Điện gió, điện mặt trời và bài toán vận hành hệ thống điện

Dự án điện gió và mặt trời của Trungnam Group tại tỉnh Bình Định. Ảnh: Trungnam Group

Giữa buổi trưa, một dải mây lớn di chuyển qua khu vực tập trung nhiều nhà máy điện mặt trời. Chỉ trong thời gian ngắn, công suất phát của hàng loạt nhà máy cùng giảm mạnh. Ít phút sau, hệ thống lại phải huy động thêm các nguồn điện khác để bù đắp lượng công suất vừa mất đi.

Ở một thời điểm khác, trong kỳ nghỉ Tết, phụ tải điện toàn quốc giảm sâu nhưng điện mặt trời vẫn phát mạnh vào giữa trưa. Người điều độ phải liên tục điều chỉnh các nguồn điện truyền thống để giữ cân bằng hệ thống, đồng thời chuẩn bị đủ công suất khi mặt trời lặn vào cuối ngày.

Những tình huống như vậy đang ngày càng phổ biến khi điện gió và điện mặt trời chiếm tỷ trọng lớn hơn trong hệ thống điện Việt Nam. Đó cũng là dấu hiệu cho thấy trọng tâm của chuyển dịch năng lượng đang chuyển từ phát triển nguồn sang vận hành hệ thống.

Những vấn đề này là trọng tâm được các cơ quan quản lý, đơn vị vận hành hệ thống điện và chuyên gia quốc tế trao đổi tại hội thảo "Xây dựng nền tảng cho quá trình chuyển đổi hệ thống điện an toàn" do Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA) phối hợp với Bộ Công Thương tổ chức ngày 6/7/2026.

Khi nguồn điện thay đổi, hệ thống cũng phải thay đổi

Chỉ trong vài năm, điện gió và điện mặt trời đã làm thay đổi đáng kể bức tranh nguồn điện của Việt Nam. Từ chỗ gần như không có các nguồn năng lượng tái tạo biến đổi (VRE), hệ thống điện hiện nay đã vận hành với hàng chục GW điện gió và điện mặt trời, đưa Việt Nam trở thành một trong những thị trường phát triển năng lượng tái tạo nhanh nhất khu vực.

Nhưng khi quy mô các nguồn điện này ngày càng lớn, bài toán của ngành điện cũng bắt đầu thay đổi. Nếu trước đây trọng tâm là phát triển thêm nguồn điện để đáp ứng nhu cầu phụ tải, thì nay thách thức là làm thế nào để vận hành an toàn một hệ thống mà sản lượng điện có thể biến động liên tục theo nắng, gió và nhu cầu tiêu thụ.

Những thay đổi đó đã hiện hữu trong thực tế vận hành hệ thống điện Việt Nam. Theo ông Nguyễn Vũ Nhật Nam, Kỹ sư điều độ, Ban Năng lượng tái tạo - Công ty TNHH MTV Vận hành hệ thống điện và Thị trường điện Quốc gia (NSMO), hệ thống điện đang chuyển từ mô hình tập trung, nơi điện chủ yếu được cung cấp từ các nhà máy quy mô lớn, sang một hệ thống ngày càng phân tán với sự tham gia của điện mặt trời mái nhà, hệ thống lưu trữ năng lượng, xe điện, trung tâm dữ liệu và nhiều nguồn năng lượng phân tán khác.

Sự thay đổi trong cấu trúc hệ thống cũng buộc công tác điều độ phải thay đổi theo.

Nếu trước đây việc vận hành chủ yếu dựa trên kế hoạch huy động các nhà máy điện thì nay mỗi biến động của thời tiết đều có thể làm thay đổi phương thức vận hành của cả hệ thống. Có thể hình dung, một đám mây đi qua Ninh Thuận cũng có thể khiến người điều độ ở Hà Nội phải lập tức tính toán lại phương thức vận hành hệ thống điện.

Những thay đổi trong thực tiễn vận hành cũng đang được phản ánh vào định hướng phát triển của ngành điện.

Ông Nguyễn Quang Minh, Trưởng phòng Thị trường điện và Hệ thống điện, Cục Điện lực (Bộ Công Thương). Ảnh: Ngọc Linh

Theo ông Nguyễn Quang Minh, Trưởng phòng Thị trường điện và Hệ thống điện, Cục Điện lực (Bộ Công Thương), quá trình chuyển dịch năng lượng không chỉ là thay đổi cơ cấu nguồn điện mà còn kéo theo sự đổi mới trong mô hình quản lý và vận hành ngành điện. Cùng với việc hoàn thiện thị trường điện cạnh tranh và đa dạng hóa các chủ thể tham gia đầu tư, hệ thống điện sẽ cần những cơ chế vận hành mới để thích ứng với tỷ trọng năng lượng tái tạo ngày càng lớn.

Định hướng này cũng được phản ánh trong Quy hoạch điện VIII điều chỉnh, với yêu cầu phát triển đồng bộ các nguồn điện linh hoạt, hệ thống lưu trữ, lưới điện thông minh và thị trường điện cạnh tranh để bảo đảm hệ thống vận hành an toàn khi tỷ trọng năng lượng tái tạo tiếp tục gia tăng.

