Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kinh tế chuyên ngành Quản lý công nghiệp (Mã số: 62340414) của nghiên cứu sinh Phạm Thị Thanh Mai, thực hiện tại Viện Kinh tế và Quản lý – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2017 dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Bùi Huy Phùng và TS. Phạm Cảnh Huy, mang tên: "Nghiên cứu phát triển nguồn điện từ năng lượng tái tạo trong Quy hoạch nguồn điện Việt Nam đến năm 2030".

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Nhu cầu điện năng của Việt Nam gia tăng nhanh nhằm phục vụ công nghiệp hóa, trong khi hệ thống điện phụ thuộc chủ yếu vào nguồn nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí). Nguồn cung than nội địa dự báo đến năm 2030 chỉ đáp ứng được 28,35% nhu cầu ở phương án cơ sở và 32,4% ở phương án cao. Việc khai thác nhiên liệu hóa thạch đối mặt với nguy cơ cạn kiệt trữ lượng và gây ô nhiễm môi trường, phát thải khí nhà kính.

Trong khi đó, Việt Nam sở hữu tiềm năng năng lượng tái tạo (NLTT) đa dạng nhưng tỷ lệ khai thác thực tế năm 2014 chỉ chiếm 5,89% tổng công suất lắp đặt hệ thống điện. Mặc dù Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011–2020 có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện VII theo Quyết định số 1208/QĐ-TTg) đã đề ra định hướng phát triển NLTT (tăng tỷ trọng điện năng sản xuất từ NLTT từ 3,5% năm 2010 lên 4,5% năm 2020 và 6,0% năm 2030), cơ cấu này vẫn chưa được chi tiết hóa cho từng loại hình NLTT cụ thể (thủy điện nhỏ, điện mặt trời, địa nhiệt), chưa tương xứng với tiềm năng quốc gia và chưa đáp ứng các chỉ tiêu trong Chiến lược phát triển NLTT đến năm 2030, tầm nhìn 2050 (Quyết định số 2068/QĐ-TTg), Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh (Quyết định số 1393/QĐ-TTg) cũng như cam kết giảm phát thải tại Thỏa thuận Paris (COP21). Do đó, khoảng trống nghiên cứu được xác định là sự thiếu vắng một mô hình tính toán tối ưu có khả năng định lượng chi tiết cơ cấu từng nguồn NLTT trong quy hoạch dài hạn nguồn điện Việt Nam trong điều kiện dữ liệu năng lượng còn phân tán.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Xây dựng mô hình xác định cơ cấu cụ thể nguồn điện từ NLTT trong hệ thống điện của Việt Nam thỏa mãn các ràng buộc đặt ra.
  2. Xác định chi phí nền kinh tế phải bỏ ra khi gia tăng cơ cấu nguồn điện từ NLTT trong hệ thống điện.

Câu hỏi nghiên cứu

  1. Mô hình phù hợp có thể sử dụng để xác định cơ cấu tối ưu nguồn điện từ NLTT trong quy hoạch phát triển nguồn điện Việt Nam?
  2. Cơ cấu tối ưu nguồn điện từ NLTT của Việt Nam đến năm 2030 thỏa mãn các điều kiện ràng buộc theo từng kịch bản?
  3. Tổng chi phí cần thiết để đạt được cơ cấu tối ưu nguồn điện từ NLTT theo từng kịch bản được xây dựng?

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điện và các nguồn năng lượng phục vụ phát điện tại Việt Nam; các mô hình toán kinh tế sử dụng trong quy hoạch nguồn điện; các chiến lược, chính sách và công nghệ phát điện từ NLTT.
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ hệ thống điện quốc gia Việt Nam.
  • Phạm vi thời gian: Thu thập chuỗi dữ liệu hiện trạng đến năm 2014 và tính toán dự báo quy hoạch giai đoạn 2015–2030.
  • Phạm vi nguồn NLTT: Nghiên cứu tính toán riêng biệt 5 dạng nguồn NLTT chính gồm thủy điện nhỏ (công suất ≤ 30 MW), điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối và điện địa nhiệt.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án điểm lại hệ thống nghiên cứu trong và ngoài nước về quy hoạch phát triển năng lượng và các mô hình tính toán tối ưu:

  • Các nghiên cứu quốc tế: Điểm lại các công cụ mô hình hóa năng lượng do các tổ chức quốc tế phát triển như WASP (IAEA), MARKAL (IEA-ETSAP), MESSAGE (IIASA), EFOM-ENV, STRATEGIST, và LEAP do Viện Môi trường Stockholm (SEI) phát triển (với các nhà phát triển như Charlie Heaps, David von Hippel, Taylor Binnington). Luận án cũng tổng hợp các đánh giá quốc tế về tiềm năng và xu hướng công nghệ từ IRENA, IEA, IPCC, NREL, World Bank (WB) và GIZ.
  • Các nghiên cứu trong nước: Tham khảo các công trình của PGS. TS. Bùi Huy Phùng về cân bằng năng lượng và mô hình SIMES-LEAP [12]; các báo cáo quy hoạch nguồn điện và tài liệu kỹ thuật của Viện Năng lượng (Bộ Công Thương), Viện Khoa học Năng lượng (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam), Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), Công ty Cổ phần Năng lượng và Môi trường (RCEE-NIRAS), Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện (PECC).

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Phần lớn các nghiên cứu quy hoạch điện trước đây tại Việt Nam gộp chung các nguồn NLTT thành một biến tổng hợp duy nhất hoặc chỉ tập trung vào một dạng nguồn đơn lẻ mà không tích hợp đồng thời các loại hình NLTT trong một mô hình toán tối ưu hóa tổng thể. Luận án khắc phục khoảng trống này bằng cách bóc tách, chuẩn hóa dữ liệu đầu vào cho 5 nguồn NLTT riêng biệt và áp dụng thuật toán tối ưu hóa chi phí hệ thống để tìm cơ cấu nguồn phát tối ưu theo các kịch bản ràng buộc phát thải.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Lý thuyết quy hoạch nguồn điện: Khung lý thuyết quy hoạch mở rộng công suất nguồn phát (Generation Expansion Planning - GEP) nhằm cực tiểu hóa hàm mục tiêu tổng chi phí chiết khấu của toàn hệ thống điện trong giai đoạn quy hoạch (bao gồm chi phí đầu tư xây dựng, chi phí vận hành - bảo dưỡng O&M cố định và biến đổi, chi phí nhiên liệu, chi phí quy đổi phát thải môi trường).
  • Khái niệm chi phí quy dẫn (LCOE): Sử dụng phương pháp tính toán chi phí bình đẳng hóa/quy dẫn (Levelized Cost of Electricity) để so sánh tính cạnh tranh kinh tế giữa các công nghệ phát điện truyền thống và tái tạo trên đơn vị 1 kWh điện năng sản xuất.
  • Khung phân tích đa kịch bản (Scenario Analysis): Đánh giá sự biến động của cơ cấu nguồn điện dưới các điều kiện chính sách, giá nhiên liệu hóa thạch, trần phát thải CO2 và xu thế suy giảm suất đầu tư của công nghệ NLTT.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp tiếp cận hệ thống: Xem xét hệ thống nguồn điện trong mối liên kết hữu cơ giữa phía nhu cầu phụ tải (Demand), truyền tải - phân phối và phía cung ứng nguồn điện (Transformation).
  • Phương pháp mô hình hóa toán kinh tế: Đánh giá và so sánh các đặc tính của 6 mô hình quy hoạch năng lượng (WASP, EFOM-ENV, STRATEGIST, MARKAL, MESSAGE, LEAP), từ đó chọn lọc công cụ phần mềm LEAP (Long-range Energy Alternatives Planning system) kết hợp mô đun tối ưu hóa quy hoạch nguyên bộ phận/quy hoạch tuyến tính (MILP/LP) để giải bài toán mở rộng nguồn.
  • Phương pháp thống kê, phân tích và xử lý số liệu: Thu thập, chuẩn hóa chuỗi dữ liệu thứ cấp từ các viện nghiên cứu, cơ quan quản lý nhà nước và doanh nghiệp ngành điện; thiết lập cây dữ liệu đầu vào chuẩn hóa cho từng nhánh phát điện.

