Hội nghị về Biến đổi Khí hậu của Liên hợp quốc COP26 đã được tổ chức tại Glasgow vào tháng 11/2021. Khoảng 120 nhà lãnh đạo từ các quốc gia trên toàn cầu đã thảo luận về việc giải quyết những rủi ro khẩn cấp liên quan đến biến đổi khí hậu và nhất trí rằng các quốc gia phải hành động nhiều hơn nữa để chống lại thách thức toàn cầu này. Nhiều quốc gia đã công bố cam kết về việc đẩy nhanh các chương trình hành động về chuyển đổi năng lượng và ứng dụng năng lượng sạch trên tất cả các lĩnh vực hoạt động bao gồm điện, giao thông và các ngành công nghiệp để đạt được mức phát thải ròng bằng không.
Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) đã soạn thảo Kịch bản Trung hoà Carbon vào năm 2050 (NZE), một mô hình cho ngành năng lượng toàn cầu để đạt được mức phát thải CO2 ròng bằng 0 vào năm 2050. IEA cũng đã phát hành Tiến trình Theo dõi Năng lượng Sạch (TCEP) báo cáo, đánh giá tình trạng của các lĩnh vực năng lượng quan trọng khác nhau và đưa ra các gợi ý về cách chúng có thể chuyển đổi về số không thuần. Bài viết này tóm tắt những điểm chính trong báo cáo TCEP của IEA về ba lĩnh vực – năng lượng tái tạo với trọng tâm là năng lượng mặt trời và gió, và lưu trữ năng lượng.
Năng lượng tái tạo
Công suất đã cài đặt và thế hệ
Sản lượng điện tái tạo tăng 7% vào năm 2020, với tỷ trọng năng lượng tái tạo trong cơ cấu sản xuất điện toàn cầu đạt gần 29%. Năng lượng gió và năng lượng mặt trời là chiếm đến gần 60% sự gia tăng này. Động lực tăng trưởng chính cho sự gia tăng ấn tượng trong sản xuất năng lượng tái tạo là sự sụt giảm nhu cầu điện năng trên toàn thế giới do Covid-19, cùng với sự chậm lại trong hoạt động kinh tế. Điều này được chứng minh bởi sự bổ sung công suất ấn tượng trong tăng trưởng năng lượng tái tạo vào năm 2020, tăng 46% từ năm 2019 đến năm 2020 bất chấp đại dịch.
Việc bổ sung công suất điện gió toàn cầu tăng ấn tượng 192% vào năm 2020, với 108 GW công suất mới được triển khai. Mảng điện gió ngoài khơi tăng thêm 6 GW công suất. Tổng sản lượng điện từ năng lượng gió đã tăng 12% vào năm 2020 so với năm 2019. Trong khi đó, việc lắp đặt điện mặt trời đánh dấu cột mốc phát triển quan trọng với 135 GW công suất mới được bổ sung vào năm 2020, tăng 25% so với năm 2019.
Các thị trường điện gió chính
Công suất điện gió vận hành vào năm 2020 gần như gấp đôi công suất lắp đặt vào năm 2019. Sự tăng trưởng này có thể phần lớn là do hai thị trường – Mỹ và Trung Quốc – chiếm 79% tổng số công suất lắp đặt mới, do nhu cầu tuân thủ thời hạn của chương trình hỗ trợ. Trong thị trường điện gió ngoài khơi, gần một nửa công suất bổ sung mới là ở Trung Quốc, phần còn lại là từ châu Âu.
Công suất điện gió trên đất liền của Trung Quốc đạt gần 69 GW vào năm 2020 do gấp rút hoàn thành các dự án được phân bổ theo biểu giá cấp vào (FiT) và các chương trình đấu giá của nước này vào cuối năm nay. Ở Mỹ cũng vậy, các dự án được gấp rút hoàn thành trước khi hết hạn tín dụng thuế sản xuất. Do đó, 17 GW dự án điện gió trên bờ đã được vận hành trong nước vào năm 2020. Tuy nhiên, do thiếu các chương trình hỗ trợ hào phóng cho các dự án mới, việc bổ sung công suất ở cả hai quốc gia này có thể sẽ giảm trong những năm tới.
