An ninh năng lượng trên lưới truyền tải trong thị trường điện cạnh tranh

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 19 
BÀI BÁO KHOA HỌC 
AN NINH NĂNG LƯỢNG TRÊN LƯỚI TRUYỀN TẢI 
TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH 
Lê Công Thành1 
Tóm tắt: Lưới truyền tải cần bảo đảm độ tin cậy và an ninh năng lượng. Trong cơ chế thị trường 
điện cạnh tranh, lưới truyền tải mặc dù đã có sự chuẩn bị nhưng vẫn đang (và sẽ) chịu áp lực lớn 
như quá tải, nghẽn mạng. Nguyên nhân chủ yếu do các nguồn năng lượng đang vận động mạnh mẽ 
theo cơ chế thị trường, các khách hàng lớn đang nhạy cảm hơn với chất lượng cung cấp năng 
lượng, sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo (đặc biệt là năng lượng gió), hay sự chậm trễ 
đổi mới trong quan điểm đầu tư và chính sách năng lượng. Xu thế mở rộng quy mô hệ thống điện 
lên tầm khu vực đa quốc gia cũng đặt thêm cho lưới truyền tải những tiêu chí chặt chẽ mới cần thoả 
mãn. Nghiên cứu này cũng đưa ra quan điểm tổng thể về những giải pháp để giải quyết những vấn 
đề đặt ra, đặc biệt trên khía cạnh an ninh năng lượng của lưới truyền tải. 
Từ khóa: Lưới điện truyền tải, An ninh năng lượng, Thị trường điện cạnh tranh, Năng lượng tái tạo, 
Quản lí nghẽn mạng. 
1. VẤN ĐỀ1 
An ninh năng lượng – bảo đảm đáp ứng năng 
lượng trong những điều kiện chấp nhận được – 
là vấn đề sống còn để phát triển kinh tế đất 
nước. Ở Việt Nam, năng lượng, mà chủ yếu là 
năng lượng điện, còn có thêm nhiều ý nghĩa 
trong bối cảnh một quốc gia đang đặt ưu tiên 
phát triển mạnh mẽ và toàn diện. 
Hệ thống điện Việt Nam đang phát triển 
mạnh mẽ theo xu thế thế giới: mở rộng quy mô, 
thị trường hóa và thân thiện với môi trường. 
Đường dây 500kV đưa vào vận hành (1994) đã 
kết nối các hệ thống điện quy mô vùng miền 
thành hệ thống quốc gia thống nhất. Thị trường 
điện hình thành với các sự kiện có ý nghĩa: tách 
quản lí nguồn và truyền tải (2008), phát điện 
cạnh tranh (2012). Gần đây (2015) thị trường 
bán buôn điện cạnh tranh đã hoàn thiện thiết kế 
chi tiết để đi vào thử nghiệm bước 1 (2016). 
Cũng dễ hiểu, khi các vấn đề (sự cố) của hệ 
thống điện thế giới tiếp tục lặp lại ở Việt nam: 
– Rã lưới diện rộng: đặc biệt nghiêm trọng 
vào ngày 27/12/2006 gây rã lưới toàn bộ hệ 
thống điện miền Bắc (từ Quảng Bình trở ra) và 
1 Khoa Năng lượng, Trường Đại học Thủy Lợi. 
rã lưới vào ngày 23/05/2013 làm ảnh hưởng tới 
8 triệu khách hàng trên 22 tỉnh thành khu vực 
phía nam; 
– Khai thác nguồn: định hướng thị trường, 
qua đó các nguồn có động lực thay đổi công 
nghệ để cải thiện hiệu suất và phù hợp với các 
tiêu chuẩn đánh giá hiện đại; 
– Lưới truyền tải bị chất tải nặng nề do nhu 
cầu công suất truyền tải tăng cao; 
– Yếu tố môi trường: ngày càng khắt khe 
trong đánh giá tác động đến môi trường và là 
điểm nhạy cảm. Những vấn đề ở thủy điện sông 
Tranh hoặc ở nhiệt điện Vĩnh Tân là những 
minh chứng. 
