Trước khi đề cập đến sự cố ớ Việt Nam, tôi xin phép nhắc lại, theo thứ tự thời gian, những sự cố nổi tiếng nhất diễn ra từ nửa thế kỉ nay (không kể Trung Quốc và Nga). Người ta gọi " blackout " khi sự cố tác động đến hàng trăm ngàn hay hàng triệu người.

Mỹ, 1965: toàn bộ miền Đông Bắc nước Mỹ và phía Nam Ontario với 30 triệu người bị cúp điện. Nguyên nhân là do một đường dây 230 kV bị cắt, sau đó là các đường dây nối tiếp và sự ngưng hoạt động các tổ máy.

Mỹ, 1977 : thành phố New York bi chìm trong bóng tối, 6 GW bị cắt. Nguyên nhân là do mưa giông và sét đánh. Điện được phục hồi 15 giờ sau đó.

Pháp, 1978 ( 19/12) : sụp đổ toàn bộ lưới nối Paris và miền Đông. Lý do ở sự quá tải (giờ cao điểm, thời tiết quá lạnh) trên đường dây 400 kV Nancy-Troyes. Rã điện dây chuyền. Đó là sự cố lớn nhất xảy ra ở Pháp.

Pháp, 1987(12/01): ban đầu 3 tổ của nhà máy nhiệt điện Cordemais bị ngưng, tiếp theo sau đó là 9 tổ nhiệt điện và hạt nhân. Công suất mất là 9000 MW. Toàn bộ miền Tây nước Pháp bị ảnh hưởng, Điện áp sụp đổ nhanh chóng. Nguyên nhân là do 1 máy biến thế.

Nhật, 1987 ( 23/07) : 3 triệu dân vùng Tokyo bị cúp điện. Lý do là trời quá nóng và việc sử dụng máy lạnh quá mức, Lưới mất ổn định, điện áp sụp đổ. Các tổ của 3 nhà máy bị ngưng.

Canada, 1989 ( 13 /03 ) : 6 triệu dân vùng Québec bị mất điện. Nguyên nhân là do ảnh hưởng của từ trường trái đất liên quan đến gió mặt trời mạnh.

Canada và Mỹ, 1998 (tháng 1): vùng bị ảnh hưởng nặng nhất là Québec. Lý do là bão tuyết. Sức nặng của mưa đá đã làm gãy đổ rất nhiều tháp và trụ điện.

Đan Mạch và Thụy Điển, 2003 ( 23/09) : 5 triệu người bị ảnh hưởng.

Ý-Thụy Sĩ, 2003 ( 28/ 09 ) : 56 triệu khách hàng bị cúp điện. Nguyên nhân gây ra bởi sự phóng điện giữa một cây xanh và đường dây cáp, và sự quá tải 110% trên một đường dây.

Thụy Sĩ, 2005 ( 22/06 ) : 1500 tàu lửa bị tê liệt và 100.000 hành khách bị mắc kẹt. Lý do ở ngắn mạch trên một đường dây, rã nhiều nhà máy và phản ứng dây chuyền.

Châu Âu, 2006 ( 4/11) : 15 triệu dân châu Âu bị mất điện. Sự cố lớn nhất tác động lên hệ thống UCTE ( Union pour la Coordination du Transport de l'Electricité ). Nguyên nhân do hai đường dây 400 kV ngừng hoạt động theo kế hoạch rồi sau đó bị hoãn lại vì một tàu thủy trên sông Ems ở Đức. Nhiều đường dây bị rã (do tải điện) và nhiều nhà máy ngừng hoạt động. Sự cố càng trầm trọng do các máy phát điện gió nối vào hệ thống một cách không liên tục.

Mỹ, 2008 ( 26 /02) : 3 triệu người ở Floride không có điện trong vòng 4 tiếng đồng hồ. Lý do sự cố kĩ thuật tại một trạm biến thế ở gần Miami. Ngừng hoạt động 2 lò phản ứng hạt nhân.

Nhật, 2011 (11/03) : 4 triệu dân vùng Tokyo bị cúp điện. Nguyên nhân do động đất và sóng thần (thảm họa nhà máy điện hạt nhân Fukushima)

Ấn Độ, 2012 ( 31/07 ) : 670 triệu người mất điện. Đây là sự cố lớn nhất trong lịch sử. Lý do : hệ thống (lưới bị bão hòa và suy yếu vì mức tiêu thụ điện tăng trưởng quá nhanh) và nhất thời (thiếu nước cho các nhà máy thủy điện do hạn hán)

Philippines, 2013 ( 8/05) : Manille và 40% đảo Luzon bị cắt điện.14 nhà máy điện ngưng chạy.

