Cơ quan Khí tượng Trung Quốc cho biết, do sự bất ổn của hệ thống khí hậu trầm trọng hơn bởi hiện tượng nóng lên toàn cầu, các hiện tượng nhiệt độ cực cao và mưa lớn cực đoan ở Trung Quốc đang trở nên thường xuyên và mạnh hơn.
Kể từ cuộc Cách mạng Công nghiệp, khí thải nhà kính do hoạt động của con người tạo ra đã dẫn đến nhiệt độ toàn cầu tăng cao bất thường, mực nước biển dâng cao và các hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa bão, lũ lụt và hạn hán xảy ra ở nhiều khu vực 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 nhiên liệu hóa thạch quá mức đã trở thành một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với sức khỏe con người. Không chỉ nguy cơ say nắng, đột quỵ và bệnh tim mạch, biến đổi khí hậu còn có thể khiến hơn 50% các mầm bệnh gây hại cho con người trở nên trầm trọng hơn.
Biến đổi khí hậu là một thách thức lớn đối với nhân loại trong thời đại ngày nay. Là một quốc gia phát thải khí nhà kính lớn, Trung Quốc đã công bố mục tiêu “đỉnh điểm carbon và trung hòa carbon” vào năm 2020, 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, cũng như thúc đẩy sự chung sống hài hòa giữa con người và thiên nhiên.
Những thách thức về nhiễu loạn trong hệ thống điện
Lĩnh vực năng lượng là một chiến trường được theo dõi sát sao cho việc triển khai "công nghệ carbon kép".
Cứ mỗi 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 việc 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 việc hỗ trợ trọng điểm cho phát triển và sử dụng năng lượng tái tạo.
Nhờ chính sách thúc đẩy mạnh mẽ, 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 từ Cục Quản lý Năng lượng Quốc gia, trong nửa đầu năm 2024, công suất lắp đặt mới của điện năng lượng tái tạo trong nước đạt 134 triệu kilowatt, chiếm 88% tổng công suất lắp đặt mới; sản lượng điện năng lượng tái tạo đạt 1,56 nghìn tỷ kilowatt-giờ, chiếm khoảng 35% tổng sản lượng điện.
Việc tích hợp thêm năng lượng gió và năng lượng mặt trời vào lưới điện mang lại nguồn điện xanh sạch hơn cho sản xuất và đời sống người dân, đồng thời cũng đặt ra thách thức đối với mô hình 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 điện, điều đó có nghĩa là ai đó đã tính toán trước nhu cầu của bạn và đang sản xuất điện cho bạn cùng một lúc ở một nơi nào đó. Đường cong sản lượng điện của nhà máy điện và đường cong truyền tải điện của kênh truyền tải được lập kế hoạch trước dựa trên dữ liệu lịch sử. Ngay cả khi nhu cầu điện tăng đột ngột, nhu cầu vẫn có thể được đáp ứng kịp thời bằng cách khởi động các tổ máy nhiệt điện dự phòng, nhằm đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của hệ thống lưới điện.
Tuy nhiên, với việc đưa vào sử dụng rộng rãi điện gió và điện mặt trời, thời điểm và lượng điện có thể sản xuất đều phụ thuộc vào thời tiết, điều này gây khó khăn trong việc lập kế hoạch. Khi thời tiết tốt, các tổ máy năng lượng mới hoạt động hết công suất và sản xuất một lượng lớn điện xanh, nhưng nếu nhu cầu không tăng, lượng điện này không thể được kết nối với internet; khi nhu cầu điện tăng cao, nếu trời mưa nhiều mây, tua bin gió không quay, tấm pin mặt trời không nóng lên, dẫn đến tình trạng mất điện.
Trước đây, việc từ bỏ năng lượng gió và điện mặt trời 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 khả năng hấp thụ điện năng không kịp thời của lưới điện. Tính không thể kiểm soát của năng lượng sạch đặt ra thách thức cho việc điều độ lưới điện và làm tăng rủi ro vận hành của hệ thống điện. Ngày nay, khi người dân phụ thuộc rất nhiều vào nguồn cung cấp điện ổn định cho sản xuất và sinh hoạt, bất kỳ sự mất cân bằng nào giữa sản xuất điện và tiêu thụ điện đều sẽ gây ra những tác động kinh tế và xã hội nghiêm trọng.
