Nhà máy điện lai: Hiệu quả và cung cấp cho lưới điện
CHLB ĐỨC – Trong bối cảnh quá trình chuyển đổi năng lượng đang diễn ra, việc tích hợp nhiều nguồn năng lượng khác nhau, chẳng hạn như năng lượng mặt trời, gió và thủy điện với các hệ thống lưu trữ thông minh đang ngày càng trở nên quan trọng. Việc sử dụng chung cơ sở hạ tầng năng lượng hiện tại, có thể giúp tối đa hóa việc sử dụng công suất lưới điện và giảm chi phí.
Hơn nữa, khi kết hợp với hệ thống lưu trữ thông minh, có thể giúp cân đối sản lượng điện với nhu cầu và ngăn chặn tình trạng cung cấp quá mức năng lượng tái tạo trong giờ cao điểm phát điện.
Các nhà máy điện tái tạo thời gian hoạt động bị hạn chế ngày càng thường xuyên hơn, dẫn đến chi phí tài chính rất lớn. Trong khi đó, việc thiếu các điểm kết nối lưới điện tiếp tục ngăn cản các hệ thống mới được kết nối và các điểm kết nối lưới điện do một nguồn điện duy nhất chiếm giữ, không được sử dụng đầy đủ do tính biến động vốn có của nguồn. Các nhà máy điện lai có thể giúp giải quyết những vấn đề này và các nhà phát triển đã bắt đầu quan tâm đến chúng. Công nghệ này sử dụng một điểm kết nối lưới điện duy nhất cho các công nghệ phát điện nhiều lần, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Hai nguồn điện này bổ sung cho nhau: Vào mùa hè, quang điện (PV) tạo ra nhiều điện hơn, trong khi năng lượng gió chiếm ưu thế vào mùa đông. Các ứng dụng kết hợp năng lượng mặt trời và thủy điện cũng đang gia tăng. Bằng cách sử dụng các hệ thống lưu trữ pin kết hợp với các công nghệ phát điện đơn hoặc nhiều lần, điện được tạo ra có thể được đưa vào lưới điện khi cần để tiêu thụ hoặc ổn định lưới điện. Vì lý do này, những loại nhà máy này được mô tả là tích hợp hệ thống.
Lợi ích của nhà máy điện lai
Chia sẻ các điểm kết nối lưới điện giúp giảm chi phí vốn – CapEx (capital expenditure) và chi phí hoạt động – OpEx (operating expenditure) cho các nhà máy điện tái tạo. Hơn nữa, nó đẩy nhanh quá trình phê duyệt vì hai hệ thống được coi là một. Các nhà máy điện lai với PV và lưu trữ pin cũng có lợi cho nền kinh tế, vì chúng có thể đáp ứng nhu cầu cao điểm với chi phí thấp hơn so với các nhà máy điện chạy bằng khí đốt. Sự kết hợp giữa sản xuất điện tái tạo và lưu trữ pin giúp ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn lưới điện và tình trạng cạnh tranh giá (xảy ra khi nguồn cung điện tái tạo quá mức dẫn đến giá điện âm) bằng cách lưu trữ điện tái tạo cho đến khi thực sự cần thiết.
Mục tiêu dễ đạt được: Tăng hiệu quả bằng cách cho phép lắp đặt công suất cao hơn tại các điểm kết nối lưới điện
Theo một nghiên cứu của Liên đoàn Năng lượng tái tạo CHLB Đức – BEE (German Renewable Energy Federation), hiệu quả của các nhà máy điện gió và điện mặt trời kết hợp có thể được cải thiện đáng kể nếu chính phủ CHLB Đức cho phép lắp đặt công suất năng lượng tái tạo cao hơn so với công suất được ký kết để kết nối lưới điện. Nhờ vào hồ sơ phát điện bổ sung, điện mặt trời và điện gió có thể tăng mức sử dụng điểm kết nối lưới điện lên tổng cộng 53% và 250% nếu cho phép phương pháp tiếp cận công suất vượt mức của các điểm kết nối lưới điện. Ngược lại, các nhà máy điện chỉ sử dụng điện mặt trời có tỷ lệ sử dụng trung bình là 13%, các nhà máy điện chỉ sử dụng điện gió là 33%. Liên đoàn BEE cho biết những lợi ích của loại tối ưu hóa việc sử dụng này là mục tiêu dễ đạt được – nếu chúng được pháp luật cho phép. Ở các quốc gia như Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha và Ireland, chúng đã được phép đối với các nhà máy điện lai. Bà Simone Peter từ Liên đoàn BEE đã chỉ ra rằng, mô hình này cũng khuyến khích việc lắp đặt các hệ thống lưu trữ và công nghệ ghép nối các ngành.
