Hình 1. Dự án BESS lớn nhất của Australia (Nguồn: Chính phủ Bang Victoria, Australia)

Vai trò của hệ thống lưu trữ năng lượng

Hệ thống điện truyền thống vốn không có chức năng lưu trữ năng lượng. Tổng điện năng sản xuất từ các nhà máy phải cân bằng với tổng lượng điện năng tiêu thụ tại phụ tải, điện năng tự dùng và điện năng tổn thất trên hệ thống truyền tải, phân phối tại mọi thời điểm để giữ cho tần số hệ thống ổn định. Trong khi đó, tiêu thụ điện năng không cố định mà thay đổi liên tục trong ngày theo nhu cầu sử dụng, và nhu cầu tiêu thụ đỉnh cũng khác nhau theo tháng, mùa do tác động của các yếu tố thời tiết, hoạt động kinh tế. Điều này dẫn đến các ràng buộc, yêu cầu khắt khe trong việc huy động công suất hệ thống và vận hành các nhà máy điện, và có ảnh hưởng nhất định đến việc tối ưu hóa khả năng huy động và vận hành các nhà máy điện, hệ thống điện. Gần đây, sự phát triển của các nguồn điện tái tạo trong hệ thống điện, với đặc tính công suất phát không ổn định và có thể thay đổi đột ngột, càng gây nhiều thách thức hơn trong việc cân bằng công suất, năng lượng và điều khiển ổn định hệ thống. Điều này khiến việc vận hành các nhà máy điện, hệ thống điện để đáp ứng cân bằng công suất, năng lượng trong khi vẫn thỏa mãn các ràng buộc vận hành trở nên khó khăn hơn và kém tối ưu hơn.   

Trong điều kiện như vậy, sự phát triển và ứng dụng các công nghệ hệ thống lưu trữ năng lượng (Energy Storage System - ESS) có ý nghĩa hết sức quan trọng. ESS là công nghệ có khả năng nạp và lưu trữ năng lượng dưới một trong các hình thức cơ năng, hóa năng, điện năng, nhiệt năng, điện hóa, điện từ trong một khoảng thời gian, nhằm phục vụ cho việc cung cấp điện năng. ESS đem lại các lợi ích cho hệ thống điện như: Nâng cao tính linh hoạt của vận hành hệ thống điện; nâng cao khả năng hấp thụ năng lượng tái tạo của hệ thống điện; thực hiện chuyển đổi và sử dụng năng lượng hiệu quả.

Mặc dù việc ứng dụng các hệ thống lưu trữ năng lượng đem lại các hiệu quả và lợi ích cho hệ thống điện, tuy nhiên ở nhiều trường hợp, nếu xét riêng hiệu quả của từng dự án đầu tư hệ thống lưu trữ năng lượng, các dự án này thường không đem lại hiệu quả kinh tế do dòng tiền thu được của dự án không bù đắp được chi phí đầu tư mà chủ đầu tư/ nhà phát triển dự án bỏ ra. Tài liệu Khung hướng dẫn đánh giá lưu trữ năng lượng năm 2020 của Cơ quan năng lượng tái tạo quốc tế IRENA có đưa ra một minh họa về tình huống này như hình 2.

 Hình 2. Phân tích chí phí, lợi ích dự án và lợi ích hệ thống (Nguồn: IRENA)

Theo phân tích của IRENA, để khuyến khích và thúc đẩy đầu tư vào các hệ thống lưu trữ năng lượng lớn (tích hợp vào hệ thống điện), các nhà hoạch định chính sách cần đưa ra các cơ chế hỗ trợ để hiện thực hóa các lợi ích cho các nhà đầu tư/ phát triển dự án.

Phần sau của bài viết này tóm lược các nội dung chia sẻ của Tiến sĩ William Acker, giám đốc điều hành của Hiệp hội Công nghệ Lưu trữ Năng lượng và Pin New York (NY-BEST) và Tiến sĩ Bruce Mountain, giám đốc Trung tâm Chính sách Năng lượng Victoria, Australia (VEPC) về câu chuyện thúc đẩy vai trò của hệ thống lưu trữ năng lượng tại Australia và bang New York, Hoa Kỳ.