Vì sao điện gió và điện mặt trời làm thay đổi cách vận hành hệ thống điện?

Nếu như các nhà máy nhiệt điện, thủy điện hay tua-bin khí có thể chủ động tăng hoặc giảm công suất theo yêu cầu của đơn vị điều độ, thì điện gió và điện mặt trời lại phụ thuộc trực tiếp vào điều kiện tự nhiên. Điều đó đồng nghĩa với việc, khi tỷ trọng các nguồn điện này ngày càng lớn, người điều độ không còn chỉ điều phối các nhà máy phát điện mà còn phải ứng phó với những biến động liên tục của thời tiết.

Theo NSMO, khi tỷ trọng điện gió và điện mặt trời tăng cao, đơn vị điều độ đồng thời phải giải quyết bốn nhóm thách thức lớn, gồm quy hoạch hệ thống, dự báo và lập lịch vận hành, quản lý quá tải lưới điện và duy trì ổn định hệ thống.

Dự báo trở thành một trong những yếu tố quyết định. Ông Nam cho biết, đã có thời điểm công suất điện mặt trời giảm khoảng 4.000 MW chỉ trong vòng một giờ, trong khi sản lượng điện gió cũng biến động hàng nghìn MW theo diễn biến của thời tiết. Khi sai số dự báo không còn ảnh hưởng đến một nhà máy mà đến cả hệ thống, đơn vị điều độ buộc phải liên tục cập nhật phương thức vận hành để duy trì cân bằng cung - cầu điện năng.

Bên cạnh dự báo là áp lực đối với lưới truyền tải. Sự mất cân đối giữa khu vực tập trung nhiều điện gió, điện mặt trời và các trung tâm phụ tải khiến nhiều đường dây thường xuyên vận hành ở mức tải cao, làm gia tăng nguy cơ nghẽn lưới và cắt giảm công suất các nhà máy năng lượng tái tạo.

Hệ thống điện cần thêm gì ngoài điện gió và điện mặt trời?

Nếu những thách thức của hệ thống điện không còn nằm ở việc xây thêm nguồn điện, thì lời giải cũng không thể chỉ đến từ việc xây thêm các nhà máy điện hay đường dây truyền tải. Các chuyên gia đều cho rằng hệ thống điện cần được tiếp cận như một chỉnh thể, trong đó quy hoạch, vận hành và thị trường điện phải được thiết kế đồng bộ.

Tiến sĩ Peerapat Vithayasrichareon, Chuyên gia phân tích năng lượng cao cấp của IEA. Ảnh: Ngọc Linh

Tiến sĩ Peerapat Vithayasrichareon, Chuyên gia phân tích năng lượng cao cấp của IEA, nhận định khi tỷ trọng năng lượng tái tạo tăng lên, năng lực tích hợp không còn được quyết định bởi từng dự án điện gió hay điện mặt trời, mà bởi khả năng phối hợp của toàn bộ hệ thống điện.

Góc nhìn này cũng được các đơn vị nghiên cứu trong nước chia sẻ. Theo bà Phạm Thu Trà My, Ban Phát triển Hệ thống điện, Viện Năng lượng (IEVN), quy hoạch hệ thống điện không còn chỉ trả lời câu hỏi cần bổ sung bao nhiêu MW nguồn điện mà phải tính đồng thời khả năng hấp thụ của lưới điện, mức độ linh hoạt của từng loại nguồn, nhu cầu lưu trữ, dịch vụ phụ trợ và cơ chế thị trường.

Bà Phạm Thu Trà My, Ban Phát triển Hệ thống điện, Viện Năng lượng (IEVN). Ảnh: Ngọc Linh

Vì vậy, theo bà My, tính linh hoạt không đến từ một công nghệ hay một loại hình nguồn điện duy nhất mà được tạo nên từ nhiều "mảnh ghép", gồm các nguồn điện điều chỉnh nhanh, hệ thống lưu trữ, điều chỉnh phụ tải, nhà máy điện ảo, lưới điện thông minh và các công nghệ điều khiển tiên tiến.

Chia sẻ kinh nghiệm vận hành của châu Âu, tại hội thảo, ông Cyril Loisel, Bí thư thứ nhất, Phái đoàn Liên minh châu Âu tại Việt Nam, nhắc lại sự cố mất điện diện rộng tại Tây Ban Nha vào 28/4/2025, khiến gần 50 triệu dân khu vực này rơi vào tình trạng "zero năng lượng". Ông nhấn mạnh sự cố này không nên được nhìn nhận đơn giản là hệ quả của việc gia tăng năng lượng tái tạo.

Theo ông, vận hành một hệ thống điện có tỷ trọng lớn nguồn điện biến đổi đòi hỏi sự phối hợp đồng bộ giữa lưới điện, cơ chế bảo vệ, điều độ thời gian thực, dự báo và các dịch vụ hỗ trợ. Khi một mắt xích chưa đáp ứng yêu cầu, rủi ro có thể xuất hiện dù cơ cấu nguồn điện là gì.

