Xây dựng lưới điện hiện đại và hiệu quả để hỗ trợ quá trình chuyển đổi năng lượng

Điều này không chỉ cần thiết để kết nối kịp thời các dự án năng lượng gió mới vào lưới điện mà còn giúp giảm thiểu rủi ro cắt giảm năng lượng cho các dự án hiện có. Hiện các nhà phát triển cần một khuôn khổ rõ ràng, có khả năng thanh toán để đăng ký kết nối lưới điện. Việc đảm bảo kết nối với mạng truyền tải có thể mất nhiều năm và thường cần phải nâng cấp cục bộ hoặc khu vực, tùy thuộc vào công suất mà nhà phát triển muốn kết nối và độ bền của mạng truyền tải. Sự tương tác phức tạp giữa việc phát triển mạng lưới truyền tải hiện đại và thiết lập các mô hình quản trị hiệu quả là yếu tố then chốt cho sự thành công của các dự án điện gió ngoài khơi. Khi nhu cầu về kết nối lưới điện ổn định tăng lên thì nhu cầu về các phương pháp tiếp cận chiến lược và hợp lý để cung cấp lưới điện cũng tăng theo.

Chính phủ các nước trên khắp thế giới thiết lập các mục tiêu triển khai điện gió ngoài khơi như một phần trong chiến lược net-zero

Việc điều chỉnh phát triển cơ sở hạ tầng lưới điện với các khung pháp lý rõ ràng không chỉ đảm bảo sự tích hợp liền mạch của các dự án năng lượng gió mới mà còn tối ưu hóa năng lực hiện có, đồng thời thúc đẩy một hệ thống năng lượng có khả năng phục hồi và hỗ trợ các mục tiêu rộng lớn hơn về công nghiệp hóa và phát triển bền vững. Sự tương tác phức tạp giữa việc phát triển mạng lưới truyền tải hiện đại và thiết lập các mô hình quản trị hiệu quả là yếu tố then chốt cho sự thành công của các dự án điện gió ngoài khơi. Khi nhu cầu về kết nối lưới điện ổn định tăng lên thì nhu cầu về các phương pháp tiếp cận chiến lược và hợp lý để cung cấp lưới điện cũng tăng theo.

Các mô hình quản trị và cung cấp lưới điện ngoài khơi

Hiện ngày càng có nhiều thị trường điện gió ngoài khơi xuất hiện khi chính phủ các nước trên khắp thế giới thiết lập các mục tiêu triển khai điện gió ngoài khơi như một phần trong chiến lược net-zero của họ. Một chìa khóa tiên quyết để khai thác toàn bộ tiềm năng điện gió ngoài khơi ở bất kỳ quốc gia nào đang xem xét cẩn thận các mô hình cung cấp cho lưới điện ngoài khơi, cho phép tích hợp điện năng được tạo ra vào hệ thống năng lượng quốc gia. Hệ thống xuất export kịp thời và hiệu quả về mặt chi phí để kết nối các trang trại điện gió ngoài khơi với mạng lưới truyền tải quốc gia cần có các trạm biến áp ngoài khơi, đặc biệt nếu dự án ở đủ xa ngoài khơi cũng như cáp xuất export và kết nối trạm biến áp ngoài khơi với trạm biến áp trên đất liền tại một trạm biến áp được liên kết với mạng lưới quốc gia. Điều này không chỉ cần thiết để kết nối kịp thời các dự án năng lượng gió mới hòa vào lưới điện mà còn giảm thiểu rủi ro cắt giảm công suất gián đoạn đã được lắp đặt. Các nhà phát triển dự án cần một khuôn khổ rõ ràng, có khả năng thanh toán để đăng ký kết nối lưới điện. Ngoài việc cho phép lượng điện khổng lồ được sản xuất bởi các dự án điện gió ngoài khơi kết nối với lưới điện, mạng lưới truyền tải hiện đại và số hóa còn là công cụ cho quá trình công nghiệp hóa và phát triển nói chung.

