Thủy điện tích năng - giải pháp mới cho nguồn điện VN

Thượng nguồn sông A vương, chuẩn bị xậy dựng thủy điện A Vương

TTCN - Nhu cầu sử dụng điện trong những năm gần đây đang tăng đều ở mức độ trung bình 14% mỗi năm. Như vậy việc xây dựng một nguồn điện ổn định, đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong sản xuất và sinh hoạt của người dân là vô cùng quan trọng và cấp thiết. Hiện nay, giải pháp tốt nhất và gần như duy nhất là xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng (pumped storage power plant).

Khác biệt so với thủy điện thông thường

Với thủy điện thông thường, người ta xây đập ngăn sông cho nước dâng cao thành một hồ chứa khổng lồ (ví dụ như hồ Hòa Bình trên sông Đà kéo dài gần 200km), rồi nước được cho chảy xuống hạ lưu làm quay tuôcbin máy phát điện.

Thủy điện tích năng có hai hồ chứa nước ở độ cao khác nhau, thường là chênh nhau vài trăm mét. Hồ chứa có thể được tạo thành bằng việc ngăn sông bằng đập, hay khoét sâu vào lòng đất tạo thành hồ trên một khu đất bằng phẳng, hay có thể là một hồ nước sẵn có như hồ thủy điện Hòa Bình; vào lúc thấp điểm điện năng dư thừa được sử dụng để bơm nước lên hồ trên cao.

Ngược lại, vào lúc cao điểm nước được cho chảy từ hồ trên xuống hồ dưới để quay máy phát điện giống như nhà máy thủy điện thông thường. Nhà máy phát điện được xây dựng dưới lòng đất giữa hai hồ trên và dưới.

Tuyến đường hầm dẫn nước chịu áp lực cao làm bằng bêtông hoặc thép cũng đi xuyên trong lòng đất từ hồ trên đến nhà máy và từ nhà máy xuống hồ dưới. Ở giữa hai tuyến ống đó, một máy bơm - phát địện hỗn hợp được dùng cho cả việc bơm nước lên cao (khi được nối với nguồn điện) và phát điện (khi cho nước chảy từ trên xuống làm quay tuôcbin).

Ưu điểm

Vị trí dự kiến xây dựng thủy điện Sơn La trên sông Đà

Với thủy điện tích năng, các hồ chứa chỉ cần tích nước đủ cho việc sử dụng trong một vài giờ nên có diện tích nhỏ (dưới 1km2), 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 như trước khi có nhà máy.

Ngoài hai hồ chứa, tất cả công trình khác đều nằm trong lòng đất nên ít có tác động đến cảnh quan xung quanh. Ngoài ra, thủy điện tích năng là phương án dự trữ năng lượng an toàn và tiết kiệm nhất. Giả sử một trong các nguồn điện gặp sự cố thì chỉ cần ba phút sau khi nhấn nút khởi động là có thể cho điện hòa lưới; trong khi với các loại nguồn khác như nhiệt điện phải cần hàng giờ hay vài ngày để khởi động một nhà máy.

Đó là chưa kể đến tài nguyên nước mà thiên nhiên ban cho chúng ta, chỉ việc đầu tư xây dựng ban đầu mà không tốn chi phí cho nhiên liệu như các nguồn năng lượng khác. Với việc đưa nhà máy thủy điện tích năng vào lưới điện quốc gia, hiệu suất sử dụng của các nhà máy khác sẽ tăng lên, việc các nhà máy phải chạy không tải hay đóng mở liên tục sẽ không còn nữa (do điện năng khi thừa đã được sử dụng để bơm nước lên cao), dẫn đến hiệu quả của toàn bộ mạng lưới được nâng lên rõ rệt.

Bơm nước lên và cho chảy xuống lại sẽ có tổn thất năng lượng, vậy có hiệu quả kinh tế không? Đúng, sẽ có tổn thất năng lượng, nhưng nếu ta biết rằng giá thành điện năng vào giờ thấp điểm (khi bơm nước lên cao) chỉ bằng 1/3 giá vào giờ cao điểm (khi phát điện) thì sẽ thấy được hiệu quả kinh tế của nó. Nhưng quan trọng hơn việc tính toán hiệu quả kinh tế của riêng nhà máy là tác động của nó đến hiệu suất chung của toàn bộ hệ thống điện.

Kinh nghiệm của Nhật Bản

Sơ đồ minh họa nhà máy thủy điện tích năng

Nhật Bản có rất nhiều nhà máy thủy điện tích năng, các nhà máy này tạo ra gần 70% tổng điện năng do thủy điện tạo ra. Nguồn năng lượng để bơm nước chủ yếu do các nhà máy nhiệt điện và điện nguyên tử cung cấp.

