THỦY ĐIỆN TÍCH TĂNG – LỜI GIẢI CHO VẤN ĐỀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG
Thủy điện tích năng được ví như “bình ắc quy” của hệ thống điện, được “sạc đầy” ở khoảng thời gian nhu cầu điện thấp, và mang ra dùng vào các thời điểm có nhu cầu điện cao.
TƯƠNG LAI CỦA LƯU TRỮ ĐIỆN CÔNG SUẤT LỚN
Mô hình của thủy điện tích năng gồm 2 hồ chứa nước ở hai cao độ khác nhau và 1 nhà máy thủy điện với tua bin thuận nghịch nằm ở gần hồ chứa bên dưới, nối với hồ chứa bên trên bằng đường ống áp lực.
Kết hợp thủy điện tích năng khi phát triển các dự án năng lượng tái tạo biến đổi như điện mặt trời, điện gió sẽ giúp tăng hiệu suất vận hành chung và giảm sức ép cho công tác vận hành, điều độ lưới điện.
Thủy điện tích năng giúp cân bằng nhu cầu phụ tải của hệ thống điện, “phủ đỉnh – điền đáy” làm giảm chênh lệch trong biểu đồ phụ tải vào các khung giờ cao điểm (như chiều tối, nhu cầu tiêu thụ điện rất cao nhưng công suất phát từ các nhà máy điện mặt trời thấp) và khung giờ thấp điểm (ví dụ buổi trưa, phụ tải xuống thấp nhưng bức xạ mặt trời tốt, công suất phát điện mặt trời lớn). Nhờ đó, thủy điện tích năng sẽ giúp tận dụng tối đa các nguồn năng lượng điện mặt trời, điện gió. Ngược lại, điện từ các nhà máy năng lượng tái tạo này lại cung cấp cho thủy điện tích năng tích nước vào những lúc thấp điểm.
Với thủy điện tích năng, các hồ chứa chỉ cần tích nước đủ cho việc sử dụng trong 5 – 7 giờ/ngày, nên chỉ cần diện tích lưu vực nhỏ (trên dưới 1 km2) và nếu chọn được nơi có địa hình thích hợp, mức chênh lệch độ cao giữa hai hồ càng lớn (ví dụ Hmax=500-1000m) thì dung tích hồ chứa không cần lớn, giảm thiểu tác động đến môi trường tự nhiên và sinh thái trong xây dựng nhà máy.
Hơn nữa, sau khi chứa đủ nước rồi thì lượng nước đó cứ lên xuống tuần hoàn giữa hai hồ, dòng chảy của sông sau đó vẫn bình thường như trước khi có nhà máy. Hợp lý nhất là ưu tiên chọn xây dựng TĐTN gần những trung tâm tiêu thụ điện lớn, vì sẽ giảm khối lượng xây dựng các đường dây truyền tải đến TĐTN để sử dụng điện năng của chúng trong thời gian ngắn.
Một xu hướng phát triển cũng rất táo bạo là thủy điện tích năng sử dụng nước biển – nghĩa là xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng bên bờ biển, dùng nước biển để chạy tua bin phát điện và tận dụng chính các biển, đại dương làm hồ chứa bên dưới. Đây có thể nói là xu hướng có tiềm năng vô tận, bởi ¾ bề mặt trái đất là biển và đại dương.
Có công suất, dung lượng dự trữ lớn, thời gian khai thác lên đến 70-80 năm nên thủy điện tích năng được xem là phương án tối ưu về mặt kinh tế cho việc lưu trữ điện. Cũng chính vì thế, trong các dạng hệ thống lưu trữ năng lượng (thủy điện tích năng, pin tích năng, siêu tụ điện, bánh đà, bình nén khí…), thủy điện tích năng đang là giải pháp được nhiều quốc gia trên thế giới lựa chọn, hiện chiếm tới hơn 90% tổng lượng điện lưu trữ trên toàn
Nhà máy thủy điện tích năng công suất lớn nhất thế giới hiện nay là nhà máy thủy điện tích năng Phong Ninh ở tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc với 12 tổ máy, tổng công suất 3.600 MW đã được khởi công xây dựng vào năm 2013, phát điện tổ máy 1 vào năm 2019 và đã hoàn thành toàn bộ nhà máy vào năm 2021.
Nhà máy thủy điện tích năng công suất lớn thứ hai thế giới là nhà máy Bath County ở bang Virginia, miền Đông nước Mỹ, với 6 tổ máy, tổng công suất phát điện là 3.003 MW. Nhà máy này được xây dựng từ tháng 3/1977 và hoàn thành vào tháng 12/1985, với 2 hồ chứa có chênh lệch cao độ lên tới 380m và khi phát điện, lưu lượng nước qua tua bin đạt 850 m3/s.
TIỀM NĂNG THỦY ĐIỆN TÍCH TRỮ TẠI VIỆT NAM
Theo thống kê của Hội liên hiệp Dự trữ Năng lượng (Energy Storage Association), thì 43 nhà máy TĐTN đang hoạt động ở Hoa Kỳ cung cấp khoảng 23 GW (tính đến năm 2017), tương đương gần 2%, công suất của hệ thống cung cấp điện. Trong thời gian gần đây, thủy điện tích năng phát triển đặc biệt mạnh ở châu Á, với các nhà máy công suất lớn lần lượt được xây dựng ở những quốc gia như: Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, Ấn Độ…
Công trình thủy điện tích năng đầu tiên tại Việt Nam là Nhà máy Thủy điện Tích năng Bác Ái, tỉnh Ninh Thuận với tổng mức đầu tư khoảng 21.100 tỷ đồng. Dự án đã được khởi công xây dựng đầu năm 2020, do Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) làm chủ đầu tư, Công ty Cổ phần Xây dựng 47 (C47) là nhà thầu thi công chính. Dự án gồm 4 tổ máy với công suất 1.200 MW – lớn nhất Đông Nam Á, sử dụng nguồn nước của hồ Sông Cái thuộc hệ thống thủy lợi Tân Mỹ để bơm lên hồ trên cao tích nước phát điện thông qua 2 tuyến đường hầm song song có đường kính từ 5,5-7,5m với tổng chiều dài mỗi tuyến hầm hơn 2,7km. Dự án sẽ phát điện vào tháng 12/2026 và hoàn thành vào năm 2028.
Do tiềm năng phát triển thủy điện tích năng ở nước ta đạt 12.500 MW với các vị trí có thể xây dựng thuộc các trung tâm năng lượng tái tạo, hay khu vực có nhu cầu phụ tải lớn, nên chăng, ngoài việc đẩy nhanh tiến độ mở rộng các dự án thủy điện hiện hữu, chúng ta cần tính toán lại kế hoạch đầu tư xây dựng thủy điện tích năng sớm hơn để khắc phục tình trạng giảm huy động điện mặt trời và điện gió như hiện nay.
