Nâng cao độ ổn định của lưới điện tại Vương quốc Anh, Đan Mạch và Brazil

30/08/2025 12:24 Số lượt xem: 23

Máy bù đồng bộ Quinbrook tại Trạm biến áp Rothienorman của Cơ quan Truyền tải điện SSEN Transmission (Phía Bắc xứ Scotland, Vương quốc Anh) (Ảnh st)

Nhìn chung, Vương quốc Anh đang áp dụng cách tiếp cận theo định hướng thị trường để cung cấp quán tính cho lưới điện nhằm giải quyết tình trạng các nguồn lực dựa trên bộ nghịch lưu ngày càng tăng và sự suy giảm khối lượng quay do đóng cửa các nhà máy điện truyền thống.

Tháng 11/2024, NESO (Nhà điều hành hệ thống năng lượng quốc gia Vương quốc Anh) đã công bố trao năm hợp đồng với tổng giá trị dự kiến là 25,4 triệu bảng Anh để cung cấp 5GVA quán tính cho lưới điện Vương quốc Anh từ tháng 10 năm 2025 đến tháng 9 năm 2026, theo “Thị trường ổn định lưới điện trung hạn (Y-1)” mới.

Những người thắng thầu bao gồm ba nhà máy điện tuabin khí chu trình mở dựa trên tuabin khí SGT5-4000F do Công ty Drax (Vương quốc Anh) phát triển và hiện đang trong quá trình xây dựng. Các nhà máy điện này trang bị bộ ly hợp giữa tuabin khí và máy phát điện để tạo điều kiện cung cấp quán tính. Hai tuabin khí 13E2 đã cải tiến, trước đây là một phần của Nhà máy điện chu trình kết hợp Deeside của Công ty đa quốc gia Triton, và một tổ máy thủy điện tích năng (tại Nhà máy điện Drax Cruachan) cũng đã thắng thầu.

Các nhà máy điện dựa trên tuabin khí cải tạo đóng vai trò nổi bật vì Thị trường ổn định lưới điện trung hạn (Y-1) tập trung vào các dự án cung cấp quán tính có thể đi vào hoạt động trong vòng một năm.

Dự kiến những hợp đồng đầu tiên này sẽ mang lại khoản tiết kiệm dự kiến cho hộ tiêu thụ là 47,3 triệu bảng Anh. NESO cho biết việc trao các hợp đồng này sẽ giúp đóng góp vào sự ổn định của hệ thống điện Vương quốc Anh bằng cách "cung cấp các giải pháp tiết kiệm chi phí, không phát thải cacbon có thể dùng để tăng quán tính của hệ thống trong các khoảng thời gian thiếu hụt."

Thiết kế của thị trường ổn định mới nảy sinh từ một dự án khởi xướng vào năm 2021 nhằm xác định cách tốt nhất để thiết lập một "thị trường ổn định lâu dài" cho Vương quốc Anh, dựa trên chương trình "Stability Pathfinders"^(*) của NESO trước đó.

Dự án thiết kế thị trường này kết thúc với mục đích phát triển việc cung cấp dịch vụ ổn định trong nhiều khoảng thời gian. Do đó, các thị trường ổn định mới được chia nhỏ như sau:

Dài hạn (Y-4), thực hiện dài hạn bốn năm;
Trung hạn (Y-1), thực hiện trong một năm; và
Ngắn hạn (D-1) để thực hiện theo ngày liên tục.

Năm 2024, NESO đã triển khai vòng đấu thầu đầu tiên cho Thị trường trung hạn (Y-1) như một ưu tiên để tiếp cận khả năng quán tính từ các tài sản lưới điện có sẵn trên nền tảng tính khả dụng cao, như đã lưu ý. Thông qua các hợp đồng hàng năm, thị trường này cung cấp sự chắc chắn về doanh thu cho những người tham gia thị trường đồng thời giảm rủi ro cho NESO khi các giai đoạn quán tính thấp trở nên thường xuyên hơn và không thể đoán trước.

Như đã nêu trong Báo cáo Rủi ro Tần số và Kiểm soát của NESO, hệ thống điện phải luôn vận hành ở mức cao hơn ngưỡng quán tính mục tiêu tối thiểu – hiện tại là 120GVA.

Tháng 11 năm 2024, sau khi kết thúc vòng đấu thầu đầu tiên của Thị trường ổn định trung hạn (Y-1) với việc trao 5GVA nêu trên, NESO đã triển khai giai đoạn bày tỏ sự quan tâm cho vòng đấu thầu thứ hai.

Ngày 17 tháng 1 năm 2025, NESO đã phát hành thông báo mời thầu vòng thứ hai này cho những người tham gia thị trường có liên quan, với mục tiêu mua 15GVA quán tính để thực hiện từ tháng 10 năm 2026 đến tháng 9 năm 2027.

