người dùng và điện do các nhà máy điện tạo ra không thể đạt được "nguồn theo tải" và "cân bằng động". Điện "mới" phải được sử dụng kịp thời hoặc được lưu trữ, đây là điều kiện cần thiết để lưới điện được tổ chức tốt hoạt động ổn định. Để đạt được mục tiêu này, ngoài việc xây dựng mô hình dự báo năng lượng sạch chính xác thông qua phân tích chính xác dữ liệu sản xuất điện trong lịch sử và thời tiết, còn cần tăng tính linh hoạt của việc điều độ hệ thống điện thông qua các công cụ như hệ thống lưu trữ năng lượng và nhà máy điện ảo. Quốc gia này nhấn mạnh "đẩy nhanh quá trình lập kế hoạch và xây dựng hệ thống năng lượng mới", và lưu trữ năng lượng là công nghệ không thể thiếu.
“Ngân hàng xanh” trong Hệ thống năng lượng mới
Dưới cuộc cách mạng năng lượng, vai trò quan trọng của các nhà máy điện tích năng ngày càng nổi bật. Công nghệ này ra đời vào cuối thế kỷ 19, ban đầu được xây dựng để điều tiết nguồn nước theo mùa ở các con sông để phát điện. Nó đã phát triển nhanh chóng và dần trưởng thành trong bối cảnh công nghiệp hóa tăng tốc và xây dựng nhà máy điện hạt nhân.
Nguyên lý của nó rất đơn giản. Hai hồ chứa được xây dựng trên núi và dưới chân núi. Khi đêm xuống hoặc cuối tuần đến, nhu cầu về điện giảm xuống, và điện giá rẻ và dư thừa được sử dụng để bơm nước vào hồ chứa ở thượng nguồn; khi mức tiêu thụ điện đạt đến đỉnh điểm, nước được giải phóng để tạo ra điện, để điện có thể được điều chỉnh và phân phối theo thời gian và không gian.
Là công nghệ lưu trữ năng lượng đã có từ hàng thế kỷ, lưu trữ bơm đã được giao một nhiệm vụ mới trong quá trình “carbon kép”. Khi công suất phát điện của năng lượng quang điện và năng lượng gió mạnh và nhu cầu điện của người dùng giảm, lưu trữ bơm có thể lưu trữ điện dư thừa. Khi nhu cầu điện tăng, điện được giải phóng để giúp lưới điện đạt được sự cân bằng cung cầu.
Linh hoạt và đáng tin cậy, khởi động và dừng nhanh. Chỉ mất chưa đầy 4 phút từ khi khởi động đến khi phát điện đầy tải. Nếu xảy ra sự cố quy mô lớn trên lưới điện, tích trữ bơm có thể khởi động nhanh chóng và khôi phục nguồn điện cho lưới điện. Được coi là “diêm” cuối cùng để thắp sáng lưới điện tối tăm.
Là một trong những công nghệ lưu trữ năng lượng trưởng thành và được sử dụng rộng rãi nhất, lưu trữ bơm hiện là “pin” lớn nhất thế giới, chiếm hơn 86% công suất lắp đặt lưu trữ năng lượng của thế giới. So với lưu trữ năng lượng mới như lưu trữ năng lượng điện hóa và lưu trữ năng lượng hydro, lưu trữ bơm có ưu điểm là công nghệ ổn định, chi phí thấp và dung lượng lớn.
Nhà máy điện tích năng bơm có tuổi thọ thiết kế là 40 năm. Nhà máy có thể hoạt động từ 5 đến 7 giờ một ngày và xả liên tục. Nhà máy sử dụng nước làm “nhiên liệu”, có chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp, không bị ảnh hưởng bởi biến động giá của các nguyên liệu thô như lithium, natri và vanadi. Lợi ích kinh tế và khả năng phục vụ của nhà máy rất quan trọng để giảm chi phí điện xanh và giảm lượng khí thải carbon của lưới điện.
Vào tháng 7 năm 2024, Quảng Đông đã chính thức ban hành kế hoạch triển khai cấp tỉnh đầu tiên của nước tôi về thủy điện tích năng tham gia thị trường điện. Các nhà máy điện tích năng sẽ giao dịch toàn bộ điện tại chỗ theo cách mới “báo giá và báo giá”, “bơm nước để tích trữ điện” và “xả nước để lấy điện” một cách hiệu quả và linh hoạt trên thị trường điện, đóng vai trò mới là lưu trữ và tiếp cận “ngân hàng điện xanh” năng lượng mới, đồng thời mở ra con đường mới để đạt được lợi ích theo định hướng thị trường.
