CHLB ĐỨC – Đến nay, các nhà máy điện quy mô lớn đã có thể cung cấp cho lưới điện lượng công suất phản kháng cần thiết.

Nhưng giờ đây đã đến lúc năng lượng tái tạo cần tăng cường đóng góp vào sự ổn định của lưới điện. Công ty khởi nghiệp Blindleister có trụ sở tại thành phố Berlin (CHLB Đức) đang thực hiện điều này thành một mô hình kinh doanh cho các nhà máy sản xuất điện mặt trời và điện gió.

Công suất phản kháng được tạo ra khi truyền tải công suất hữu dụng, và là một hiện tượng không thể tránh khỏi trong mạng lưới điện xoay chiều. Về mặt vật lý, công suất phản kháng có nghĩa là các sóng sin của điện áp và dòng điện lệch pha nhau. Trong trường hợp dòng điện phản kháng điện dung, dòng điện nhanh hơn điện áp, trong khi điều ngược lại xảy ra trong trường hợp dòng điện phản kháng cảm ứng. Trái ngược với công suất hữu dụng, công suất phản kháng không thể sử dụng được. Nó không thể thực hiện bất kỳ công nào và chỉ dao động giữa nguồn điện và tải. Điều này có nghĩa là nó làm giảm công suất lưới điện, cho phép truyền tải ít công suất hữu dụng hơn.

Để sử dụng công suất truyền tải một cách hiệu quả nhất, lưới điện cần nhiều nguồn công suất phản kháng. Công suất phản kháng được tạo ra trong lưới điện và từ khách hàng được bù trừ bằng công suất phản kháng ngược chiều, nghĩa là các doanh nghiệp vận hành lưới điện có thể điều chỉnh điện áp ở từng phần riêng lẻ của lưới điện. Sự cố mất điện ở Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha vào cuối tháng 4/2025 đã cho thấy hậu quả khi tình trạng quá áp trong lưới điện không được điều chỉnh đầy đủ, từ đó kích hoạt một loạt các lần ngắt điện bảo vệ.

Sự thiếu hụt công suất phản kháng đang gia tăng
Tuy nhiên, nguồn cung công suất phản kháng đang giảm dần do các nhà máy điện nhiên liệu hóa thạch bị đóng cửa trong quá trình chuyển đổi năng lượng. Đối với CHLB Đức, kế hoạch phát triển lưới điện (NEP – electricity grid development plan) dự báo mức thâm hụt sẽ ngày càng tăng vào năm 2037. Theo kế hoạch NEP, “Nếu không có tiềm năng từ việc sử dụng các máy điện phân, hệ thống lưu trữ pin quy mô lớn và hệ thống năng lượng tái tạo từ hệ thống phân phối, mức thâm hụt công suất phản kháng sẽ tăng lên 65 Gvar”. Gvar là viết tắt của “gigavolt-ampere reactive”, đơn vị đo lường công suất phản kháng. 65 Gvar tương ứng với lượng công suất phản kháng do 80 nhà máy nhiệt điện than cung cấp.

Bốn doanh nghiệp điều hành hệ thống truyền tải điện của CHLB Đức và một vài doanh nghiệp điều hành hệ thống phân phối (chỉ những doanh nghiệp điều hành có lưới điện 110 kV) đã lần đầu tiên đấu thầu cung cấp công suất phản kháng, và đang trong quá trình thực hiện. Điều này có nghĩa là CHLB Đức đang bước vào một thị trường mà một số quốc gia khác như Anh, Thụy Sĩ và Hà Lan đã có kinh nghiệm về mua công suất phản kháng theo thị trường.

Từ sản phẩm phụ đến nguồn doanh thu
Công ty khởi nghiệp Blindleister có trụ sở tại thành phố Berlin (CHLB Đức), được thành lập vào năm nay, tham gia vào thị trường. Là một doanh nghiệp cung cấp dịch vụ, công ty kết nối các nhà máy sản xuất điện sử dụng nguồn năng lượng tái tạo với thị trường mới nổi. Công ty này thông báo: “Bằng cách tập hợp các nguồn năng lượng khác nhau trong một khu vực lưới điện địa phương, chúng tôi đang tạo ra các hợp đồng mua bán điện phản kháng cho các doanh nghiệp vận hành lưới điện”. Sự phức tạp của tình hình đã làm cho các doanh nghiệp vận hành trang trại điện gió và điện mặt trời riêng lẻ rất khó trong việc tham gia vào thị trường này nếu không có được sự hỗ trợ.

Các nhà máy sản xuất điện hoặc hệ thống lưu trữ điện cung cấp cho lưới điện 110 kV hoặc ở mức điện áp cao hơn có thể hưởng lợi từ điều này. Vì lý do thương mại, các trang trại năng lượng tái tạo nên có công suất tối thiểu 10 megawatt, theo ông Stefan Häselbarth, Giám đốc điều hành tại công ty Blindleister.

Theo dõi một thị trường phức tạp
Ngoài ra, tính phù hợp còn phụ thuộc rất nhiều vào từng dự án cụ thể. Bước đầu tiên, công ty khởi nghiệp cần xác định tiềm năng riêng của từng khách hàng. Vấn đề đặt ra là cần hiểu được hành vi thời gian thực của nhà máy điện, vì việc cung cấp công suất phản kháng không được gây ảnh hưởng đến việc phát điện chủ động. Phân tích thương mại cũng cần tính đến việc giá điện phản kháng có thể đạt được rất khác nhau ở các khu vực lưới điện khác nhau. Điều này là do cơ cấu phát điện và tiêu thụ điện theo khu vực cũng như chính sách giá của từng doanh nghiệp điều hành lưới điện. Thị trường vẫn chưa minh bạch, đó là lý do tại sao công ty Blindleister hy vọng sẽ có thêm nhiều quy định hơn, để tăng cường tính minh bạch của thị trường.