Tiến trình ổn định lưới điện

Mười hai dự án được trao vào năm 2020 theo giai đoạn 1 của quy trình đấu thầu Stability Pathfinder, hiện đang hoạt động, cung cấp khoảng 12,5GVA cho lưới điện. Các dự án là: Cruachan (Drax) 533,3MVA; Killingholme (Uniper) 2 x 1.430MVA; Grain (Uniper) 2 x 1.729MVA; Rassau (Welsh Power) 750MVA; Deeside (Triton) 2 x 1.553MVA; Lister Drive (Statkraft) 2 x 450MVA; và Keith (Statkraft) 2 x 450MVA.

Giai đoạn 2 của chương trình Stability Pathfinder đã chứng kiến việc ký kết 10 hợp đồng vào tháng 4 năm 2022 cho bốn công ty (Statkraft (Na Uy), TINZ Programme 1 ProjectCo 3 (Vương quốc Anh), Zenobe (Vương quốc Anh) và WP Grid Services (Vương quốc Anh)) để cung cấp quán tính (tổng cộng 6,75GVA) và mức độ ngắn mạch (11,55GVA) tại Scotland.

Các hợp đồng trao trong Giai đoạn 2 nhằm “giải quyết các vấn đề tiềm ẩn về ổn định lưới điện phát sinh do việc sắp đóng cửa các nhà máy điện hạt nhân ở Scotland và miền bắc xứ Anh, cũng như số lượng các trang trại điện gió trên bờ và ngoài khơi ngày càng tăng ở xứ Scotland.”

Năm trong số các gói thầu thành công trong Giai đoạn 2 liên quan đến máy bù đồng bộ với bánh đà, trong khi năm gói thầu còn lại sử dụng tích trữ bằng pin và "lần đầu tiên trên thế giới sử dụng biến tần tạo lưới điện mới tại nhiều địa điểm trên khắp khu vực để cải thiện quán tính và mức độ ngắn mạch."

Các công ty trúng thầu Giai đoạn 2 của Stability Pathfinder là: bộ tích trữ bằng pin tạo lưới điện của Coylton (Statkraft), Neilston (Statkraft), Blackhillock (Zenobe Energy); Eccles (Zenobe Energy); máy bù đồng bộ của Beatrice (TINZ Programme 1 ProjectCo 3), Gretna (WP Grid Services/Quinbrook), Rothienorman (WP Dịch vụ Lưới điện/Quinbrook), Thurso South (WP Dịch vụ Lưới điện/Quinbrook), Neilston (WP Dịch vụ lưới điện/Quinbrook) và bộ tích trữ bằng pin định hình lưới điện của Kilmarnock South (Zenobe Energy).

Quá trình đấu thầu Stability Pathfinder Giai đoạn 3 đã kết thúc tháng 11 năm 2022 với việc trao hợp đồng máy bù đồng bộ cho sáu công ty Statkraft (Na Uy), Transmission Investment Holdings (Vương quốc Anh), Conrad (Vương quốc Anh), WP (Vương quốc Anh), Green Frog Ventures (Scotland) và RWE (Đức) với tổng giá trị là 1,3 tỷ bảng Anh để cung cấp quán tính (tổng cộng 17,08GVA) và mức độ ngắn mạch (khoảng 8,72GVA) tại xứ Anh và xứ Wales.

Máy bù đồng bộ Rothienorman mới đây (thuộc dự án Giai đoạn 2 đầu tiên đi vào hoạt) đã được vận hành. Dự kiến, các dự án Giai đoạn 2 và 3 còn lại sẽ đi vào hoạt động trong phần còn lại của năm 2025 và sang năm 2026.

Công ty Quinbrook đang triển khai bảy dự án máy bù đồng bộ tại Vương quốc Anh. Dự án đầu tiên đã khởi công xây dựng tại Rothienorman vào tháng 2 năm 2023 với các thiết bị chính do Siemens Energy cung cấp.

Nhu cầu dịch vụ phụ trợ tăng mạch ở Đan Mạch

Trong khi đó, tại Đan Mạch, nhu cầu về các dịch vụ phụ trợ để cân bằng lưới điện ngày càng tăng. Đến năm 2040, Công ty Sở hữu và Vận hành Năng lượng Energinet (Đan Mạch) dự kiến nhu cầu về các dịch vụ phụ trợ sẽ tăng khoảng 150%. Một báo cáo mới nêu bật điều này, thúc đẩy việc tìm kiếm các megawatt linh hoạt để cân bằng hệ thống điện trong tương lai.

Sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng tái tạo như các trang trại tuabin gió và mặt trời, kết hợp với ít nhà máy điện nhiệt truyền thống hơn, khiến việc duy trì sự cân bằng giữa tiêu thụ điện và sản xuất điện ngày càng khó khăn. Do đó, Energinet dự đoán rằng nhu cầu về các dịch vụ phụ trợ để cân bằng lưới điện sẽ tăng đáng kể trong những năm tới.

“Chúng ta sẽ cần nhiều megawatt hơn cho các dịch vụ phụ trợ trong hệ thống điện tương lai. Đến năm 2030, chúng ta sẽ phụ thuộc rất nhiều vào các nguồn năng lượng tái tạo luôn biến động. Điều này sẽ thách thức an ninh cung cấp điện”, Thomas Dalgas Fechtenburg, Giám đốc cấp cao tại Energinet cho biết.

Energinet vừa công bố báo cáo Triển vọng dịch vụ phụ trợ 2024-2040, trong đó dự báo nhu cầu dịch vụ phụ trợ của Energinet đến năm 2040. Energinet cho biết những dự báo này cung cấp ước tính chính xác nhất của công ty về nhu cầu dịch vụ lưới điện phụ trợ trong một hệ thống năng lượng còn xanh hơn, nơi mà hệ thống năng lượng mặt trời và gió tạo ra những biến động lớn hơn trong sản xuất điện và nơi mà mức tiêu thụ điện dự kiến sẽ tăng khi máy bơm nhiệt, ô tô điện, v.v. thay thế nhiên liệu hóa thạch.

Nhu cầu ngày càng tăng của Energinet đối với các dịch vụ phụ trợ (tổng giá trị mua sắm trung bình trên tất cả các dịch vụ phụ trợ) (Ảnh: st)

Thomas Dalgas Fechtenburg cho biết ông và các đồng nghiệp tại Energinet “có giải pháp khôi phục và duy trì sự cân bằng trong hệ thống điện, đảm bảo nguồn cung ổn định và an toàn cả trong những ngày có nhu cầu cao và thời tiết bất lợi.

“Chúng tôi cần mọi người tham gia sản xuất hoặc tiêu thụ điện một cách linh hoạt. Energinet có thể hướng dẫn và hỗ trợ bạn thông qua việc gia nhập thị trường. Nhưng điều thiết yếu là mọi người đều đóng góp vào quá trình chuyển dịch xanh và cung cấp các megawatt linh hoạt của họ. Mỗi megawatt đều có giá trị và các công ty cung cấp dịch vụ phụ trợ cho Energinet sẽ hưởng lợi về cả lợi nhuận tài chính và lợi nhuận xanh”, ông nhấn mạnh rằng các nhà cung cấp dịch vụ phụ trợ có thể hưởng lợi từ việc giúp duy trì sự cân bằng của lưới điện.

Ngoài ra, ông lưu ý rằng không chỉ những người tham gia thị trường “cổ điển” như các nhà máy điện mới có thể cung cấp các dịch vụ phụ trợ. May mắn thay, ngày càng nhiều công ty nhận ra lợi ích kinh tế của tính linh hoạt trong sản xuất và tiêu thụ điện. Tuy nhiên, các thị trường dịch vụ phụ trợ còn lâu mới bão hòa, Energinet lưu ý.

Máy bù đồng bộ dùng cho Brazil

Brazil cũng đang vật lộn với vấn đề nguồn năng lượng tái tạo luôn biến động không ổn định ngày càng tăng trên lưới điện của mình và Tập đoàn Andritz (Áo) báo cáo rằng họ đang giúp tăng cường sự ổn định của lưới điện Brazil bằng cách cung cấp các máy bù đồng bộ.

Tập đoàn Andritz cho biết các yêu cầu pháp lý mới và cân bằng năng lượng sạch hơn, đa dạng hơn đặt ra những thách thức mới cho các nhà điều hành lưới điện có nhiệm vụ duy trì nguồn cung cấp điện ổn định, đồng thời lưu ý rằng máy bù đồng bộ là giải pháp đáng tin cậy, đã được chứng minh, tiết kiệm chi phí và thông minh cho những vấn đề này, đồng thời đang củng cố độ dẻo dai của lưới điện, "vốn bị ảnh hưởng tiêu cực bởi các nhà máy điện gió và mặt trời trên toàn thế giới."

Cụ thể, Andritz đã ký hai hợp đồng cung cấp các hệ thống máy bù đồng bộ mới cho Brazil, cả hai dự án này đều bao gồm việc cung cấp máy 330MVAr. “Việc lắp đặt các hệ thống này là một bước quan trọng hướng tới việc cân bằng và ổn định hệ thống điện của Brazil”, Andritz cho biết, “chúng giúp cải thiện hiệu quả của hệ thống và đảm bảo nguồn cung cấp điện đáng tin cậy hơn cho tương lai.” Một trong những máy bù đồng bộ sẽ hỗ trợ các đường dây truyền tải giữa Bahia và Minas Gerais, và máy bù đồng bộ còn lại sẽ hỗ trợ khu vực Ceará Crateús.

Chế tạo máy bù đồng bộ tại cơ sở Andritz ở Araraquara, Brazil (ảnh: Andritz)

Sérgio Gomes, Giám đốc bán hàng của Andritz Hydropower tại Brazil, cho biết sự tồn tại của Trung tâm chế tạo Andritz ở Araraquara, São Paulo, đóng vai trò trung tâm trong việc giành được các hợp đồng này nhờ khả năng sản xuất "các máy bù đồng bộ chất lượng cao đáp ứng các yêu cầu khắt khe của lưới điện hiện đại".