“Chúng tôi sẽ xây dựng chiến lược báo giá một cách khoa học, tích cực tham gia giao dịch điện, nâng cao hiệu quả toàn diện của các đơn vị, phấn đấu đạt được các lợi ích khuyến khích từ điện và giá điện, đồng thời thúc đẩy tăng tỷ lệ tiêu thụ năng lượng mới”, ông Vương Bắc, Phó tổng giám đốc Phòng Kế hoạch và Tài chính Lưu trữ Năng lượng thuộc Tổng công ty Điện lực miền Nam cho biết.
Công nghệ tiên tiến, công suất lớn, lưu trữ và truy cập linh hoạt, sản lượng lâu dài, chi phí thấp trong suốt vòng đời và cơ chế định hướng thị trường ngày càng được cải thiện đã biến thủy điện tích năng trở thành “giải pháp toàn diện” kinh tế và thiết thực nhất trong quá trình cách mạng năng lượng, đóng vai trò chủ chốt trong việc thúc đẩy sử dụng hiệu quả năng lượng tái tạo và đảm bảo an toàn, ổn định cho hệ thống điện.
Các dự án lớn gây tranh cãi
Trong bối cảnh điều chỉnh cơ cấu năng lượng quốc gia và phát triển nhanh chóng năng lượng mới, các nhà máy điện tích năng đã mở ra một sự bùng nổ xây dựng. Trong nửa đầu năm 2024, tổng công suất lắp đặt tích lũy của các nhà máy điện tích năng tại Trung Quốc đạt 54,39 triệu kilowatt, tốc độ tăng trưởng đầu tư tăng 30,4 điểm phần trăm so với cùng kỳ năm ngoái. Trong mười năm tới, không gian đầu tư cho các nhà máy điện tích năng của đất nước tôi sẽ đạt gần một nghìn tỷ nhân dân tệ.
Vào tháng 8 năm 2024, Ủy ban Trung ương Đảng Cộng sản Trung Quốc và Quốc vụ viện đã ban hành “Ý kiến về việc đẩy nhanh quá trình chuyển đổi xanh toàn diện trong phát triển kinh tế và xã hội”. Đến năm 2030, công suất lắp đặt của các nhà máy điện tích năng sẽ vượt quá 120 triệu kilowatt.
Trong khi cơ hội đến, chúng cũng gây ra vấn đề đầu tư quá nóng. Việc xây dựng các nhà máy điện tích năng là một hệ thống kỹ thuật phức tạp và nghiêm ngặt, liên quan đến nhiều mắt xích như quy định, công tác chuẩn bị và phê duyệt. Trong cơn sốt đầu tư, một số chính quyền địa phương và chủ sở hữu thường bỏ qua bản chất khoa học của việc lựa chọn địa điểm và bão hòa công suất, và theo đuổi quá mức tốc độ và quy mô phát triển dự án, mang lại một loạt các tác động tiêu cực.
Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy điện tích năng cần phải xem xét đến các điều kiện địa chất, vị trí địa lý (gần trung tâm phụ tải, gần cơ sở năng lượng), đường đỏ sinh thái, độ dốc cột điện, thu hồi đất và nhập cư và các yếu tố khác. Quy hoạch và bố trí không hợp lý sẽ khiến việc xây dựng nhà máy điện nằm ngoài nhu cầu thực tế của lưới điện hoặc không sử dụng được. Không chỉ chi phí xây dựng và chi phí vận hành khó tiêu trong một thời gian mà thậm chí còn phát sinh các vấn đề như xâm phạm đường đỏ sinh thái trong quá trình xây dựng; sau khi hoàn thành, nếu trình độ kỹ thuật và vận hành, bảo dưỡng không đạt tiêu chuẩn sẽ gây ra rủi ro về an toàn.
“Vẫn còn một số trường hợp lựa chọn địa điểm của một số dự án là không hợp lý.” Lei Xingchun, phó tổng giám đốc bộ phận cơ sở hạ tầng của Công ty lưu trữ năng lượng lưới điện phía Nam, cho biết, “Bản chất của nhà máy điện tích năng là phục vụ nhu cầu của lưới điện và đảm bảo tiếp cận năng lượng mới vào lưới điện. Việc lựa chọn địa điểm và công suất của nhà máy điện tích năng phải được xác định dựa trên đặc điểm phân phối điện, đặc điểm vận hành lưới điện, phân phối phụ tải điện và cấu trúc điện.”