Châu Âu chiếm 8 GW công suất được lắp đặt vào năm 2020, khu vực này có thể sẽ chứng kiến tốc độ tăng trưởng nhanh trong những năm tới do tập trung nhiều hơn vào các mục tiêu khí hậu. Trong khi đó, Ấn Độ chứng kiến sự sụt giảm nghiêm trọng trong việc bổ sung công suất gió bởi sự chậm trễ trong xây dựng do đại dịch gây ra, các vấn đề về thu hồi đất và các hạn chế về đường truyền.
Trong thị trường điện gió ngoài khơi, Trung Quốc và Châu Âu đã chứng kiến một số sự phát triển. Nhiều quốc gia mới đang xuất hiện trong lĩnh vực này, với các dự án đang trong giai đoạn phát triển nâng cao. Ví dụ, các dự án đã được đề xuất ở bốn tiểu bang khác nhau của Hoa Kỳ. Tương tự, một cuộc đấu giá 5,5 GW đã được hoàn thành tại Đài Loan với các thỏa thuận mua bán điện (PPA) được ký kết cho 1 GW của các dự án. Tuy nhiên, các vấn đề như kết nối lưới điện, chi phí cao, phê duyệt và giấy phép có thể làm trì hoãn các dự án ở các thị trường mới nổi, và do đó, phải được giải quyết kịp thời với các chính sách phù hợp.
Các thị trường điện mặt trời chính
Giống như điện gió, việc hết hạn của các chương trình hỗ trợ tại các thị trường chính – Trung Quốc, Việt Nam và Mỹ – dẫn đến tăng tốc thi công các dự án điện mặt trời đáng kể vào năm 2020. Một lần nữa, Trung Quốc dẫn đầu, đóng góp tới 75% tổng lượng điện mặt trời triển khai vào năm 2020. Trung Quốc đã lắp đặt đến 48 GW vào năm 2020 để hoàn thành các dự án trước khi có sự thay đổi trong chế độ chính sách theo hướng ưu đãi thấp hơn. Dù vậy, 40 GW công suất không trợ cấp đang được phát triển và Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 của chính phủ dự kiến sẽ đẩy nhanh hơn nữa việc triển khai dự án với các mục tiêu mới và cắt giảm chi phí.
Tại Mỹ, 19 GW công suất điện mặt trời đã được triển khai vào năm 2020. Quốc gia này có thể sẽ chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ trong thị trường năng lượng mặt trời quy mô tiện ích với nhu cầu cao dự kiến từ thị trường dân cư và thương mại thông qua các PPA của công ty. Công suất điện mặt trời tăng 15% ở châu Âu vào năm 2020, với Đức (+5 GW), Tây Ban Nha (+3 GW), Hà Lan (+3 GW) và Ba Lan (+2 GW) đang nổi lên như là một thị trường lớn nhất. Ở Nam Mỹ, Brazil đã lắp đặt hơn 3 GW vào năm 2020 và đà tăng này có thể sẽ tiếp tục do các ưu đãi hấp dẫn.
Ấn Độ chứng kiến sự giảm tốc trong việc bổ sung công suất với việc triển khai dự án điện mặt trời công suất dưới 4 GW do sự chậm trễ trong việc hoàn thành bởi gián đoạn chuỗi cung ứng, xây dựng và hậu cần. Tuy nhiên, những hạn chế này chỉ là tạm thời và việc bổ sung năng lực dự kiến sẽ tăng lên trong những năm tới với các mục tiêu và chương trình đấu giá của chính phủ.