Thái Lan, 2013( 21/05) : 8 triệu dân của 14 tỉnh bị tê liệt. Nguyên nhân do sét đánh.

2- Nguyên nhân sự cố ở Việt Nam

Tôi mong sớm có dịp đọc được bản báo cáo chính thức của EVN ( Electicité du Việt Nam ) để biết rõ chi tiết kĩ thuật và sự mất mát to lớn về kinh tế.

Theo báo chí trong nứơc, sự cố (blackout) xảy ra ngày 22/05/2013, vào khoảng 14h19, là do một cây chạm vào đường dây 500 kV Di Linh - Tân Định (sự cố Ý-Thụy Sĩ ngày 28/9/2003 cũng có nguyên nhân tương tự). Có phát ra tia lửa điện và một tiếng nổ, sau đó là sự rã kế tiếp nhau các mạch truyền tải và phân phối, kể cả đường dây 500 kV, đưa điện từ Bắc vào Nam. Sự cố dẫn đến phản ứng dây chuyền ở 19 nhà máy phía Nam : 43 tổ máy bị ngưng họat động. Tổng công suất bị cắt là 9400 MW (tương đương với 9 lò phản ứng hạt nhân). 8 triệu khách hàng (hộ gia đình, công ty, hành chính...), trong đó 1,8 triệu dân thành phố Hồ Chí Minh bị mất điện trong thời gian từ khoảng 1 đến 8 tiếng đồng hồ. Hai chục năm qua không có sự cố lớn như vậy là may lắm !

Nguyên nhân ban đầu không phải là quá tải như trường hợp ở sự cố lớn nhất của EDF ( Electricité de France ) ngày 19/12/1978 (EDF lầm tưởng rằng các rơ le sẽ tự động giải quyết vấn đề - một phần lớn của lưới điện Pháp có thể được cứu vãn, nếu EDF lúc bấy giờ cắt điện ngay lập tức!)

Sự mất điện nhanh chóng của lưới điện miền Nam liên quan đến nhiều hiện tượng vật lý đựơc trình bày sau đây.

3- Những hiện tượng khoa học đưa đến sự sụp đổ lưới điện :

Trong quá trình sụp đổ, các hiện tượng vật lý đáng lo ngại nhất là :

Quá tải trên đường dây (cường độ quá lớn) gây sự rã điện nối tiếp nhau ở nhiều đường dây cũng như ở các tổ máy phát điện

Mất tần số (f)

Mất điện áp (U)

Mất đồng bộ giữa các nhà máy (f1 - f2)

Dao động ở tần số thấp ( trường hợp các hệ thống điện rất lớn)

Một kiến trúc hệ thống điện nghiên cứu kĩ, một kế hoạch nghiêm túc, với những nhân viên khai thác kinh nghiệm, có thể tránh được nhiều sự cố.

Theo UCTE, lưới điện phải tiếp tục hoạt động sau khi mất bất kì tổ phát điện hay bất kì đường dây nào (nguyên tắc N-1). Pháp còn đòi hỏi cao hơn với nguyên tắc (N-k) với k lớn hơn 1 (nghĩa là lưới điện không bị sụp đổ ngay cả khi có 2 tổ bị ngưng )

Danh sách những sự cố đã xẩy ra cho thấy rằng trong thực tế ta có thể gặp nhiều trường hợp cực

kì phức tạp, dẫn đến nhiều sự cố khác nhau hoặc đồng thời. Bên cạnh những hiện tượng vật lý trên đây, người ta còn gặp những sai sót do yếu tố con người (trình độ đào tạo, mất tỉnh táo, cẩu thả, bảo trì...) hay thiết bị (rơ le, automat, hệ thống bảo vệ, hệ thống ổn định...)