Trong tương lai gần với việc mở rộng quy 
mô, tăng liên kết khu vực đặc biệt là tác động 
mạnh mẽ của các yếu tố thị trường và bảo vệ 
môi trường theo chuẩn mực quốc tế (Brauner 
G., et al., 2002) ngành điện Việt Nam đứng 
trước các thách thức không nhỏ. Cần chuẩn bị 
tốt để định hướng cho các giải pháp bảo đảm an 
ninh năng lượng quốc gia. 
2. TÁC ĐỘNG CỦA CƠ CHẾ THỊ 
TRƯỜNG ĐẾN LƯỚI TRUYỀN TẢI 
Trong cơ chế cũ, việc vận hành nguồn thủy – 
nhiệt điện luôn chú ý (quan hệ dọc) đến lưới 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 20
truyền tải (vốn cùng 1 chủ thể). Quan hệ cung 
cầu xác định theo quy hoạch tổng thể nguồn – 
lưới – phụ tải. Ngày nay, việc tách chủ thể 
quản lí nguồn, lưới truyền tải trên nền hoạt 
động kinh doanh điện năng (tải nền, tải đỉnh, 
cạnh tranh giá,..., (Trung tâm điều độ hệ thống 
điện quốc gia, 2015) đang tác động ngày càng 
mạnh mẽ vào các quan niệm quy hoạch truyền 
thống và đặc biệt vào lưới truyền tải vốn đang 
chưa đủ mạnh. 
2.1. Thông qua các nguồn truyền thống 
Nguồn điện nhanh chóng vận hành chủ yếu 
theo các tiêu chí kinh tế, việc mở rộng quy mô 
hệ thống điện cùng với việc các hộ tiêu thụ 
điện có điều kiện tiếp cận nguồn năng lượng rẻ 
hơn đã và sẽ làm tăng mạnh công suất truyền 
tải trên lưới. 
Ở khía cạnh khác, các nguồn kém cạnh 
tranh sẽ giảm phát và dần bị thải loại. Nhiều 
nhà máy điện của Việt nam có thời gian hoạt 
động nhiều chục năm hiện đang làm việc với 
độ tin cậy không cao, hiệu suất thấp và mức độ 
ô nhiễm môi trường nặng sẽ là đối tượng bị tác 
động đầu tiên. 
Hình 1. Cơ cấu nguồn tham gia thị trường điện 
Việt Nam, tổng công suất đặt: 31.7GW. 
Việc xây dựng mới các nhà máy điện truyền 
thống để đáp ứng nhu cầu tải sẽ ngày càng khó 
khăn do cạn kiệt nguồn năng lượng sơ cấp và 
vấn đề môi trường. Vì lí do này, lưới truyền tải, 
vốn được quy hoạch xây dựng phù hợp với các 
nguồn truyền thống, sẽ phải chịu thêm áp lực từ 
nhu cầu tăng năng lực lưới truyền tải. 
2.2. Thông qua các nguồn năng lượng tái tạo 
Sử dụng năng lượng tái tạo đáp ứng nhu cầu 
phụ tải là một đặc điểm của hệ thống điện 
(HTĐ) hiện đại. Ở Việt nam, nếu không kể 
nguồn thủy điện nhỏ và siêu nhỏ, thì năng lượng 
tái tạo – chủ yếu là năng lượng gió – đang được 
định hướng phát triển, Hình 2, (Trung tâm điều 
độ hệ thống điện quốc gia, 2015). Năng lượng 
tái tạo có thể sử dụng để đáp ứng nhu cầu tại 
chỗ trong lưới phân tán nhỏ (microgrid) ở các 
vùng thưa dân. Năng lượng tái tạo cũng được 
hòa lưới tham gia cân bằng công suất trong hệ 
thống điện. Vấn đề là các nguồn năng lượng tái 
tạo này lại dao động và không thể dự báo chính 
xác. Mức độ tích hợp năng lượng tái tạo vào hệ 
thống điện càng cao càng dễ dẫn tới việc tăng 
quá mức truyền tải năng lượng giữa các vùng. 