Ông Häselbarth chia sẻ: “Nhu cầu về công suất phản kháng ở các vùng nông thôn thường cao hơn ở các thành phố, và cần thiết ở những khu vực có nhiều điện từ các nguồn tái tạo trong lưới điện”. Đây là lý do tại sao các doanh nghiệp vận hành hệ thống truyền tải không xem xét mạng lưới của họ một cách thống nhất, mà thay vào đó đấu thầu công suất phản kháng riêng biệt theo từng phân đoạn lưới điện. Ví dụ, công ty Amprion đã xác định 9 vùng mua công suất phản kháng, được chỉ định dựa trên cấu trúc lưới điện.

Trong quá trình đấu thầu cần lưu ý những gì?
Việc một nhà máy có phù hợp làm nguồn công suất phản kháng hay không, phụ thuộc vào công nghệ được sử dụng để tạo ra điện. Theo kinh nghiệm của công ty Blindleister, “Tùy thuộc vào loại máy phát điện, các trang trại gió thường cung cấp công suất phản kháng điện dung thay vì cảm ứng ở dải công suất đầu ra thấp hơn”. Các trang trại năng lượng mặt trời thường cung cấp cả hai loại công suất phản kháng rất tốt. Tuy nhiên, không phải tất cả các doanh nghiệp vận hành lưới điện đều cung cấp cả hai loại công suất phản kháng như nhau; một số chỉ cần công suất phản kháng điện dung, trong khi một số khác lại cần công suất cảm ứng.

Quy trình đấu thầu cũng phân biệt giữa công suất phản kháng có bảo đảm và không có bảo đảm. Trong trường hợp cung cấp có bảo đảm, doanh nghiệp cung cấp cần đảm bảo điện năng liên tục có sẵn với mức giá đã thỏa thuận trong hợp đồng. Đổi lại, doanh nghiệp vận hành lưới điện trả cho họ một mức giá khả dụng, còn gọi là giá cơ sở. Công suất phản kháng thực tế được sử dụng sau đó sẽ được thanh toán thêm vào mức giá này, theo giá hàng hóa.

Trong trường hợp cung cấp điện không có bảo đảm, công suất phản kháng không nhất thiết luôn sẵn sàng. Do đó, phí chỉ được áp dụng khi điện được sử dụng, theo giá điện phản kháng hàng hóa đã thỏa thuận. Các điều khoản của hợp đồng được đấu thầu có thể kéo dài từ một đến vài năm.

Các doanh nghiệp điều hành trang trại điện mặt trời và điện gió cần quyết định xem họ có muốn cung cấp công suất phản kháng hay không, khi các nhà máy không phát điện. Điều này là có thể, vì các nhà máy cũng dựa vào điện lưới và có thể sử dụng thiết bị điện tử công suất của mình để tạo ra công suất phản kháng. Việc này có khả thi về mặt thương mại hay không, phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện khuôn khổ riêng của từng dự án. Ví dụ, các hệ thống lưu trữ được đặt cùng một địa điểm, có thể cải thiện lợi nhuận của họ. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, chiều dài của đường dây điện đến trạm biến áp đóng một vai trò quyết định.

Vô số yếu tố ảnh hưởng này có nghĩa là các lựa chọn doanh thu rất khác nhau tùy theo từng dự án. Ông Häselbarth nói tiếp: “Đối với một số dự án, việc cung cấp công suất phản kháng đơn giản là không mang lại lợi ích kinh tế, trong khi đối với những dự án khác, nó có thể tạo ra thêm từ 5 đến 10% doanh thu”.

Sự kết nối diễn ra như thế nào?
Doanh nghiệp vận hành nhà máy không cần cải tạo bất kỳ phần cứng nào. Đôi khi, họ chỉ cần kích hoạt nguồn công suất phản kháng trong bộ biến tần; về mặt phần cứng, các thiết bị điện tử công suất thường có khả năng thực hiện việc này. Họ cũng cần tạo kết nối với công nghệ điều khiển từ xa của trạm biến áp, yêu cầu được đầu tư từ ban đầu.

Sau đó, công ty Blindleister phát triển bản kỹ thuật số song sinh cho nhà máy điện liên quan, cho phép các doanh nghiệp điều hành lưới điện địa phương truy cập theo nhu cầu, thông qua đám mây. Bản kỹ thuật số song sinh thông báo lượng công suất phản kháng mà nhà máy cung cấp theo thời gian thực.

Nhờ đó, công ty khởi nghiệp này đã kết nối các doanh nghiệp điều hành nhà máy với một thị trường mới nổi. Những khả năng mới này cũng là một đề xuất hấp dẫn cho toàn bộ hệ thống. Ông Häselbarth chia sẻ: “Chúng tôi đang ổn định điện áp lưới điện, giảm các biện pháp điều phối lại liên quan đến điện áp, và giúp giảm các chi phí đầu tư vào các thành phần lưới điện”.

Để xem các tin bài khác về “Công suất phản kháng”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Intersolar