Tình trạng quá áp gia tăng tại Hàn Quốc phơi bày những thiếu hụt trong việc chuẩn bị lưới điện cho năng lượng mặt trời

78 cơ sở điện vượt giới hạn điện áp trong năm 2025

Năm 2025, Hàn Quốc ghi nhận tình trạng điện áp vượt mức tại 78 cơ sở truyền tải và trạm biến áp lớn, tăng từ 4 cơ sở năm 2021, khi sản lượng điện mặt trời mở rộng khiến các máy phát điện truyền thống giảm hoạt động. Những máy phát này cũng góp phần duy trì sự ổn định của lưới điện. Mức tăng này tạo thêm áp lực buộc các cơ quan điện lực phải thay thế dịch vụ điều khiển điện áp do các máy phát cung cấp, nâng cấp thiết bị điện mặt trời và chi trả cho những chức năng hiện chưa được thị trường điện bù đắp.

Dữ liệu của Sàn Giao dịch Điện lực Hàn Quốc do văn phòng nghị sĩ Lee Jong-bae cung cấp cho thấy số cơ sở bị ảnh hưởng trên mạng lưới 345 kilovolt tăng qua từng năm: 4 vào năm 2021, 22 vào năm 2022, 52 vào năm 2023, 61 vào năm 2024 và 78 vào năm 2025. Con số mới nhất cao gấp 19,5 lần mức ban đầu, dựa trên năm lần thống kê hằng năm trong bốn năm.

Số liệu vận hành chi tiết hơn cũng cho thấy các vấn đề điện áp tái diễn và kéo dài. Trong khi đó, thời gian mua sắm thiết bị hiện có thể lên tới ba năm, còn các cơ quan điện lực chưa nắm đầy đủ công suất năng lượng tái tạo đã lắp đặt có thể chủ động hỗ trợ điện áp hoặc duy trì kết nối khi xảy ra sự cố.

Hàn Quốc đã bắt đầu theo đuổi các giải pháp kỹ thuật. Trên đảo Jeju, Tập đoàn Điện lực Hàn Quốc, hay KEPCO, đang hợp tác với ABB phát triển một máy điện quay nhằm hỗ trợ cả điện áp và tần số, dự kiến đưa vào vận hành trước cuối năm 2026. Các cải tiến bộ nghịch lưu trên diện rộng sẽ kéo dài đến năm 2029, trong khi một chương trình khác về thiết bị hỗ trợ quay được triển khai đến năm 2034.

Thách thức trước mắt là điều chỉnh tiến độ xây dựng và nâng cấp cho phù hợp với các điều kiện vận hành đang thay đổi ngay lúc này. Vào trưa ngày 29 tháng 3 năm 2026, điện mặt trời cung cấp khoảng 25,2 gigawatt, tương đương 44,5% sản lượng điện, trong khi điện than cung cấp khoảng 6,1 gigawatt, theo số liệu của Sàn Giao dịch Điện lực Hàn Quốc. Sản lượng điện mặt trời tại thời điểm đó cao gấp hơn bốn lần điện than.

Vì sao điện mặt trời tăng làm thay đổi việc quản lý điện áp

Điện áp là áp lực điện giúp truyền điện qua mạng lưới. Thiết bị cần điện áp duy trì trong một phạm vi được kiểm soát. Tần số đo nhịp của dòng điện xoay chiều. Cả hai đều cần được quản lý liên tục, nhưng thiết bị và biện pháp kiểm soát chúng khác nhau.

Các nhà máy nhiệt điện than và khí tự nhiên hóa lỏng sử dụng máy phát đồng bộ, tức máy quay hoạt động đồng bộ với tần số điện của lưới. Ngoài việc sản xuất điện, chúng có thể phát hoặc hấp thụ công suất phản kháng, một dạng trao đổi điện năng giúp kiểm soát điện áp.

