ANH – Theo số liệu từ Công ty tư vấn năng lượng toàn cầu độc lập Ember, năng lượng mặt trời (PV – photovoltaic) đã lần đầu tiên trở thành nguồn điện chính của liên minh châu Âu (EU) vào tháng 6/2025, chiếm 22,1% trong toàn bộ lượng điện được tạo ra tại EU. Lượng điện tái tạo ngày càng tăng trong hệ thống đang thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của ngành. Lưới điện đang chứng kiến sự chuyển dịch khi các hệ thống năng lượng tái tạo ngày càng đảm nhận các chức năng quan trọng cần thiết cho hoạt động của lưới. Các nhà máy điện hybrid năng lượng mặt trời (PV-BESS) (*) cũng như các hệ thống pin lưu trữ năng lượng độc lập (BESS) có thể cung cấp các dịch vụ hệ thống giúp duy trì sự ổn định của lưới điện. Đồng thời, phân khúc thị trường này mở ra các mô hình kinh doanh mới, giúp các dự án PV-BESS hay BESS độc lập trở nên hấp dẫn hơn đối với các nhà đầu tư. (*) Nhà máy PV-BESS (hybrid ): là nhà máy điện mặt trời kết hợp với hệ thống lưu trữ năng lượng. Hệ thống BESS (battery energy storage system) độc lập: chỉ là hệ thống pin lưu trữ, có thể sạc hoặc xả vào lưới điện, tùy theo nhu cầu.
Dịch vụ hệ thống là gì? Dịch vụ hệ thống là các dịch vụ cần thiết để đảm bảo hệ thống điện, đặc biệt là lưới điện, hoạt động ổn định và đáng tin cậy.
Dịch vụ hệ thống bao gồm các chức năng sau:
– Duy trì sự ổn định tần số (50 hertz) (1): + Quán tính hệ thống điện (quán tính tổng hợp, dự phòng quay) (2) + Công suất cân bằng (3)
– Duy trì ổn định điện áp: công suất phản kháng (4) – An ninh cung cấp/ khôi phục dịch vụ: khả năng khởi động lại (black start), khả năng hoạt động ngoài lưới điện (5) – Quản lý vận hành/ ổn định lưới: quản lý tắc nghẽn do quá tải, điều phối lại kế hoạch sản xuất điện
Trong đó: (1) Tần số của lưới điện: (50 hertz ở Việt Nam và châu Âu, 60 hertz ở Bắc Mỹ) là thước đo sự cân bằng giữa sản xuất điện và tiêu thụ điện. Khi sản xuất và tiêu thụ không bằng nhau, tần số sẽ thay đổi, dẫn đến nguy cơ mất ổn định hệ thống. (2) Quán tính hệ thống điện: là khả năng chống lại sự thay đổi đột ngột của tần số. Quán tính đến từ khối lượng quay lớn của các máy phát điện đồng bộ (như nhà máy nhiệt điện, thủy điện). Quán tính càng lớn, tốc độ thay đổi tần số khi có sự cố càng chậm, giúp các hệ thống điều khiển có đủ thời gian để phản ứng. – Quán tính tổng hợp: là chức năng được mô phỏng và cung cấp bởi các nguồn năng lượng tái tạo (như tua-bin gió hoặc hệ thống pin lưu trữ năng lượng BESS) sử dụng thiết bị điện tử công suất (power electronics). Vì các nguồn tái tạo không có khối lượng quay lớn như máy phát truyền thống, chúng cần “giả lập” quán tính để hỗ trợ lưới điện. – Dự phòng quay: là công suất phát điện bổ sung được cung cấp bởi các máy phát đang hoạt động (đang quay) nhưng chưa phát hết công suất tối đa. Chúng có thể tăng sản lượng điện gần như ngay lập tức (trong vài giây) để bù đắp sự thiếu hụt công suất đột ngột, giúp