Chính sách và lộ trình

Chính phủ mới của Australia trúng cử năm 2022 với lời hứa sẽ giải quyết cuộc khủng hoảng khí hậu. Từ tháng 12/2022, Australia chấp thuận về mặt nguyên tắc áp dụng Cơ chế đầu tư Công suất (Capacity Investment Mechanism) để mua sắm các nguồn năng lượng các-bon thấp và có thể điều độ. Cơ chế này đã được đưa ra bàn luận trong thời gian dài trên cơ sở thị trường năng lượng Australia đang trải qua những cải cách cơ bản kể từ năm 2019, nhưng đã trở nên bức thiết hơn do cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu vào năm 2022. Theo đó, các mục tiêu phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng được xem là các ưu tiên hàng đầu của Australia. 

Còn tại bang New York, Hoa Kỳ, lộ trình lưu trữ năng lượng phiên bản 2.0 có đề ra kế hoạch đạt mục tiêu triển khai 6 GW hệ thống lưu trữ năng lượng vào năm 2030. Đó là lượng công suất lưu trữ cần thiết để đưa New York đạt được mục tiêu 70% năng lượng tái tạo vào năm 2030 và 100% điện năng không phát thải các-bon vào năm 2040. Khoảng 1,3 GW trong tổng số 6 GW mục tiêu đã được ký hợp đồng triển khai thực hiện. Một phần công suất lưu trữ đáng kể, khoảng 1,7 GW, dự kiến ​​sẽ đến từ hệ thống lưu trữ phân tán ở khu dân cư, thương mại và công nghiệp; 3 GW còn lại sẽ nằm ở các dự án có quy mô hệ thống điện, trong đó mỗi dự án đều có công suất trên 5 MW và sẽ được đầu tư thông qua đấu thầu.

Câu chuyện của Australia

Trước đây, Australia tập trung vào nhiệm vụ mở rộng lưới truyền tải và hệ thống lưu trữ với trọng tâm ưu tiên là mở rộng lưới truyền tải. Hiện nay, Chính phủ Australia chú trọng hơn vào phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng do chúng vừa cần thiết cho quá trình chuyển dịch năng lượng vừa tạo ra nguồn thu nhập tốt mặc dù vẫn có các rủi ro của nhà đầu tư liên quan đến bản chất thương mại của thị trường điện.

Cơ quan điều hành thị trường năng lượng Australia (AEMO) đã có những biện pháp đưa các công nghệ năng lượng sạch và lưu trữ năng lượng vào Thị trường điện quốc gia (NEM), dẫn đến các nguồn điện từ than trở nên kém cạnh tranh hơn. Tuy nhiên, những biện pháp đó vẫn chưa đủ để thúc đẩy việc triển khai khoảng 46 GW/ 640 GWh dung lượng lưu trữ mà NEM cần vào năm 2050.

Australia vẫn đang tiếp tục xây dựng và hoàn thiện cơ chế đầu thầu hệ thống lưu trữ quy mô lớn. Tuy nhiên, có hai vấn đề chính mà các nhà đầu tư và nhà phát triển dự án quan tâm, đó là việc họ có thể ký hợp đồng với một cơ quan của chính quyền để bao tiêu cho ít nhất là một phần của thu nhập dài hạn mà họ cần; và họ có thể thiết lập giá sàn dưới doanh thu của họ để giảm thiểu các rủi ro.

Và câu chuyện tại New York

Ở New York, công tác đấu thầu được phát triển sâu hơn, đặc biệt là do chúng phải đạt được các mục tiêu của Đạo luật Bảo vệ Cộng đồng và Khí hậu (CLCPA) của bang. Đạo luật này không chỉ đặt ra chương trình nghị sự để đạt được một hệ thống năng lượng không phát thải, mà còn kích thích nền kinh tế (giải quyết những bất công về khí hậu do lịch sử để lại như: các nhà máy điện gây ô nhiễm nhất lại nằm ở những khu vực nghèo hơn; và cải thiện chất lượng không khí của toàn bang).

