"Đường cong vịt" là hình dạng của biểu đồ phụ tải ròng (phụ tải trừ đi điện mặt trời) khi điện mặt trời chiếm tỷ trọng lớn: buổi trưa võng sâu xuống như bụng con vịt, rồi chiều tối dựng đứng lên như cổ vịt khi mặt trời lặn và mọi người về nhà. Cái tên ra đời từ một biểu đồ do đơn vị vận hành lưới điện bang California (CAISO) công bố năm 2013. Thách thức của nó không nằm ở bụng hay ở đầu vịt, mà ở cái cổ: trong vài giờ cuối chiều, các nguồn khác phải tăng thêm một lượng công suất rất lớn để thay chỗ điện mặt trời đang tắt dần.
Phụ tải ròng: thứ người điều độ thật sự phải lo
Người dùng điện vẫn tiêu thụ theo thói quen cũ: buổi trưa bật điều hoà, buổi tối về nấu cơm. Nhưng khi hàng triệu tấm pin trên mái nhà và trang trại điện mặt trời cùng phát vào buổi trưa, phần phụ tải mà các nhà máy "điều khiển được" (than, khí, thuỷ điện) phải gánh giảm hẳn đi.
Người điều độ gọi phần còn lại ấy là phụ tải ròng (net load): phụ tải thực trừ đi điện mặt trời và điện gió. Đây mới là đường cong quyết định nhà máy nào phải chạy, chạy bao nhiêu. Khi điện mặt trời còn ít, phụ tải ròng gần như trùng với phụ tải thật. Khi điện mặt trời nhiều, hai đường tách xa nhau vào giữa ngày.
Giải phẫu con vịt
| Bộ phận | Giờ trong ngày | Chuyện gì xảy ra | Rủi ro cho lưới |
|---|---|---|---|
| Đuôi | Rạng sáng | Phụ tải bắt đầu lên khi mọi người thức dậy, chưa có nắng | Bình thường, giống trước đây |
| Lưng và bụng | Khoảng 9h – 15h | Điện mặt trời phát mạnh, phụ tải ròng võng sâu | Thừa nguồn: các nhà máy nền phải giảm rất sâu, có lúc phải cắt bớt điện mặt trời |
| Cổ | Khoảng 16h – 19h | Mặt trời xuống, điện mặt trời tụt về không trong khi phụ tải tối đang lên | Dốc tăng công suất rất lớn trong thời gian ngắn |
| Đầu | Khoảng 19h – 21h | Đỉnh phụ tải ròng của ngày | Cần đủ nguồn đỉnh, không còn nắng hỗ trợ |
Biểu đồ năm 2013 của CAISO vẽ nhiều đường cho một ngày mùa xuân điển hình qua các năm, từ số liệu thực tế đầu thập niên 2010 tới các năm dự báo về sau. Mỗi năm thêm điện mặt trời, bụng vịt lại võng sâu thêm, cổ vịt lại dài thêm. Về sau, số liệu thực tế cho thấy bụng vịt còn võng sâu hơn cả dự báo, đến mức một số người bắt đầu gọi đó là "đường cong hẻm núi".
Vì sao cái cổ vịt khó
Tốc độ tăng công suất
Mỗi nhà máy có một tốc độ tăng công suất tối đa. Tổ máy nhiệt điện than lớn chỉ tăng được vài phần trăm định mức mỗi phút, lại không thích bị bắt tăng giảm mỗi ngày. Tuabin khí và thuỷ điện nhanh hơn nhiều. Khi cổ vịt dựng đứng, lưới cần đủ các nguồn "nhanh chân" để bám kịp, nếu không tần số sẽ tụt và có nguy cơ phải cắt bớt phụ tải đúng giờ cơm tối.
Nhà máy phải "ngủ trưa" rồi "chạy nước rút"
Để có nguồn cho cổ vịt lúc 17 giờ, nhiều tổ máy phải được giữ quay suốt buổi trưa ở mức thấp nhất, dù lúc đó lưới đang thừa điện. Mỗi tổ máy lại có một mức công suất tối thiểu kỹ thuật, dưới mức đó thì lò hơi không cháy ổn định. Cộng tất cả mức tối thiểu ấy lại với điện mặt trời buổi trưa, có khi vượt cả phụ tải. Đó là lúc phải cắt bỏ một phần điện mặt trời, dù nó gần như miễn phí.
Bào mòn thiết bị
Tăng giảm công suất lớn mỗi ngày, khởi động rồi dừng tổ máy nhiều lần, làm kim loại ở lò hơi và tuabin chịu chu kỳ nóng lạnh liên tục, nhanh mỏi hơn. Chi phí này không hiện trên hoá đơn nhiên liệu nhưng hiện trên hoá đơn sửa chữa.
Các cách "dạy con vịt" phẳng lại
Năm 2013, các kỹ sư không coi đường cong vịt là lý do dừng điện mặt trời, mà là bài toán điều phối. Sau hơn một thập niên, nhiều lời giải đã được thử:
- Lưu trữ năng lượng: pin lưu trữ cỡ lớn sạc bằng điện mặt trời buổi trưa và phát lại lúc cổ vịt. California đã lắp đặt lượng lớn pin trong những năm 2020, và vào chiều tối pin trở thành một trong những nguồn cung lớn của bang. Thuỷ điện tích năng làm cùng việc ở quy mô lớn hơn.
