Trung Quốc làm thế nào để ổn định lưới điện quá tải khi xe điện bùng nổ?

Vào ngày 10 tháng 9 vừa qua, Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia Trung Quốc (NDRC) đã ban hành thông báo chung với một số cơ quan chính phủ, tập trung mới vào sáng kiến ​​"xe-lưới điện" (V2G).

V2G, khái niệm về xe điện kiêm luôn ngân hàng điện di động, cho phép những chiếc xe này gửi năng lượng đã lưu trữ trở lại lưới điện trong thời gian thiếu điện, ổn định nguồn cung cấp điện ở các khu vực trọng điểm.

Thông báo nhấn mạnh đến nhu cầu mở rộng quy mô các dự án V2G, nhanh chóng khám phá các mô hình thương mại có khả năng mở rộng và sử dụng các lực lượng thị trường để thúc đẩy V2G phát triển trên quy mô lớn.

Chỉ thị mới nhất của chính quyền Trung Quốc nhằm mục đích tăng cường sự hiện diện của V2G bằng cách khuyến khích các dự án lớn hơn, thí điểm các mô hình thương mại và dựa vào động lực thị trường để thúc đẩy phát triển.

Các tỉnh dự kiến ​​sẽ chọn các thành phố thí điểm, với ít nhất năm thành phố tham gia và 50 dự án V2G được khởi động. Thông báo không chỉ nêu ra các mục tiêu mà còn kêu gọi định giá điện theo thời gian sử dụng (TOU), thúc đẩy hơn 60% lượng điện sạc hàng năm diễn ra vào giờ thấp điểm, với các trạm tư nhân dự kiến ​​sẽ vượt quá 80%. Mỗi dự án thí điểm phải cung cấp không dưới 500 kilowatt điện xả kết hợp, đảm bảo lượng xả hàng năm ít nhất là 100.000 kilowatt-giờ.

Sáng kiến ​​này cho thấy quyết tâm mạnh mẽ của chính phủ Trung Quốc trong việc đưa V2G vào cuộc sống.

Tuy nhiên, V2G không phải là một khái niệm mới. Ý tưởng này có từ những năm 1990 và quá trình xác minh thử nghiệm đã bắt đầu từ năm 2001. Trong những năm qua, các quốc gia như ở Châu Âu, Mỹ và Trung Quốc đã tích cực thúc đẩy sự phát triển của nó, với một số nhà sản xuất ô tô đã sản xuất các loại xe có khả năng sạc hai chiều.

Mobility House đã liệt kê một số mẫu xe vào năm 2023 hỗ trợ sạc hai chiều. Trong số các nhà sản xuất Trung Quốc, Yuan Plus của BYD cũng như dòng Tang và Han hỗ trợ V2G, hay các thương hiệu như MG, Nio và Ora cũng có các mẫu xe có khả năng này.

V2G hiện đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng. Mặc dù công nghệ này không còn là vấn đề lớn nữa, nhưng vẫn còn nhiều thách thức để đạt được sự áp dụng rộng rãi. Mặc dù đã phát triển nhiều năm và ngày càng nhận được sự quan tâm từ thị trường vốn, tại sao V2G vẫn chưa được triển khai rộng rãi?

Thách thức trong việc thúc đẩy V2G

Động lực thúc đẩy V2G bắt nguồn từ một sự thật không thể phủ nhận: đây là một đề xuất tốn kém.

Yang Ye, phó chủ tịch công ty công nghệ pin Aulton, ước tính rằng việc xây dựng một trạm hoán đổi pin cơ bản có thể tốn từ 3–5 triệu nhân dân tệ (420.000–700.000 USD) chưa tính đến chi phí pin. Với mức giá pin là 60.000 RMB (8.400 USD) cho công suất 50 kWh, việc lắp đặt 26–60 bộ pin cần thiết cho một trạm có thể làm tăng chi phí thêm 1,5–3,6 triệu RMB (210.000–504.000 USD).

Tổng chi phí nằm trong khoảng từ 4,5–8,6 triệu RMB (630.000–1,2 triệu USD), và đó là trước khi xem xét đến phí xây dựng và mở rộng. Việc mở rộng quy mô này trên toàn thành phố đòi hỏi khoản đầu tư đáng kể khi cần phải xây dựng hàng chục trạm để tạo ra một mạng lưới hoạt động.

Ngoài chi phí cao, còn có vấn đề về khả năng tương thích với lưới điện. Liu Yuankun, người sáng lập VppTech, giải thích rằng, trong khi các mạng lưới phân phối điện áp thấp có thể xử lý tốt V2G, các trạm biến áp 220 kilovolt lớn hơn ở các trung tâm đô thị phải đối mặt với những hạn chế do các hoạt động quản lý lưới điện hiện tại. Việc tích hợp lưới điện của V2G đòi hỏi phải nâng cấp để quản lý việc cung cấp điện quy mô lớn, nhưng cơ sở hạ tầng hiện tại vẫn chưa hoàn thiện.