Có sự chênh lệch nhất định giữa công suất lắp đặt của các nguồn năng lượng mới và sản lượng điện thực tế, và nhu cầu điện năng của người dùng và điện năng do các nhà máy điện sản xuất không thể đạt được nguyên tắc “nguồn theo tải” và “cân bằng động”. Điện năng “mới” phải được sử dụng kịp thời hoặc tích trữ, đây là điều kiện cần thiết cho hoạt động ổn định của một lưới điện được tổ chức tốt. 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 thời tiết và sản lượng điện trong quá khứ, cần phải tăng cường tính linh hoạt trong điều độ hệ thống điện thông qua các công cụ như hệ thống lưu trữ năng lượng và nhà máy điện ảo. Quốc gia đang nhấn mạnh “đẩy nhanh tiến độ quy hoạch và xây dựng hệ thống năng lượng mới”, và lưu trữ năng lượng là một công nghệ không thể thiếu.
“Ngân hàng Xanh” trong Hệ thống Năng lượng Mới
Trong bối cảnh cuộc cách mạng năng lượng, vai trò quan trọng của các nhà máy thủy điện tích năng ngày càng trở nên 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 nhằm phát điện. Nó đã phát triển nhanh chóng và dần hoàn thiện trong bối cảnh công nghiệp hóa tăng tốc và việc xây dựng các 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 điện giảm, và điện dư thừa giá rẻ được sử dụng để bơm nước lên hồ chứa phía thượng nguồn; khi nhu cầu điện đạt đỉnh điểm, nước được xả ra để phát điện, nhờ đó điện năng có thể được điều chỉnh và phân phối theo thời gian và không gian.
Là một công nghệ lưu trữ năng lượng đã có từ hàng trăm năm trước, thủy điện tích năng đang được giao một nhiệm vụ mới trong quá trình “phát triển kép”. Khi công suất phát điện của điện mặt trời và điện gió mạnh và nhu cầu điện của người dùng giảm, thủy điện tích năng có thể lưu trữ lượng điện dư thừa. Khi nhu cầu điện tăng lên, điện năng được giải phóng để giúp lưới điện đạt được sự cân bằng cung cầu.
Hệ thống này linh hoạt và đáng tin cậy, với khả năng khởi động và dừng nhanh. Chỉ mất chưa đến 4 phút từ khi khởi động đến khi đạt công suất phát điện tối đa. Nếu xảy ra sự cố quy mô lớn trên lưới điện, hệ thống tích năng thủy điện có thể khởi động nhanh chóng và khôi phục nguồn cung cấp điện cho lưới điện. Nó được coi là "ngọn lửa cuối cùng" để thắp sáng lưới điện đang bị mất điện.
Là một trong những công nghệ lưu trữ năng lượng trưởng thành và được sử dụng rộng rãi nhất, thủy điện tích năng hiện là “pin” lớn nhất thế giới, chiếm hơn 86% tổng công suất lắp đặt lưu trữ năng lượng toàn cầu. So với các công nghệ lưu trữ năng lượng mới như lưu trữ năng lượng điện hóa và lưu trữ năng lượng hydro, thủy điện tích năng có ưu điểm là công nghệ ổn định, chi phí thấp và dung lượng lớn.
Nhà máy thủy điện tích năng có tuổi thọ thiết kế là 40 năm. Nó có thể hoạt động từ 5 đến 7 giờ mỗi ngày và xả nước liên tục. Nhà máy sử dụng nước làm “nhiên liệu”, có chi phí vận hành và bảo trì thấp, và không bị ảnh hưởng bởi sự biến động giá cả của các nguyên liệu thô như lithium, natri và vanadi. Lợi ích kinh tế và khả năng hoạt động của nó rất quan trọng trong việc giảm chi phí điện năng xanh và giảm lượng khí thải carbon của lưới điện.
Tháng 7 năm 2024, kế hoạch triển khai cấp tỉnh đầu tiên của nước ta về việc cho phép thủy điện tích năng tham gia thị trường điện đã chính thức được ban hành tại Quảng Đông. Các nhà máy thủy điện tích năng sẽ giao dịch toàn bộ điện năng theo hình thức giao ngay mới “báo giá theo số lượng”, và “bơm nước để tích trữ điện” cũng như “xả nước để thu điện” một cách hiệu quả và linh hoạt trên thị trường điện, đóng vai trò mới trong việc lưu trữ và khai thác “ngân hàng điện xanh”, mở ra con đường mới để thu 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 năng, nâng cao hiệu quả tổng thể của các đơn vị và phấn đấu đạt được lợi ích khuyến khích từ điện năng và phí điện, đồng thời thúc đẩy tăng tỷ lệ tiêu thụ năng lượng mới”, ông Wang Bei, Phó Tổng Giám đốc Vụ Quy hoạch và Tài chính Lưu trữ Năng lượng của Tập đoàn Điện lực miền Nam, cho biết.