Công suất phản kháng hỗ trợ các điều kiện điện cần thiết để truyền công suất hữu ích trong hệ thống. Quá nhiều hoặc quá ít công suất phản kháng ở một khu vực có thể đẩy điện áp ra ngoài phạm vi mong muốn. Khi nhu cầu điện thấp, đường dây truyền tải có thể góp phần làm điện áp tăng, đòi hỏi thiết bị hấp thụ công suất phản kháng.

Sản lượng điện mặt trời làm thay đổi cân bằng vận hành. Khi ánh nắng cung cấp nhiều điện hơn, các nhà máy truyền thống có thể giảm công suất hoặc ngừng hoạt động để cân đối tổng nguồn cung với mức tiêu thụ. Một máy phát đã ngừng hoạt động cũng không còn cung cấp một phần hỗ trợ điện áp trước đó từ chính thiết bị này.

Baek Cheol-woo, giáo sư tại Đại học Nữ sinh Duksung, cho rằng phần lớn đợt gia tăng quá áp gần đây bắt nguồn từ việc các máy phát ngừng hoạt động thường xuyên hơn. Ông nói điện áp truyền tải tăng đã từng xảy ra trước đây, nhưng khi số máy phát điện truyền thống đang vận hành giảm, việc kiểm soát trở nên khó khăn hơn.

Bộ nghịch lưu điện mặt trời, chuyển đổi dòng điện một chiều do các tấm pin tạo ra thành dòng điện xoay chiều cho lưới, cũng có thể hỗ trợ điện áp nếu được trang bị và vận hành cho mục đích đó. Vì vậy, thách thức của Hàn Quốc vừa là bổ sung thiết bị chuyên dụng, vừa là tận dụng tốt hơn các nguồn điện tái tạo đã kết nối với lưới.

Các sự cố tái diễn cho thấy áp lực lớn hơn những gì số cơ sở phản ánh

Con số 78 thống kê các cơ sở bị ảnh hưởng. Hồ sơ vận hành ghi nhận những sự cố điện áp lặp lại và tổng số giờ tích lũy tại nhiều địa điểm khác nhau, qua đó cho thấy chi tiết hơn gánh nặng đối với lưới điện.

Số liệu được dẫn từ một báo cáo về hiệu suất độ tin cậy lưới điện, lưu hành qua các cuộc họp tham vấn của chính phủ, cho biết trong năm 2025 có 582 trường hợp vi phạm mục tiêu vận hành điện áp trên mạng lưới 765 kilovolt, 55.265 trường hợp trên mạng 345 kilovolt và 4.943 trường hợp trên mạng 154 kilovolt.

Cùng nguồn thông tin này nêu tổng số trường hợp quá áp trên mạng 345 kilovolt là 55.526, trong khi bảng vi phạm mục tiêu lại ghi 55.265. Bản công bố của KEPCO trước quốc hội đưa ra con số xấp xỉ 55.000. Do đó, tổng số chính xác có sự chênh lệch, dù tất cả các số liệu đều cho thấy số trường hợp trong năm vượt 55.000.

Chuỗi số liệu về sự cố ghi nhận 18.753 trường hợp năm 2023, 36.717 trường hợp năm 2024 và 55.526 trường hợp năm 2025, gần gấp ba trong hai năm. Tổng thời gian tích lũy của các đợt quá áp kéo dài hơn một giờ tăng từ 13.174 giờ năm 2024 lên 21.396 giờ năm 2025, tương đương khoảng 62%. Số giờ này được cộng dồn từ nhiều cơ sở. Điện áp vượt 366 kilovolt kéo dài tổng cộng 70 giờ.

Các số liệu cũng sử dụng những ngưỡng điện áp khác nhau. Số cơ sở được tính theo dải cho phép cao hoặc thấp hơn 5% so với 345 kilovolt, tức khoảng 327,75 đến 362,25 kilovolt. Báo cáo vận hành dùng mục tiêu hẹp hơn, từ 336 đến 360 kilovolt. Mục tiêu vận hành đòi hỏi can thiệp trước khi điện áp chạm giới hạn cho phép rộng hơn.