Để V2G thành công, việc chuẩn hóa là rất quan trọng. Các giao thức sạc và giao diện truyền thông hiện nay bị phân mảnh, khiến các hệ thống khác nhau khó có thể giao tiếp liền mạch. Các tiêu chuẩn mở, giao tiếp an toàn và giao thức mã hóa đáng tin cậy đều cần thiết để V2G hoạt động ở quy mô lớn. Hơn nữa, V2G đòi hỏi một khuôn khổ mạnh mẽ để giao tiếp an toàn giữa EV, trạm sạc và lưới điện - một nhiệm vụ liên quan đến việc đầu tư lớn vào an ninh mạng để ngăn chặn truy cập trái phép vào các hệ thống năng lượng.

Ngay cả khi chi phí giảm và công nghệ được hợp lý hóa, vẫn còn một câu hỏi chính: liệu chủ xe có thực sự tham gia không?

Một lo ngại phổ biến về V2G là ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin. Một số người lo ngại rằng việc sạc và xả thường xuyên có thể làm giảm tuổi thọ của pin EV. Tuy nhiên, các nghiên cứu cho thấy sau hơn 200 chu kỳ sạc và xả đầy, hầu hết pin xe vẫn giữ được hơn 93% dung lượng ban đầu (dựa trên độ sâu xả 100%). Đây là một con số đầy hứa hẹn, nhưng chìa khóa thực sự để kéo dài tuổi thọ nằm ở các chiến lược quản lý thông minh có thể tối ưu hóa hiệu suất pin và giảm hao mòn.

Một số chủ sở hữu xe điện đã được hưởng lợi từ hệ thống này. Một số tài liệu quảng cáo chỉ ra rằng những chủ sở hữu thường xuyên tham gia V2G đã kiếm được hơn 10,00 RMB (1.400 USD) trong ba năm. Sau khi tính đến chi phí sạc, con số này tương đương với thu nhập ròng hàng năm khoảng 1.300 nhân dân tệ (182 USD), đủ để trang trải chi phí sạc định kỳ.

Nhưng mặc dù những con số này nghe có vẻ hứa hẹn, nhưng thực tế không phải lúc nào cũng đơn giản như vậy. Một thử nghiệm V2G gần đây do một blogger video thực hiện đã tiết lộ một số điều gây thất vọng. Sau khi xả 13,8 kWh trong 45 phút, tổng thu nhập chỉ dưới 10 nhân dân tệ (1,4 USD). Đối với nhiều người, những phần thưởng nhỏ như vậy khó có thể biện minh cho nỗ lực, đặc biệt là khi họ có thể cần xe của mình một cách bất ngờ.

Điều thú vị là chỉ riêng các ưu đãi tài chính có thể không đủ để thuyết phục hầu hết chủ sở hữu xe điện. Một cuộc khảo sát đối với 4.000 người tiêu dùng điện trên khắp Tây Ban Nha, Pháp, Ý và Đan Mạch cho thấy các giá trị cá nhân đóng vai trò lớn hơn nhiều trong việc họ sẵn sàng áp dụng V2G. Trong khi những chủ sở hữu nhạy cảm về mặt tài chính được thúc đẩy bởi lợi ích tiền tệ, những người có giá trị môi trường hoặc vị tha mạnh mẽ cho thấy khả năng áp dụng V2G cao hơn nhiều, bất kể mức bồi thường.

Ở Trung Quốc, điều này tạo ra một kịch bản hỗn hợp. Một mặt, việc dựa vào chênh lệch giá có thể không hiệu quả trong việc thúc đẩy việc áp dụng. Mặt khác, văn hóa tập thể của Trung Quốc, với sự nhấn mạnh vào lợi ích chung, có thể chứng minh là động lực mạnh mẽ để nhận được sự ủng hộ rộng rãi cho V2G.

Vì sao V2G lại quan trọng?

Những rào cản mà V2G phải đối mặt là không thể phủ nhận nếu công nghệ này dễ triển khai, Trung Quốc và các quốc gia khác đã vượt qua giai đoạn thí điểm và chuyển sang thương mại hóa toàn diện. Vậy tại sao vẫn tiếp tục thúc đẩy? Câu trả lời có thể nằm ở nhu cầu điện tăng vọt.

Kể từ đầu mùa hè năm nay, mức tiêu thụ điện của Trung Quốc đã phá vỡ kỷ lục. Các tỉnh như Quảng Đông, Quảng Tây, Vân Nam, Quý Châu và Hải Nam đã chứng kiến ​​nhu cầu tăng đột biến chưa từng có, với 21 thành phố đạt mức cao kỷ lục mới. Đây không chỉ là vấn đề theo mùa. Dữ liệu từ NDRC cho thấy từ tháng 1 đến tháng 5, mức tiêu thụ điện trên khắp Trung Quốc đã tăng 8,6% so với cùng kỳ năm ngoái. Các lĩnh vực dân dụng, công nghiệp và thương mại đều ghi nhận mức tăng đáng kể, với mức sử dụng điện tăng lần lượt là 9,9%, 9,7% và 7,2%.