“Dự án có quy mô lớn, đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn. Càng cần phải tăng cường giao lưu, phối hợp với các sở tài nguyên thiên nhiên, môi trường sinh thái, lâm nghiệp, đồng cỏ, bảo tồn nước và các sở khác, đồng thời làm tốt công tác kết nối với ranh giới đỏ bảo vệ sinh thái và các kế hoạch liên quan.” Giang Thư Văn, Trưởng phòng Kế hoạch của Công ty Lưu trữ Năng lượng Southern Grid, cho biết thêm.
Mức đầu tư xây dựng lên tới hàng chục tỷ thậm chí hàng chục tỷ đồng, diện tích xây dựng hồ chứa lên tới hàng trăm hecta, thời gian xây dựng kéo dài từ 5 đến 7 năm cũng là lý do khiến nhiều người chỉ trích thủy điện tích năng là không “tiết kiệm và thân thiện với môi trường” so với các dạng lưu trữ năng lượng khác.
Nhưng trên thực tế, so với thời gian xả hạn chế và tuổi thọ hoạt động 10 năm của lưu trữ năng lượng hóa học, tuổi thọ thực tế của nhà máy điện tích năng có thể đạt tới 50 năm hoặc thậm chí lâu hơn. Với lưu trữ năng lượng công suất lớn, tần suất bơm không giới hạn và chi phí thấp hơn cho mỗi kilowatt-giờ, hiệu quả kinh tế của nó vẫn cao hơn nhiều so với lưu trữ năng lượng khác.
Zheng Jing, một kỹ sư cao cấp tại Viện Quy hoạch và Thiết kế Thủy điện và Tài nguyên nước Trung Quốc, đã thực hiện một nghiên cứu: “Phân tích hiệu quả kinh tế của dự án cho thấy chi phí bình quân cho mỗi kilowatt-giờ của các nhà máy điện tích năng là 0,207 nhân dân tệ/kWh. Chi phí bình quân cho mỗi kilowatt-giờ của lưu trữ năng lượng điện hóa là 0,563 nhân dân tệ/kWh, gấp 2,7 lần so với các nhà máy điện tích năng.”
“Lưu trữ năng lượng điện hóa đã phát triển nhanh chóng về quy mô trong những năm gần đây, nhưng có nhiều mối nguy hiểm tiềm ẩn. Cần phải liên tục kéo dài vòng đời, giảm chi phí đơn vị, tăng quy mô nhà máy điện và cấu hình chức năng điều chỉnh pha theo góc độ đảm bảo an toàn, để có thể so sánh với nhà máy điện tích năng.” Trịnh Tĩnh chỉ ra.
Xây dựng nhà máy điện, làm đẹp đất đai
Theo số liệu của Southern Power Grid Energy Storage, trong nửa đầu năm 2024, sản lượng điện tích lũy của các nhà máy điện tích năng tại khu vực phía Nam đạt gần 6 tỷ kWh, tương đương với nhu cầu điện của 5,5 triệu hộ dân trong nửa năm, tăng 1,3% so với cùng kỳ năm trước; số tổ máy khởi động phát điện vượt 20.000 lần, tăng 20,9% so với cùng kỳ năm trước. Trung bình mỗi tổ máy của mỗi nhà máy điện đều phát công suất cực đại hơn 3 lần/ngày, góp phần quan trọng vào việc tiếp cận ổn định nguồn năng lượng sạch vào lưới điện.
Trên cơ sở giúp lưới điện nâng cao năng lực lưu trữ năng lượng tiết kiệm điện và cung cấp điện sạch phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, Southern Power Grid Energy Storage cam kết xây dựng các nhà máy điện đẹp mắt và cung cấp các sản phẩm sinh thái, môi trường “xanh, mở và chia sẻ” cho người dân địa phương.
Mỗi mùa xuân, núi non đều tràn ngập hoa anh đào. Người đi xe đạp và người đi bộ đường dài đến Quận Yantian Thâm Quyến để kiểm tra. Phản chiếu hồ và núi, đi dạo trong biển hoa anh đào, như thể đang ở thiên đường. Đây là hồ chứa nước phía trên của Nhà máy thủy điện tích năng Thâm Quyến, nhà máy thủy điện tích năng đầu tiên được xây dựng tại trung tâm thành phố trong cả nước và là “công viên núi và biển” trong miệng du khách.
Nhà máy thủy điện tích năng Thâm Quyến đã kết hợp các khái niệm sinh thái xanh ngay từ đầu khi lập kế hoạch. Các cơ sở và thiết bị bảo vệ môi trường và bảo tồn nước đã được thiết kế, xây dựng và đưa vào vận hành đồng thời với dự án. Dự án đã giành được các giải thưởng như “Dự án chất lượng quốc gia” và “Dự án trình diễn bảo tồn đất và nước quốc gia”. Sau khi nhà máy điện đi vào vận hành, China Southern Power Grid Energy Storage đã nâng cấp cảnh quan “phi công nghiệp hóa” của khu vực hồ chứa nước phía trên theo tiêu chuẩn công viên sinh thái và hợp tác với Chính quyền quận Yantian để trồng hoa anh đào xung quanh hồ chứa nước phía trên, tạo nên danh thiếp “thành phố núi, biển và hoa” của Yantian.
