Trong những năm gần đây, việc đầu tư xây dựng các nhà máy điện mới ngày càng tăng do nhu cầu tiêu thụ điện tăng cao. Tại Việt Nam, theo báo cáo thường niên của Tập đoàn Điện lực Việt Nam - EVN, tốc độ tăng trưởng phụ tải và sản lượng tiêu thụ điện liên tục tăng trong những năm gần đây, với tốc độ tăng trung bình hằng năm khoảng 10%-12%. Điều này đã đặt ra các thách thức không nhỏ trong việc quy hoạch bổ sung nguồn điện trong tương lai. Ngoài ra, với sự bùng nổ của các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT), khiến cho độ bất định của hệ thống điện tăng cao, từ đó đặt ra các áp lực về việc nâng cao khả năng vận hành linh hoạt của hệ thống điện. Trong bối cảnh đó, cùng với sự phát triển của hệ thống viễn thông và công nghệ thông tin áp dụng trong ngành điện, phụ tải dần không thể là một phần tử bị động, mà cần phải tương tác chủ động và linh hoạt với hệ thống. Điều này dẫn đến sự ra đời của khái niệm Điều chỉnh phụ tải- Demand Response (DR).

Tổng quan về Chương trình Điều chỉnh phụ tải điện – Demand Response‍

DR là một trong các nội dung của Quản lý nhu cầu điện – Demand Side Management (DSM): gồm DR, phát triển phụ tải theo chiến lược – Strategic Load Growth (SLG), và hiệu quả năng lượng – Energy Efficiency (EE). DR được Ủy ban Điều tiết năng lượng Liên bang, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ định nghĩa là: “Các hành động của khách hàng sử dụng điện thay đổi nhu cầu tiêu thụ điện thông thường của họ, đáp ứng với những thay đổi về giá điện, theo các khoản khuyến khích hoặc theo chỉ dẫn từ đơn vị vận hành hệ thống điện”. Việc thay đổi nhu cầu tiêu thụ điện theo xu hướng tiết giảm công suất giúp cho hệ thống điện tránh khỏi các sự cố khi phụ tải tăng mạnh, ngoài ra DR còn giúp giảm mức tiêu thụ trong thời điểm giá điện thị trường bán buôn tăng cao. Bên cạnh đó việc triển khai DR phần nào giúp làm dịu gánh nặng về việc đầu tư phát triển nguồn điện hay các công trình điện mới. Hơn nữa việc phát triển các chương trình DR phần nào giúp giảm việc phát thải từ quá trình sản xuất và sử dụng điện năng, hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng không. Chính bởi những lợi ích rõ rệt đó, DR đã được triển khai trong thực tế và thành công ở một số các quốc gia.

Phân loại các chương trình điều chỉnh phụ tải điện‍

Điều chỉnh phụ tải điện được chia thành hai dạng, dựa trên giá (price-based) và dựa trên ưu đãi khuyến khích (incentive-based)‍

Các chương trình điều chỉnh phụ tải dựa trên giá

Với các chương trình dựa trên giá, khách hàng tham gia vào chương trình DR sẽ tự điều chỉnh hành vi tiêu thụ điện của mình theo tín hiệu về giá điện. Trong đó 3 loại chương trình chính bao gồm: Giá theo thời gian sử dụng (Time-of-Use), Giá giờ cao điểm (Critical Peak Pricing), Giá theo thời gian thực (Real-time Pricing).

• Time of Use (ToU): Các chương trình loại ToU sẽ chia giá điện ra nhiều khung giá khác nhau theo các thời điểm sử dụng điện trong ngày. Khung giá vào thời điểm nhu cầu tiêu thụ lớn nhất sẽ cao nhất và giảm dần theo nhu cầu tiêu thụ. Ở Việt Nam, một biến thể của chương trình này chính là chương trình Công tơ ba giá, trong đó một ngày được chia ra các khoảng cao điểm, thấp điểm và bình thường tương ứng với 3 khung giá điện. Công tơ sẽ đo đếm lượng điện năng sử dụng cho từng khung để thanh toán.
• Critical Peak Pricing (CPP): Chương trình này chỉ được kích hoạt vào các khoảng thời gian được xác định từ trước trong một năm, khi hệ thống điện có khả năng cao bị đe dọa hoặc khi chi phí sản xuất/mua điện có thể tăng cao. Ở các thời điểm đó, giá điện sẽ được tăng cao hơn so với mức bình thường và giá này thường sẽ được quyết định trước năm vận hành.
• Real-time Pricing (RTP): Trong chương trình này, khách hàng mua điện theo giá thời gian thực (giá thị trường bán buôn), và được thông báo giá điện biến động theo từng giờ hay chu kỳ, từ đó họ có thể thay đổi kế hoạch sử dụng điện một cách tối ưu.