Trong các nghiên cứu gần đây về ngành điện của VN, các chuyên gia Nhật đã đề xuất giải pháp sử dụng thủy điện tích năng để giải quyết vấn đề chênh lệch nhu cầu sử dụng điện giữa giờ thấp điểm và cao điểm.

Tổng công ty Điện lực VN đang nghiên cứu tính khả thi của việc đưa vào sử dụng nhà máy thủy điện tích năng với sự trợ giúp về tài chính và kỹ thuật của Tổ chức Hợp tác quốc tế Nhật Bản (Japan lnternational Cooperation Agency - JICA).

Từ tháng 12-2002, các chuyên gia Nhật và VN đã bắt tay vào việc khảo sát thực địa các địa điểm tiềm năng sau khi xác định vị trí sơ bộ trên bản đồ. Trong số 38 địa điểm tiềm năng, 10 địa điểm có triển vọng nhất đã được khảo sát lần thứ nhất và sáu trong số đó được tuyển chọn cho việc khảo sát lần hai vào cuối tháng 5-2003.

Cùng lúc đó việc mô phỏng toàn bộ hệ thống điện của VN bằng máy tính cũng đã được các chuyên gia Nhật Bản hướng dẫn thực hiện. Cuối tháng bảy, trong hội thảo báo cáo kết quả nghiên cứu tại Hà Nội, các chuyên gia Nhật khẳng định thủy điện tích năng hoàn toàn thích hợp với hệ thống điện và hiện trạng sử dụng điện của VN.

Theo Bộ Công nghiệp VN, nhà máy thủy điện tích năng đầu tiên sẽ được xây dựng tại khu vực xã Vinh Quang, huyện Vinh Thanh, tỉnh Bình Định từ năm 2006-2010, công suất dự kiến 1.000MW (bằng một nửa công suất Nhà máy thủy điện Hòa Bình trên sông Đà).

TS. PHAN HỮU DUY QUỐC

EVN nghiên cứu xây dựng thủy điện tích năng

Sơ đồ minh họa nhà máy thủy điện tích năng

Tổng Công ty Điện lực Việt Nam (EVN) đang nghiên cứu việc xây dựng nhà máy thủy điện tích năng với sự trợ giúp của các chuyên gia Nhật Bản nhằm tối ưu hóa đầu tư phát triển nguồn điện ở Việt Nam.

Theo EVN, nếu như so với thủy điện thông thường phải xây đập ngăn sông cho nước dâng cao thành một hồ chứa khổng lồ thì thủy điện tích nước chỉ làm hai hồ chứa nước ở độ cao khác nhau, thường chênh nhau vài trăm mét. Vào lúc thấp điểm, điện năng dư thừa được sử dụng để bơm nước lên hồ trên cao. Ngược lại, vào lúc cao điểm, nước được chảy từ hồ trên xuống hồ dưới để phát điện.

Với thủy điện tích năng, các hồ chứa chỉ cần tích đủ nước cho việc sử dụng trong một vài giờ nên có diện tích nhỏ (dưới 1km2), giảm thiểu tác động đến môi trường tự nhiên và sinh thái trong xây dựng nhà máy.

Trong Chiến lược phát triển ngành điện Việt Nam, bên cạnh nguồn nhiệt điện khí và nhiệt điện than, Chính phủ sẽ ưu tiên phát triển thủy điện, nhất là các công trình có lợi ích tổng hợp như cấp nước, chống lũ, chống hạn... Như vậy, trong khoảng 20 năm tới, Việt Nam sẽ xây dựng các nhà máy thủy điện tại hầu hết những nơi có khả năng để đạt tổng công suất từ 13.000 đến 15.000MW.

Tuy nhiên, thủy điện lại phụ thuộc vào nguồn nước cũng như phụ thuộc vào sự thất thường của thủy văn. Điển hình như các hồ Hòa Bình, Thác Bà, Trị An năm nay điều kiện thủy văn không thuận lợi nên sản lượng thủy điện huy động trong 5 tháng đầu năm chỉ chiếm 20,1% toàn hệ thống, giảm gần 10% so với cùng kỳ năm trước.

Theo VNA

Thủy điện tích năng - giải pháp mới cho điện VN

Mô hình nhà máy thuỷ điện Ea Krông Rou, Ninh Hoà, Khánh Hoà.

Tổng công ty điện lực VN (EVN) vừa hoàn chỉnh bản quy hoạch về thuỷ điện tích năng để trình Bộ Công nghiệp. Thuỷ điện tích năng ra đời sẽ giải quyết được bài toán thiếu điện lúc cao điểm và thừa điện giờ thấp điểm như hiện nay.

Tại cuộc họp hôm qua giữa EVN và nhà tài trợ và tư vấn - Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA), các chuyên gia đã thống nhất đề xuất 3 địa điểm phù hợp nhất để xây dựng nhà máy thủy điện tích năng đầu tiên tại Việt Nam, là: Phù Yên Đông và Phù Yên Tây (huyện Phù Yên, tỉnh Sơn La) và Bắc Ái (tỉnh Ninh Thuận). Mỗi dự án có công suất khoảng 1.200 MW, chi phí khoảng 700-800 triệu đôla.