Công nghệ hoàn thiện, dung lượng lớn, khả năng lưu trữ và tiếp cận linh hoạt, sản lượng điện bền vững, chi phí thấp trong suốt vòng đời và các cơ chế định hướng thị trường ngày càng được cải thiện đã biến thủy điện tích năng trở thành giải pháp “đa năng” kinh tế và thiết thực nhất trong quá trình cách mạng năng lượng, đóng vai trò then chốt trong việc thúc đẩy sử dụng hiệu quả năng lượng tái tạo và đảm bảo an toàn, ổn định hệ thống điện.
Các dự án lớn gây tranh cãi
Trong bối cảnh điều chỉnh cơ cấu năng lượng quốc gia và sự phát triển nhanh chóng của năng lượng mới, các nhà máy thủy điện tích năng đã bước vào thời kỳ bùng nổ xây dựng. Trong nửa đầu năm 2024, tổng công suất lắp đặt tích lũy của các nhà máy thủy điện tích năng tại Trung Quốc đạt 54,39 triệu kilowatt, và 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 thủy điện tích năng của nước ta sẽ gần đạt một nghìn tỷ nhân dân tệ.
Tháng 8 năm 2024, Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Trung Quốc và Hội đồng Nhà nước 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 thủy điện tích năng sẽ vượt quá 120 triệu kilowatt.
Trong khi cơ hội xuất hiện, chúng cũng gây ra vấn đề đầu tư quá nóng. Việc xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng là một hệ thống kỹ thuật phức tạp và đòi hỏi sự tỉ mỉ cao, bao gồm nhiều khâu như quy định, công tác chuẩn bị và phê duyệt. Trong thời kỳ bùng nổ đầu tư, một số chính quyền địa phương và chủ đầu tư thường bỏ qua tính khoa học của việc lựa chọn địa điểm và độ bão hòa công suất, và quá chú trọng đến tốc độ và quy mô phát triển dự án, dẫn đến hàng loạt tác động tiêu cực.
Việc lựa chọn địa điểm xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng cần xem xét các yếu tố như điều kiện địa chất, vị trí địa lý (gần trung tâm tiêu thụ điện, gần cơ sở năng lượng), ranh giới sinh thái, độ chênh lệch cột nước, việc thu hồi đất và di dời dân cư, cùng nhiều yếu tố khác. Quy hoạch và bố trí không hợp lý sẽ dẫn đến việc xây dựng nhà máy không đáp ứng được nhu cầu thực tế của lưới điện hoặc thậm chí không thể sử dụng được. Không chỉ chi phí xây dựng và chi phí vận hành khó có thể bù đắp trong một thời gian dài, mà còn có thể phát sinh các vấn đề như xâm phạm ranh giới sinh thái trong quá trình xây dựng; sau khi hoàn thành, nếu trình độ kỹ thuật, vận hành và bảo trì không đạt tiêu chuẩn, sẽ gây ra rủi ro về an toàn.
“Vẫn còn một số trường hợp lựa chọn vị trí xây dựng một số dự án là không hợp lý.” Ông 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 thủy điện tích năng là phục vụ nhu cầu của lưới điện và đảm bảo cung cấp năng lượng mới cho lưới điện. Việc lựa chọn vị trí và công suất của nhà máy thủy điện tích năng phải được xác định dựa trên đặc điểm phân phối điện, đặc điểm vận hành lưới điện, phân bố tải điện và cơ cấu điện.”
“Dự án có quy mô lớn và đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu rất lớn. Việc tăng cường liên lạc và phối hợp với các bộ phận về tài nguyên thiên nhiên, môi trường sinh thái, lâm nghiệp, đồng cỏ, thủy lợi và các bộ phận khác là vô cùng cần thiết, đồng thời phải làm tốt việc kết nối với định hướng bảo vệ sinh thái và các kế hoạch liên quan”, ông Giang Thư Văn, trưởng bộ phận quy hoạch của Công ty Lưu trữ Năng lượng Lưới điện phía Nam, cho biết thêm.
