Phát triển điện mặt trời ở Việt Nam thành công và thách thức

38

Tóm tắt: Nhờ có chính sách hỗ trợ đúng đắn và được ban hành kịp thời, nên thời gian qua Điện mặt trời (PV) ở nước ta đã có những bước phát triển vượt bậc, tạo ra một diện mạo mới đối với Ngành năng lượng nói chung và Ngành điện Việt nam nói riêng. Với tổng công suất đạt tới hơn 4.500 MWp, hàng năm nguồn điện sạch này đang phát lên hệ thống lưới điện khoảng 6,9 tỷ kWh. Tuy nhiên, bên cạnh những thành công nói trên, thì sự phát triển điện mặt trời cũng đang đặt ra một số thách thức không nhỏ đối với ngành điện nước ta.

Các thành tựu cũng như các thách thức đó là gì ? Các giải pháp nào có thể khắc phục các vấn đề phát sinh ? v.v… sẽ được phân tích, trình bày trong báo cáo dưới đây.

Từ khóa: Quyết định số 11, giá điện mặt trời, điện mặt trời nối lưới, điện mặt trời áp mái, điện mặt trời nổi.

  1. Các đặc điểm về công nghệ Điện mặt trời hiện nay
    • Hệ nguồn Điện mặt trời nối lưới

Một hệ nguồn Điện mặt trời nối lưới (ĐMT-NL) có sơ đồ tổng quát như hình 1. Các thành phần chính của hệ gồm có:

  • Dàn pin mặt trời (PMT) gồm nhiều modules ghép nối (điện) lại với nhau. Tùy theo qui mô hệ nguồn, dàn PMT có thể có công suất từ vài trăm Oát (Wp) đến hàng trăm, hàng nghìn Mê-ga-oát (MWp). Dàn PMT phải lắp đặt ngoài trời để nhận NLMT và chuyển đổi thành điện năng của dòng điện một chiều (DC).
  • Bộ Biến đổi điện (Inverter) có chức năng chính là biến đổi dòng điện một chiều (DC) từ dàn PMT thành dòng điện xoay chiều (AC) có các đặc trưng phù hợp với dòng điện AC trên lưới. Đối với các Inverter hiện đại, ngoài chức năng biến đổi DC/AC, thì còn được tích hợp nhiều chức năng khác như bảo vệ, chỉ thị, truyền số liệu, cảnh báo, v.v…

    Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của nguồn ĐMT nối lưới
  • Dòng điện AC sau Inverter được cho qua các máy Biến thế điện và sau đó được nối lên lưới điện phân phối hoặc lưới truyền tải.

Thông thường các nguồn ĐMT nối lưới không sử dụng thành phần tích trữ điện (như Bộ Ắc qui) do chính lưới điện đóng vai trò này.

  • Các đặc trưng chính của nguồn ĐMT

Hiện nay, nguồn ĐMT có các đặc trưng chính dưới đây.

  1. Là nguồn năng lượng sạch (không phát thải khí nhà kính). Đặc điểm này là ưu việt vượt trội đối với vấn đề toàn cầu hiện nay – vấn đề Biến đổi khí hậu – đang đe dọa sự tồn vong của nhân loại.
  2. Lắp đặt, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng đơn giản và chi phí thấp; nguồn ĐMT hoạt động tin cậy và ổn định.
  3. Đặc biệt, suất đầu tư và do đó giá điện ĐMT giảm liên tục, với tốc độ rất nhanh.

Như cho thấy trên các bảng 1, giá điện ĐMT trung bình năm 2017 đã giảm hơn 72% so với năm 2010, từ 36 UScents/kWh xuống 10 UScents/kWh. Theo dự báo, đến năm 2030 và 2035, giá điện ĐMT sẽ còn tiếp tục giảm sâu xuống khoảng 5,8 UScents/kWh và 5,4 UScents/kWh (bảng 2). Bảng 2 cũng cho thấy, từ năm 2025, giá ĐMT sẽ thấp hơn giá các nguồn điện hóa thạch.