Thời gian vi phạm mục tiêu cao nhất tại trạm biến áp Singajwa, với 3.857 giờ, tiếp theo là Sejong với 3.032 giờ, Hwaseong với 2.676 giờ và Gunsan với 2.420 giờ. Những địa điểm này cho thấy cần chú trọng quản lý điện áp ở nhiều khu vực, bao gồm cả những nơi phục vụ các trung tâm tiêu thụ điện lớn.

Mô hình lưới điện Hàn Quốc lý giải áp lực theo khu vực

Các nhà nghiên cứu đứng sau bài báo học thuật nghiên cứu KPG 193 xác định các vấn đề quá áp mới nổi ở vùng tây nam Hàn Quốc, nơi tập trung nhiều hệ thống điện mặt trời và mạng lưới truyền tải tương đối yếu.

Mô hình tổng hợp của họ, được xây dựng từ dữ liệu công khai, gồm 193 điểm kết nối điện, gọi là nút, 123 máy phát và 407 đường dây truyền tải. Mô hình có 23,75 gigawatt công suất điện mặt trời, chiếm khoảng 18% trong tổng công suất phát điện 134,49 gigawatt. Công suất thể hiện sản lượng tiềm năng, còn số liệu ngày 29 tháng 3 mô tả lượng điện thực tế đang được tạo ra tại một thời điểm cụ thể.

Một mô phỏng dựa trên điều kiện lúc 13 giờ ngày 22 tháng 7 năm 2022, ngày có nhu cầu điện cao điểm của mùa hè, cho thấy khoảng 40% nhu cầu điện tập trung tại khu vực đô thị. Các nhà máy điện than và điện hạt nhân lớn tập trung dọc bờ biển, trong khi các nhà máy ở phía đông truyền điện đi hơn 200 kilômét về phía vùng thủ đô.

Vì vậy, Hàn Quốc cần vừa quản lý việc truyền tải lượng điện lớn đến trung tâm có nhu cầu chính, vừa kiểm soát điều kiện điện áp tại các khu vực tập trung nguồn phát. Mật độ điện mặt trời ở phía tây nam tạo ra thách thức vận hành khác với các tuyến truyền tải dài dọc bờ biển.

Các nhà nghiên cứu xây dựng KPG 193 như một nền tảng thử nghiệm giản lược. Một số thiết bị lưới điện thực tế, gồm tụ bù ngang, bộ bù đồng bộ tĩnh và máy biến áp có thể điều chỉnh mức điện áp, đã bị lược bỏ. Thông tin chi tiết về lưới điện cũng bị hạn chế, nên mô hình nhóm các cơ sở theo khu vực dịch vụ của KEPCO và dữ liệu bản đồ công khai.

Nghiên cứu tạo ra phương thức thử nghiệm sự tương tác giữa nguồn điện, nhu cầu và địa lý. Thiết kế này cũng cho thấy vì sao công tác quy hoạch cần các mô phỏng chi tiết, bao gồm thiết bị kiểm soát điện áp được lắp đặt tại từng địa điểm.

Phần lớn nguồn điện tái tạo kết nối với lưới phân phối địa phương

Dữ liệu KEPCO được trình bày trong quá trình chất vấn tại quốc hội cho thấy lưới phân phối đảm nhận 30,7 gigawatt trong tổng số 41,1 gigawatt công suất kết nối của các nguồn năng lượng tái tạo tại Hàn Quốc, tương đương khoảng 75%. Xét theo số lượng kết nối, 99% sử dụng các mạng lưới địa phương này, vốn đưa điện đến nhà ở và doanh nghiệp.

KEPCO cho biết các bộ nghịch lưu trên lưới phân phối hoạt động ở hệ số công suất cố định 1,0. Nói đơn giản, thiết lập này tập trung vào việc cung cấp công suất hữu ích mà không trao đổi công suất phản kháng để kiểm soát điện áp. Bộ nghịch lưu có khả năng điều chỉnh công suất phản kháng cần có thiết lập phù hợp và hướng dẫn vận hành để thực hiện nhiệm vụ đó.