Việc cung cấp lưới điện ngoài khơi thường bao gồm các bước sau: (i) Quy hoạch không gian biển, (ii) Khảo sát địa điểm, (iii) Quy hoạch lưới điện, (iv) Nghiên cứu và cấp phép môi trường, (v) Đấu thầu, (vi) Cấp vốn và mua sắm, (vii) Xây dựng, và (viiii) Vận hành và bảo trì. Các quốc gia có lĩnh vực điện gió ngoài khơi trưởng thành đã áp dụng các mô hình khác nhau, trong đó trách nhiệm thực hiện các bước đi trên thường được phân chia giữa các cơ quan năng lượng của chính phủ (thường là ngạch dưới của các bộ năng lượng quốc gia), chủ sở hữu hệ thống truyền tải (transmission system owners-TSO) và các nhà phát triển tư nhân.

Hiện có một số cân nhắc quan trọng trong việc phân bổ trách nhiệm cho các chủ thể khác nhau tham gia vào các bước đi cung cấp lưới điện ngoài khơi. Kinh nghiệm toàn cầu trong việc cung cấp lưới điện gió ngoài khơi có thể được phân loại chủ yếu thành các mô hình phân phối “do nhà phát triển chủ trì” và “do nhà nước chỉ đạo”, đại diện cho hai đầu của các lựa chọn mô hình các bước đi trên.

Mô hình phân phối do nhà phát triển thiết kế: Trong mô hình cung cấp do nhà phát triển thiết kế, một nhà phát triển điện gió ngoài khơi tư nhân chịu trách nhiệm về tất cả các giai đoạn phân phối lưới điện ngoài khơi. Địa điểm và địa điểm tiềm năng được xác định trước tiên (bước 1 và 2), đồng thời giao diện giữa nhà phát triển và nhà điều hành hệ thống truyền tải TSO được thiết lập tại điểm kết nối trên bờ (point of connection-POC). Mô hình phát triển này thường được áp dụng trong giai đoạn đầu phát triển của dự án. Ưu điểm của mô hình này nằm ở chỗ chuyển phần lớn sự cung cấp rủi ro thanh toán sang cho các nhà phát triển tư nhân, những người thường sở hữu năng lực kỹ thuật cần thiết. Điều này khác với các cơ quan nhà nước và nhà điều hành hệ thống truyền tải (TSO), những người có thể chưa tham gia sâu rộng vào việc phát triển lưới điện ngoài khơi. Ngoài ra, cách tiếp cận này có thể tạo điều kiện cho sự phát triển với tốc độ nhanh hơn, giúp đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang các mục tiêu loại bỏ carbon đã được thiết lập.

Nhược điểm chính của cách tiếp cận này là việc phát triển lưới điện phi tập trung có thể làm giảm tối ưu hóa chi phí tổng thể của hệ thống. TSO cần lập kế hoạch tăng cường lưới điện trên bờ có liên quan tại POC theo cách phản ứng không thể phát triển hệ thống của mình một cách toàn diện. Tuy nhiên, sự sẵn có của hệ thống truyền tải ngoài khơi được khuyến khích trực tiếp vì nó tác động đến doanh thu của nhà phát triển, những người thường tìm cách đạt được sự phối hợp giữa thiết kế trang trại gió và lưới điện ngoài khơi. Chi phí tổng thể của lưới điện phi tập trung sẽ phụ thuộc vào phần bù rủi ro được các nhà phát triển tính đến khi phát triển tài sản cũng như chi phí vốn của họ.

Hiện các biến thể của phương pháp này đã được thực hiện ở Vương quốc Anh và Vương quốc Đan Mạch cũng như trong các dự án ban đầu ở CH Hà Lan, Vương quốc Bỉ, CHLB Đức, CH Ba Lan và Hoa Kỳ. Chiến lược này đã cho phép các quốc gia trên sớm kích thích phát triển lĩnh vực điện gió ngoài khơi, đồng thời giảm thiểu rủi ro cho nhà nước. Ví dụ như Vương quốc Anh sử dụng một chủ sở hữu truyền tải điện ngoài khơi độc lập (independent offshore transmission owner-OFTO) như một phần của quá trình thực hiện. Các nhà phát triển trang trại gió xây dựng các liên kết ngoài khơi của riêng họ, sau đó bán chúng cho OFTO. OFTO nhận được dòng doanh thu theo quy định để quản lý và duy trì kết nối truyền tải từ trang trại gió vào tới bờ. Trong tương lai, cơ sở hạ tầng dùng chung và phối hợp tốt hơn có thể làm giảm số lượng kết nối ngoài khơi cần thiết. Năm 2009, cơ chế OFTO do nhà phát triển Vương quốc Anh dẫn đầu đã kích hoạt thành công việc kết nối 9,5 GW công suất các trang trại gió ngoài khơi.