Bảng 1. Xu hướng giá điện qui dẫn trung bình các nguồn NLTT năm 2017 so với 2010

NămSinh khốiĐịa nhiệtThủy điệnĐiện MT (PV)Nhiệt điện MT (CSP)Điện gió ngoài khơiĐiện gió trên bờ
20100,070,050,040,360,330,170,08
20170,070,070,050,100,220,140,06
Tỷ lệ giảm0-40%– 25%72,2%33,3%17,6%25%

Nguồn: Pablo Ralon: Global Renewable Energy Cost Trends. IRENA 2017.

Bảng 2. Dự báo giá ĐMT đến năm 2035

2020202520302035
Điện gió trên bờ7-85-7,84,3-7,54-7,2
Điện gió ngoài khơi7,3-13,57,1-12,36,9-115,8-10
Điện mặt trời (PV) mái nhà3,5-6,43-5,52,5-4,22-3,9
Điện mặt trời (PV) CS TB6,8-10,56,1-94,4-7,34,2-6,7
Khí sinh học10-14,810-14,810-14,810-14,8
Nhiệt điện Than đá6,3-9,97-10,77,6-12
Nhiệt điện khí chu trình kết hợp (CCGT)8-10,69-11,37,4-11,8
Nhiệt điện khí11-2212-23,413-24,5

Nguồn: Levelized cost of electricity renewable energy technologies. Fraunhofer Institute for Energy Systems ISE, 2018

Nguyên nhân giá điện ĐMT giảm nhanh chủ yếu là do công nghệ chế tạo PMT ngày càng hoàn thiện, hiệu suất PMT ngày càng cao và các công nghệ phụ trợ khác như chế tạo bộ Inverters, khung dàn và công nghệ lắp đặt đã đạt đến trình độ rất cao.

Nhờ các ưu việt nói trên nên gần đây công nghệ nguồn ĐMT trên phạm vi thế giới đã có bước phát triển vượt bậc. Trong khoảng thời gian từ năm 2014 đến năm 2017 tổng công suất ĐMT trên thế giới đã tăng từ 177 GW lên 402 GW (2,3 lần); tốc độ tăng trưởng trung bình là 31,4%/năm (Nguồn: Renewables – Global Status Report (GSR) 2018).

Theo dự báo (Renewables, power and energy use forecast to 2050 by Dirlev Engel, Energy transition outlook 2017), ĐMT sẽ phát triển rất nhanh và sẽ là một trong các nguồn điện chính của nhân loại sau năm 2030. Tỷ lệ công suất ĐMT trên tổng công suất các nguồn điện trên thế giới vào năm 2020 là 13,4%; năm 2030 là 35% và đến năm 2040 và 2050 khoảng 45% và 50% (hình 2). Về sản lượng điện năng, thì vào năm 2050, dự báo cơ cấu sẽ là: Số (1) là ĐMT, 35,8%; tiếp đến: (2) Điện gió trên bờ, 24,3%; (3) Điện gió ngoài khơi: 12,1%; (4) Thủy điện: 12,4% và (5) Còn lại là các nguồn NLTT khác và hóa thạch, hạt nhân: 15,4%.

Hình 2. Dự báo công suất các nguồn điện đến năm 2050 trên thế giới
(Nguồn: Renewables, power and energy use forecast to 2050 by Dirlev Engel, Energy transition outlook 2017).