Mỹ cũng đang cảm thấy căng thẳng. Vào năm 2021, các cơn bão mùa đông đã gây ra tình trạng mất điện trên khắp Texas, Arkansas, Illinois và Kentucky, khiến hơn 5,5 triệu hộ gia đình không có điện và gây ra hàng chục trường hợp tử vong. Khi thời tiết khắc nghiệt trở nên thường xuyên hơn, nhu cầu lưới điện sẽ chỉ tăng lên. Tập đoàn Điện lực Tin cậy Bắc Mỹ (NERC) dự báo nhu cầu điện cao điểm vào mùa đông sẽ tăng vọt 11,6% trong giai đoạn 2024-2033, trong khi nhu cầu vào mùa hè không kém là bao ở mức 9,2%.

Có hai động lực chính thúc đẩy sự gia tăng này: cường độ thời tiết khắc nghiệt ngày càng tăng và sự mở rộng nhanh chóng của các ngành công nghiệp tiêu tốn nhiều năng lượng như AI và EV. Ví dụ, tại Trung Quốc, mùa hè nóng hơn và kéo dài hơn đang thúc đẩy nhu cầu làm mát. Viện Nghiên cứu Điện lực Trung Quốc (CEPRI) báo cáo rằng làm mát hiện chiếm 30 - 40% tải điện cao điểm vào mùa hè.

Cùng lúc đó, các ngành công nghiệp sử dụng nhiều năng lượng đang bùng nổ. Tại "Data Center Alley" của Bắc Virginia, cụm máy chủ internet lớn nhất thế giới, nhu cầu điện năng cao nhất đã tăng gấp đôi từ năm 2018 đến năm 2022, đạt 2.767 megawatt. Sự gia tăng của AI đang tạo thêm áp lực - các ứng dụng AI lớn đang thúc đẩy mật độ điện năng từ 50–100 kW trên mỗi giá đỡ máy chủ, gấp mười lần mật độ của các trung tâm tiêu chuẩn. Nhu cầu năng lượng của cơ sở hạ tầng AI đang tăng tốc nhanh hơn nhiều hệ thống lưới điện có thể xử lý.

Vậy tại sao không mở rộng lưới điện để đáp ứng những nhu cầu ngày càng tăng này? Mặc dù nghe có vẻ là một giải pháp đơn giản, nhưng nó không hiệu quả về mặt chi phí cũng như hiệu quả. Các chuyên gia trong ngành ước tính rằng lưới điện của Trung Quốc hoạt động trên 95% tải đỉnh trong chưa đầy 50 giờ mỗi năm. Để đáp ứng nhu cầu tăng đột biến này, cần phải lắp đặt các nhà máy điện cao điểm mới hoặc mở rộng cơ sở hạ tầng truyền tải - cả hai đều có chi phí biên cao.

Ngược lại, V2G cung cấp một giải pháp linh hoạt, phi tập trung. Bằng cách khai thác khả năng lưu trữ năng lượng tập thể của EV, V2G có thể giảm bớt áp lực lên lưới điện trong những giờ cao điểm này mà không cần đầu tư lớn vào cơ sở hạ tầng mới.

V2G không chỉ là lấp đầy khoảng trống tạm thời về điện. Theo các nhà nghiên cứu từ Viện nghiên cứu Internet năng lượng Tứ Xuyên Thanh Hoa, đến năm 2035, người dùng EV tư nhân ở Trung Quốc có thể cung cấp 150 triệu kW công suất lưu trữ năng lượng di động, giúp xã hội tiết kiệm khoảng 1 nghìn tỷ nhân dân tệ tiền đầu tư điện.

Niềm tin của Trung Quốc vào việc thúc đẩy V2G cũng bắt nguồn từ vị thế là quốc gia dẫn đầu thế giới về quyền sở hữu EV. Tính đến tháng 6 năm 2024, Trung Quốc có 24,72 triệu xe năng lượng mới, chiếm hơn một nửa tổng số toàn cầu.

Li Jianfeng của CEPRI ước tính rằng, đến năm 2040, Trung Quốc sẽ có 300 triệu EV. Nếu xe chở khách áp dụng các trạm sạc hai chiều 15 kW, tổng công suất hỗ trợ điện của chúng sẽ đạt 290–350 triệu kW, tương đương với khoảng 50% tổng công suất năng lượng của cả nước có nguồn gốc từ các nguồn không phải nhiên liệu hóa thạch.

Tuy nhiên, rủi ro còn vượt xa việc tiết kiệm tiền bạc hoặc thậm chí là tối ưu hóa năng lượng. Năm 2014, một vụ mất điện ở Hà Nam đã khiến một bệnh viện không có điện trong 20 phút, khiến một người đàn ông 77 tuổi phải thở máy tử vong. Năm 2022, trong một lần mất điện khác, một người cao tuổi ở vùng nông thôn Tứ Xuyên đã tử vong vì kiệt sức vì nóng khi đang cầm một chiếc quạt không cắm điện. Trong những trường hợp như thế này, nếu có các trạm V2G, câu chuyện có lẽ đã khác.