Trung Quốc tham vọng xây lưới điện khủng nhất thế giới: Công suất 600 GW, bằng nửa công suất toàn nước Mỹ

Theo các nhà khoa học Trung Quốc, mạng lưới các nhà máy điện thế hệ mới đang được xây dựng ở vùng Tây Bắc sẽ đưa năng lượng sạch, giá rẻ vào trung tâm sản xuất của đất nước, nâng cao mức sống và củng cố khả năng cạnh tranh của Trung Quốc trong các cuộc đua công nghệ cao như trí tuệ nhân tạo (AI).

Các kỹ sư dẫn đầu cuộc cách mạng năng lượng này ước tính công suất lắp đặt hiện có ở vùng Tây Bắc kết hợp với các sa mạc rộng lớn trong khu vực như Gobi có thể lên tới 600 GW.

Để so sánh, theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ, tổng sản lượng tất cả các nhà máy điện của Mỹ cộng lại đạt khoảng 1.100 GW vào cuối năm 2022.

Hơn một nửa số cơ sở năng lượng điện ở Tây Bắc Trung Quốc được xây dựng để khai thác nguồn năng lượng tái tạo: gió và mặt trời. Bất chấp các nguồn này dễ biến động vì yếu tố khó lường của thiên nhiên, các nhà máy điện xanh vẫn đạt được hiệu suất sử dụng trung bình trên 95%.

Theo các nhà khoa học, cho đến nay, chưa có mạng lưới điện khu vực lớn nào khác tích hợp liền mạch một lượng lớn năng lượng tái tạo như vậy trong khi vẫn duy trì được tỷ lệ sử dụng cao trong suốt cả năm.

Vùng Tây Bắc Trung Quốc bao gồm 5 tỉnh nội địa trong đó có Tân Cương. Trải dài hơn 3 triệu km2, đây là một khu vực lớn hơn cả Ấn Độ và từ lâu được coi là một trong những khu vực kém phát triển và nghèo khó nhất ở Trung Quốc.

Khoảng cách xa với đại dương và địa hình khắc nghiệt, với các sa mạc khô cằn như Gobi và Taklimakan khiến nơi đây dân số thưa thớt. Tuy nhiên, khu vực này rất giàu tài nguyên thiên nhiên, bao gồm dầu, than và nguồn năng lượng xanh dồi dào. Đây là nguồn cung cấp 60% điện mặt trời và 1/3 điện gió của Trung Quốc.

Dự án quang điện (PV) trên mái nhà

Biến giấc mơ viển vông thành hiện thực

Ngay từ những năm 1980, Qian Xuesen - nhà khoa học tên lửa đã giúp thành lập Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA và sau đó nuôi dưỡng chương trình không gian của Trung Quốc - đã hình dung ra việc khai thác nguồn tài nguyên gió và mặt trời khổng lồ của sa mạc Gobi để cung cấp năng lượng cho đất nước. Nó dường như chỉ là một giấc mơ viển vông do những hạn chế về công nghệ của thời đó.

Nhưng giờ đây, “lưới điện phía Tây Bắc đã đưa giai đoạn đầu của loại hệ thống điện mới này vào cuộc sống”. Đó là nhận định được Giáo sư Ma Xiaowei và nhóm của ông từ Chi nhánh Tây Bắc của Tổng Công ty Lưới điện Nhà nước Trung Quốc và Đại học Xian Jiaotong đưa ra trong một bài báo đăng trên tạp chí học thuật Trung Quốc Power System and Clean Energy tháng trước.

Công suất lắp đặt năng lượng tái tạo trong khu vực này đã đạt 230GW, trong đó một nửa lượng điện được truyền qua 10 đường dây truyền tải điện một chiều siêu cao áp đến các tỉnh ven biển phía Đông, có đông dân cư.

Giáo sư Ma và các đồng nghiệp cho biết, những đường dây điện này trải dài hàng nghìn km, băng qua gần như toàn bộ chiều rộng của Trung Quốc, khiến lưới điện phía Tây Bắc trở thành “mạng lưới điện khu vực có công suất mạnh nhất và quy mô lớn nhất thế giới”.

Nếu tất cả các sa mạc trên Trái đất đều được phủ kín tấm pin mặt trời và tuabin gió, lượng điện được tạo ra sẽ vượt xa nhu cầu hiện tại của con người. Tuy nhiên, những trở ngại kỹ thuật từ lâu đã khiến tầm nhìn này trở nên không thực tế.

Truyền tải một lượng lớn điện năng trên những khoảng cách xa rộng là một mục tiêu khó khăn và lưới điện truyền thống không thể xử lý được sự biến động mạnh của năng lượng tái tạo.

Các kỹ sư Trung Quốc cũng phải đối mặt với những thách thức này và rút ra được không ít bài học đắt giá. Theo bài báo của Giáo sư Ma, vào năm 2014, một tuabin gió đã gây ra sự đột biến điện năng lan truyền tới 400km, khiến một trang trại gió khác bị thiệt hại nghiêm trọng.

Sự tăng trưởng bùng nổ về năng lượng tái tạo của Trung Quốc trong những năm gần đây làm phức tạp thêm những vấn đề này. Những thay đổi về ánh sáng mặt trời và thời tiết có thể gây ra biến động công suất cung cấp điện lên tới 50GW trong một ngày ở lưới điện phía Tây Bắc - con số tương đương với tổng công suất của tất cả các lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động ở Pháp.

Phía TâyBắc Trung Quốc trở thành "mạng lưới điện khu vực có công suất mạnh nhất và quy mô lớn nhất thế giới"

Để giải quyết thách thức này, Trung Quốc đã xây dựng các đường dây truyền tải điện một chiều đường dài có điện áp cao tiên tiến nhất thế giới, giúp giảm tổn thất điện năng một cách hiệu quả. Các nhà khoa học và kỹ sư ở Trung Quốc cũng đã kết hợp trí tuệ nhân tạo để cho phép họ dự đoán công suất phát điện trước tối đa 10 ngày bằng cách phân tích lượng lớn dữ liệu cảm biến.

Các nhà máy điện than từng là lực lượng ổn định chính trong lưới điện Trung Quốc, nhưng chúng không còn đủ do điện gió và điện mặt trời phát triển ồ ạt. Để bù đắp sự thiếu hụt, chính phủ Trung Quốc đã xây dựng các nhà máy thủy điện ở thượng nguồn sông Hoàng Hà, đóng vai trò xương sống cho việc điều chỉnh và lưu trữ năng lượng.

Theo nhóm của Ma, các hồ chứa này không chỉ tưới tiêu cho các khu vực khô cằn mà còn cắt giảm gần 20 tỷ nhân dân tệ (2,8 tỷ USD) chi phí điều tiết lưới điện, mang lại lợi ích kinh tế và sinh thái to lớn.

Một công nghệ cốt lõi khác là đạt được tính bổ sung giữa các nguồn năng lượng tái tạo. Điều này đòi hỏi một hệ thống cảm biến và kiểm soát thông tin mạnh mẽ và đáng tin cậy. Theo nhóm của Giáo sư Ma, gần một nửa cơ sở sản xuất năng lượng tái tạo đã tham gia vào hệ thống hỗ trợ đáp ứng lẫn nhau này.

Sau khi so sánh cẩn thận, nhóm của Ma nhận thấy “lưới điện phía Tây Bắc của Trung Quốc đã vượt qua EU về các chỉ số sử dụng năng lượng tái tạo cốt lõi, đạt mức dẫn đầu thế giới”.

Trước đại dịch, công suất phát điện của Trung Quốc gấp đôi Mỹ; bây giờ gần như gấp ba lần. Giá điện ở Mỹ tăng 20% từ năm 2021 đến năm 2023 do lạm phát trong khi ở Trung Quốc vẫn ổn định. Ở một số khu vực giàu năng lượng tái tạo, các công ty Trung Quốc có mức chiết khấu lớn hơn trước.

Các hộ gia đình Mỹ tiêu thụ gần 40% tổng lượng điện được tạo ra trong nước, trong đó các doanh nghiệp tiêu thụ khoảng 35% và các nhà máy sử dụng khoảng 25%. Nhưng ở Trung Quốc, nhu cầu điện trong các lĩnh vực thương mại và công nghiệp rất lớn, chiếm hơn 80% tổng nhu cầu.

>> Trung Quốc hoàn thành nhà máy điện mặt trời lớn nhất thế giới: Bao phủ 20km2 sa mạc, đột phá với công nghệ tối tân nhất