Các chương trình dựa trên giá có ưu điểm là không cần đầu tư các công tơ thông minh mà có thể thực hiện thông qua ban hành chính sách và chỉ cần sử dụng các công tơ số thông thường. Ngoài ra các chương trình này không cần điều độ, khách hàng tham gia sẽ tự điều chỉnh hành vi sử dụng điện của mình. Tuy nhiên nhược điểm của dạng chương trình này đó là chúng có thể làm phát sinh các giờ cao điểm mới, khó kiểm soát và kém thu hút khách hàng kích hoạt hành vi điều chỉnh phụ tải.

Các chương trình điều chỉnh phụ tải dựa trên ưu đãi khuyến khích

• Với các chương trình dựa trên khuyến khích, người tham gia sẽ nhận được một khoản tiền khuyến khích nếu tuân theo tín hiệu yêu cầu cắt giảm từ đơn vị vận hành hệ thống điện và thị trường điện – System and Market Operator (SMO). Các chương trình DR dạng này cần thiết phải có tín hiệu điều độ từ SMO. Các chương trình theo dạng khuyến khích thường được chia thành 2 mục đích kích hoạt: mục đích kinh tế - Economic và mục đích đảm bảo độ tin cậy - Reliability. Trong đó, mục đích kinh tế sẽ kích hoạt DR nhằm giúp hệ thống điện vận hành kinh tế nhất, ví dụ kích hoạt DR để tránh phải gọi các nguồn đắt tiền như nhiệt điện dầu. Còn với mục đích đảm bảo độ tin cậy, DR được chủ động sắp xếp và kích hoạt nhắm đảm bảo việc cung cấp điện ổn định, tin cậy khi hệ thống có khả năng gặp sự cố hay thiếu công suất. Ngoài ra DR có thể tham gia vào các dịch vụ phụ trợ, điển hình là cung cấp khả năng điều chỉnh tần số cho các hệ thống điện thiếu nguồn linh hoạt. Với từng mục đích sẽ có các loại chương trình DR khác nhau.
• Với mục đích kinh tế, chương trình DR thường được thiết kế dưới hình thức thị trường năng lượng (Energy Market). Ở đây, các nguồn DR tham gia chào giá trên thị trường ngày tới (Day-ahead Market) hoặc thị trường thời gian thực/thị trường cân bằng (Real-time Market/Balancing Market), nhận lệnh huy động từ SMO. Các quốc gia hoặc khu vực có thị trường điện sẽ có các thiết kế khác nhau, tuy nhiên phần nhiều các quốc gia cho phép nguồn DR tham gia chào giá trực tiếp trên thị trường điện bán buôn, cạnh tranh trực tiếp với cả các nguồn phát điện truyền thống. Thị trường kiểu này có tên gọi là thị trường Negawatt. Thanh toán trên thị trường năng lượng đối với nguồn DR dựa vào điện năng cắt giảm so với kịch bản phụ tải cơ sở (Baseload). Loại thanh toán này được gọi là thanh toán cho hiệu suất hay thanh toán điện năng (Utilization payment).
• Với mục đích đảm bảo độ tin cậy, chương trình DR có thể được triển khai theo 2 hướng: đảm bảo công suất (Capacity) và cung cấp dịch vụ phụ trợ (Ancillary Services). Đối với hướng đảm bảo công suất cho hệ thống gồm 2 loại: thị trường công suất (Capacity Market) và chương trình DR khẩn cấp (Emergency DR program). Đối với thị trường công suất, các nguồn DR tham gia chào giá công suất sẵn sàng cắt giảm và nhận được khoản thanh toán cho sự sẵn sàng đó. Đây được gọi là thanh toán cố định hay thanh toán công suất (Availability Payment). Việc chào giá trên thị trường công suất thường diễn ra hàng tháng hoặc nhiều tháng 1 lần, tức là mục tiêu để đảm bảo đủ công suất trung và dài hạn. Đối với chương trình DR khẩn cấp, các nguồn DR có nguyện vọng tham gia sẽ nhận được khoản tiền cố định cho sự sẵn sàng cắt giảm của mình thông qua việc ký kết hợp đồng. Một số chương trình DR yêu cầu các nguồn DR sau khi trúng thầu hoặc sau khi đàm phán được hợp đồng phải có nghĩa vụ tiếp tục tham gia chào giá trên thị trường năng lượng khi được yêu cầu. Sau đó các nguồn DR sẽ được thanh toán thêm dựa vào sản lượng điện năng cắt giảm (Utilization Payment).

Kết luận

Nhìn chung, các chương trình DR dựa trên khuyến khích được chứng minh là thu hút khách hàng tham gia hơn do các cơ chế tham gia phong phú, khách hàng tham gia được nhận lợi trực tiếp bằng các khoản thanh toán. Tuy nhiên, nhược điểm của các chương trình DR dựa trên khuyến khích đó là yêu cầu cơ sở hạ tầng về công nghệ thông tin, truyền thông để đảm bảo đủ điều kiện để tham gia vào các thị trường và yêu cầu về các thiết bị đo đếm, công tơ thông minh là vô cùng cần thiết. Trong tương lai, khi các thị trường điện hoàn thiện với công nghệ ngày càng tiên tiến, việc DR dựa trên khuyến khích đưa vào triển khai rộng rãi là tất yếu.