Nguồn tư liệu và dữ liệu

  • Báo cáo vận hành hệ thống điện của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (A0), Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN).
  • Các Đề án Quy hoạch phát triển Điện lực Quốc gia qua các thời kỳ (PDP VI, PDP VII, PDP VII điều chỉnh) của Bộ Công Thương.
  • Báo cáo đánh giá tiềm năng kỹ thuật của World Bank, GIZ, USAID, Viện Năng lượng và Viện Khí tượng Thủy văn Quốc gia (VNIHM).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày hệ thống khái niệm, vai trò, đặc điểm kinh tế - kỹ thuật của các nguồn NLTT và tổng quan tình hình khai thác trên thế giới cũng như tại Việt Nam.

  • Khái niệm và đặc tính: Khái quát các nguồn NLTT bao gồm thủy điện nhỏ, năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh khối, địa nhiệt và thủy triều. Phân tích các ưu thế môi trường thông qua việc so sánh tác động phát thải (Bảng 1.1).
  • Tác động môi trường của các nguồn năng lượng: Nhiệt điện than phát sinh đồng thời bụi, SOx, NOx và CO2 tương đương; thủy điện lớn ảnh hưởng diện tích rừng; trong khi các nguồn NLTT như gió, mặt trời, thủy điện nhỏ hầu như không phát sinh khí thải độc hại.
  • So sánh chi phí quy dẫn năm 2015: Tổng hợp chi phí sản xuất điện bình quân toàn cầu, phản ánh suất đầu tư cao của công nghệ NLTT giai đoạn 2010–2015 (điện gió ngoài khơi đạt 330,6 USD/MWh, pin mặt trời đạt 156,9 USD/MWh, nhiệt mặt trời đạt 251,0 USD/MWh) so với nhiệt điện than thông thường (99,6 USD/MWh) hay chu trình hỗn hợp khí (68,6 USD/MWh).
  • Tình hình thế giới: Phân tích số liệu phát triển NLTT giai đoạn 2004–2013, trong đó điện mặt trời và điện gió có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất. Tổng kết 10 quốc gia dẫn đầu sản xuất điện từ NLTT năm 2011 với các quốc gia tiêu biểu như Trung Quốc (797,4 TWh), Hoa Kỳ (520,1 TWh), Brazil (459,2 TWh), Canada (399,1 TWh), Đức (136,1 TWh).
Chỉ tiêu năng lượng Than thông thường Khí chu trình hỗn hợp Thủy điện lớn Địa nhiệt Sinh khối Gió ngoài khơi Pin mặt trời (PV)
Hệ số công suất (%) 85 87 53 92 83 27 25
Chi phí đầu tư (USD/MWh) 65,8 17,5 77,9 76,6 56,8 300,6 144,9
Chi phí O&M cố định (USD/MWh) 4,0 1,9 4,0 11,9 13,8 22,4 7,7
Chi phí biến đổi & nhiên liệu 28,6 48,0 6,0 9,6 48,3 0,0 0,0
Chi phí vận chuyển (USD/MWh) 1,2 1,2 2,1 1,5 1,3 7,7 4,2
Tổng chi phí quy dẫn (USD/MWh) 99,6 68,6 89,9 99,6 120,2 330,6 156,9

Nguồn: Tổng hợp từ số liệu Chương 1 của luận án [77]

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về Quy hoạch nguồn điện và các mô hình sử dụng trong Quy hoạch nguồn điện

Chương 2 tập trung luận giải cơ sở toán học của bài toán quy hoạch mở rộng nguồn phát và đánh giá năng lực tính toán của các mô hình chuyên dụng.

