Vì sao một tỉnh ở Trung Quốc vẫn bị thiếu điện nghiêm trọng dù sở hữu công viên năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới?

Nằm trên cao nguyên Tây Tạng ở tỉnh Thanh Hải, phía Tây Trung Quốc, một biển các tấm pin mặt trời trải dài trên diện tích 345 km2 biến nơi đây trở thành công viên quang điện lớn nhất thế giới. Với gần 265 km2 các tấm pin mới sắp được lắp đặt, công viên năng lượng mặt trời thuộc nhà nước ở huyện Gonghe, khu tự trị Tây Tạng Hải Nam, sẽ sớm chiếm một diện tích tương đương với thành phố Chicago của Mỹ.

Được xây dựng bởi Công ty Phát triển Thủy điện Hoàng Hà, công viên này được coi như một thành tựu ấn tượng trong bối cảnh chạy đua chuyển đổi xanh toàn cầu. Tuy vậy, tỉnh Thanh Hải lại đang chứng kiến một sự thiếu hụt lớn đầu tư vào các cơ sở tích trữ năng lượng bổ sung, dẫn đến sự mất cân bằng giữa cung và cầu điện. Nói một cách đơn giản, tỉnh có lúc có quá nhiều điện và có lúc lại quá ít, đặc biệt là vào ban đêm.

Vấn đề trở nên nghiêm trọng đến mức một số chuyên gia đề nghị các nhà hoạch định chính sách hạn chế tốc độ phát triển năng lượng sạch ở khu vực phía tây, đồng thời xem xét tập trung nhiều hơn vào việc tích trữ năng lượng và cung cấp điện dự phòng.

Công suất điện mặt trời áp đảo

Không khó để hiểu tại sao lại có một làn sóng đầu tư vào pin năng lượng mặt trời ở Thanh Hải. Tỉnh này có lượng ánh sáng mặt trời trung bình hàng năm hơn 2.000 giờ, cao thứ hai ở Trung Quốc, chỉ sau Tây Tạng. Nơi đây cũng thường xuyên có gió mạnh và là nơi có đầu nguồn của ba tuyến đường thủy được xếp vào hàng dài nhất và tấp nập nhất thế giới, bao gồm sông Hoàng Hà, sông Dương Tử và sông Mê Kông.

Theo Cục Năng lượng Thanh Hải, năng lượng mặt trời đứng đầu danh sách tổng công suất lắp đặt của tình, với 18,42 triệu kilowatt (chiếm 41,2% tổng sản lượng), tiếp theo là thủy điện với 12,61 triệu kilowatt (chiếm 28,2%) và năng lượng gió với 9,72 triệu kilowatt (21,8%).

Sự bùng nổ trong ngành năng lượng mặt trời của Thanh Hải trong 5 năm qua thật đáng kinh ngạc, với công suất lắp đặt năng lượng mặt trời tăng gần gấp đôi từ năm 2018 đến năm 2022. Tỉnh này hiện có gần 22 triệu kilowatt công suất năng lượng mặt trời và dự kiến ​​sẽ tăng lên 42 triệu kilowatt vào năm 2025.

Vì vậy, thật ngạc nhiên khi biết rằng vào các mùa ngoại trừ mùa hè, Thanh Hải phải đối mặt với tình trạng thiếu điện nghiêm trọng vì mặc dù lượng điện sản xuất dồi dào vào ban ngày nhưng lại không đủ điện vào ban đêm. Sự thiếu hụt này trở nên trầm trọng hơn vào những buổi tối mùa đông lạnh giá, khi nhiệt độ trung bình thấp xuống âm 20 độ C. Điều này khiến người dân phải tăng cường sưởi ấm trong nhà, dẫn đến lưới điện bị quá tải.

Do đó, mặc dù đã đầu tư hơn 70 tỷ nhân dân tệ vào năng lượng mặt trời từ năm 2018 đến năm 2022, tỉnh này đã chi khoảng 7 tỷ nhân dân tệ vào năm 2023 để mua điện đốt than từ bên ngoài tỉnh, theo dữ liệu từ Cục Năng lượng Thanh Hải.

Nguyên nhân cốt lõi của vấn đề là cơ cấu kinh tế địa phương và đầu tư quá mức vào các dự án năng lượng xanh vốn phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết và khí hậu.

Thanh Hải không đơn độc đối mặt với vấn đề này. Một số tỉnh và khu tự trị phía Tây có tỷ lệ năng lượng tái tạo cao, như Tân Cương, Ninh Hạ và Cam Túc, cũng phải đối mặt với vấn đề tương tự.

Nguồn điện không liên tục

Trong một hệ thống cân bằng, các nhà máy điện mặt trời tạo ra điện từ mặt trời vào ban ngày. Nguồn điện này chạy trực tiếp vào lưới điện và phần điện năng chưa sử dụng sẽ được đưa vào lưu trữ để có thể sử dụng vào ban đêm.

Nhưng do đầu tư vào kho tích trữ điện ở Thanh Hải không theo kịp tốc độ phát điện nên các nhà máy điện mặt trời buộc phải bỏ tới 3 đến 4 giờ quang điện vào ban ngày vì các cơ sở hiện có không đủ công suất để lưu trữ.

Người đứng đầu một nhà máy điện mặt trời thuộc nhà nước ở Tây Tạng Hải Nam nói với Caixin rằng nhà máy điện mặt trời 100 megawatt của họ phải ngừng phát điện ba giờ mỗi ngày vì lưới điện đơn giản là không thể xử lý lượng điện dư thừa.

Theo báo cáo phát triển năng lượng sạch năm 2022 của địa phương, số giờ sử dụng quang điện trung bình hàng năm của tỉnh Thanh Hải là khoảng 1.400-1.500 giờ, mặc dù nhận được hơn 2.000 giờ ánh sáng mặt trời mỗi năm. Theo báo cáo, trong số tất cả các khu vực giàu năng lượng mặt trời, Thanh Hải có tỷ lệ cắt giảm năng lượng mặt trời cao nhất.

Vấn đề cân bằng lưới điện

Vì không có năng lượng mặt trời được tạo ra vào ban đêm nên lưới điện cần được cân bằng với từ các nguồn khác, chẳng hạn như nhà máy than và thủy điện.

Nhưng Thanh Hải có số lượng nhà máy nhiệt điện than rất hạn chế. Tỉnh này đã tạm dừng xây dựng các nhà máy điện than trong ba năm qua.

Hiện nay, điện than chỉ chiếm 8% tổng nguồn điện của tỉnh. Công suất điện than chỉ dưới 4 triệu kW khó có thể bù đắp cho 30 triệu kW điện năng lượng mới hòa vào lưới điện hàng năm.

Một giải pháp tạm thời khác là mua điện từ các tỉnh khác. Theo ước tính, vào năm 2023, Thanh Hải đã mua 18 tỷ kilowatt giờ điện ngoài tỉnh, tăng so với 14 tỷ kWh của năm trước.

Tuy vậy, rào cản lớn là chi phí. Xét đến khoảng cách truyền tải điện xa, việc mua điện từ các tỉnh lân cận sẽ hợp lý hơn. Tuy nhiên, các tỉnh khác ở tây bắc Trung Quốc cũng phải đối mặt với những vấn đề tương tự, nghĩa là họ có ít nguồn năng lượng dự phòng hơn do phải phụ thuộc nhiều vào năng lượng mới.

Giải pháp tích trữ

Thanh Hải cũng đang tìm kiếm các giải pháp khác. Một là xây dựng thêm thủy điện tích năng – hồ chứa được hệ thống điện sử dụng để cân bằng phụ tải. Những cơ sở như vậy cho phép nguồn điện được duy trì liên tục khi điện từ các nguồn không liên tục như năng lượng mặt trời, gió và các nguồn năng lượng tái tạo khác không thể đáp ứng nhu cầu.

Lưu trữ năng lượng điện hóa là một phương pháp cũng được sử dụng rộng rãi khác. Tuy nhiên, chi phí cao và tuổi thọ ngắn của pin, thường từ 7 đến 8 năm, khiến các nhà máy điện mặt trời không thể thu hồi vốn. Nhiệt độ mùa đông cực thấp ở Thanh Hải cũng ảnh hưởng đến hiệu quả lưu trữ năng lượng điện hóa.

Khả năng bán điện dư thừa

Nhưng trong khi thiếu điện vào ban đêm thì lại có một lượng điện mặt trời dư thừa được tạo ra vào ban ngày. Thanh Hải hiện đang dư thừa nhu cầu về toàn bộ lượng điện mà nó sản xuất vào ban ngày. Năm 2023, tổng lượng điện tiêu thụ trên địa bàn tỉnh chưa đến 30% tổng công suất điện toàn tỉnh.

Phải làm gì với sức mạnh dư thừa này? Một giải pháp là gửi nó đến nơi cần thiết.

Phía nhập khẩu điện chính của Thanh Hải là tỉnh Hà Nam, miền trung Trung Quốc. Vào cuối năm 2020, dự án truyền tải dòng điện một chiều siêu cao áp (UHVDC) Thanh Hải-Hà Nam dài 1.587 km đi qua 4 tỉnh, đã được đưa vào vận hành để truyền tải tới 8 gigawatt năng lượng sạch, bao gồm cả năng lượng gió và mặt trời.

Nhưng trong những năm gần đây, Hà Nam cũng đang tăng cường công suất năng lượng mặt trời. Theo dữ liệu do địa phương công bố, tính đến tháng 10, công suất lắp đặt năng lượng mặt trời của tỉnh đã tăng gấp đôi so với hai năm trước đó.

Để mở rộng xuất khẩu năng lượng sạch, Thanh Hải cũng đang xem xét xây dựng thêm hai đường dây truyền tải điện siêu cao áp để kết nối với tỉnh Giang Tô phía đông Trung Quốc và khu tự trị phía tây nam Quảng Tây, Caixin cho biết.

Tuy nhiên, ngay cả với sự chênh lệch lớn giữa cung và cầu điện, nhiều dự án điện mặt trời lớn đã hoàn thành hoặc đang được xây dựng vẫn đang xếp hàng để hòa lưới điện. Theo người đứng đầu một nhà máy điện mặt trời thuộc sở hữu nhà nước ở tỉnh tự trị Tây Tạng Hải Nam, hơn 10 triệu kilowatt dự án năng lượng mặt trời đã hoàn thành đang chờ hòa lưới.

Theo Nikkei