  1. Phát triển ĐMT ở Việt Nam

2.1. Vai trò của ĐMT

Do các ưu việt về công nghệ, về tính kinh tế, về bảo vệ môi trường và với tiềm năng NLMT khá dồi dào, ĐMT đã và đang được Chính phủ Việt Nam rất quan tâm phát triển. Điều này được thể hiện qua các văn bản pháp lý đã được ban hành và thực hiện gần đây như:

  • Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25/11/2015 của Thủ tướng CP về Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo (NLTT) ở Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến 2050, trong đó đã đưa ra các mục tiêu: (i) Điện năng từ nguồn ĐMT từ 10 triệu kWh năm 2015 tăng lên lần lượt: 1,4 tỷ kWh vào năm 2020; 35,4 tỷ kWh năm 2030 và 210 tỷ kWh vào năm 2050. (ii) Tỷ lệ điện năng từ ĐMT trên tổng sản lượng điện năng sẽ tăng từ 0,5% năm 2020, 6% năm 2030 và 20% năm 2050.
  • Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg, ngày 11/4/2017 của Thủ tướng CP về hỗ trợ phát triển ĐMT, theo đó các dự án ĐMT nối lưới được mua với giá 9,35 Uscents/kWh.
  • Thông Tư số 16/2017/TT-BCT ngày 12/9/2017 của Bộ Công Thương qui định về phát triển dự án và Hợp đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho các dự án ĐMT, trong đó có các quy định: (i) EVN có trách nhiệm mua điện từ các dự án ĐMT nối lưới với Hợp đồng dài hạn 20 năm và với mức giá 9,35 UScents/kWh; (ii) EVN có trách nhiệm hỗ trợ về mặt thủ tục cấp phép và kỹ thuật đối với các dự án ĐMT (như lắp đặt công tơ mét, điểm đấu nối, truyền tải điện, v.v…).
  • Quyết định số 428/QĐ-TTg, ngày 18/3/2016 phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực Việt Nam (điều chỉnh) đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030, trong đó ĐMT được xem là một nguồn điện quan trọng trong cơ cấu sản xuất điện và với các mục tiêu như sau: (i) về công suất: 850 MW vào năm 2020; 4000 MW năm 2025 và 12.000 MW vào năm 2030. (ii) về sản lượng điện chiếm tỷ lệ: 0,5% năm 2020; 1,6% năm 2025 và 3,3% vào năm 2030.

2.2. Tình hình phát triển ĐMT ở Việt Nam gần đây

Có thể nói rằng, Quyết Định số 11 về hỗ trợ phát triển ĐMT có vai trò và ảnh hưởng to lớn tương tự như Nghị Quyết 10 trong nông nghiệp cách đây hơn 20 năm (Nghị quyết số 10 NQ-TW vềĐổi mới quản lý nông nghiệp, ngày 05/04/1988). Nếu như Nghị quyết 10 đã tạo ra một sự khởi sắc toàn diện đối với nông thôn và nông nghiệp Việt Nam, thì Quyết Định số 11 cũng đã đưa công nghệ ĐMT nói riêng và ngành năng lượng Việt nam nói chung một giai đoạn phát triển vượt bậc, đạt được thành công rực rỡ chỉ sau 2 năm Quyết Định nàyra đời và đi vào cuộc sống.

  • Các dự án ĐMT lớn, “Trang trại ĐMT” (Solar Farms)

Theo báo cáo của Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam (EVN), tổng công suất phát điện ở Việt nam hiện nay là 41.425 MW, trong đó EVN sở hữu 147 nhà máy có công suất đặt từ 30 MW trở lên, với tổng công suất khoảng 26.165 MW (chiếm 63% tổng công suất phát điện).

Thế mà, chỉ từ năm 2018 đến tháng 6/2019, đã có hơn 330 dự án ĐMT trình Chính phủ phê duyệt, bổ sung vào quy hoạch điện, trong đó có 121 dự án đã được phê duyệt bổ sung vào Quy hoạch điện quốc gia và cấp tỉnh với tổng công suất phát điện đến năm 2020 là 6.100 MW và năm 2030 là 7.200 MW. Ngoài ra, còn 221 dự án đang chờ phê duyệt, công suất đăng ký hơn 14.330 MW.