  • Nội dung và các bước quy hoạch nguồn điện: Trình bày chu trình logic từ dự báo nhu cầu phụ tải điện, đánh giá tiềm năng nguồn nhiên liệu sơ cấp, phân tích các giải pháp công nghệ nguồn phát, thiết lập hàm mục tiêu và ràng buộc kỹ thuật, đến tối ưu hóa cấu trúc nguồn và phân tích độ nhạy.
  • Bài toán quy hoạch tổng quát: Thiết lập bài toán tối ưu hóa toán học với hàm mục tiêu cực tiểu hóa giá trị hiện tại thuần (NPV) của tổng chi phí hệ thống:

$$\min \text{NPV} = \sum_{t=1}^{T} (1 + r)^{-t} \cdot \left[ C_{\text{inv}, t} + C_{\text{fix}, t} + C_{\text{var}, t} + C_{\text{fuel}, t} + C_{\text{env}, t} \right]$$

Các ràng buộc kỹ thuật bao gồm: Cân bằng công suất đỉnh và điện năng tiêu thụ; dự phòng công suất quay và dự phòng sự cố; giới hạn thời gian vận hành tối đa và tối thiểu của các tổ máy; giới hạn tiềm năng khai thác tối đa của từng dạng tài nguyên; và ràng buộc hạn ngạch phát thải khí nhà kính ($CO_2$, $SO_2$, $NO_x$).

  • Đánh giá so sánh các mô hình quy hoạch năng lượng: Phân tích ưu nhược điểm của các công cụ EFOM-ENV, WASP, STRATEGIST, MARKAL, MESSAGE và LEAP. Luận án chỉ ra WASP và STRATEGIST tối ưu mạnh cho hệ thống điện truyền thống nhưng hạn chế trong việc mô hình hóa các nguồn phân tán và tương tác đa ngành; MARKAL và MESSAGE đòi hỏi cấu trúc dữ liệu rất phức tạp; trong khi LEAP cung cấp giao diện quản lý linh hoạt, cấu trúc cây dữ liệu mở, tích hợp sẵn thuật toán tối ưu hóa chi phí và quản lý môi trường phù hợp với điều kiện cơ sở dữ liệu năng lượng của Việt Nam.

Chương 3: Đề xuất mô hình xác định cơ cấu nguồn điện từ năng lượng tái tạo trong Quy hoạch nguồn điện Việt Nam đến năm 2030

Chương 3 thiết kế cấu trúc mô hình LEAP áp dụng cụ thể cho hệ thống điện Việt Nam và xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu kỹ thuật - kinh tế đầu vào giai đoạn 2015–2030.

  • Cấu trúc cây dữ liệu trong LEAP:
    • Mô đun Nhu cầu (Demand): Phân chia phụ tải điện thành 5 lĩnh vực tiêu thụ chính: Nông nghiệp, Công nghiệp - Xây dựng, Thương mại - Dịch vụ, Dân dụng (sinh hoạt), và Hoạt động khác.
    • Mô đun Chuyển đổi (Transformation): Thiết lập nhánh truyền tải - phân phối (tỷ lệ tổn thất điện năng) và phân hệ sản xuất điện bao gồm các công nghệ nhiệt điện than, tua bin khí chu trình hỗn hợp, nhiệt điện dầu, thủy điện lớn và 5 nhánh công nghệ NLTT (thủy điện nhỏ, điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối, điện địa nhiệt).
  • Tổng hợp tiềm năng khai thác nguồn NLTT Việt Nam:
    • Thủy điện nhỏ (≤ 30 MW): Tiềm năng kỹ thuật ước tính đạt trên 4.000 MW đến 7.000 MW.
    • Điện gió: Tiềm năng kỹ thuật trên đất liền và ven bờ ước tính từ 1.785 MW (EVN) đến 10.637 MW (PECC3) và tiềm năng lý thuyết quy mô lớn (WB: 513.360 MW).
    • Điện mặt trời: Tổng xạ mặt trời trung bình ngày từ 4,0–5,0 kWh/m²/ngày, số giờ nắng 1.600–2.600 giờ/năm.
    • Điện sinh khối: Tiềm năng phát điện khoảng 4.000 MW từ phụ phẩm nông lâm nghiệp (bã mía, trấu, rơm rạ, mùn cưa, gỗ vụn).
    • Điện địa nhiệt: Tiềm năng phát điện ước tính khoảng 200–400 MW phân bố tại các khu vực miền Trung và Tây Bắc.
  • Cơ sở dữ liệu kinh tế - kỹ thuật: Cập nhật thông số suất vốn đầu tư (USD/kW), suất tiêu hao nhiệt (Heat rate), hệ số phụ tải (Availability), chi phí O&M, tuổi thọ kinh tế cho từng loại nhà máy điện tại mốc 2014 và dự báo xu thế suy giảm công nghệ đến năm 2030; dự báo biểu giá than, khí, dầu và các kịch bản phát thải khí nhà kính.

