Mỹ giải bài toán nguồn cung như thế nào khi nhu cầu điện lập đỉnh?

Lưới điện lớn nhất nước Mỹ trước thử thách lớn

Nhu cầu điện trên lưới điện truyền tải lớn nhất của Mỹ đang tiến sát mức kỷ lục mùa đông trước đợt không khí lạnh kéo dài. Theo dự báo, phụ tải điện trong vùng PJM Interconnection, hệ thống cung cấp điện cho khoảng 20% dân số Mỹ, có thời điểm chỉ thấp hơn đôi chút so với mức cao nhất từng ghi nhận trong mùa đông.

PJM Interconnection chịu trách nhiệm điều phối dòng điện trên phạm vi 13 bang thuộc khu vực Trung Tây và Trung Đại Tây Dương. Những biến động về giá và nguồn cung tại đây ảnh hưởng trực tiếp đến hóa đơn tiền điện của khoảng 67 triệu người dân, đồng thời có tác động lan tỏa tới thị trường năng lượng toàn quốc.

Đợt lạnh sâu kèm theo gió mạnh đã khiến nhu cầu sưởi ấm tăng vọt, đẩy phụ tải điện lên cao trong nhiều ngày liên tiếp. Trong khi đó, nguồn cung điện lại chịu sức ép kép khi thời tiết giá lạnh làm gián đoạn một phần công suất phát, đặc biệt là các nhà máy phụ thuộc vào nhiên liệu khí tự nhiên. Việc vận chuyển và cung ứng khí đốt gặp khó trong điều kiện băng giá càng làm gia tăng rủi ro thiếu hụt cục bộ.

Theo số liệu của PJM, công suất phát điện bị gián đoạn có thời điểm chiếm hơn 10% tổng công suất đã cam kết. Trước đó, mức gián đoạn từng vượt 20 gigawatt trong những ngày lạnh nhất đầu tuần, phản ánh mức độ căng thẳng đáng kể của hệ thống. Dù các dự báo ban đầu cho thấy khả năng phá kỷ lục phụ tải mùa đông, PJM sau đó đã điều chỉnh ước tính khi nhiệt độ thực tế tại một số khu vực không thấp như dự kiến.

Một yếu tố khác khiến hoạt động của PJM được theo dõi sát sao là sự tập trung dày đặc của các trung tâm dữ liệu. Nhu cầu điện từ lĩnh vực này tăng nhanh trong những năm gần đây, làm gia tăng áp lực lên lưới điện, đặc biệt trong các giai đoạn cao điểm thời tiết cực đoan. Dù vậy, việc các trung tâm dữ liệu được khuyến khích sử dụng nguồn phát dự phòng trong thời gian ngắn đã phần nào giúp giảm tải cho hệ thống.

Kinh nghiệm của Mỹ trong bình ổn nguồn cung điện

Thực tế vận hành trong đợt lạnh lần này cho thấy Mỹ đã tích lũy nhiều kinh nghiệm quan trọng nhằm hạn chế rủi ro thiếu điện trong mùa cao điểm. Một trong những trụ cột là cơ chế thị trường điện cạnh tranh kết hợp với điều phối tập trung. Các nhà vận hành lưới như PJM liên tục cập nhật dự báo phụ tải, tình trạng nguồn phát và truyền tải để đưa ra tín hiệu giá kịp thời, qua đó khuyến khích các nguồn điện sẵn sàng tham gia thị trường khi nhu cầu tăng cao.

Bên cạnh đó, Mỹ chú trọng đa dạng hóa cơ cấu nguồn điện nhằm giảm phụ thuộc vào một loại nhiên liệu. Ngoài khí tự nhiên, các nguồn điện than, điện hạt nhân, thủy điện và năng lượng tái tạo vẫn giữ vai trò nhất định trong việc đảm bảo an ninh cung ứng. Dù mỗi nguồn có hạn chế riêng trong điều kiện thời tiết cực đoan, sự kết hợp nhiều loại hình giúp hệ thống linh hoạt hơn khi một số nguồn gặp trục trặc.

Một kinh nghiệm đáng chú ý khác là yêu cầu chuẩn bị trước mùa cao điểm. Các nhà máy điện và đơn vị truyền tải phải thực hiện bảo dưỡng, kiểm tra thiết bị và lập kịch bản ứng phó với thời tiết khắc nghiệt từ sớm. Việc nâng cao khả năng “chịu lạnh” của thiết bị, đặc biệt là tại các bang ít khi đối mặt với rét đậm, được xem là yếu tố then chốt để giảm thiểu sự cố bất ngờ.

Mỹ cũng ngày càng coi trọng vai trò của quản lý nhu cầu. Trong những thời điểm hệ thống chịu áp lực lớn, các chương trình khuyến khích khách hàng lớn, bao gồm nhà máy công nghiệp và trung tâm dữ liệu, tạm thời giảm tiêu thụ hoặc chuyển sang sử dụng nguồn phát dự phòng đã phát huy hiệu quả. Cách tiếp cận này giúp giảm đỉnh phụ tải mà không cần đầu tư quá lớn vào công suất phát mới chỉ phục vụ vài ngày cao điểm trong năm.

Ngoài ra, việc đầu tư nâng cấp lưới truyền tải và tăng cường kết nối liên vùng giúp hệ thống có thêm dư địa điều tiết. Khi một khu vực gặp khó khăn, điện năng có thể được điều chuyển từ nơi khác, hạn chế nguy cơ mất điện trên diện rộng. Dù tình trạng quá tải đường dây vẫn xảy ra trong đợt lạnh vừa qua, kinh nghiệm xử lý cho thấy vai trò quan trọng của quy hoạch lưới dài hạn.

Từ thực tế tại Mỹ, có thể thấy việc bình ổn nguồn cung điện trong mùa cao điểm dựa vào việc mở rộng công suất phát, tổng hòa của dự báo chính xác, chuẩn bị sớm, đa dạng hóa nguồn năng lượng và quản lý nhu cầu hiệu quả.