Từ năm 2020, quy định lắp đặt thiết bị năng lượng tái tạo đã yêu cầu có khả năng kiểm soát điện áp. Tuy nhiên, các cơ quan chức năng chưa xác định được tình trạng ứng dụng và vận hành thực tế của những chức năng này trên hơn 30 gigawatt thiết bị đã lắp đặt. Việc thiếu danh mục kiểm kê cũng ảnh hưởng đến quyết định nâng cấp, chi phí và hướng dẫn vận hành.

Song Seung-ho, giáo sư kỹ thuật điện tại Đại học Kwangwoon, cho rằng các nhà máy điện tái tạo nên tham gia kiểm soát công suất phản kháng với tư cách là thành viên của hệ thống điện. Ông cũng kêu gọi tăng cường mô phỏng và nhân lực, đồng thời lựa chọn thiết bị phù hợp với điều kiện trên toàn mạng lưới.

Jeon Young-hwan, giáo sư tại Đại học Hongik, đề xuất sử dụng máy bù đồng bộ để tăng cường lưới điện và STATCOM để quản lý điện áp tại những nơi khó cải thiện ngay các bộ nghịch lưu hiện có. Cả hai giải pháp đều nhằm cung cấp sự hỗ trợ trước đây do các máy phát truyền thống đảm nhiệm trong khi sản xuất điện.

Duy trì kết nối khi xảy ra sự cố

Việc nâng cấp bộ nghịch lưu cũng cần giải quyết tình huống điện áp hoặc tần số tạm thời lệch khỏi điều kiện bình thường. Thiết bị bảo vệ có thể ngắt kết nối thiết bị để tránh hư hỏng. Nếu nhiều máy phát cùng ngắt kết nối, nguồn cung đột ngột sụt giảm có thể khiến sự cố nghiêm trọng hơn.

Các kế hoạch của KEPCO bao gồm những chức năng gọi là LVRT, LFRT và HVRT. Các chức năng này cho phép thiết bị tiếp tục hoạt động trong những khoảng thời gian nhất định khi điện áp thấp, tần số bất thường hoặc điện áp cao. Thiết lập điện áp cao phù hợp cũng có thể cho phép bộ nghịch lưu hấp thụ công suất phản kháng trong khi vẫn duy trì kết nối.

Chủ tịch KEPCO Kim Dong-cheol mô tả phạm vi hiện có và kế hoạch mở rộng trong cuộc chất vấn tại quốc hội:

Chúng tôi đã bảo đảm khả năng vận hành liên tục cho các cơ sở có công suất từ 90 kilowatt (kW) trở lên, và dự kiến mở rộng phạm vi này đến các cơ sở từ 20 kW trở lên.

KEPCO cho biết đang triển khai các cải tiến liên quan đến những chức năng này đến năm 2029 và dự kiến lắp đặt máy bù đồng bộ đến năm 2034 để bảo đảm quán tính. Quán tính là năng lượng tích trữ trong máy móc quay, giúp làm chậm sự thay đổi đột ngột của tần số lưới và tạo thời gian để các hệ thống điều khiển khác phản ứng.

Nghị sĩ Kim Juyoung cũng yêu cầu kiểm tra các phương án ngắt kết nối khẩn cấp. Cơ chế cắt phụ tải theo tần số thấp sẽ ngắt một số mạch điện của khách hàng khi nguồn cung thiếu hụt và tần số giảm xuống mức nguy hiểm. Mạch điện có các máy phát điện mặt trời có thể làm giảm lượng phụ tải ròng ít hơn dự kiến, vì ngắt mạch sẽ đồng thời loại bỏ cả người sử dụng điện lẫn nguồn phát tại chỗ.

Kim dẫn đánh giá của hội đồng chuyên gia ENTSO-E về sự cố mất điện tháng 4 năm 2025 tại Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha, trong đó xác định quá áp là nguyên nhân trực tiếp trong một chuỗi gồm 14 yếu tố. Vận hành với hệ số công suất cố định và các đợt ngắt kết nối điện mặt trời liên tiếp nằm trong số những yếu tố được cho là làm tình trạng tăng điện áp trầm trọng hơn.