Mô hình cung cấp delivery điện do nhà nước chỉ đạo: Trong mô hình cung cấp điện do nhà nước chỉ đạo, việc lập kế hoạch tổng thể về lực lượng tăng cường trên bờ, lưới điện ngoài khơi và các kết nối xuyên biên giới được thực hiện. Chính phủ (và các đơn vị được quản lý đại diện cho họ) chịu trách nhiệm về tất cả các giai đoạn cung cấp lưới điện ngoài khơi.

Hiện cách tiếp cận điều phối này đối với quy hoạch lưới điện cho phép tiết kiệm đáng kể tổng chi phí hệ thống vì các hệ thống ngoài khơi và trên bờ được quy hoạch và phân phối đồng bộ. Tuy nhiên, nó phải trả giá bằng việc phải thành lập các tổ chức chuyên trách chịu trách nhiệm tổ chức các giai đoạn cung cấp điện khác nhau. Khi TSO có năng lực nội bộ trong việc thực hiện dự án lưới điện ngoài khơi hoặc có thể thu hút những năng lực này từ thị trường lao động hoặc thông qua các công ty tư vấn chuyên lĩnh vực, TSO có thể đạt được tính kinh tế quy mô đáng kể. Điều này có thể được thực hiện bằng cách xác định các thông số kỹ thuật chức năng tiêu chuẩn và mua sắm nhiều dự án cùng một lúc.

Vai trò này của TSO có thể tạo ra rủi ro tài chính và gánh nặng cho ngân sách nhà nước (giả sử TSO không được tài trợ độc lập). Do đó, các cơ quan quản lý cần xem xét lại cơ cấu thuế quan đối với TSO và đảm bảo TSO vẫn khả thi về mặt tài chính và có thể bù đắp các chi phí phát triển lưới điện liên quan. Các quốc gia như CH Hà Lan, Vương quốc Anh và CHLB Đức là những quốc gia có lĩnh vực công nghiệp gió ngoài khơi tiên tiến, đã chuyển từ cách tiếp cận theo từng dự án một đối với cách tiếp cận sang cách tiếp cận lập kế hoạch tổng thể tăng cường trên bờ, lưới điện ngoài khơi và các kết nối xuyên biên giới. Sự thay đổi này ghi nhận tác động đáng kể của sự phát triển lĩnh vực điện gió ngoài khơi đối với toàn bộ hệ thống năng lượng.

Nhìn chung, ở các quốc gia có tiềm năng gió ngoài khơi lớn, năng lực thể chế và tài trợ mạnh mẽ, quy trình cung cấp điện gió ngoài khơi được quy hoạch tập trung và do nhà nước chỉ đạo có thể được ưu tiên hơn. Cách tiếp cận này cho phép tiêu chuẩn hóa và tính kinh tế theo quy mô có thể đạt được trong việc điều phối tập trung việc thiết kế, phân phối, vận hành và bảo trì lưới điện ngoài khơi.

Trường hợp điều phối cung cấp lưới điện ngoài khơi: Một số quốc gia đã bắt đầu nhận ra lợi ích của điều phối lưới điện ngoài khơi. Điểm chung của họ là việc áp dụng một số hình thức phát triển lĩnh vực điện gió ngoài khơi theo kế hoạch tập trung và tiềm năng gió ngoài khơi đáng kể so với tổng nguồn cung cấp điện quốc gia của họ.

Sự điều phối lưới điện ngoài khơi là gì? Hiện nhiều nghiên cứu ở các khu vực khác nhau đã nêu bật những lợi ích đáng kể trong việc cắt giảm chi phí vốn và vận hành, tối ưu hóa lưới điện và giảm thiểu tác động đến môi trường và cộng đồng thông qua cách tiếp cận điều hợp do nhà nước chỉ đạo để phát triển lưới điện ngoài khơi. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này bao gồm thời gian thực hiện dài hơn, có thể gây nguy hiểm cho việc kết nối kịp thời các dự án điện gió ngoài khơi cũng như tiêu tốn nguồn lực nhà nước đáng kể để lập kế hoạch và tổ chức cung cấp lưới điện. Ngoài ra, có thể có gánh nặng tài chính tương đối cao đối với các bên cụ thể, chẳng hạn như TSO bởi vì lợi ích kinh tế của việc phát triển lưới điện không phải lúc nào cũng được nắm bắt trực tiếp bởi các bên chịu phần lớn chi phí. Hiện các nhà phát triển hiện phải đối mặt với thời hạn giao hàng nghiêm ngặt và áp lực giảm rủi ro cho các nhà đầu tư, có thể sẽ do dự khi giao phó quy trình cho một TSO vốn có thể có kinh nghiệm hoặc nguồn lực tổ chức hạn chế để điều phối việc đó. Hơn thế nữa, các ngân hàng có thể sẽ thận trọng trong việc cho vay đối với các dự án nếu có bất kỳ lo ngại nào về sự chậm trễ trong việc hoàn thành lưới điện.