Chương 4: Xây dựng kịch bản và kết quả tính toán cơ cấu nguồn điện từ năng lượng tái tạo trong Quy hoạch nguồn điện Việt Nam đến năm 2030

Chương 4 thiết lập các kịch bản phát triển, trình bày kết quả chạy mô hình tối ưu hóa, phân tích cơ cấu công suất - sản lượng điện năng, mức phát thải $CO_2$, chi phí hệ thống và chi phí quy dẫn LCOE đến năm 2030.

  • Mô tả 5 kịch bản nghiên cứu:
    1. Kịch bản BAU (Business-as-Usual): Kịch bản phát triển bình thường, phát triển nguồn điện theo quán tính không ràng buộc gia tăng tỷ lệ NLTT bắt buộc hay áp trần phát thải.
    2. Kịch bản PDP (Power Development Planning): Phát triển theo các định hướng và mục tiêu tỷ trọng NLTT được phê duyệt trong Quy hoạch điện VII.
    3. Kịch bản LOWC (Low Carbon): Kịch bản phát thải thấp, áp đặt mục tiêu cắt giảm phát thải khí nhà kính theo cam kết INDC/COP21 của Việt Nam.
    4. Kịch bản TREND1 (Trend Scenario 1): Kịch bản thúc đẩy phát triển NLTT dựa trên xu thế giảm nhanh chi phí công nghệ điện gió và điện mặt trời.
    5. Kịch bản TREND2 (Trend Scenario 2): Kịch bản đẩy mạnh tối đa các nguồn NLTT với các chính sách khuyến khích mở rộng và hỗ trợ quốc tế.
  • Kết quả tính toán cơ cấu công suất và điện năng:
    • Trong kịch bản BAU, hệ thống phụ thuộc rất lớn vào nhiệt điện than (công suất than chiếm trên 50% vào năm 2030), dẫn đến lượng phát thải $CO_2$ và chi phí nhiên liệu tăng vọt.
    • Trong các kịch bản có xét đến gia tăng NLTT (PDP, LOWC, TREND1, TREND2), cơ cấu công suất của 5 nguồn NLTT được mở rộng rõ rệt, trong đó thủy điện nhỏ và điện sinh khối được huy động sớm trong giai đoạn 2015–2020 nhờ chi phí cạnh tranh; điện gió và điện mặt trời tăng tốc mạnh mẽ trong giai đoạn 2020–2030 khi suất đầu tư công nghệ giảm sâu.
  • Đánh giá kinh tế và môi trường: Phân tích mối quan hệ giữa lượng phát thải $CO_2$ cắt giảm và chi phí gia tăng của hệ thống (NPV). Tính toán chi phí quy dẫn bình quân (LCOE) cho từng nguồn NLTT tại các mốc thời gian và xác định mức trợ giá tối thiểu (Feed-in Tariff - FiT) cần thiết để đảm bảo tính khả thi tài chính cho các nhà đầu tư tư nhân tham gia phát triển nguồn điện sạch.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học