Thách thức đối với nhà máy điện lai
Việc kết hợp nhiều công nghệ tại một vị trí thường yêu cầu các địa điểm lớn hơn và cơ sở hạ tầng phức tạp hơn, khiến việc sử dụng đất đai trở thành vấn đề đối với các nhà máy điện lai. Do tính phức tạp và mới lạ của loại dự án này, việc thuyết phục các ngân hàng, nhà đầu tư và công ty bảo hiểm về giá trị của nó cũng vẫn là một khó khăn. Một bước quan trọng khác trong việc thúc đẩy các nhà máy điện lai là chuẩn hóa các quy trình.
Mô hình kinh doanh cho nhà máy điện lai với hệ thống lưu trữ pin
Có một số mô hình kinh doanh để tiếp thị điện từ các nhà máy điện lai, chẳng hạn như biểu giá điện thu mua, tiếp thị trực tiếp, chênh lệch giá năng lượng và cung cấp dự trữ vận hành và dịch vụ ổn định lưới điện. Khi công suất phát điện tái tạo tăng lên, hai mô hình sau sẽ khiến loại nhà máy này trở nên thiết yếu đối với sự ổn định của lưới điện. Trong tương lai, các nhà máy điện lai với các ý tưởng điều khiển số hóa sẽ chuyển đổi giữa các chế độ vận hành khác nhau, nhằm tối đa hóa lợi nhuận và tối ưu hóa khả năng cân bằng các biến động ngắn hạn trong lưới điện.
Tình hình pháp lý ở CHLB Đức
Tại Đức, các nhà máy điện lai phải chịu các cuộc đấu thầu đổi mới theo đạo luật nguồn năng lượng tái tạo – EEG (renewable energy sources act). Do tính phức tạp của chúng, việc lắp đặt các loại nhà máy điện này rất tốn kém. Để thúc đẩy công nghệ này, giá trị tối đa của các cuộc đấu thầu này (9,96 USD cho mỗi kilowatt giờ) vẫn giữ nguyên kể từ năm 2023. Gói năng lượng Solar Package I (1) cũng đã thực hiện một số cải tiến quan trọng cho các nhà máy điện lai có hệ thống lưu trữ pin, để giúp chúng có lợi nhuận và khả năng cạnh tranh hơn, cho phép chúng thay đổi chế độ hoạt động để lưu trữ điện lưới cung cấp nhiều lần trong năm. Tuy nhiên, vẫn còn một rào cản lớn ở Đức, vì công suất phát điện bị giới hạn bởi mức độ mà điểm kết nối lưới điện có thể xử lý.
(1) Solar Package I: là một mô hình về việc cung cấp điện tại chỗ từ các nhà máy điện mặt trời.
Ở cấp độ EU level, không có định nghĩa quy định nào về nhà máy điện lai có thể làm cơ sở cho các khuôn khổ quy định tương tự và tối ưu hóa quy trình ở các quốc gia thành viên.
Các dự án nhà máy điện lai ở châu Âu
Nhà máy điện hybrid lớn nhất châu Âu được công ty điện Tây Ban Nha Endesa xây dựng tại vùng Pego (thuộc quận Santarém, Bồ Đào Nha). Kế hoạch là xây dựng kết hợp hệ thống quang điện (PV) 365 megawatt (MW), trang trại gió 264 MW và hệ thống lưu trữ pin 168 MW. Nhà máy bao gồm một máy điện phân 500 kilowatt (kW) để sản xuất hydro xanh từ bất kỳ nguồn điện dư thừa nào.
Iberdola, một công ty năng lượng của Tây Ban Nha, đã xây dựng một nhà máy điện lai kết hợp PV với thủy điện. 160.000 mô-đun PV đang được lắp đặt tại Cedillo (thuộc tỉnh Cáceres, Tây Ban Nha) và khi hoàn thành, hệ thống này sẽ tạo ra tổng cộng 86 MW điện.
Tại thành phố Tenevo (Bulgaria), công ty phát triển dự án Eura Energy của Bulgaria đã xây dựng một nhà máy điện lai với công suất 238 MW điện mặt trời, công suất 250 MW điện gió và hệ thống lưu trữ pin có công suất 500 megawatt giờ (MWh).
Để xem các tin bài khác về “Nhà máy điện”, hãy nhấn vào đây.
Nguồn: Intersolar