Các trung tâm AI làm nhu cầu điện biến động đột ngột

Các trung tâm dữ liệu AI đặt ra một thách thức vận hành khác: mức tiêu thụ điện có thể thay đổi nhanh khi số lượng lớn bộ xử lý đồ họa chuyển đổi giữa tính toán và trao đổi dữ liệu.

Baek ước tính nhu cầu điện tại một trung tâm huấn luyện AI lớn có thể dao động 30% đến 40% trong thời gian ngắn. Với một trung tâm tiêu thụ một gigawatt điện, mức dao động đó tương đương thay đổi 300 đến 400 megawatt.

Một sự cố xảy ra ở Virginia vào tháng 7 năm 2024 cho thấy tác động của việc nhu cầu điện sụt giảm đột ngột. Theo thông tin được cho là của Tập đoàn Độ tin cậy Điện Bắc Mỹ, sự cố trên đường dây truyền tải gây sụt áp trong thời gian ngắn, kích hoạt hệ thống bảo vệ của các trung tâm dữ liệu. Khoảng 1.500 megawatt nhu cầu điện bị ngắt, sau đó điện áp tăng lên 107% mức bình thường. Sự cố không dẫn đến mất điện trên diện rộng.

Bộ Khí hậu, Năng lượng và Môi trường Hàn Quốc thành lập một nhóm nghiên cứu vào tháng 8 năm 2026 để xây dựng các yêu cầu về kết nối lưới và vận hành dành cho trung tâm dữ liệu AI. Các yêu cầu chi tiết về biến động nhu cầu nhanh và ngắt kết nối do bảo vệ khi đó vẫn đang được xây dựng.

Do đó, các thiết lập bảo vệ cho nguồn phát và tiêu thụ cần được phối hợp. Một nguồn điện mặt trời lớn ngắt kết nối sẽ khiến nguồn cung đột ngột giảm; một trung tâm dữ liệu lớn ngắt kết nối sẽ khiến nhu cầu đột ngột giảm. Cả hai sự kiện đều đòi hỏi lưới điện phải điều chỉnh nhanh chóng.

Thiết bị đã có trong kế hoạch, nhưng tiến độ giao hàng và chi trả còn chậm

Máy bù đồng bộ và STATCOM nằm trong kế hoạch cơ sở truyền tải và trạm biến áp dài hạn lần thứ 11 của Hàn Quốc, nhưng việc lắp đặt vẫn chưa hoàn tất. Máy bù đồng bộ là máy quay hỗ trợ lưới điện mà không sản xuất điện để bán. STATCOM sử dụng thiết bị điện tử công suất để điều chỉnh nhanh công suất phản kháng và kiểm soát điện áp.

Thiết bị hiện có cũng đang chịu áp lực. Số liệu được dẫn từ báo cáo độ tin cậy lưới điện cho thấy công suất bù điện áp bị hỏng, bao gồm kháng điện ngang và STATCOM, ở mức 3.500 megavolt-ampe phản kháng trong năm 2025, cao gấp khoảng ba lần năm 2024. Kháng điện ngang hấp thụ công suất phản kháng để hạn chế điện áp tăng, đặc biệt khi đường dây truyền tải mang tải nhẹ.

KEPCO cho biết thời gian mua sắm thiết bị bù đã kéo dài từ khoảng một năm lên tới ba năm, trong bối cảnh các nhà sản xuất trong nước cũng đang cung cấp thiết bị cho đơn hàng ở nước ngoài. Vì vậy, tiến độ sửa chữa và mở rộng cần tính đến thời gian chờ lâu hơn.

Thị trường điện còn có một hạn chế khác: dịch vụ kiểm soát công suất phản kháng không được trả thù lao riêng. Một thiết bị chủ yếu được xây dựng để điều chỉnh điện áp không có doanh thu bán điện thông thường làm cơ sở cho khoản đầu tư.