Việc nhấn mạnh vào bảo vệ sinh thái không phải là trường hợp riêng của Nhà máy điện tích năng Thâm Quyến. China Southern Power Grid Energy Storage đã xây dựng các hệ thống quản lý xây dựng xanh nghiêm ngặt và các tiêu chuẩn đánh giá trong toàn bộ quá trình xây dựng dự án; mỗi dự án kết hợp môi trường tự nhiên xung quanh, đặc điểm văn hóa và các kế hoạch liên quan của chính quyền địa phương, và đặt ra các khoản chi phí đặc biệt cho việc phục hồi và cải thiện môi trường sinh thái trong ngân sách bảo vệ môi trường để đảm bảo sự tích hợp hài hòa giữa cảnh quan công nghiệp của dự án và môi trường sinh thái xung quanh.
“Các nhà máy thủy điện tích năng có yêu cầu khá cao về lựa chọn địa điểm. Trên cơ sở tránh ranh giới đỏ sinh thái, nếu trong khu vực thi công có cây quý hiếm được bảo vệ hoặc cây cổ thụ, cần trao đổi trước với sở lâm nghiệp và thực hiện các biện pháp bảo vệ theo hướng dẫn của sở lâm nghiệp để tiến hành bảo vệ tại chỗ hoặc bảo vệ di cư.” Giang Thư Văn cho biết.
Tại mỗi nhà máy điện tích năng của Southern Power Grid Energy Storage, bạn có thể thấy một màn hình hiển thị điện tử khổng lồ, công bố dữ liệu thời gian thực như hàm lượng ion âm, chất lượng không khí, tia cực tím, nhiệt độ, độ ẩm, v.v. trong môi trường. “Đây là những gì chúng tôi yêu cầu tự theo dõi, để các bên liên quan có thể thấy rõ chất lượng môi trường của nhà máy điện.” Jiang Shuwen cho biết, “Sau khi xây dựng các nhà máy điện tích năng Dương Giang và Mai Châu, diệc, được gọi là 'chim giám sát môi trường', đã đến đậu thành từng đàn, đây là sự nhận biết trực quan nhất về chất lượng môi trường sinh thái như chất lượng không khí và nước hồ chứa trong khu vực nhà máy điện.”
Kể từ khi xây dựng nhà máy điện tích năng quy mô lớn đầu tiên tại Trung Quốc tại Quảng Châu vào năm 1993, Southern Power Grid Energy Storage đã tích lũy được kinh nghiệm trưởng thành về cách triển khai các dự án xanh trong suốt vòng đời. Năm 2023, công ty đã ra mắt “Phương pháp quản lý xây dựng xanh và các chỉ số đánh giá cho các nhà máy điện tích năng”, trong đó làm rõ trách nhiệm và tiêu chuẩn đánh giá về xây dựng xanh của tất cả các đơn vị tham gia dự án trong quá trình xây dựng. Nó có mục tiêu thực tế và phương pháp thực hiện, có ý nghĩa to lớn trong việc hướng dẫn ngành thực hiện bảo vệ sinh thái.
Các nhà máy điện lưu trữ bơm đã được xây dựng từ đầu, và nhiều công nghệ và quản lý không có tiền lệ để làm theo. Nó dựa vào các nhà lãnh đạo ngành như Southern Power Grid Energy Storage để thúc đẩy các chuỗi công nghiệp thượng nguồn và hạ nguồn liên tục đổi mới, khám phá và xác minh, và thúc đẩy nâng cấp công nghiệp từng bước. Bảo vệ sinh thái cũng là một phần không thể thiếu trong sự phát triển bền vững của ngành lưu trữ bơm. Nó không chỉ đại diện cho trách nhiệm của công ty mà còn làm nổi bật giá trị “xanh” và hàm lượng vàng của dự án lưu trữ năng lượng xanh này.
Đồng hồ trung hòa carbon đang reo, và sự phát triển của năng lượng tái tạo tiếp tục đạt được những đột phá mới. Vai trò của các nhà máy điện tích năng như “bộ điều chỉnh”, “ngân hàng điện” và “bộ ổn định” trong cân bằng tải của lưới điện đang ngày càng trở nên nổi bật.
Thời gian đăng: 05-02-2025