ổn định tần số ở giai đoạn đầu. (3) Công suất cân bằng: là lượng công suất dự trữ được sử dụng để duy trì sự cân bằng giữa tổng lượng điện sản xuất và tổng lượng điện tiêu thụ trong thời gian thực. Đây là các dịch vụ điều khiển tần số ở các mốc thời gian chậm hơn so với quán tính hoặc dự phòng quay. (4) Công suất phản kháng: là thành phần công suất cần thiết để tạo ra từ trường cho các thiết bị điện cảm (như máy biến áp, động cơ điện). Nó không thực hiện công có ích nhưng cực kỳ quan trọng để duy trì và điều chỉnh điện áp trong lưới điện. Việc kiểm soát công suất phản kháng là then chốt để đảm bảo điện áp ổn định. (5) Khởi động lại: là khả năng khởi động lại toàn bộ hoặc một phần lưới điện sau khi xảy ra sự cố mất điện trên diện rộng mà không cần nguồn điện bên ngoài. Đây là một dịch vụ cực kỳ quan trọng cho an ninh lưới điện. Khả năng hoạt động ngoài lưới điện: là khả năng của một hệ thống phát điện (ví dụ: nhà máy điện mặt trời có hệ thống pin lưu trữ BESS) có thể tiếp tục cung cấp điện cục bộ cho một khu vực cô lập khi lưới điện chính bị ngắt kết nối hoặc gặp sự cố.
Trên khắp khu vực châu Âu, các dịch vụ hệ thống chủ yếu được cung cấp bởi các doanh nghiệp điều hành hệ thống truyền tải (TSO – transmission system operators) và các doanh nghiệp điều hành hệ thống phân phối (DSO – distribution system operators). Mỗi quốc gia có các mô hình khác nhau để mở cửa thị trường (đấu thầu công khai, thỏa thuận song phương) và tích hợp công nghệ (nhà máy điện hóa thạch/ nhiệt điện, nhà máy PV-BESS).
Không như cơ chế đảm bảo công suất (capacity mechanism) (*), các dịch vụ hệ thống liên quan đến việc phản ứng một cách linh hoạt với những thay đổi trong lưới điện. Trong một hệ thống có tỷ trọng điện năng từ các nguồn tái tạo đang gia tăng, tầm quan trọng của dịch vụ hệ thống đang ngày càng tăng. Điều này là do: (*) Cơ chế đảm bảo công suất: là một công cụ trong thị trường điện nhằm đảm bảo luôn có đủ nguồn phát điện sẵn sàng đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong mọi thời điểm. Thay vì chỉ thanh toán cho lượng điện được phát ra, cơ chế này chi trả cho khả năng sẵn sàng cung cấp điện của các đơn vị cung cấp điện.
– Các nguồn năng lượng không liên tục dẫn đến sự biến động nhiều hơn trong lưới điện, nghĩa là các độ lệch tần số mạnh hơn cần được cân bằng trở lại.
– Nếu không có các nhà máy điện truyền thống, quán tính vật lý trước đây do các máy đồng bộ cung cấp sẽ không còn ổn định được lưới điện nữa.
Do đó, việc áp dụng các dịch vụ hệ thống của nhà máy PV-BESS hoặc hệ thống pin lưu trữ năng lượng BESS sẽ rất quan trọng trong việc xác định liệu một hệ thống năng lượng sử dụng phần lớn các nguồn năng lượng tái tạo có thể hoạt động hay không. Các nhà máy điện tái tạo không có hệ thống hệ thống pin lưu trữ BESS cũng có thể cung cấp các dịch vụ hệ thống, mặc dù ở mức độ hạn chế: chúng có thể cung cấp công suất phản kháng.