Hình 2. Dự án BESS quy mô hệ thống đầu tiên của bang New York KCE NY 1 – 20MW (Nguồn: Key capture Energy)

Bản dự thảo Lộ trình 2.0 đã được các cơ quan liên quan của Bang New York hoàn thiện, đưa ra các cơ chế khuyến khích cho thị trường lưu trữ, nhằm thúc đẩy triển khai thực hiện các hệ thống lưu trữ ở quy mô thương mại và công nghiệp.

Theo dự thảo Lộ trình 2.0, nhà phát triển dự án phải chào một mức giá thực thi cố định trong hồ sơ chào thầu, thể hiện khoản doanh thu mà họ cần để dự án hiệu quả. Giá này được tham chiếu theo chỉ số giá do bang đặt ra dựa trên dữ liệu và dự báo về doanh thu của nhà máy tương tự trong thị trường bán buôn và thị trường điện ngày tới của bang New York. Sau khi trúng thầu, nếu giá tham chiếu giảm xuống dưới giá cố định này, bang sẽ thanh toán phần chênh lệch, bù vào khoản thiếu hụt của nhà phát triển hoặc chủ dự án.

Lộ trình 2.0 vẫn đặt rủi ro lên các nhà phát triển dự án hơn là lên “hầu bao” của chính quyền nhưng dù vậy, nó cũng đã giảm thiểu đáng kể các rủi ro để khuyến khích đầu tư.

Tín hiệu lạc quan

Một điểm khác biệt rõ ràng giữa hai chương trình này là chương trình của Australia có phạm vi áp dụng trong một quốc gia, trong khi chương trình của New York chỉ có tác dụng trong phạm vi một bang của Hoa Kỳ.

Đối với Australia, vai trò của chính phủ liên bang trong các cuộc đấu thầu năng lượng sạch sẽ mang tính chất giám sát và điều phối nhiều hơn, còn hầu hết việc ra quyết định và thực hiện thực sự được giao cho từng tiểu bang.

Đây là sự phân vai phù hợp bởi vì năm 2022 là năm mà chính sách năng lượng sạch ở các bang của Úc có nhiều đột phá. Cụ thể, Queensland và Victoria nằm trong số những bang tích cực theo đuổi quá trình chuyển dịch năng lượng, chú trọng tích trữ năng lượng.

Đối với New York, các bước tiến tích cực mà Lộ trình 2.0 đem lại sẽ được củng cố thêm nhờ các thay đổi chính sách quốc gia mà đáng chú ý nhất là Tín dụng thuế đầu tư (ITC) được áp dụng cho các dự án lưu trữ năng lượng độc lập theo Đạo luật giảm lạm phát (IRA) mà sẽ giúp làm giảm đáng kể chi phí vốn đầu tư ban đầu.

Bang New York xem đầu tư năng lượng sạch là động lực mạnh mẽ để khôi phục hoạt động sản xuất và thúc đẩy các ngành công nghiệp dựa trên công nghệ. Cụ thể như sáng kiến ​​New Energy New York, thiết lập quan hệ đối tác giữa chính phủ liên bang và bang để đẩy nhanh quá trình nghiên cứu, phát triển và sản xuất pin lưu trữ trong khu vực New York.

Trên đây là các tín hiệu lạc quan về việc áp dụng các chính sách về lưu trữ năng lượng thúc đẩy chuyển dịch sang năng lượng sạch đang được xây dựng, triển khai bước đầu ở Australia cũng như ở New York, Hoa Kỳ.

Vẫn còn đó nhiều thách thức đối với việc triển khai, ứng dụng các hệ thống lưu trữ năng lượng tích hợp vào hệ thống điện, đòi hỏi các nhà hoạch định chính sách ở các nước cần phải đưa ra nhiều quy định, chính sách hỗ trợ, khuyến khích để các dự án hệ thống lưu trữ năng lượng không chỉ đem lại lợi ích cho hệ thống điện mà còn mang lại hiệu quả kinh tế dự án cho các nhà đầu tư và phát triển dự án.

Tổng hợp: Lê Thanh Nghị

Nguồn tham khảo

1. IRENA, “Electricity storage valuation framework,” 2020

2. Hope for large-scale tenders to drive forward energy storage’s role in the energy transition