Hơn nữa, Việt Nam đã hoàn thành 11 GW bổ sung công suất mặt trời, cao hơn nhiều so với những gì đã đạt được vào năm 2019 do kế hoạch FiT của quốc gia. Điều thú vị là, sự gia tăng triển khai năng lượng mặt trời năm 2020 phần lớn là do năng lượng mặt trời phân tán, không giống như năm 2019, với các công trình lắp đặt năng lượng mặt trời quy mô tiện ích khổng lồ. Tuy nhiên, những năm tới có thể chứng kiến tốc độ tăng trưởng chậm lại do những thách thức về tích hợp hệ thống.
Chế độ chính sách và khuyến nghị
Nhiều biện pháp can thiệp chính sách khác nhau tùy thuộc vào sự trưởng thành về mặt công nghệ đã được thực hiện để thúc đẩy triển khai điện tái tạo. Chúng bao gồm FiT hoặc phí bảo hiểm, tiêu chuẩn danh mục đầu tư có thể tái tạo, chương trình chứng chỉ xanh, đo lường phát thải ròng, giảm thuế và trợ cấp vốn. Gần đây, đấu giá đã trở thành một cách phổ biến hơn để phân bổ các dự án và tìm ra giá cả cạnh tranh, đặc biệt là trong trường hợp điện mặt trời và điện gió.
Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của các dự án điện mặt trời và điện gió cạnh tranh về chi phí trên toàn thế giới đã tạo ra một số thách thức cho các hệ thống lưới điện. Do đó, các khuôn khổ chính sách và thị trường cần phải được thiết kế để đưa vào lưới điện một lượng lớn năng lượng tái tạo biến đổi một cách đáng tin cậy. Tính linh hoạt của hệ thống điện cần được duy trì để đảm bảo lưới điện ổn định. IEA khuyến nghị các chính sách sau đây để đảm bảo đầu tư vào việc nâng cao tính linh hoạt của hệ thống điện:
- Việc vận hành các nhà máy điện thông thường hiện có, đặc biệt là các nhà máy thủy điện hồ chứa, cần được thực hiện linh hoạt hơn.
- Nên áp dụng các biện pháp quản lý nhu cầu.
- Nên tăng cường tích trữ năng lượng bao gồm tích trữ thủy điện hồ chứa.
- Cơ sở hạ tầng lưới điện cần được tăng cường.
Để đáp ứng Kịch bản NZE vào năm 2050 với hơn 60% đóng góp năng lượng tái tạo trong cơ cấu năng lượng vào năm 2030, công suất năng lượng tái tạo cần được mở rộng hơn nữa. Trên thực tế, sản lượng điện tái tạo phải tăng với tốc độ trung bình hàng năm là 12% trong thập kỷ này, gần gấp đôi so với thập kỷ trước.
Công suất cài đặt và tốc độ tăng trưởng
Việc lắp đặt bộ lưu trữ pin trên toàn thế giới đã tăng 50% vào năm 2020 so với năm 2019, vào khoảng 17 GW vào cuối năm 2020. Khoảng 5 GW dung lượng lưu trữ mới đã được sử dụng vào năm 2020, phần lớn từ các cài đặt quy mô tiện ích, đóng góp 2/3 tổng công suất tăng thêm. Trung Quốc và Mỹ, với việc triển khai với quy mô GW, đã dẫn đầu trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng.
Nhìn chung, 5,5 tỷ đô la đầu tư vào pin lưu trữ trong năm 2020, tăng gần 40% so với năm 2019. Sự phát triển ngày càng tăng của pin với quy mô lưới trong các dự án năng lượng tái tạo đã dẫn đến các khoản đầu tư đáng kể vào thị trường này. Trong khi đó, có sự sụt giảm trong đầu tư vào kho lưu trữ sử dụng trong các doanh nghiệp nhỏ và khu dân cư. Về mặt công nghệ, bộ lưu trữ pin lithium-ion tiếp tục chiếm ưu thế trên thị trường.