Thị trường cho dịch vụ hệ thống: cơ hội kinh doanh cho các nhà máy PV-BESS CHLB Đức đang áp dụng nhiều cơ chế mua sắm và thị trường dành cho dịch vụ hệ thống, trong đó một số nhà máy điện mặt trời hybrid và hệ thống pin độc lập đã tham gia ở một mức độ nhất định. Tuy nhiên, việc cải cách các chương trình này sắp tới sẽ tạo ra các mô hình kinh doanh mới cho các loại hệ thống này:
– Thị trường cho công suất cân bằng Công suất cân bằng là nguồn dự phòng vận hành, giúp cân bằng giữa tổng lượng điện sản xuất và tổng lượng điện tiêu thụ, nhằm duy trì tần số đường dây điện ổn định ở mức 50 Hz. Thị trường này được quản lý thông qua regelleistung.net, nền tảng cung cấp dịch vụ cân bằng công suất điện năng, nơi các doanh nghiệp vận hành hệ thống truyền tải mua công suất cân bằng thông qua đấu thầu. Hệ thống pin lưu trữ năng lượng (BESS) đã bao phủ một phần nhỏ của thị trường cân bằng: theo công ty Synertics, một phân tích dữ liệu từ regelleistung.net cho thấy thị phần của hệ thống BESS trong khối lượng tiền tiêu chuẩn (1) cho dự phòng sơ cấp (FCR – frequency containment reserve) (2) là 18% vào năm 2024. (1) Khối lượng tiền tiêu chuẩn (prequalification volume): là tổng dung lượng công suất (thường tính bằng megawatt – MW) mà các nhà cung cấp dịch vụ (ví dụ: nhà máy điện, hệ thống pin lưu trữ) đã được các đơn vị điều hành hệ thống truyền tải (TSO) chứng nhận đủ điều kiện kỹ thuật để cung cấp dịch vụ dự phòng sơ cấp (FCR) trên thị trường. (2) Dự phòng sơ cấp: là loại công suất cân bằng phản ứng nhanh nhất (trong vài giây) để ngăn chặn sự thay đổi đột ngột của tần số lưới điện.
– Thị trường cho công suất phản kháng Công suất phản kháng là công suất điện không thực hiện công việc (không sinh ra nhiệt hay chuyển động), nhưng lại thiết yếu để duy trì điện áp và sự ổn định của lưới điện. Tại CHLB Đức, công suất phản kháng được quản lý thông qua các thỏa thuận song phương giữa các doanh nghiệp sản xuất nhiệt điện lớn và dùng nhiên liệu hóa thạch với các doanh nghiệp vận hành lưới điện. Tuy nhiên, khi các nhà máy điện truyền thống bị loại bỏ khỏi lưới điện, số lượng nhà cung cấp đang giảm nhanh chóng. Để thích ứng với tình hình mới, vào năm 2025, CHLB Đức đã bắt đầu dần giới thiệu một hệ thống được hỗ trợ bởi thị trường cung ứng công suất phản kháng. Điều này mở ra cơ hội cho các doanh nghiệp sản xuất năng lượng tái tạo, phi tập trung, hệ thống pin lưu trữ năng lượng BESS và máy điện phân tham gia vào việc cung cấp công suất phản kháng. Doanh nghiệp điều hành lưới điện 50 hertz đã khởi động một dự án thí điểm ban đầu với một cuộc gọi thầu vào tháng 4 năm 2025.
– Thị trường cho quán tính hệ thống điện và đặc tính tạo lưới của nhà máy PV-BESS hay hệ thống pin lưu trữ BESS Quán tính hệ thống điện phản ứng tức thì để ổn định tần số lưới điện chỉ trong vòng vài mili giây sau khi xảy ra sự cố mất điện, khiến nó trở thành một dịch vụ hệ thống cực kỳ quan trọng. Trước đây, dịch vụ này là một sản phẩm phụ tự nhiên từ bánh đà trong các nhà máy điện truyền thống quy mô lớn. Với việc các nhà máy điện truyền thống đang dần bị loại bỏ, CHLB Đức đang tạo ra một thị trường cho quán tính hệ thống điện, dự kiến sẽ được triển khai bởi tất cả bốn doanh nghiệp điều hành hệ thống phân phối (DSO) vào tháng 1 năm 2026.
Mục tiêu là cho phép các công suất tái tạo/ hệ thống pin lưu trữ BESS tham gia vào thị trường này. Yêu cầu kỹ thuật là các hệ thống phải cung cấp chức năng tạo lưới, điều này có thể thực hiện được nếu chúng được trang bị bộ biến đổi tạo lưới điện (grid-forming inverter) (*). (*) Bộ biến đổi tạo lưới điện: là công nghệ phần cứng và phần mềm cho chức năng “tạo lưới”.