Yoo Seung-hoon, giáo sư tại Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Seoul, cho rằng các nhà hoạch định chính sách nên tính đầu tư vào thiết bị như STATCOM khi đánh giá chi phí năng lượng tái tạo. Lee Jong-bae kêu gọi ban hành quy định để bảo đảm việc mở rộng năng lượng tái tạo phù hợp với yêu cầu ổn định điện áp, tần số và chất lượng điện.

Các quyết định thực tế bao gồm ai sẽ chi trả, cần nâng cấp những bộ nghịch lưu hiện có nào, nơi nào lắp máy mới sẽ mang lại lợi ích lớn nhất và thiết bị có thể được giao nhanh đến đâu. Chỉ đặt mục tiêu xây dựng vẫn chưa giải quyết xong nhiệm vụ vận hành cho đến khi thiết bị được kết nối, kiểm tra và sẵn sàng hoạt động.

Jeju có dự án cụ thể cùng thời hạn rõ ràng

KEPCO và ABB đã ký biên bản ghi nhớ về máy bù đồng bộ đầu tiên của Hàn Quốc kết hợp bánh đà nhằm tạo quán tính cao. Thông báo dự án Jeju của ABB cho biết máy sẽ được đặt gần trạm điện một chiều cao áp ở phía bắc đảo, nơi cáp ngầm dưới biển kết nối Jeju với đất liền.

Thiết bị có công suất định mức 50 megavolt-ampe phản kháng để hỗ trợ điện áp và gần 500 megawatt-giây năng lượng quay tích trữ. Bánh đà bổ sung khối lượng quay, tăng lượng năng lượng sẵn có để làm chậm những thay đổi tần số đột ngột. ABB đang thiết kế và sản xuất hệ thống này tại Thụy Điển, dự kiến đưa vào vận hành trước cuối năm 2026.

Jeju, nơi sinh sống của khoảng 670.000 người, đặt mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2035 thông qua năng lượng tái tạo và hydro sạch. Dự án cung cấp cho quá trình chuyển đổi này một hạng mục hạ tầng hỗ trợ cụ thể cùng mục tiêu đưa vào vận hành trong thời gian gần.

Các mốc thời gian chính cho thấy áp lực vận hành và kế hoạch ứng phó đang diễn ra song song:

• 2021 đến 2025: Số cơ sở vượt giới hạn điện áp tăng từ 4 lên 78.
• Tháng 7 năm 2024: Sự cố tại Virginia khiến nhu cầu điện từ trung tâm dữ liệu giảm khoảng 1.500 megawatt.
• Ngày 29 tháng 3 năm 2026: Điện mặt trời cung cấp 44,5% sản lượng điện của Hàn Quốc vào buổi trưa.
• Cuối năm 2026: Máy bù đồng bộ dùng bánh đà tại Jeju dự kiến đi vào hoạt động.
• 2029: Chương trình cải thiện hiệu suất bộ nghịch lưu của KEPCO kéo dài đến năm này.
• 2034: KEPCO dự kiến lắp đặt máy bù đồng bộ để bảo đảm quán tính.

Điểm chính

• Hàn Quốc ghi nhận tình trạng quá áp tại 78 cơ sở lớn trong năm 2025, so với 4 cơ sở năm 2021.
• Sản lượng điện mặt trời tăng làm giảm hoạt động của các máy phát truyền thống vốn cũng hỗ trợ điện áp.
• Lưới phân phối đảm nhận khoảng 75% công suất kết nối năng lượng tái tạo, khiến thiết lập và hiệu suất bộ nghịch lưu trở thành yếu tố then chốt đối với độ ổn định của lưới điện.
• Các cơ quan chức năng cần kiểm kê đầy đủ khả năng của những bộ nghịch lưu đã lắp đặt, trong khi thời gian giao thiết bị có thể lên tới ba năm.
• Máy bù đồng bộ mới tại Jeju dự kiến hoạt động trước cuối năm 2026; các cải tiến trên diện rộng kéo dài đến năm 2029 và 2034.