Các thị trường chính
Trung Quốc đã chứng kiến sự gia tăng gấp đôi công suất bổ sung vào năm 2020 do nhu cầu mạnh mẽ trong việc tích hợp lưới điện của các dự án năng lượng tái tạo. Động lực này có thể sẽ tiếp tục khi Trung Quốc công bố kế hoạch lắp đặt 30 GW lưu trữ năng lượng vào năm 2025, tăng gấp 10 lần so với công suất hiện tại. Việc bổ sung công suất tăng đáng kể ở Mỹ vào năm 2020 do các dự án quy mô tiện ích, đặc biệt là hai dự án lớn ở California. Hơn nữa, vào tháng 12 năm 2020, gia hạn thêm hai năm đối với tín dụng thuế đầu tư năng lượng mặt trời mang lại lợi ích cho việc lắp đặt hệ thống lưu trữ và năng lượng mặt trời và Đạo luật Công nghệ Lưu trữ Năng lượng Tốt hơn.
Trong khi đó, châu Âu chứng kiến sự sụt giảm trong việc lắp đặt quy mô tiện ích và việc mở rộng triển khai trong khu dân cư, trong đó Đức nổi lên là thị trường hàng đầu về lắp đặt sau đồng hồ. Ngoài ra, Nhà điều hành hệ thống điện lưới quốc gia tại Vương quốc Anh đã triển khai dịch vụ đáp ứng tần số ngăn chặn động, tạo ra nhiều cơ hội cho việc lắp đặt các thiết bị lưu trữ năng lượng dựa trên pin phản ứng nhanh.
Các quốc gia khác ở Châu Á Thái Bình Dương cũng chứng kiến sự gia tăng sử dụng các thiết bị lưu trữ năng lượng. Hàn Quốc đã chứng kiến sự gia tăng đáng kể trong việc triển khai, điều này không có khả năng tiếp tục do các chương trình trợ cấp liên bang đã hết hạn. Trong khi đó, Nhật Bản và Úc tiếp tục chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ trong việc lắp đặt kho lưu trữ sau công tơ. Trong trường hợp của Úc, việc triển khai quy mô tiện ích dự kiến sẽ tăng lên trong những năm tới.
Việc triển khai lưu trữ năng lượng trên toàn cầu sẽ tăng lên trong những năm tới do việc công bố một số chính sách và dự án lớn. Hơn nữa, việc mở rộng quy mô nhanh chóng của các dự án điện mặt trời và điện gió sẽ tạo ra nhiều cơ hội cho việc triển khai ồ ạt các hệ thống lưu trữ năng lượng, giúp giải quyết tình trạng xen kẽ của năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Việc xây dựng các quy định và tạo ra thị trường linh hoạt và các dịch vụ phụ trợ sẽ đóng vai trò quan trọng để thúc đẩy lưu trữ năng lượng cùng với các chương trình hỗ trợ như ủy thác và khuyến khích.
Kết luận
Các dự án năng lượng tái tạo, chủ yếu là gió và mặt trời, sẽ tiếp tục tăng nhanh do các can thiệp chính sách cũng như chi phí kinh tế. Lưu trữ năng lượng đang chiếm vị trí trung tâm trong ngành điện với nhiều ứng dụng khác nhau, từ triển khai do người tiêu dùng dẫn dắt đến ổn định lưới điện. Do đó, lưới điện thông minh hơn với mức độ tự động hóa cao có thể giúp quản lý hiệu quả các hệ thống điện ngày càng phức tạp. Hơn nữa, hydro xanh cần được mở rộng quy mô lớn để có sức mạnh tổng hợp lớn hơn và giảm phát thải carbon.
Nhìn chung, với việc các lĩnh vực điện, vận tải, sưởi ấm và làm mát trở nên liên kết với nhau, các cơ chế quản lý và thị trường cần được tạo ra để đảm bảo sự phát triển của các công nghệ sạch trên toàn bộ hệ sinh thái năng lượng.
