1. Sơ lược về thị trường điện và thị trường dịch vụ phụ trợ

Thị trường điện (TTĐ) là nơi diễn ra hoạt động cung cấp, mua bán điện giữa các nhà sản xuất điện, công ty mua buôn điện/bán lẻ điện và người tiêu dùng điện trên cơ sở hệ thống điện vật lý.

Hình 1. Các khâu chính trong hệ thống điện vật lý (Nguồn hình: ERAV)

TTĐ có thể được mô tả sơ lược qua 2 khía cạnh chính: Cấu trúc TTĐ, và các hình thức, chức năng giao dịch của các mô hình TTĐ.

Mô hình cấu trúc TTĐ

Cấu trúc ban đầu của TTĐ thường là mô hình tích hợp dọc, ở đó một công ty/tập đoàn (thường là của chính phủ) sở hữu toàn bộ các nhà máy sản xuất điện, hệ thống truyền tải, các đơn vị phân phối và bán lẻ điện, đồng thời nắm giữ chức năng điều khiển, vận hành hệ thống điện. Người tiêu dùng điện trong một khu vực địa lý chỉ có thể mua điện từ một đơn vị phân phối và bán lẻ điện.

Hình 2. Mô hình tích hợp dọc TTĐ

Hiện nay, TTĐ các nước trên thế giới đã phát triển đến các mô hình TTĐ cạnh tranh, trong đó mô hình phổ biến là TTĐ bán buôn cạnh tranh, và mô hình hoàn thiện hơn là TTĐ bán lẻ cạnh tranh, với việc cạnh tranh diễn ra ở cả khâu bán buôn và khâu bán lẻ.

Hình 3. Mô hình cấu trúc TTĐ bán lẻ cạnh tranh

Các hình thức, chức năng giao dịch TTĐ trong khâu bán buôn cạnh tranh

Trong khâu bán buôn cạnh tranh của các mô hình TTĐ trên thế giới hiện nay, có 2 loại thị trường chính: Thị trường năng lượng (Energy market) và thị trường công suất (Capacity market). Thị trường năng lượng, dựa trên các giao dịch năng lượng điện, là thị trường cơ sở và bắt buộc trong mô hình TTĐ. Thị trường công suất, nhằm bảo đảm công suất cho hệ thống điện trong trung hạn và dài hạn, hoạt động theo cơ chế đấu thầu cạnh tranh trong đó giá đấu thầu được tính theo chi phí đầu tư phát triển nhà máy điện, thì chỉ được quy định trong một số TTĐ của thế giới (PJM, New England, New York, Tây Úc, Pháp, Anh, Ý, Tây Ban Nha…), tùy thuộc vào quan điểm về ổn định giá điện và việc bảo đảm công suất dự trữ trong trung và dài hạn của HTĐ mỗi nước. TTĐ bán buôn cạnh tranh của Việt Nam có cơ chế giá công suất theo chu kỳ thị trường điện (quy định tại điều 25, 26 và 80 trong Thông tư 45/2018/TT-BCT), tuy nhiên về bản chất thì cơ chế giá này nhằm phụ thêm vào giá thị trường năng lượng để hỗ trợ các nhà máy nhiệt điện mới tham gia thị trường điện bù chi phí phát điện, và khác với cơ chế thị trường công suất đề cập ở trên.

Hình 4. Minh họa về cơ chế đấu thầu của thị trường công suất Anh

Thị trường năng lượng được chia nhỏ thành các loại giao dịch (thị trường) khác nhau, gồm thị trường tương lai (thị trường phái sinh), thị trường ngày tới, thị trường trong ngày, thị trường cân bằng thời gian thực, thị trường dịch vụ phụ trợ. Khối lượng giao dịch chủ yếu của thị trường năng lượng nằm ở các thị trường ngày tới, thị trường trong ngày và thị trường tương lai, do đó giá điện trên TTĐ bán buôn thường phụ thuộc chủ yếu vào 3 thị trường này.  

Hình 5. Các chức năng giao dịch năng lượng TTĐ bán buôn cạnh tranh ở Mỹ và các nước Châu Âu [2].