Chi phí đầu tư xây dựng lên đến hàng chục tỷ, diện tích xây dựng hàng trăm hecta hồ chứa, và thời gian xây dựng từ 5 đến 7 năm cũng là những lý do khiến nhiều người chỉ trích thủy điện tích năng không “kinh tế và thân thiện với môi trường” so với các hình thức lưu trữ năng lượng khác.
Nhưng trên thực tế, so với thời gian xả điện hạn chế và tuổi thọ hoạt động 10 năm của hệ thống lưu trữ năng lượng hóa học, tuổi thọ thực tế của các nhà máy thủy điện tích năng có thể đạt tới 50 năm hoặc thậm chí lâu hơn. Với khả năng lưu trữ năng lượng dung lượng lớn, tần suất bơm không giới hạn và chi phí thấp hơn trên mỗi kilowatt giờ, hiệu quả kinh tế của nó vẫn cao hơn nhiều so với các hệ thống lưu trữ năng lượng khác.
Zheng Jing, một kỹ sư cao cấp tại Viện Quy hoạch và Thiết kế Tài nguyên Nước và Thủy điện Trung Quốc, đã thực hiện một nghiên cứu: “Phân tích hiệu quả kinh tế của dự án cho thấy chi phí bình quân trên mỗi kilowatt-giờ của các nhà máy thủy điện tích năng là 0,207 nhân dân tệ/kWh. Chi phí bình quân trên mỗi kilowatt-giờ của hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa là 0,563 nhân dân tệ/kWh, cao gấp 2,7 lần so với các nhà máy thủy điện tích năng.”
“Công nghệ lưu trữ năng lượng điện hóa đã phát triển nhanh chóng về quy mô trong những năm gần đây, nhưng vẫn tiềm ẩn nhiều nguy hiểm. Từ góc độ đảm bảo an toàn, cần phải liên tục kéo dài tuổi thọ, giảm chi phí đơn vị, tăng quy mô nhà máy điện và cấu hình chức năng điều chỉnh pha để có thể sánh ngang với các nhà máy thủy điện tích năng”, Zheng Jing nhấn mạnh.
Xây dựng nhà máy điện, làm đẹp cảnh quan.
Theo số liệu từ Hệ thống lưu trữ năng lượng lưới điện phía Nam, trong nửa đầu năm 2024, tổng sản lượng điện tích lũy của các nhà máy thủy điện tích năng khu vực phía Nam đạt gần 6 tỷ kWh, tương đương với nhu cầu điện của 5,5 triệu hộ gia đình trong nửa năm, tăng 1,3% so với cùng kỳ năm ngoái; số lần khởi động phát điện của các tổ máy vượt quá 20.000 lần, tăng 20,9% so với cùng kỳ năm ngoái. Trung bình, mỗi tổ máy của mỗi nhà máy phát điện tạo ra công suất đỉnh hơn 3 lần một ngày, góp phần quan trọng vào việc cung cấp năng lượng sạch ổn định cho lưới điện.
Trên cơ sở hỗ trợ lưới điện nâng cao khả năng lưu trữ năng lượng giảm tải đỉnh điểm và cung cấp điện sạch phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, Dự án Lưu trữ Năng lượng Lưới điện phía Nam cam kết xây dựng các nhà máy điện hiện đại và cung cấp các sản phẩm sinh thái - môi trường “xanh, mở và chia sẻ” cho người dân địa phương.
Mỗi mùa xuân, những ngọn núi lại rực rỡ sắc hoa anh đào. Du khách đi xe đạp và leo núi đổ về quận Yantian, Thâm Quyến để chụp ảnh. Ngắm nhìn hồ và núi phản chiếu, dạo bước giữa biển hoa anh đào, cứ như lạc vào thiên đường. Đây chính là thượng nguồn của Nhà máy thủy điện tích năng Thâm Quyến, nhà máy thủy điện tích năng đầu tiên được xây dựng trong trung tâm thành phố trên cả nước, và cũng là "công viên núi biển" thu hút khách du lịch.