Đối với các quốc gia có tiềm năng điện gió ngoài khơi hạn chế có thể nhận được ít lợi ích hơn từ cách tiếp cận điều phối. Trong những trường hợp như vậy, có thể sẽ thuận lợi hơn nếu áp dụng cách tiếp cận theo từng dự án riêng lẻ nhằm đảm bảo triển khai nhanh chóng và giúp quản lý rủi ro với chi phí hạn chế và hiệu quả hơn cho xã hội. Một cách tiếp cận điều phối có thể được thực hiện thông qua các cấu trúc liên kết hệ thống mạng lưới điện khác nhau về mặt khái niệm khi mà cách tiếp cận mặc định không có sự phối hợp dự kiến ​​mỗi trang trại điện gió sẽ nhận được kết nối xuyên tâm của riêng mình vào bờ (phương án 1). Các phương án khác (phương án 2 đến phương án 4) đều thể hiện một số hình thức điều phối, trong đó phương án 4 là phương án tiên tiến nhất. Đối với mỗi quốc gia hoặc khu vực, hệ thống mạng lưới điện ngoài khơi được phối hợp tối ưu có thể có sự kết hợp của những yếu tố này.

Trong trường hợp phương án tiêu chuẩn (1), các trang trại điện gió ngoài khơi riêng lẻ được kết nối triệt để với bờ. Sau đó, việc củng cố lưới điện trên bờ sẽ được thực hiện để đảm bảo việc đáp ứng được nguồn điện đầu vào. Nếu các quốc gia mong muốn xây dựng các kết nối xuyên biên giới (các kết nối), các kết nối này được phát triển song song và độc lập với các kết nối điện gió ngoài khơi (trường hợp điều phối đơn giản nhất là phương án 2), các quốc gia sẽ phát triển các trung tâm ngoài khơi cho phép nhiều trang trại điện gió ngoài khơi phát triển các kết nối chung vào bờ. Điều này giúp tiết kiệm không gian trên bờ và giảm thiểu tác động đến môi trường và cộng đồng.

Trong phiên bản nâng cao hơn của khái niệm này (phương án 3), các quốc gia tìm kiếm sự phối hợp giữa nhiều trung tâm ngoài khơi và kết nối chúng ở ngoài khơi. Đối với cách tiếp cận này không chỉ tạo ra sự dư thừa bổ sung mà còn giảm bớt nhu cầu về công suất lưới điện trên bờ bằng cách thiết lập công suất lưới điện ngoài khơi.

Trong khái niệm điều phối tiên tiến nhất (phương án 4), các quốc gia kết nối các dự án của họ xuyên biên giới để giảm thiểu chi phí hệ thống trên một khu vực rộng lớn hơn. Điều này liên quan đến sự điều phối giữa các dự án điện gió và kết nối, thường gọi chung là tài sản kết hợp. Hiện các trung tâm điều phối ở cấp độ phát triển này có thể đạt quy mô đáng kể, khiến chính phủ các nước phải xem xét phát triển các hòn đảo năng lượng nhân tạo để xây dựng cơ sở hạ tầng ngoài khơi. Bằng cách quy hoạch các lưới điện ngoài khơi trong khu vực điều phối với các lưới điện trên bờ, có thể tiết kiệm đáng kể chi phí và dấu chân tài sản đạt kết quả cho toàn bộ hệ thống.

Link nguồn:
https://www.connaissancedesenergies.org/sites/connaissancedesenergies.org/files/pdf-actualites/GOWR-2024_digital_final_2.pdf

Tuấn Hùng
Connaissance des Énergies


 

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ I)

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ II)

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ III)

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ IV)

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ V)

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ VI)

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ VII)

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ VIII

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ IX)

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ X)

Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ XI)