Nói riêng, chỉ trong các tháng từ 4/2019 đến 30/6/2019, đã có trên 130 nhà máy ĐMT đi vào vận hành, với tổng công suất lên đến khoảng 4.300 MW. Đến tháng đầu tháng 8/2019 tổng công suất ĐMT đang phát điện hòa lưới điện quốc gia là 4.442 MW (báo cáo của EVN tại Hội Thảo về ĐMT tổ chức tại Hà Nội, Khách sạn Novotel Suites, ngày 27/8/2019). Các nhà máy ĐMT lớn này phần lớn tập trung ở 6 tỉnh khu vực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ gồm Khánh Hòa, Phú Yên, Ninh Thuận, Bình Thuận, Gia Lai và An Giang, trong đó trung tâm ĐMT lớn nhất cả nước là Tỉnh Ninh Thuận. Toàn tỉnh có 31 dự án đã được cấp phép đầu tư với tổng công suất 1.816MW, tổng vốn đăng ký trên 5.000 tỉ đồng. Có 7 dự án với tổng có công suất là 852 MW đã chính thức vận hành thương mại (xem bảng 3). Dự kiến trong vài tháng tới, Ninh Thuận còn có thêm một số dự án ĐMT đưa vào vận hành thương mại, nâng tổng công suất toàn tỉnh lên 1.103MW.

Các con số nói trên cho thấy công suất ĐMT đã xây dựng đã vượt xa các mục tiêu của Quy hoạch điện 7 điều chỉnh (QĐ số 428/QĐ-TTg), trong đó định hướng tới 2020 công suất điện mặt trời cả nước đạt 850 MW và tăng lên 4.000 MW vào năm 2025.

Qua các dự án ĐMT đã xây dựng ở Tỉnh Ninh Thuận có thể thấy rằng, suất đầu tư trung bình (SĐT) đối với ĐMT hiện nay ở Việt nam chỉ là 1.038 USD/kWp (tương đương 23,877 triệu đồng/1 kWp, thấp hơn bất cứ SĐT nguồn điện nào. Ví dụ, SĐT trên thế giới hiện nay đối với các công nghệ phát điện như sau: nhiệt điện than khoảng 1.600 USD/kW; điện gió trên bờ, 1.765; điện gió ngoài khơi, 4.480; thủy điện, 1.764; điện sinh khối, 2.200 và điện địa nhiệt, 3.734 USD/kW (Renewables, Global Status Report 2016; và Renewable power generation costs in 2017. IRENA International Renewable Energy Agency 2018).

Đến nay (tháng 10/2019) con số các dự án/nhà máy ĐMT và công suất đi vào vận hành chắc chắn lớn hơn nhiều các con số nói trên. Ví dụ, mới đây nhất, ngày 7/9/2019, dự án ĐMT Dầu Tiếng, Tỉnh Tây Ninh, được xây dựng trên vùng đất bán ngập của hồ Dầu Tiếng với công suất lắp đặt 420 MW, là nhà máy ĐMT lớn nhất ở Đông Nam Á, đã đi vào hoạt động. Tổng đầu tư cho dự án này là 9.100 tỷ đồng (khoảng 400 triệu USD). Dự kiến sản lượng điện cấp lên lưới trung bình hàng năm sẽ vào khoảng 688 triệu kWh.

  • Điện mặt trời áp mái và điện mặt trời nổi

Bên cạnh các dự án ĐMT lớn (solar farms), với dàn PMT lắp đặt trên mặt đất nói trên, thì hiện nay các dự án ĐMT áp mái (solar rooftop systems – dàn PMT lắp trên các mái nhà) và ĐMT nổi (solar floating systems) – dàn PMT lắp trên các mặt nước) cũng đang phát triển mạnh mẽ ở khu vực Miền Nam nước ta. Các công nghệ này giúp tiết kiệm diện tích mặt bằng lắp đặt dàn PMT.