Nhà máy thủy điện tích năng Thâm Quyến đã tích hợp các khái niệm sinh thái xanh ngay từ giai đoạn lập kế hoạch ban đầu. Các công trình và thiết bị bảo vệ môi trường và tiết kiệm nước 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 thí điểm bảo tồn đất và nước quốc gia”. Sau khi nhà máy đi vào hoạt động, Tập đoàn Năng lượng và Lưu trữ Điện miền Nam Trung Quốc đã nâng cấp cảnh quan “phi công nghiệp hóa” khu vực thượng nguồn hồ chứa theo tiêu chuẩn công viên sinh thái, và hợp tác với Chính quyền quận Yên Thiên trồng hoa anh đào xung quanh thượng nguồn hồ chứa, tạo nên hình ảnh “thành phố núi, biển và hoa” đặc trưng của Yên Thiên.
Việc chú trọng bảo vệ sinh thái không phải là trường hợp ngoại lệ của Nhà máy thủy điện tích năng Thâm Quyến. Tập đoàn Điện lực và Lưu trữ năng lượng miền Nam Trung Quốc đã xây dựng các hệ thống quản lý xây dựng xanh nghiêm ngặt và các tiêu chuẩn đánh giá xuyên suốt toàn bộ quá trình xây dựng dự án; mỗi dự án đều kết hợp môi trường tự nhiên xung quanh, đặc điểm văn hóa và các kế hoạch liên quan của chính quyền địa phương, đồng thời dành ngân sách riêng cho việc phục hồi và cải thiện môi trường sinh thái trong ngân sách bảo vệ môi trường để đảm bảo sự 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 tương đối cao về việc lựa chọn địa điểm. Trên cơ sở tránh các ranh giới sinh thái, nếu trong khu vực xây dựng có các loài thực vật quý hiếm được bảo vệ hoặc cây cổ thụ, cần phải liên hệ trước với sở lâm nghiệp và thực hiện các biện pháp bảo vệ tại chỗ hoặc di dời theo hướng dẫn của sở lâm nghiệp”, ông Jiang Shuwen cho biết.
Tại mỗi nhà máy thủy điện tích năng của Tập đoàn Điện lực phía Nam, bạn có thể thấy một màn hình điện tử khổng lồ, hiển thị các 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 điều chúng tôi yêu cầu được tự giám sát, 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 thủy điện tích năng Yangjiang và Meizhou, những con cò trắng, được biết đến như là 'loài chim giám sát môi trường', đã đến đậu thành từng đàn, đây là cách 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 thủy điện tích năng quy mô lớn đầu tiên tại Trung Quốc ở Quảng Châu vào năm 1993, Tập đoàn Điện lực Miền Nam (Southern Power Grid Energy Storage) đã tích lũy được kinh nghiệm dày dặn trong việc thực hiện các dự án xanh xuyên suốt vòng đời. Năm 2023, công ty đã ban hành “Phương pháp quản lý xây dựng xanh và các chỉ số đánh giá cho nhà máy thủy điện tích năng”, trong đó làm rõ trách nhiệm và tiêu chuẩn đánh giá xây dựng xanh của tất cả các đơn vị tham gia dự án trong quá trình xây dựng. Tài liệu này có các mục tiêu và phương pháp thực hiện thiết thực, có ý nghĩa quan trọng trong việc hướng dẫn ngành công nghiệp thực hiện bảo vệ môi trường.
Các nhà máy thủy điện tích năng được xây dựng từ đầu, và nhiều công nghệ cũng như phương pháp quản lý chưa từng có tiền lệ. Ngành này dựa vào các nhà lãnh đạo như Tập đoàn Điện lực và Lưu trữ Năng lượng Miền Nam để thúc đẩy chuỗi công nghiệp thượng nguồn và hạ nguồn liên tục đổi mới, khám phá, kiểm chứng và từng bước nâng cấp ngành. Bảo vệ môi trường cũng là một phần không thể thiếu trong sự phát triển bền vững của ngành thủy điện tích năng. Điều này không chỉ thể hiện trách nhiệm của công ty mà còn làm nổi bật giá trị “xanh” và giá trị cốt lõi của dự án lưu trữ năng lượng xanh này.
Thời gian hướng tới mục tiêu trung hòa carbon đang đến gần, và sự phát triển của năng lượng tái tạo tiếp tục đạt được những bước đột phá mới. Vai trò của các nhà máy thủy điện tích năng như "bộ điều tiết", "ngân hàng điện" và "bộ ổn định" trong việc cân bằng tải của lưới điện ngày càng trở nên nổi bật.
Thời gian đăng bài: 05/02/2025