Hoạt động định hướng thị trường của nhiệt điện 
khi có sự tham gia của điện gió sẽ càng làm 
nghiêm trọng hơn tình trạng quá tải lưới. Những 
vấn đề trên đặt ra những thách thức lớn cho 
quản lí nghẽn mạng và quá tải. 
Hình 2. Phát triển điện gió ở Việt Nam 
2.3. Thông qua các phụ tải điện 
Sự phát triển kinh tế và đô thị hóa ở Việt 
nam làm phụ tải gần đây liên tục tăng với tốc độ 
trên 10%/năm, Hình 3, (Trung tâm điều độ hệ 
thống điện quốc gia, 2015), cơ sở hạ tầng về 
điện không theo kịp xét theo chuẩn mực quốc tế 
về an ninh năng lượng. 
Các hộ tiêu thụ điện ngày nay có xu hướng 
nhậy cảm hơn với chất lượng điện năng và đặc 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 21 
biệt là với sự gián đoạn cung cấp điện do liên 
quan đến mức độ cao hơn về tự động hóa, công 
nghệ sản xuất hiện đại và sự phụ thuộc vào năng 
lượng điện. Điều này đặt ra cho HTĐ những yêu 
cầu khắt khe hơn trong bảo đảm an ninh năng 
lượng. 
Thị trường điện cạnh tranh (về nguồn, truyền 
tải, kinh doanh và tiếp đến sẽ là chứng khoán 
điện,...) cho phép các hộ tiêu thụ dễ dàng hơn 
trong việc thay đổi, lựa chọn nhà cung cấp năng 
lượng, và điều đó sẽ làm tăng công suất trên 
lưới truyền tải (Brauner G., et al., 2002). 
Hình 3. Phát triển phụ tải HTĐ Việt Nam 
2.4 Từ hiện trạng lưới điện 
Vì nhiều lí do, phát triển lưới truyền tải thực 
tế đã nhiều năm không theo kịp tốc độ tăng 
trưởng nhu cầu điện (Trung tâm điều độ hệ 
thống điện quốc gia, 2015) dẫn đến việc suy 
giảm khả năng dự phòng của lưới điện, Hình 4, 
Hình 5 (Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc 
gia, 2015). 
Hình 4. Các đoạn xung yếu của đường dây 
500kV Bắc - Nam; 
a) Tần suất truyền tải ở dải giới hạn năm 2014. 
b) Công suất truyền tải cực đại 3 năm gần đây. 
Hình 5. Số đường dây và máy biến áp đầy tải 
và quá tải trong HTĐ miền Nam 
Khi làm việc ở dải giới hạn, một khi có phần 
tử truyền tải ngừng hoạt động, dễ kéo theo tác 
động xâu chuỗi làm tách lưới. Nếu trong lưới cô 
lập không đủ công suất có khả năng sẽ dẫn tới 
sự cố diện rộng hoặc rã lưới phần lớn hệ thống 
điện quốc gia. Sự cố rã lưới diện rộng khu vực 
phía nam tháng 5 năm 2013 là một ví dụ. 
Do hoạt động kinh doanh năng lượng, trên 
các lưới liên kết xuất hiện các dòng công suất 
không mong muốn, làm suy giảm hiệu quả lưới 
truyền tải. Một nghiên cứu đã đánh giá rằng thị 
trường điện cạnh tranh đòi hỏi tăng khả năng 
lưới thêm 10% (Brauner G., 2007). 
Hiện nay Việt Nam đang thực hiện việc mua 
bán điện với các nước láng giềng trong đó đáng 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 22
kể nhất là mua điện từ Trung Quốc, Hình 6, 
(Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia, 
2015). Tuy nhiên việc kinh doanh điện này 
không được coi là việc liên kết các hệ thống 
điện với nhau. Các phần trao đổi điện với nước 
ngoài bị cách ly với hệ thống điện quốc gia và 
quá trình vận hành đã gặp những khó khăn cả về 
kĩ thuật lẫn vận hành thị trường điện. 