Theo Tổng Công ty Điện lực miền Nam (EVN SPC), thì trên địa bàn 21 tỉnh thành phía Nam do Công ty quản lý, đã có hơn 1.200 công trình ĐMT áp mái nối lưới với tổng công suất trên 20 MW. Thành phố Hồ Chí Minh, có 1.432 nguồn ĐMT áp mái với tổng công suất 17,5 MW. Các dự án này do các hộ dân, cơ quan và đơn vị đầu tư, xây dựng. Đối với EVN, tính đến cuối năm 2018, các đơn vị trực thuộc đã lắp đặt được 54 công trình với tổng công suất 3,2 MWp. Tổng công ty Điện lực miền Trung (EVNCPC) cho biết, tính đến tháng 4-2019 khu vực miền Trung – Tây Nguyên đã có hơn 330 khách hàng lắp đặt ĐMT áp mái đấu nối vào lưới điện với tổng công suất hơn 2,1MWp.

Dự báo trong thời gian tới, ĐMT áp mái sẽ phát triển rất mạnh và nhanh ở Miền Trung, Nam Bộ và Tây Nguyên.

Bên cạnh phát triển các dự án ĐMT áp mái, thì gần đây, ở Việt nam cũng đã bắt đầu phát triển các hệ nguồn ĐMT nổi. Công ty Cổ phần Thủy điện Đa Nhim – Hàm Thuận – Đa Mi (DHD) thuộc Tổng công ty Phát điện 1 (EVN-GEN1) đã đầu tư xây dựng nhà máy ĐMT nổi, công suất 47,5 MWp, trên diện tích 57 ha của hồ thuỷ điện Đa Mi, thuộc huyện Tánh Linh và huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận. Tổng vốn đầu tư khoảng 1.500 tỷ đồng. Dự án đã hoàn thành giai đoạn 1, đưa vào vận hành công suất 20,5 MWp vào tháng 5/2019.

  • Sự phát triển “nóng” của ĐMT ở Việt Nam

Có thể thấy, sự phát triển ĐMT trong thời gian vừa qua là rất “nóng”, gây ra không ít khó khăn cho vấn đề vận hành, điều độ,… của hệ thống điện và ngành điện nước ta.

Tuy nhiên, cũng cần nhấn mạnh rằng, chính ĐMT đã là nguồn “cứu cánh” cho tình trạng thiếu điện gay gắt trong nửa đầu năm 2019. Với thời tiết khắc nghiệt, các hồ thủy điện khô cạn, trong khi đó nhu cầu tiêu thụ tăng đột biến do nắng nóng kéo dài (chủ yếu do sử dụng máy điều hòa nhiệt độ), nếu không có các nguồn ĐMT kịp thời bổ sung thì chưa biết tình trạng cung cấp điện và đời sống nhân dân sẽ khó khăn như thế nào. Qua đây, cũng thấy rằng, ưu việt vượt trội của công nghệ ĐMT là lắp đặt rất nhanh (thi công lắp đặt chỉ tính theo đơn vị tháng), vận hành an toàn.

Nguyên nhân của phát triển nóng của ĐMT trong thời gian qua có thể là do: (1) Chính sách hỗ trợ ĐMT (Quyết Định số 11) với mức giá hấp dẫn (9,35 UScents/kWh) nên đã thu hút được nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước phát triển nguồn ĐMT; (2) ĐMT là công nghệ ưu việt nhất trong các công nghệ điện NLTT hiện nay (suất đầu tư, giá điện thấp và ngày càng giảm; tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt nam tốt; lắp đặt nhanh, an toàn; …); (3) Thời hạn của Quyết Định số 11 chỉ đến 30/6/2019 nên các dự án phải chạy đua để hoàn thành, đưa vào vận hành.

  1. Các thách thức và khó khăn về phát triển ĐMT ở Việt Nam hiện nay
    • Các vấn đề cần lưu ý khi phát triển nguồn ĐMT

Bên cạnh các ưu việt của nguồn ĐMT đã nói trên, thì nguồn điện này cũng có một số vấn đề cần phải giải quyết. Đó là:

  1. Công suất phát điện không ổn định do phụ thuộc vào cường độ bức xạ mặt trời.
  2. Hệ số công suất thấp, chỉ trong khoảng 15% đến 20%.