Khả năng khởi động lại, kiểm soát độc lập tần số và điện áp sẽ phụ thuộc vào sự tồn tại của công nghệ tạo lưới điện, bao gồm hệ thống pin lưu trữ năng lượng BESS và bộ biến đổi tạo lưới. Điều này sẽ cho phép thực hiện các dịch vụ hệ thống phức tạp, thay thế cho các dịch vụ trước đây được cung cấp bởi các nhà máy điện truyền thống. CHLB Đức đã thực hiện một bước quan trọng hướng tới mục tiêu này vào năm 2024 và 2025 với việc ban hành các hướng dẫn kỹ thuật và tiêu chuẩn về đặc tính tạo lưới điện của bộ biến đổi.
Tác động kinh tế đến các doanh nghiệp đầu tư và các doanh nghiệp điều hành nhà máy Một phần lợi nhuận của các nhà máy điện hybrid PV-BESS hoặc hệ thống pin lưu trữ năng lượng BESS độc lập được tạo ra thông qua các giao dịch chênh lệch giá và bán điện trên thị trường giao ngay. Do đó, dòng thu nhập và lợi nhuận hệ thống phát sinh phụ thuộc vào giá thị trường biến động. Các giao dịch chênh lệch giá cung cấp một cơ sở cho các khoản đầu tư, trong khi các dịch vụ hệ thống có thể thúc đẩy lợi nhuận trên vốn sở hữu (ROI – return on investment). Các dịch vụ hệ thống mang đến cơ hội đa dạng hóa lợi nhuận từ nhà máy PV-BESS hay hệ thống pin lưu trữ BESS.
Ở một số thị trường, như Anh, các dự án tích hợp việc tham gia cung cấp dịch vụ hệ thống với các thỏa thuận thu phí, cho phép kết hợp doanh thu cố định từ hợp đồng với lợi nhuận thị trường linh hoạt và thu nhập từ dịch vụ hệ thống.
Việc giới thiệu các thị trường cho quán tính hệ thống điện và mua sắm công suất phản kháng sẽ tạo ra các lựa chọn trả công mới cho các hệ thống có đặc tính tạo lưới điện tại CHLB Đức.
Một ví dụ điển hình là mô hình thị trường dành cho dự phòng nhanh (quick reserve), đã được giới thiệu tại Anh. Theo Cornwall Insight, một công ty nghiên cứu thị trường, mô hình này đã dẫn đến sự gia tăng gấp năm lần các luồng doanh thu từ dịch vụ hệ thống cho hệ thống pin lưu trữ năng lượng BESS chỉ trong vòng một năm. Tuy nhiên, công ty Cornwall Insight dự kiến giá sẽ giảm, do công suất pin lưu trữ tăng lên và thị trường trở nên bão hòa.
Kết luận và triển vọng Năng lượng tái tạo sẽ phải đảm nhiệm vai trò điều hành hệ thống, với các hệ thống lưu trữ pin và bộ biến đổi tạo lưới. Trong tương lai, các dịch vụ hệ thống sẽ phải được cung cấp bởi các nhà máy điện hybrid năng lượng mặt trời hoặc hệ thống pin lưu trữ BESS độc lập, điều này mở ra cơ hội kinh doanh mới và mở đường cho sự đa dạng hóa lành mạnh các nguồn thu nhập cho các doanh nghiệp vận hành nhà máy. Đồng thời, sự phát triển không ngừng của công nghệ tạo lưới là bằng chứng cho thấy các giải pháp cung cấp năng lượng tái tạo 24/7 đã đạt đến độ chín muồi trên thị trường, và việc triển khai nhanh chóng là điều cần thiết để quá trình chuyển đổi năng lượng thành công.
Để xem các tin bài khác về “BESS”, hãy nhấn vào đây.
Nguồn: Intersolar