Hình 6. Mua bán điện với nước ngoài 
Xu thế hình thành lưới điện liên kết đa quốc 
gia đòi hỏi tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn thiết 
kế quốc tế. Đánh giá an ninh lưới cần thực hiện 
theo tiêu chuẩn (n – 1) hoặc trong một số trường 
hợp – tiêu chuẩn (n – 2). Theo các tiêu chuẩn (n 
– x) này, lưới điện cần phải bảo đảm an ninh 
ngay cả khi x phần tử của nó bị sự cố. Lưới 
truyền tải Việt nam hiện chưa đạt các tiêu chuẩn 
này. Mỗi khi thực hiện công tác trên lưới, tái 
điều độ hoặc khi có tác động loại trừ phần tử sự 
cố đều có khả năng chất tải nặng nề lên phần 
lưới còn lại. Ở khía cạnh khác việc mở rộng quy 
mô lưới truyền tải sẽ làm tăng khả năng dao 
động thấp tần (nội vùng) và mất ổn định tĩnh 
diện rộng (Brauner G., 2007). 
3. ĐỊNH HƯỚNG CÁC GIẢI PHÁP 
3.1 Giải pháp nguồn, tải 
Cần bảo đảm nguồn tối thiểu nội vùng để 
giảm tải liên kết và tránh rủi ro rã mạng. Xét 
đến việc thiết lập những vùng cấp điện trên cơ 
sở liên kết nguồn, lưới trong phạm vi nhỏ. 
Đối tượng nguồn đầu tiên bị tác động mạnh 
của thị trường điện cạnh tranh là nhiệt điện sử 
dụng công nghệ lạc hậu. Do vậy cần xúc tiến 
đổi mới công nghệ nhiệt điện với mục tiêu: tăng 
hiệu suất, an ninh nguồn trong khi vẫn bảo đảm 
các yếu tố thân thiện môi trường (vốn ngày càng 
khắt khe). Mặt khác, nhiệt điện cần phải tham 
gia tốt hơn vào việc cân bằng năng lượng tại chỗ 
và quản lí nghẽn mạng. 
Quy hoạch nguồn và phát triển kinh tế (phụ 
tải) cần xét đến yếu tố vùng miền (vị trí) để phù 
hợp tốt hơn với lưới truyền tải. 
3.2. Giải pháp lưới truyền tải 
Xây dựng lưới truyền tải phủ khắp đất nước, 
tối thiểu phải đáp ứng được tiêu chuẩn (n – 1) 
và yêu cầu gia tăng công suất truyền tải đi xa. 
Đưa vào sử dụng các thiết bị điều khiển lưới 
hiện đại: máy biến áp dịch pha, các bộ bù có 
điều khiển, các FACTS (Flexible Alternating 
Current Transmission System) để chuẩn bị sẵn 
sàng cho điều khiển và cân bằng năng lượng 
linh hoạt trên lưới truyền tải. 
3.3 Giải pháp quản lí, nghiên cứu 
Thành lập cơ quan chuyên về an ninh năng 
lượng. Xây dựng các công cụ đánh giá các tiêu 
chuẩn an ninh năng lượng và chuyển thành các 
động lực đầu tư. Những nghiên cứu gần đây đã 
đưa ra các phương pháp xác suất đánh giá an 
ninh lưới truyền tải để phù hợp với các nguồn 
phụ thuộc quan hệ cung cầu và các giao dịch 
thương mại ngắn hạn trong thị trường điện 
(Koeck K., Renner H., 2014). 