- Dời giờ dùng điện: thay đổi biểu giá để buổi trưa rẻ và chiều tối đắt, khuyến khích sạc xe điện, chạy máy bơm, làm đá cho hệ thống điều hoà trung tâm vào giữa trưa.
- Hướng tấm pin: một số dự án quay tấm pin về phía tây hoặc dùng giá đỡ xoay theo mặt trời để kéo dài sản lượng sang buổi chiều.
- Nối lưới rộng hơn: mặt trời lặn ở các vùng khác nhau vào những giờ khác nhau. Lưới liên kết rộng chia sẻ được phần thừa và phần thiếu.
- Nhà máy linh hoạt: cải tạo tổ máy nhiệt để hạ được mức tối thiểu kỹ thuật và tăng tốc độ thay đổi công suất.
- Kết hợp điện gió: ở nhiều nơi, gió thổi mạnh hơn vào buổi chiều và ban đêm, bổ sung đúng lúc mặt trời yếu.
Con vịt ở Việt Nam
Việt Nam đã trải nghiệm hiện tượng này rất nhanh. Giai đoạn 2019–2020, nhờ cơ chế giá mua ưu đãi, điện mặt trời trang trại và mái nhà tăng vọt trong thời gian ngắn, tập trung nhiều ở các tỉnh Nam Trung Bộ và Tây Nguyên. Buổi trưa, phụ tải ròng mà các nhà máy truyền thống phải gánh giảm rõ rệt, trong khi đỉnh tối vẫn giữ nguyên.
Hệ quả là những câu chuyện điển hình của đường cong vịt: có thời điểm một phần công suất điện mặt trời phải được điều độ giảm phát vì lưới truyền tải khu vực chưa đủ sức chở ra và vì thừa nguồn giữa trưa; các nhà máy thuỷ điện được điều chỉnh để tích nước buổi trưa và phát mạnh hơn vào buổi tối. Những năm sau đó, ngành điện đầu tư thêm đường dây, nghiên cứu pin lưu trữ và tích năng, và điều chỉnh các khung giờ trong biểu giá điện. Chi tiết số liệu từng năm có trong các báo cáo vận hành hệ thống điện được công bố.
Điểm đáng nói là con vịt Việt Nam có hình dáng hơi khác California: phụ tải nền buổi trưa của Việt Nam đã cao do điều hoà và sản xuất công nghiệp, nên bụng vịt nông hơn, nhưng cổ vịt vào khoảng 17–18 giờ vẫn là đoạn dốc mà điều độ phải chuẩn bị kỹ nhất mỗi ngày.
Góc nhìn hôm nay: hộ gia đình góp tay thế nào
Đường cong vịt là chuyện của hệ thống, nhưng mỗi gia đình có điện mặt trời mái nhà hoặc dùng nhiều điện đều có thể góp phần làm nó phẳng hơn:
- Nếu nhà có pin mặt trời, chạy máy giặt, bơm nước, bình nóng lạnh, sạc xe vào giữa trưa để tự dùng phần điện mình phát ra.
- Tránh dồn nhiều thiết bị công suất lớn vào cùng khoảng 17–19 giờ khi có thể.
- Nếu tính lắp pin lưu trữ tại nhà, nhờ đơn vị lắp đặt có chứng chỉ tư vấn và tìm hiểu quy định đấu nối hiện hành của ngành điện.
Để thấy con vịt tận mắt, hãy tìm biểu đồ phụ tải và cơ cấu nguồn theo thời gian thực của CAISO hoặc các nhà vận hành ở Úc, nơi điện mặt trời mái nhà rất phổ biến. Một ngày cuối tuần mùa xuân trời quang là lúc con vịt hiện rõ nhất.
Câu hỏi thường gặp
Đường cong vịt là gì?
Đường cong vịt là hình dạng biểu đồ phụ tải ròng trong một ngày ở lưới có nhiều điện mặt trời: võng sâu buổi trưa, dựng đứng chiều tối, trông như con vịt. Nó cho thấy các nhà máy khác phải giảm mạnh ban trưa rồi tăng gấp lúc mặt trời lặn.
Ai đặt ra khái niệm đường cong vịt?
Tên gọi này phổ biến từ một biểu đồ do CAISO, đơn vị vận hành lưới điện bang California, công bố năm 2013. Biểu đồ dự báo phụ tải ròng một ngày mùa xuân qua nhiều năm khi điện mặt trời tăng dần.
Phụ tải ròng là gì?
Phụ tải ròng là phụ tải điện thực tế trừ đi sản lượng điện mặt trời và điện gió tại cùng thời điểm. Đó là phần mà các nhà máy điều khiển được như nhiệt điện, thuỷ điện, pin lưu trữ phải đáp ứng.
Vì sao phải cắt giảm điện mặt trời khi trời nắng đẹp?
Buổi trưa có thể xảy ra thừa nguồn khi điện mặt trời cộng với mức phát tối thiểu của các nhà máy phải giữ cho buổi tối vượt quá phụ tải, hoặc đường dây khu vực không chở hết. Khi đó điều độ phải giảm phát một phần để giữ lưới an toàn.
Làm sao giảm hiệu ứng đường cong vịt?
Các cách chính là lưu trữ năng lượng bằng pin hoặc thuỷ điện tích năng, dời giờ dùng điện sang giữa trưa qua biểu giá, kết hợp điện gió, tăng liên kết lưới và dùng nhà máy linh hoạt hơn.
