Trong bối cảnh nhu cầu truyền tải điện công suất lớn trên khoảng cách dài ngày càng gia tăng, cùng với xu thế phát triển mạnh mẽ của năng lượng tái tạo, công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều (HVDC) đang nổi lên như một giải pháp then chốt của hệ thống điện hiện đại. 

Từ kinh nghiệm triển khai trên thế giới đến định hướng trong Quy hoạch điện VIII, việc nghiên cứu và ứng dụng HVDC tại Việt Nam không chỉ mang ý nghĩa kỹ thuật mà còn là bước đi chiến lược nhằm nâng cao năng lực truyền tải, tối ưu hóa phân bổ nguồn - phụ tải và bảo đảm an ninh năng lượng trong dài hạn.

HVDC trong cấu trúc hệ thống điện hiện đại: Lợi thế kỹ thuật và xu hướng toàn cầu

Từ “cuộc chiến dòng điện” cuối thế kỷ XIX giữa Nikola Tesla và Thomas Edison, dòng điện xoay chiều (AC) đã trở thành nền tảng vận hành của hệ thống điện toàn cầu. Tuy nhiên, trong bối cảnh nhu cầu truyền tải công suất lớn trên khoảng cách xa, cùng với sự gia tăng nhanh của các nguồn năng lượng tái tạo phân tán, công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều (HVDC) đang nổi lên như một giải pháp có tính chiến lược.

Về bản chất, HVDC (High Voltage Direct Current) cho phép truyền tải điện năng bằng dòng điện một chiều ở cấp điện áp cao, với hiệu quả vượt trội trong các bài toán truyền tải đường dài và công suất lớn. So với HVAC, HVDC loại bỏ hoàn toàn công suất phản kháng trên đường dây, qua đó giảm tổn thất điện năng và hạn chế các vấn đề ổn định điện áp trên tuyến dài. Đồng thời, khả năng liên kết các hệ thống điện không đồng bộ giúp HVDC trở thành công cụ hiệu quả trong kết nối liên vùng, liên quốc gia và tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo quy mô lớn.

Thực tiễn triển khai trên thế giới cho thấy HVDC đã bước vào giai đoạn phát triển quy mô lớn. Tổng công suất lắp đặt toàn cầu đạt khoảng 400 GW (năm 2022), trong đó châu Á chiếm tỷ trọng lớn, dẫn đầu là Trung Quốc với các tuyến truyền tải siêu cao áp (UHVDC). Các dự án tiêu biểu như Changji - Guquan (±1.100 kV, 12 GW, dài khoảng 3.300 km) cho thấy khả năng truyền tải công suất cực lớn trên khoảng cách hàng nghìn km, góp phần tối ưu hóa phân bổ nguồn - tải trên quy mô quốc gia.

Trong khi đó, tại châu Âu, HVDC phát huy vai trò trong kết nối xuyên biên giới và tích hợp năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện gió ngoài khơi. Các liên kết HVDC dạng điểm - điểm với công suất 1-1,5 GW cho phép trao đổi điện năng linh hoạt giữa các quốc gia có cấu trúc hệ thống khác nhau, đồng thời nâng cao độ ổn định và khả năng vận hành của toàn hệ thống khu vực.

Một điểm đáng lưu ý là ngưỡng kinh tế - kỹ thuật của HVDC ngày càng rõ ràng. Với khoảng cách truyền tải từ 600-800 km trở lên, HVDC bắt đầu thể hiện ưu thế so với HVAC về tổng chi phí đầu tư và vận hành. Điều này xuất phát từ tổn thất truyền tải thấp hơn (chỉ khoảng 80% so với AC trong cùng điều kiện), cùng với thiết kế tuyến gọn nhẹ và yêu cầu hành lang tuyến thấp hơn.

Tuy nhiên, HVDC không phải là giải pháp “thay thế hoàn toàn” HVAC. Việc tích hợp HVDC vào hệ thống điện hiện hữu đòi hỏi hệ thống trạm chuyển đổi AC/DC có công nghệ cao, chi phí lớn và đặc biệt là yêu cầu kiểm soát điện áp chặt chẽ tại hai đầu hệ thống thông qua các giải pháp điều khiển như điều khiển điện áp tự động (Automatic Voltage Control – AVC). Đây là yếu tố kỹ thuật then chốt quyết định hiệu quả vận hành của các liên kết HVDC trong hệ thống điện hỗn hợp AC/DC.

Hàm ý phát triển HVDC tại Việt Nam: Từ nhu cầu thực tiễn đến định hướng triển khai

Đối với Việt Nam, bài toán phát triển HVDC xuất phát trực tiếp từ đặc thù hệ thống điện: sự mất cân đối ngày càng lớn giữa nguồn và phụ tải. Các nguồn năng lượng tái tạo tập trung chủ yếu tại khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nam Bộ, trong khi nhu cầu tiêu thụ điện tăng nhanh tại miền Bắc. Điều này kéo theo áp lực ngày càng lớn lên hệ thống truyền tải Bắc - Nam hiện hữu.

Trong bối cảnh đó, HVDC được xem là giải pháp phù hợp để hình thành các “trục truyền tải xương sống” công suất lớn, khoảng cách dài. Với chiều dài lãnh thổ hơn 1.500 km theo trục Bắc - Nam, Việt Nam hoàn toàn nằm trong ngưỡng mà HVDC phát huy hiệu quả vượt trội so với các tuyến đường dây HVAC, UHVAC truyền thống. Định hướng này cũng đã được đề cập trong Quy hoạch điện VIII, với các tuyến HVDC điện áp ±800 kV, công suất lớn, kết nối miền Trung và Nam Trung Bộ với miền Bắc sau năm 2030.

Từ góc độ công nghệ, PECC2 đề xuất cần phân loại rõ theo mục đích sử dụng để lựa chọn giải pháp HVDC tối ưu. Đối với các tuyến truyền tải liên miền quy mô lớn, công nghệ LCC-HVDC là phương án hợp lý nhờ chi phí đầu tư thấp và hiệu suất truyền tải cao. Ngược lại, đối với các dự án điện gió ngoài khơi - nơi đặc trưng bởi lưới điện yếu hoặc chưa hoàn thiện - công nghệ VSC-HVDC trở thành lựa chọn tất yếu nhờ khả năng vận hành độc lập, hỗ trợ khởi động đen và giảm thiểu rủi ro do sự cố chuyển mạch.

Bên cạnh đó, công tác quy hoạch và tiêu chuẩn kỹ thuật cần được chuẩn hóa ngay từ đầu. Việc lựa chọn vị trí trạm chuyển đổi phải đảm bảo các yêu cầu nghiêm ngặt về địa hình, giao thông và khoảng cách an toàn đối với các công trình hạ tầng khác. Đặc biệt, hệ thống nối đất của HVDC cần được bố trí cách xa tối thiểu 10 km so với các công trình kim loại ngầm nhằm tránh hiện tượng ăn mòn điện hóa - một rủi ro kỹ thuật có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy vận hành.

Ở góc độ quản trị dự án, PECC2 cho rằng Việt Nam cần xây dựng cơ chế đánh giá hiệu quả đầu tư theo vòng đời dài hạn, thay vì chỉ dựa trên chi phí ban đầu. Việc áp dụng mô hình phân bổ chi phí trong chu kỳ 30 năm sẽ giúp xác định hợp lý giá truyền tải điện, đảm bảo hài hòa lợi ích giữa Nhà nước, nhà đầu tư và người sử dụng điện. Đồng thời, trước khi triển khai các dự án HVDC quy mô lớn, cần ưu tiên thực hiện các nghiên cứu chuyên sâu về ổn định hệ thống, khả năng vận hành và dự phòng công suất nhằm giảm thiểu rủi ro kỹ thuật.

Những đề xuất trên cho thấy việc phát triển HVDC tại Việt Nam không chỉ là lựa chọn công nghệ đơn thuần mà còn đòi hỏi cách tiếp cận tổng thể từ quy hoạch, kỹ thuật đến cơ chế chính sách. Với sự chuẩn bị đồng bộ và lộ trình phù hợp, HVDC cùng với BESS và điều khiển tạo lưới (Grid Forming) có thể trở thành nền tảng quan trọng cho quá trình hiện đại hóa hệ thống điện, đáp ứng yêu cầu chuyển dịch năng lượng và bảo đảm an ninh điện trong dài hạn. 

Việc tích lũy kinh nghiệm trong các dự án truyền tải quy mô lớn, cùng năng lực thiết kế - khảo sát - quản lý dự án đã được khẳng định, sẽ là nền tảng quan trọng để PECC2 từng bước làm chủ và triển khai hiệu quả các công nghệ truyền tải tiên tiến như HVDC. Có thể thấy, HVDC không chỉ là một giải pháp kỹ thuật, mà còn là lựa chọn chiến lược trong quá trình hiện đại hóa hệ thống điện. Đối với Việt Nam, việc chủ động tiếp cận và phát triển công nghệ này sẽ góp phần quan trọng trong việc xây dựng một hệ thống điện linh hoạt, hiệu quả và bền vững trong dài hạn.

Thực hiện: PECC2