3.4. Giải pháp ngắn hạn 
Khi nguồn lực còn bị hạn chế hoặc trong 
ngắn hạn khi cơ sở hạ tầng truyền tải còn yếu 
cần xử lí nhanh chóng quá tải, nghẽn mạng 
thông qua các biện pháp: 
– Điều độ nguồn phù hợp với yêu cầu lưới, 
– Chia nhỏ thị trường nhằm kích thích phát 
triển nguồn, 
– Điều khiển chuyển công suất và giữ điện 
áp lưới truyền tải thông qua các thiết bị hiện đại 
(nếu được trang bị), 
– Hạn chế các tải tăng trưởng quá mức 
thông qua các hợp đồng sử dụng lưới. Tự động 
loại trừ quá tải liên kết để ngăn ngừa những tác 
động không lường trước, rã mạng hoặc lan 
truyền sự cố. 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 23 
– Xác định giới hạn khả năng sử dụng cho 
thị trường, hạn chế truyền tải điện và thương 
mại quốc tế ở mức phù hợp với năng lực truyền 
tải lưới. 
Các giải pháp trên mới chỉ mang tính chất 
định hướng dựa trên phân tích về ảnh hưởng 
của thị trường điện cạnh tranh (sẽ hình thành ở 
Việt Nam trong thời gian tới) đến lưới điện 
truyền tải với hiện trạng hệ thống điện Việt 
Nam. Các vấn đề thực tế phát sinh trong quá 
trình mở rộng thị trường điện Châu Âu cho 
thấy rằng một giải pháp tốt cho nhóm vấn đề 
đề cập luôn phải xuất phát từ thực tế và dung 
hòa tốt các yếu tố kĩ thuật, kinh tế và các yếu 
tố khác (Brauner G., 2007). 
4. KẾT LUẬN 
Mở rộng lưới liên kết và thị trường điện quốc 
tế, phụ tải tăng không ngừng, cơ cấu nguồn biến 
đổi mạnh mẽ đã và sẽ tác động lớn đến lưới 
truyền tải. 
Lưới truyền tải Việt Nam hiện chưa sẵn sàng 
cho các các tiêu chuẩn quốc tế về HTĐ liên kết. 
Xét lâu dài, an ninh năng lượng chỉ có thể bảo 
đảm bằng một cơ sở hạ tầng truyền tải đủ mạnh. 
Giải pháp ngắn hạn xử lí quá tải, nghẽn mạng 
thông qua tái điều độ, hạn chế quy mô kinh 
doanh điện ở mức phù hợp. 
Các công cụ đánh giá tiêu chí an ninh năng 
lượng là cần thiết, tạo động lực góp phần thúc 
đẩy đầu tư cơ sở hạ tầng truyền tải điện. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia - NLDC, (2015),  
Brauner G., Haimbl W., Christiner G., Popelka H., (2002), “Sicherheit der Uebertragungsnetze”, 
Elektrotechnik & Informationstechnik 119/10, tr. 340-346. 
Brauner G., (2007), “Netzsicherheit und Kraftwerkstechnologie”, Elektrotechnik & Informationstechnik 
124/9, tr. 281-283. 
Koeck K., Renner H., (2014), “Probabilistische Netzsicherheitsbewertung”, Elektrotechnik & 
Informationstechnik, 131/8, tr. 256-261. 
Abstract: 
ENERGY SECURITY OF TRANSMISSION SYSTEMS IN THE COMPETITIVE 
ELECTRICITY MARKET 
Transmission systems are necessary to ensure the reliability and energy security. In the mechanism 
of competitive electricity market, transmission grids are (and will be) under great pressure as 
overload, network congestion. This is due to following reasons: the power source is operating 
under the market mechanism; large customers are more sensitive to the quality of power supply; the 
development of renewable energy sources (mainly wind energy), or delay in renovation investment 
perspective and energy policy. The trend for expanding the electric system to a level of 
multinational power also sets out new requirements for transmission grids. This study also 
proposes the strategic solution for the problem of energy security of the transmission system. 
Keywords: Transmission system, energy security, competitive electricity market, renewable 
energy, congestion management. 
BBT nhận bài: 16/12/2015 
Phản biện xong: 07/5/2016