Ông Cyril Loisel nhấn mạnh, bài học quan trọng hơn từ châu Âu không phải là tránh phát triển năng lượng tái tạo, mà là chuẩn bị đầy đủ các điều kiện kỹ thuật và cơ chế vận hành để hệ thống điện thích ứng với tốc độ phát triển của các nguồn điện này.

Đây cũng là quan điểm được Tiến sĩ Ananth Chikkatur, Cố vấn Nhóm Tích hợp Hệ thống Năng lượng (ESIG), chia sẻ tại hội thảo. Chuyên gia của ESIG nhận định, khi tỷ trọng năng lượng tái tạo tăng cao, đơn vị vận hành hệ thống sẽ phải đối mặt với nhiều trạng thái vận hành mới mà trước đây hầu như không xuất hiện. Vì vậy, điều quan trọng không phải là tìm cách loại bỏ sự biến động của các nguồn năng lượng tái tạo, mà là chuẩn bị đầy đủ các công cụ để hệ thống có thể ứng phó với những biến động đó theo thời gian thực.

Theo ông, kinh nghiệm quốc tế cho thấy tính linh hoạt không được tạo ra từ một công nghệ duy nhất mà từ sự phối hợp của nhiều giải pháp, bao gồm nâng cao chất lượng dự báo, tăng cường khả năng quan sát hệ thống theo thời gian thực, phát triển các nguồn điện điều chỉnh nhanh, hệ thống lưu trữ, điều chỉnh phụ tải và các dịch vụ phụ trợ. Mỗi giải pháp chỉ phát huy hiệu quả khi được tích hợp trong một cơ chế vận hành thống nhất.

Dẫn lại sự cố mất điện tại Tây Ban Nha, TS Ananth lưu ý những sự kiện như vậy cần được nhìn nhận dưới góc độ vận hành hệ thống thay vì quy kết cho riêng một loại hình nguồn điện. Mỗi sự cố đều là cơ hội để rà soát khả năng chống chịu của hệ thống và hoàn thiện các cơ chế điều độ, bảo vệ cũng như phối hợp giữa các nguồn lực khác nhau.

Chuyên gia ESIG cũng nhấn mạnh không có mô hình nào có thể áp dụng nguyên vẹn cho mọi quốc gia. Điều quan trọng đối với Việt Nam là lựa chọn và kết hợp những giải pháp phù hợp với đặc điểm hệ thống điện, thay vì sao chép kinh nghiệm của Australia hay châu Âu.

Những khuyến nghị này cũng phù hợp với lộ trình chuyển dịch của hệ thống điện Việt Nam. Khi điện mặt trời mái nhà, hệ thống lưu trữ, xe điện và các nguồn năng lượng phân tán tiếp tục phát triển, yêu cầu không chỉ là đầu tư thêm hạ tầng mà còn xây dựng năng lực vận hành để các nguồn lực này có thể phối hợp hiệu quả với nhau trong cùng một hệ thống điện.

Ông Nguyễn Vũ Nhật Nam, Kỹ sư điều độ, Ban Năng lượng tái tạo - Công ty TNHH MTV Vận hành hệ thống điện và Thị trường điện Quốc gia (NSMO). Ảnh: Ngọc Linh

Với Việt Nam, điều đó cũng đặt ra những yêu cầu mới trong tổ chức vận hành hệ thống điện. Một trong những thay đổi được NSMO đặc biệt nhấn mạnh là mô hình phối hợp giữa đơn vị vận hành hệ thống truyền tải (TSO) và các đơn vị quản lý lưới điện phân phối (DSO).

Nếu trước đây phần lớn nguồn điện được đấu nối ở cấp truyền tải, thì cùng với sự phát triển của điện mặt trời mái nhà, xe điện, hệ thống lưu trữ và các nguồn năng lượng phân tán, lượng dữ liệu và số điểm kết nối sẽ tăng rất nhanh. Điều đó đòi hỏi cơ chế chia sẻ dữ liệu theo thời gian thực và phối hợp chặt chẽ hơn giữa các cấp điều độ để bảo đảm hệ thống vận hành an toàn.

Vì vậy, theo ông Nguyễn Quang Minh, cùng với việc đa dạng hóa các chủ thể tham gia đầu tư và phát điện, Việt Nam sẽ tiếp tục hoàn thiện thị trường điện cạnh tranh và xây dựng các cơ chế vận hành phù hợp với tỷ trọng năng lượng tái tạo ngày càng lớn.

Chỉ trong chưa đầy một thập kỷ, câu hỏi của ngành điện Việt Nam đã thay đổi. Trước đây, vấn đề là làm thế nào để phát triển thêm điện gió và điện mặt trời, thì nay là làm thế nào để hệ thống điện vận hành an toàn, linh hoạt và hiệu quả với tỷ trọng lớn các nguồn năng lượng tái tạo. Đó không chỉ là bước chuyển của quá trình chuyển dịch năng lượng, mà còn là sự thay đổi trong cách quy hoạch, vận hành và điều hành toàn bộ hệ thống điện.

Ngọc Linh