Thị trường dịch vụ phụ trợ

Theo định nghĩa của Ủy ban điều tiết Năng lượng liên bang (FERC, Mỹ), dịch vụ phụ trợ là các dịch vụ cần thiết để hỗ trợ việc truyền tải công suất và năng lượng từ nguồn đến phụ tải, đồng thời duy trì vận hành tin cậy của hệ thống truyền tải phù hợp với tiêu chuẩn điện lực. Theo FERC, dịch vụ phụ trợ được chia thành 5 nhóm: dự trữ vận hành, dự trữ theo kế hoạch, điều khiển điện áp, khởi động đen, và đóng góp công suất ngắn mạch. Trong đó dịch vụ dự trữ vận hành bao gồm các dịch vụ đáp ứng quán tính, điều chỉnh tần số sơ cấp, thứ cấp, dự trữ linh hoạt, dự trữ điều chỉnh liên vùng.   

Theo thông tư 21/2015/TT-BCT và 30/2019/TT-ĐTĐL của Bộ Công thương Việt Nam, dịch vụ phụ trợ bao gồm dịch vụ điều khiển tần số thứ cấp, khởi động nhanh, dự phòng vận hành phải phát, điều chỉnh điện áp, và khởi động đen, được huy động theo lệnh điều độ của đơn vị điều độ HTĐ và TTĐ, nhằm đảm bảo tiêu chuẩn vận hành, duy trì độ tin cậy và an ninh hệ thống điện.

Trong các mô hình thị trường dịch vụ phụ trợ trên thế giới, các dịch vụ phụ trợ liên quan đến tần số cũng là các đối tượng chính của giao dịch trên thị trường cân bằng thời gian thực. Các đơn vị cung cấp dịch vụ phụ trợ tham gia thị trường bằng cách chào giá cạnh tranh các sản phẩm dịch vụ trên thị trường giao ngay ngày tới hoặc trong ngày, và sau đó được đơn vị điều độ HTĐ huy động theo thời gian thực. Tuy thị trường này có khối lượng giao dịch không cao và do đó có thể ảnh hưởng không quá lớn đến giá điện bán buôn trung bình, nhưng lại có vai trò rất quan trọng trong việc vận hành HTĐ ổn định và tin cậy.

2. Đổi mới sáng tạo thị trường điện dịch vụ phụ trợ

Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng để khắc phục tính bất ổn định và biến đổi của năng lượng tái tạo (NLTT) thì HTĐ cần được nâng cao tính linh hoạt thông qua các giải pháp khác nhau. Cùng góc nhìn này, IRENA [1] đã đúc kết việc đổi mới sáng tạo thị trường dịch vụ phụ trợ, nhằm nâng cao tính linh hoạt HTĐ, trong đó nhấn mạnh 3 yếu tố sau:

• Chuyển đổi, tạo ra các dịch vụ mới và xem xét cơ chế định giá hợp lý, công bằng dựa trên hiệu suất dịch vụ để khuyến khích việc đầu tư vào dịch vụ phụ trợ;
• Tách bạch cơ chế giá cho các dịch vụ phụ trợ liên quan chủ yếu đến cung cấp công suất và dịch vụ phụ trợ liên quan chủ yếu đến cung cấp năng lượng một cách hợp lý;   
• Thay đổi về mặt chính sách và công nghệ để tận dụng chính các nguồn NLTT tập trung và phân tán tham gia thị trường dịch vụ phụ trợ, góp phần giải quyết thách thức được tạo ra bởi phần NLTT còn lại.

Hình 6. Các nội dung ĐMST thị trường dịch vụ phụ trợ do IRENA đúc kết [1]

Theo báo cáo của IRENA, hầu hết các giải pháp ĐMST trên đều đã có các triển khai thực tế trên thế giới, như được trình bày sau đây:

Dịch vụ phụ trợ mới:

• Tăng/giảm công suất nhanh để đáp ứng tốc độ tăng/giảm phụ tải: Dịch vụ được áp dụng lần đầu năm 2016 ở lưới điện California, với loại hình sản phẩm là lượng công suất phát (MW) tăng/giảm trong 5 phút và 15 phút, và giá dịch vụ quy đổi là 247 $/MWh và 152 $/MWh, lần lượt áp dụng cho dịch vụ tăng và giảm công suất.
• Đáp ứng tần số nhanh bởi hệ thống lưu trữ điện hóa (BESS): Vào năm 2016, lưới điện quốc gia Anh đã triển khai gói thầu đáp ứng tần số nhanh trong đó dịch vụ đáp ứng tần số nhanh dưới một giây được cung cấp bởi 8 hệ thống BESS trong vòng 4 năm. Trong khi đó dịch vụ đáp ứng tần số sơ cấp được cung cấp từ các máy phát truyền thống thường có thời gian đáp ứng khoảng vài giây. Tương tự, trước 2018, lưới điện Nam Úc đã bắt đầu dùng dịch vụ đáp ứng tần số cung cấp bởi BESS 100MW/129MWh của Tesla, và việc đưa dịch vụ mới này vào thị trường dịch vụ phụ trợ đã giảm giá trung bình dịch vụ đến 90% chỉ sau 4 tháng. Điều độ lưới điện PJM (US) đã đưa ra quy định tách sản phẩm dịch vụ phụ trợ điều khiển tần số thành hai loại hình đáp ứng nhanh và chậm, lần lượt cho BESS và nguồn điện truyền thống.

Thành viên mới trong thị trường dịch vụ phụ trợ

• Tua-bin gió tham gia cung cấp dịch vụ đáp ứng quán tính: Hydro-QuébecTransÉnergi, một đơn vị điều độ lưới điện ở Canada, đã đưa điều khoản yêu cầu các nhà máy điện gió phải có khả năng cung cấp đáp ứng quán tính trong một gói thầu 2000MW điện gió;
• Nguồn điện mặt trời kết hợp BESS công suất lớn cung cấp dịch vụ phụ trợ: Chile đã thực hiện một dự án thử nghiệm để nguồn điện mặt trời cung cấp dịch vụ phụ trợ và góp phần bảo đảm ổn định lưới điện;
• Các nguồn phân tán cung cấp dịch vụ điều khiển tần số và điện áp: Năm 2017, lưới điện New York đề xuất mô hình cho phép các nguồn phân tán có công suất dưới 100kW tham gia thị trường điện bán buôn, trong đó có việc tham gia thị trường dịch vụ phụ trợ. 

3. Hàm ý cho Việt Nam

Việt Nam đã vận hành thị trường phát điện cạnh tranh từ năm 2012, và đến năm 2019 đã chuyển sang TTĐ bán buôn cạnh tranh và hiện đang trong quá trình hoàn thiện mô hình TTĐ bán buôn cạnh tranh này. Việt Nam đặt mục tiêu sẽ tiến tới TTĐ bán lẻ cạnh tranh sau 2023. Mô hình TTĐ bán buôn cạnh tranh của Việt Nam hiện chỉ có thị trường năng lượng, và trong thị trường năng lượng chưa hình thành thị trường dịch vụ phụ trợ. Các dịch vụ phụ trợ hiện đang được huy động trực tiếp bởi Trung tâm điều độ quốc gia, với giá huy động được xác định trước qua hợp đồng hoặc theo quy định thị trường điện.

Trong bối cảnh phải đáp ứng mục tiêu trung hòa cac-bon năm 2050, trong đó có việc phát triển các nguồn NLTT, giảm và tiến tới ngừng sử dụng hoàn toàn điện than vào những năm 2040, Việt Nam vừa phải đối mặt với các thách thức do tích hợp NLTT, vừa bị giảm các nguồn truyền thống có khả năng cung cấp dịch vụ phụ trợ. Trong bối cảnh như vậy, việc vận dụng quy luật thị trường cạnh tranh, sự phát triển công nghệ và tư duy đổi mới sáng tạo vào thị trường dịch vụ phụ trợ, như các giải pháp trong báo cáo của IRENA, có thể là một gợi ý tốt để từ đó nghiên cứu xây dựng các giải pháp thực tiễn góp phần giải quyết các thách thức của tích hợp NLTT.

Thực hiện: Trần Huỳnh Ngọc

Tham khảo

1. IRENA, "Innovation landscape for a renewable - powered future: Solution to integrate variable renewables," 2019.

2. Bichler, B. M., J. Knörr and e. al, "Electricity Markets in a Time of Change: A Call to Arms for Business Research," Schmalenbach J Bus Res, no. 74, pp. 77-102, 2022.