Do 2 nhược điểm này nên khi xây dựng các hệ nguồn ĐMT nối lưới cần phải tính đến các nguồn điện dự phòng khác. Nguồn dự phòng thích hợp nhất là thủy điện (kể cả thủy điện tích năng). Ngoài ra, do tính thay đổi ngẫu nhiên của ĐMT nên việc điều phối lưới điện nói chung sẽ phức tạp hơn nhiều so với hệ lưới điện không có các nguồn ĐMT, điện gió.

  1. Cần diện tích rất lớn để lắp đặt dàn PMT. Trung bình cần (1 – 1,2) ha để lắp dàn PMT công suất 1 MWp. Đây là một vấn đề rất lớn, đặc biệt đối với nước ta, mật độ dân cư rất cao.

Để góp phần giải quyết vấn đề này cần phát triển công nghệ ĐMT áp mái và ĐMT nổi.

  1. Hiện nay, tuy đã giảm khá thấp, nhưng nói chung giá điện ĐMT còn cao. Nhà nước còn phải bù giá. Tuy nhiên, với xu hướng giảm được dự báo, sau khoảng năm 2025, giá ĐMT sẽ hoàn toàn có thể cạnh tranh sòng phẳng với giá điện truyền thống (điện hóa thạch).
    • Các vấn đề khác

Bên cạnh các vấn đề có tính khách quan như đã đề cập trên đây thì còn một số vấn đề khác, mang tính chủ quan đối với việc phát triển ĐMT ở Việt Nam ta. Đó là:

  1. Thiếu nguồn nhân lực được đào tạo và có kinh nghiệm. Phần lớn các dự án ĐMT đều rất thiếu các cán bộ vận hành, quản lý,… am hiểu về công nghệ, dẫn đến các sai sót trong lắp đặt, vận hành, bảo trì bảo dưỡng, và dẫn đến làm giảm hiệu quả đầu tư.
  2. Thiếu công nghệ phụ trợ trong nước. Phần lớn các thiết bị, vật tư, vật liệu,… trong hệ nguồn ĐMT phải nhập ngoại, trong lúc đó, đối với trình độ KHCN trong nước, chúng ta hoàn toàn có thể thiết kế, chế tạo với giá cả hợp lý hơn, tạo công ăn việc làm và việc vận hành, bảo trì bảo dưỡng chủ động hơn.
  3. Phát triển lưới và nguồn điện chưa theo kịp sự phát triển của các nguồn điện NLTT nói chung và ĐMT nói riêng. Điều này dẫn đến tình trạng lãng phí điện năng, gây quá tải lưới điện, lãng phí đầu tư, v.v…
  4. Quyết định số 11 có hiệu lực chỉ đến 30/6/2019, chưa có chính sách mới nào thay thế.
  1. Kết luận

ĐMT là một công nghệ điện NLTT, công nghệ năng lượng sạch có nhiều ưu việt. Với tiềm năng NLMT dồi dào và với tính kinh tế của công nghệ này ngày càng cao, ĐMT là một trong các công nghệ điện NLTT thích hợp nhất để phát triển ở Việt Nam. Thực tế sự phát triển ĐMT trong vài năm gần đây đã chứng minh điều đó.

Tuy nhiên, để việc phát triển ĐMT một cách hiệu quả và bền vững cần tiếp tục phải nghiên cứu giải quyết các vấn đề liên quan như đào tạo nguồn nhân lực, phát triển công nghiệp phụ trợ và đặc biệt nghiên cứu ứng dụng các kết quả mới về vận hành hệ thống điện tích hợp.

PGS. TS. Đặng Đình Thống

(Nguyên cán bộ Viện Vật Lý Kỹ Thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội)