Pin lưu trữ năng lượng và yêu cầu tái cấu trúc hệ thống điện Việt Nam

Khi hệ thống điện không còn vận hành theo “thời điểm hiện tại”:

Trong suốt nhiều thập kỷ, hệ thống điện được xây dựng trên một nguyên lý gần như bất biến: Điện năng phải được sản xuất và tiêu thụ gần như đồng thời. Mọi cấu trúc kỹ thuật (từ nhà máy điện, lưới truyền tải, cho đến cơ chế vận hành) đều xoay quanh việc duy trì cân bằng cung - cầu theo thời gian thực.

Mô hình này hoạt động hiệu quả khi nguồn điện chủ yếu đến từ các nhà máy có thể điều chỉnh công suất như nhiệt điện than, tua bin khí, hoặc thủy điện. Khi phụ tải tăng, hệ thống tăng phát điện; khi phụ tải giảm, công suất phát được điều chỉnh xuống. Toàn bộ hệ thống vận hành như một cỗ máy phản ứng theo nhu cầu.

Tuy nhiên, sự phát triển nhanh của điện gió và điện mặt trời đang phá vỡ nguyên lý này. Điện mặt trời đạt đỉnh vào giữa trưa, trong khi nhu cầu tiêu thụ thường tăng cao vào buổi tối. Điện gió biến động theo mùa, theo điều kiện thời tiết, có thể thay đổi nhanh trong thời gian ngắn và có thể biến mất trong vài ngày. Khi tỷ trọng các nguồn năng lượng này tăng cao, hệ thống điện bắt đầu đối mặt với một thực tế mới: Cung và cầu không còn đồng pha.

Tại Việt Nam, hiện tượng này đã xuất hiện rõ tại các khu vực có tỷ trọng điện mặt trời lớn - nơi sản lượng điện tăng mạnh vào ban ngày trong khi phụ tải chưa đạt mức cao. Ngược lại, vào buổi tối (khi nhu cầu tăng) thì nguồn điện mặt trời lại không thể cung cấp điện năng do không còn nắng.

Sự lệch pha này không chỉ là vấn đề kỹ thuật, mà là dấu hiệu cho thấy hệ thống điện đang bước vào một giai đoạn chuyển đổi bản chất. Từ một hệ thống vận hành theo “tức thời”, điện năng đang dần trở thành một dòng chảy cần phải điều tiết theo thời gian.

Từ cắt giảm năng lượng tái tạo, đến áp lực giờ cao điểm:

Những năm gần đây, hệ thống điện Việt Nam đã bắt đầu ghi nhận các biểu hiện rõ nét của sự lệch pha cung - cầu. Theo các báo cáo vận hành của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN): Trong các thời điểm bức xạ tốt, công suất điện mặt trời có thể chiếm tới khoảng 20-25% tổng công suất nguồn trong giờ trưa tại một số khu vực. Tuy nhiên, do phụ tải chưa tương ứng và lưới điện chưa kịp nâng cấp, hệ thống buộc phải cắt giảm công suất năng lượng tái tạo. Trong một số thời điểm, công suất bị cắt giảm ước tính lên tới khoảng 1.000-2.000 MW, đặc biệt tại các khu vực tập trung nhiều dự án điện mặt trời.

Ngược lại, vào buổi tối (khi nhu cầu tiêu thụ tăng cao), đặc biệt trong các đợt nắng nóng, thì hệ thống phải huy động các nguồn điện có chi phí cao hơn để đáp ứng phụ tải. Điều này không chỉ làm tăng chi phí vận hành, mà còn tạo áp lực lớn lên hệ thống điện.

Hai trạng thái trái ngược trong cùng một ngày (dư thừa vào ban ngày, thiếu hụt vào buổi tối) cho thấy vấn đề không còn nằm ở thiếu nguồn điện, mà nằm ở thiếu khả năng điều tiết theo thời gian. Xem biểu đồ:

Biểu đồ phụ tải ngày, đêm khi có nguồn năng lượng tái tạo.

Trong bối cảnh đó, thủy điện tích năng và pin lưu trữ có thể đóng vai trò cầu nối, giúp chuyển phần điện năng dư thừa sang thời điểm nhu cầu cao, qua đó giảm lãng phí và tối ưu chi phí hệ thống.

Pin lưu trữ - Công nghệ tái định nghĩa dòng chảy điện năng:

Trong bối cảnh đó, pin lưu trữ không chỉ là một giải pháp kỹ thuật, mà là công nghệ đầu tiên cho phép hệ thống điện tách rời giữa sản xuất và tiêu thụ.

Khác với các nguồn điện truyền thống, pin lưu trữ không tạo ra điện năng mới. Giá trị của nó nằm ở khả năng tích trữ điện năng khi dư thừa và phát điện khi cần thiết. Điều này tưởng chừng đơn giản, nhưng lại mang ý nghĩa rất lớn: Hệ thống điện không còn bị “giam” trong thời gian thực.

Với sự xuất hiện của hệ thống lưu trữ điện năng, điện có thể được sản xuất khi điều kiện thuận lợi. Ví dụ khi có nắng, hoặc gió mạnh và được sử dụng vào thời điểm phù hợp với nhu cầu. Đây là một sự thay đổi mang tính cấu trúc (tương tự như việc ngành vận tải chuyển từ vận chuyển hàng rời sang vận chuyển container).

Không dừng lại ở đó, hệ thống pin lưu trữ hiện đại còn có khả năng phản ứng trong mili-giây, cung cấp các dịch vụ quan trọng: Ổn định tần số, điều chỉnh điện áp và dự phòng công suất. Điều này khiến lưu trữ điện năng trở thành một thành phần trung tâm trong vận hành hệ thống điện hiện đại.

Trong kỷ nguyên năng lượng tái tạo, pin lưu trữ không còn là thiết bị bổ trợ, mà đang dần trở thành một “hạ tầng mềm” giúp hệ thống điện vận hành linh hoạt và ổn định.

Giá trị hệ thống của pin lưu trữ:

Pin lưu trữ không tạo ra điện năng mới, nhưng tạo ra giá trị thông qua việc tối ưu vận hành hệ thống. Giá trị này thể hiện ở khả năng dịch chuyển điện năng - từ thời điểm dư thừa, sang thời điểm thiếu hụt, giảm phụ tải đỉnh, hạn chế nhu cầu đầu tư nguồn điện chi phí cao và nâng cao độ ổn định vận hành. Khi tỷ trọng năng lượng tái tạo tăng cao, giá trị này càng trở nên rõ rệt.

Nghịch lý kinh tế - Giá trị hệ thống lớn, lợi ích tài chính nhỏ:

Mặc dù vai trò đã rõ ràng, việc triển khai pin lưu trữ vẫn còn hạn chế ở nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Nguyên nhân thường được nhắc đến là chi phí cao, nhưng thực chất, đây chỉ là bề nổi của vấn đề. Cốt lõi nằm ở một nghịch lý kinh tế: Giá trị mà pin lưu trữ mang lại cho hệ thống điện lớn hơn nhiều so với lợi ích mà nhà đầu tư có thể thu được.

Khi một hệ thống lưu trữ điện năng hoạt động, nó giúp giảm phụ tải đỉnh, qua đó giảm nhu cầu đầu tư các nhà máy điện chạy giờ cao điểm, vốn có chi phí rất lớn. Hệ thống lưu trữ giúp cho các nhà máy không phải liên tục tắt máy và khởi động lại gây tốn kém. Nó cũng giúp giảm chi phí vận hành, giảm rủi ro mất cân bằng hệ thống và tăng khả năng tích hợp năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, phần lớn các lợi ích này không được phản ánh trực tiếp vào dòng tiền của người đầu tư.

Một hộ gia đình lắp đặt pin lưu trữ có thể tiết kiệm chi phí điện, nhưng mức tiết kiệm này thường không đủ để bù đắp chi phí đầu tư trong thời gian hợp lý, nếu không có cơ chế giá phù hợp. Trong khi đó, hệ thống điện lại hưởng lợi rất lớn từ việc giảm áp lực phụ tải và tăng độ ổn định. Đây là một ví dụ điển hình của “ngoại ứng tích cực” trong kinh tế học, khi lợi ích xã hội lớn hơn lợi ích cá nhân. Trong những trường hợp như vậy, thị trường tự do thường không thể cung cấp mức đầu tư tối ưu.

Pin lưu trữ không chỉ là một thiết bị công nghệ, mà là một phần của cấu trúc hệ thống điện. Nếu thị trường không trả tiền cho các dịch vụ mà lưu trữ cung cấp, công nghệ này sẽ không thể phát triển tương xứng với vai trò của nó.

Ai sẽ trả tiền cho pin lưu trữ?

Câu hỏi “ai trả tiền” thực chất không có một câu trả lời duy nhất. Thay vào đó, chi phí của lưu trữ điện năng cần được phân bổ giữa nhiều chủ thể trong hệ thống.

Người tiêu dùng có thể đóng vai trò thông qua việc đầu tư các hệ thống lưu trữ tại chỗ, đặc biệt khi có biểu giá điện theo thời gian đủ rõ ràng để tạo động lực kinh tế. Doanh nghiệp điện lực có thể đầu tư các hệ thống lưu trữ điện năng quy mô lớn nhằm tối ưu vận hành hệ thống và giảm chi phí dài hạn. Nhà nước có thể hỗ trợ thông qua các cơ chế tài chính và chính sách trong giai đoạn đầu.

Tuy nhiên, nếu chỉ dừng ở việc xác định “ai trả tiền”, bài toán sẽ không có lời giải bền vững. Vấn đề cốt lõi nằm ở chỗ: Cần trả tiền cho dịch vụ mà lưu trữ điện năng cung cấp, chứ không phải cho bản thân thiết bị.

Khi các dịch vụ như cân bằng cung - cầu theo thời gian, ổn định tần số và dự phòng công suất được định giá đầy đủ, pin lưu trữ sẽ có dòng tiền tự nhiên. Khi đó, câu hỏi “ai trả tiền” sẽ được giải quyết thông qua cơ chế thị trường, thay vì các quyết định hành chính.

Thiết kế thị trường điện - Yếu tố quyết định:

Để pin lưu trữ phát triển đúng vai trò, thị trường điện cần phản ánh giá trị theo thời gian và theo dịch vụ. Giá điện theo thời gian sử dụng giúp tạo động lực dịch chuyển phụ tải, trong khi thị trường dịch vụ phụ trợ cho phép các nguồn lực (như pin lưu trữ) tham gia cung cấp dịch vụ ổn định hệ thống và được trả tiền tương xứng. Nhiều nước trên thế giới đã tìm ra lời giải và hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS) toàn cầu đã có công suất đặt hơn 150 GW/360 GWh vào cuối năm 2024.

Bên cạnh đó, cơ chế cho phép các nguồn phân tán tham gia thị trường sẽ giúp khai thác hiệu quả các hệ thống lưu trữ điện năng quy mô nhỏ, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành tổng thể.

Điều kiện để pin lưu trữ phát triển theo cơ chế thị trường:

Một thị trường điện phù hợp với hệ thống điện mới cần hội tụ ba yếu tố: Giá điện phản ánh theo thời gian sử dụng do thị trường quyết định, cơ chế trả tiền cho các dịch vụ hệ thống và khả năng tích hợp các nguồn phân tán. Khi các yếu tố này được thiết lập đồng bộ, pin lưu trữ sẽ phát triển dựa trên tín hiệu thị trường, thay vì phụ thuộc vào hỗ trợ hành chính.

Vai trò của EVN trong kỷ nguyên lưu trữ điện năng:

Trong bối cảnh hệ thống điện đang chuyển đổi, vai trò của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) không thể giữ nguyên như trước.

Theo truyền thống, EVN đảm nhiệm vai trò trung tâm trong chuỗi giá trị điện lực - từ phát điện, truyền tải, đến phân phối và bán lẻ. Mô hình này phù hợp với một hệ thống điện tập trung - nơi dòng điện đi theo một chiều từ nhà máy đến người tiêu dùng.

Tuy nhiên, trong kỷ nguyên của năng lượng tái tạo và hệ thống lưu trữ điện năng, hệ thống điện đang trở nên đa chiều và phân tán hơn. Điện không chỉ được sản xuất từ các nhà máy lớn, mà còn từ hàng triệu nguồn nhỏ (như điện mặt trời mái nhà). Pin lưu trữ cho phép các nguồn này tham gia tích cực hơn vào hệ thống.

Trong bối cảnh đó, EVN cần chuyển từ vai trò “nhà cung cấp điện” sang vai trò “điều phối hệ thống năng lượng”. Điều này bao gồm việc đầu tư và vận hành các hệ thống lưu trữ điện năng quy mô lớn nhằm tối ưu vận hành lưới điện. Đồng thời, EVN cần đóng vai trò trung tâm trong việc xây dựng, vận hành thị trường điện, bảo đảm các tín hiệu giá phản ánh đúng chi phí và giá trị.

EVN cũng có thể đóng vai trò thúc đẩy các mô hình mới (như nhà máy điện ảo) - nơi các nguồn phân tán và hệ thống lưu trữ điện năng được kết nối, điều phối như một thực thể thống nhất.

Quan trọng hơn, EVN cần trở thành cầu nối giữa chính sách và thị trường, giữa mục tiêu an ninh năng lượng và hiệu quả kinh tế.

Như vậy, trong hệ thống điện mới, vai trò của EVN sẽ không chỉ là cung cấp điện, mà là điều phối một hệ sinh thái năng lượng. Trong hệ sinh thái đó, lưu trữ điện năng chính là công cụ bảo đảm tính linh hoạt và ổn định.

Việt Nam đang đứng trước cơ hội tiềm năng:

Quy hoạch điện VIII điều chỉnh đã đặt ra mục tiêu tăng mạnh tỷ trọng năng lượng tái tạo; đồng thời định hướng phát triển hệ thống lưu trữ điện năng với quy mô hàng chục GW trong những năm tới. Đây là một bước đi quan trọng, nhưng để hiện thực hóa mục tiêu này, cần có những thay đổi đồng bộ về thể chế và thị trường.

Việt Nam đang ở trong một cơ hội đặc biệt: Hệ thống điện chưa hoàn toàn cố định, thị trường điện đang trong quá trình phát triển và công nghệ lưu trữ điện năng đang bước vào giai đoạn giảm chi phí nhanh. Nếu tận dụng tốt giai đoạn này, Việt Nam có thể xây dựng một hệ thống điện hiện đại ngay từ đầu, tránh được những chi phí điều chỉnh lớn trong tương lai.

Kết luận:

Sự phát triển của năng lượng tái tạo đang làm thay đổi bản chất của hệ thống điện. Trong hệ thống đó, pin lưu trữ không còn là một công nghệ tùy chọn, mà là một điều kiện cần để bảo đảm vận hành ổn định và hiệu quả. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất không nằm ở công nghệ, mà ở cách thiết kế thị trường và phân bổ chi phí. Khi giá trị của lưu trữ điện năng được phản ánh đúng, thị trường sẽ tự điều tiết và thúc đẩy đầu tư. Trong quá trình đó, vai trò của EVN sẽ mang tính quyết định, không chỉ với tư cách là một doanh nghiệp điện lực, mà còn là kiến trúc sư của hệ thống điện tương lai.

Trong một thế giới ngày càng biến động, khả năng lưu trữ điện năng chính là khả năng kiểm soát rủi ro. Quốc gia nào làm chủ được công nghệ và thị trường lưu trữ điện năng, sẽ làm chủ được hệ thống năng lượng của mình./.

Đón đọc: Bảo đảm cung cấp điện mùa cao điểm và kịch bản cực đoan trong trạng thái không bình thường...

HỘI ĐỒNG KHOA HỌC TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tài liệu tham khảo:

1. International Energy Agency (2024): World Energy Outlook 2024 - Phân tích xu hướng phát triển năng lượng toàn cầu và vai trò của lưu trữ trong hệ thống điện có tỷ trọng năng lượng tái tạo cao.

2. BloombergNEF (2024): Energy Storage Market Outlook - Báo cáo thị trường lưu trữ năng lượng, xu hướng chi phí và triển vọng đầu tư toàn cầu.

3. Quyết định 768/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ban hành ngày 15/4/2025: “Điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050”.

4. Tập đoàn Điện lực Việt Nam (2023-2025): Báo cáo vận hành hệ thống điện và báo cáo thường niên -Thực tiễn vận hành, cắt giảm công suất năng lượng tái tạo và phụ tải giờ cao điểm.

5. TS. Nguyễn Huy Hoạch: Điện mặt trời mái nhà kết hợp pin lưu trữ - Giải pháp giảm phụ tải đỉnh hệ thống điện Việt Nam. NangluongVietNam online 05:06 | 17/03/2026.

6. TS. Nguyễn Huy Hoạch: Hộ gia đình tiêu thụ điện mức nào thì phù hợp lắp điện mặt trời mái nhà kết hợp pin lưu trữ theo Chỉ thị số 10/CT-TTg? NangluongVietNam online 07:33 | 01/04/2026.