  • Hệ thống hóa và hoàn thiện phương pháp luận ứng dụng mô hình toán kinh tế LEAP trong quy hoạch mở rộng nguồn điện dài hạn, chứng minh tính phù hợp của công cụ tối ưu hóa tuyến tính trong điều kiện hệ thống điện đang chuyển đổi và dữ liệu còn hạn chế.
  • Xây dựng khung mô hình toán tích hợp đồng thời 5 dạng nguồn NLTT riêng biệt (thủy điện nhỏ, gió, mặt trời, sinh khối, địa nhiệt) với đầy đủ các ràng buộc kinh tế - kỹ thuật - môi trường, thay thế cách tiếp cận gộp biến truyền thống.
  • Thiết lập bộ dữ liệu kinh tế - kỹ thuật - phát thải đồng bộ cho các công nghệ phát điện truyền thống và tái tạo tại Việt Nam với tầm nhìn dự báo đến năm 2030.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  • Xác định định lượng cơ cấu tối ưu về công suất lắp đặt (MW) và sản lượng điện phát (GWh) của từng nguồn NLTT cho hệ thống điện Việt Nam theo từng giai đoạn 5 năm (2015, 2020, 2025, 2030) qua 5 kịch bản cụ thể.
  • Lượng hóa tổng chi phí hệ thống (NPV) và mức chi phí nền kinh tế phải đầu tư thêm để đạt được các mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính theo Thỏa thuận Paris.
  • Đưa ra kết quả tính toán chi phí quy dẫn (LCOE) của từng nguồn điện sạch và kiến nghị mức trợ giá tối thiểu (FiT) cho từng loại hình công nghệ NLTT, tạo cơ sở khoa học phục vụ cơ quan quản lý nhà nước điều chỉnh các chính sách khuyến khích đầu tư.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Dữ liệu đầu vào của luận án dựa trên chuỗi số liệu thống kê hiện trạng đến năm 2014 và các dự báo quy hoạch tại thời điểm nghiên cứu; mô hình LEAP tập trung tối ưu hóa ở quy mô quy hoạch mở rộng nguồn vĩ mô dài hạn, chưa mô phỏng chi tiết các ràng buộc ổn định động, giải tích trào lưu công suất và tần số lưới điện theo thời gian thực (từng giờ/phút).
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cập nhật liên tục các biến động thực tế về giá công nghệ điện gió và quang điện mặt trời; kết nối mô hình quy hoạch năng lượng vĩ mô (LEAP) với các phần mềm chuyên dụng phân tích ổn định hệ thống điện (như PSS/E, DIgSILENT) để đánh giá khả năng hấp thụ của lưới điện truyền tải khi tỷ lệ nguồn phát NLTT biến đổi tích hợp ở mức cao.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên và giảng viên: Cung cấp tài liệu tham khảo chuyên khảo về phương pháp xây dựng cây dữ liệu, thiết lập hàm mục tiêu và vận hành mô hình LEAP trong quy hoạch năng lượng; phương pháp tính toán chi phí quy dẫn LCOE.
  • Đối với cơ quan hoạch định chính sách (Bộ Công Thương, Viện Năng lượng, EVN): Cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng và luận cứ khoa học phục vụ quá trình rà soát, điều chỉnh Quy hoạch phát triển Điện lực Quốc gia, xây dựng cơ chế giá mua điện FiT và hoạch định lộ trình giảm phát thải ngành năng lượng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao luận án lựa chọn mô hình LEAP thay vì các mô hình truyền thống như WASP hay STRATEGIST?