3 địa điểm trên được chọn từ 38 địa điểm trên cả nước, căn cứ vào các chỉ tiêu như kinh tế nhất, rẻ nhất, di dân ít nhất, tác động môi trường ít nhất... Trong số đó, các chuyên gia đánh giá Phù Yên Đông là có chỉ tiêu kinh tế tốt hơn, và đề nghị nghiên cứu trước, phục vụ dự án tiền khả thi và dự án khả thi. Cũng theo bản quy hoạch do JICA tư vấn, dự kiến nhà máy sẽ được xây dựng vào năm 2018.

Nhu cầu sử dụng điện trong những năm gần đây đang tăng cao, đặc biệt khó khăn là chênh lệch giữa giờ cao điểm (đỉnh) và giờ thấp điểm quá lớn. Thực chất việc xây dựng các nguồn điện mới chỉ nhằm đáp ứng yêu cầu của giờ cao điểm, trong khi các giờ thấp điểm lại bị lãng phí rất lớn. Đỉnh của biểu đồ phụ tải hiện nay là khoảng 19h. Sau 2008, dự kiến đỉnh này sẽ dịch chuyển sang buổi trưa.

Một thực tế khác là trong khi các nhà máy thuỷ điện có cánh dẫn tuabin, có thể điều chỉnh công suất lẫn tần số rất nhạy, thì các nhà máy nhiệt điện (hoặc điện hạt nhân) lại điều chỉnh khó khăn hơn nhiều. Vào lúc thấp điểm, nhà máy vẫn phải hoạt động, và tổn hao điện năng "vô ích".

Thủy điện tích năng ra đời sẽ giải quyết bài toán vừa thừa, vừa thiếu ở trên: tận dụng điện năng "vô ích" ở các nhà máy nhiệt điện vào giờ thấp điểm, để sản sinh điện vào giờ cao điểm.

Ông Lê Quang Minh, phó Ban Thẩm định của EVN cho biết: Khác với nhà máy thuỷ điện nằm là trên dòng sông, thuỷ điện tích năng không cần nằm trên sông. Chỉ cần có vị trí phù hợp, chẳng hạn một đoạn suối, đủ để đắp một cái đập. Phía trên đó (khoảng vài trăm mét), người ta sẽ đào một cái hồ tạo thành thuỷ điện tích năng. Hồ có thể có dung tích rất nhỏ, do vậy không tốn nhiều diện tích, không "kén" địa điểm như với nhà máy thuỷ điện. Nước theo hồ đổ xuống đường ngầm, đi qua nhà máy (thường nằm ngầm trong núi) và chảy xuống hồ nhân tạo phía dưới.

Vào lúc thấp điểm, người ta sẽ chuyển điện dư thừa từ các nhà máy nhiệt điện (hoặc điện hạt nhân) ở gần đó để bơm nước từ hồ thấp lên hồ cao của thuỷ điện tích năng. Đến giờ cao điểm, hồ tích năng sẽ xả nước để phát điện, bổ sung cho dòng điện quốc gia.

Như vậy, giữa các nhà máy điện đã hình thành một hệ thống. Chính vì lý do này mà nhà máy thuỷ điện tích năng phải được xây dựng gần nhà máy nhiệt điện, đường dây 500 kV, gần phụ tải lớn hoặc gần nhà máy điện nguyên tử. Hiện tại, cả 3 vị trí được chọn ở trên đều nằm gần đường dây 500 kV Bắc Nam, để có thể đấu vào khi cần thiết.

Một nhà máy thuỷ điện tích năng chỉ chạy 5-7 tiếng mỗi ngày vào giờ cao điểm. Do vậy dung tích hồ không cần quá lớn, giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh trong khi xây dựng nhà máy. Nước được đưa tuần hoàn giữa hai hồ nên ảnh hưởng không nhiều đến dòng chảy. Ngoài hai hồ chứa, tất cả công trình khác đều nằm trong lòng đất nên ít có tác động đến cảnh quan chung quanh.

Với việc đưa nhà máy thủy điện tích năng vào lưới điện quốc gia, hiệu suất sử dụng của các nhà máy nhiệt điện (hay điện hạt nhân) sẽ tăng lên, nâng cao hiệu quả của toàn bộ hệ thống.

Tuy nhiên, ông Minh cũng cho biết phải chờ đến cuối năm nay, khi EVN trình Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn 6 (từ 2005 đến 2015, có xét triển vọng đến 2025-2030), EVN mới chính thức kiến nghị sẽ xây dựng thuỷ điện tích năng vào thời điểm nào, ở đâu là hợp lý.

Thuận An