Mô hình WASP và STRATEGIST chủ yếu tập trung vào tối ưu hóa chi phí vận hành và mở rộng các nhà máy điện truyền thống quy mô lớn, bị hạn chế khi mô hình hóa các nguồn năng lượng phân tán và năng lượng tái tạo có tính biến đổi. LEAP có ưu điểm là cấu trúc mô đun mở, linh hoạt trong thiết lập cây dữ liệu phía cầu và phía cung, tích hợp thuật toán tối ưu hóa chi phí mở rộng nguồn (MILP) và tính toán phát thải khí nhà kính chi tiết, rất phù hợp với điều kiện dữ liệu năng lượng của Việt Nam.

2. Hiện trạng cơ cấu công suất nguồn điện Việt Nam năm 2014 được luận án ghi nhận như thế nào?

Theo số liệu Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (2015) được luận án trích dẫn, tổng công suất đặt của hệ thống điện năm 2014 gồm: Nhiệt điện chiếm 54,15% (trong đó nhiệt điện than chiếm 28,88%, nhiệt điện khí chiếm 21,85%, nhiệt điện dầu chiếm 3,42%); thủy điện lớn chiếm 39,96%; và các nguồn năng lượng tái tạo (thủy điện nhỏ, sinh khối, rác thải, gió) chỉ chiếm 5,89%.

3. Năm nguồn năng lượng tái tạo được đưa vào mô hình tính toán chi tiết của luận án là những nguồn nào?

Luận án bóc tách và tính toán độc lập cho 5 nguồn NLTT:

  1. Thủy điện nhỏ (các công trình có công suất đặt $\le 30\text{ MW}$).
  2. Năng lượng gió (điện gió trên bờ và ngoài khơi).
  3. Năng lượng mặt trời (chủ yếu là quang điện mặt trời nối lưới).
  4. Năng lượng sinh khối (phụ phẩm nông nghiệp, bã mía, trấu, rác thải).
  5. Năng lượng địa nhiệt.

4. Áp lực về nguồn than cho sản xuất điện tại Việt Nam đến năm 2030 được chỉ ra ra sao?

Luận án dẫn số liệu dự báo cho thấy nhu cầu than cho phát điện tăng nhanh từ 32 triệu tấn (năm 2015) lên 171 triệu tấn (năm 2030) ở phương án cơ sở, và lên đến 394 triệu tấn ở phương án cao. Khả năng khai thác than trong nước chỉ đáp ứng được khoảng 28,35% nhu cầu phương án cơ sở và 32,4% nhu cầu phương án cao vào năm 2030, buộc Việt Nam phải chuyển dịch sang nhập khẩu than quy mô lớn nếu không đẩy mạnh phát triển nguồn NLTT thay thế.

5. Mục tiêu của 5 kịch bản phát triển nguồn điện trong luận án là gì?

5 kịch bản (BAU, PDP, LOWC, TREND1, TREND2) được thiết kế nhằm so sánh sự đánh đổi giữa các yếu tố: Tỷ lệ thâm nhập của từng loại nguồn NLTT, tổng phát thải khí nhà kính ($CO_2$), tổng chi phí vốn đầu tư và chi phí vận hành toàn hệ thống (NPV), từ đó xác định kịch bản phát triển hài hòa nhất giữa an ninh cung cấp điện, tính khả thi kinh tế và mục tiêu bảo vệ môi trường.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Phạm Thị Thanh Mai đã giải quyết bài toán định lượng cơ cấu nguồn điện từ 5 dạng năng lượng tái tạo trong Quy hoạch phát triển nguồn điện Việt Nam đến năm 2030 thông qua việc ứng dụng công cụ mô hình hóa tối ưu LEAP. Nghiên cứu đã chứng minh tính tất yếu và khả thi của việc gia tăng tỷ trọng nguồn điện sạch nhằm giảm áp lực thiếu hụt than nhập khẩu và đáp ứng các cam kết cắt giảm phát thải khí nhà kính quốc gia. Các kết quả tính toán chi phí quy dẫn LCOE và đề xuất mức trợ giá tối thiểu trong luận án đóng vai trò là tài liệu khoa học hữu ích cho công tác quy hoạch năng lượng và xây dựng cơ chế chính sách phát triển nguồn điện bền vững tại Việt Nam.