Làm kế hoạch hệ thống điên ở EDF, chúng tôi thường giải bài tóan kinh tế khá phức tạp sau đây :-

Cs : kinh phí dự án ( cỏt du projet ou de la stratégie )

It : kinh phí đầu tư năm t

Et : phí tổn khai thác năm t kể cả tổn hao

Dt : phí tốn sự cố mất điện năm t ( cỏt de la défaillance ou cỏt du préjudice causé à la collectivité en cas de coupure du courant )

V(T) : giá trị sử dụng của hệ thống điện năm T( valeur d'usage du réseau à l'année T)

a : hệ số hiện tại hóa ( taux d'actualisation )

Tôi xin vắn tắt nhắc lại vài biện pháp phòng ngừa cổ điển :

Làm hai đường dây hoặc đường dây hai mạch ( để dự phòng nhưng không phải lúc nào cũng kinh tế)

Chôn các đường dây dưới đất để tránh các hiện tượng thời tiết bất thường (mưa giông, sét bão, sương giá, băng tuyết). Những đường dây ngòai trời thì rẻ hơn rất nhiều, do đó có vấn đề quan trọng về chi phí. Mặt khác, với điện áp cao và rất cao, người ta tránh chôn các sợi dây cáp, vì dòng phản kháng rất lớn.

Duy trì công suất dự phòng cho các nhà máy

Sử dụng hệ thống FACTS ( Flexible AC Transmission System )

Tăng độ ổn định của hệ thống bằng cách nối liền với các nước lân cận

Áp đặt các điều kiện về ổn định (mất tần số) đối với việc sản xuất năng lượng tái tạo (ví dụ năng lượng gió)

tách tự động các vùng bị mất đồng bộ

cắt điện tự động các hộ tiêu thụ do giảm tần số

chặn xung quanh các bộ điều chỉnh các máy biến áp

cô lập ( ilotage ) tự động các tổ phát điện theo các máy phụ trợ

Ngăn ngừa nhằm không cho khơi mào các hiện tượng đáng ngại nêu trên (ví dụ, điều chỉnh kế hoạch điện áp cao và giám sát các nguồn dự trữ công suất phản kháng của các tổ máy)

Giám sát nhằm phát hiện các sai lệch của các thông số vật lí chính (điện áp, tần số, cường độ) để thực hiện đúng lúc các động tác cần thiết. Các điểm hoạt động có nguy cơ cao nhất có thể được phát hiện bởi các bộ báo hiệu về nguy cơ mất ổn định điện áp.

Biện pháp cuối cùng bao gồm các hành động đặc biệt nhằm ngăn chặn sự sụp đổ lưới điện.

Những nhân viên điều phối và những nhân viên phụ trách khai thác phải biết lấy quyết định dứt khoát, không ngần ngại hi sinh một phần khách hàng để tránh sự tan rả cả lưới. Cắt điện cấp tốc có thể cứu được hệ thống, bởi ta làm cân bằng giữa cung cấp và tiêu thụ.

Khi xảy ra sự cố của lưới điện châu Âu ngày 4/11/2006, sự cắt điện tự động chớp nhóan đã giúp tránh sụp đổ toàn bộ hệ thống.

Các thao tác bằng tay rất chậm không phải lúc nào cũng đáng được tin cậy. Chúng ta cần các thiết bị tự động đặc biệt nhanh.

Bất kể hệ thống bảo vệ tinh xảo đến đâu, ta cũng không bao giờ loại trừ được một sự cố lớn có thể xảy ra.

Đừng quên rằng lúc phục hồi lại lưới điện cần thời gian để đi các bứơc sau đây :

Chẩn đoán hiện trạng

Chuẩn bị lưới điện

Khôi phục từ các vùng

Truyền điện lại ( renvoi de la tension )

Sự cố ngày 22-5-2013 cho ta thấy sự mỏng manh của hệ thống điện Việt Nam, đặc biệt là đường dây 500 kV Bắc Nam quá dài.

Năm 1992, lúc về nước công tác, tôi đã gửi một báo cáo cho chính phủ, trong đó tôi trình bày những lý do tại sao tôi không ủng hộ việc xây dựng đường dây 500 kV này:

Không ổn định động ( instabilité dynamique ) của đường dây bằng một phần tư bước sóng (quart d'onde =1500 km) (vì lẽ ấy mà có 5 trạm bù rất tốn kém )

Thời gian xây dựng quá ngắn (24 tháng thay vì 60 tháng)

Thiếu thì giờ nghiên cứu về địa hình và địa chất

Đánh giá thấp chi phí lúc ban đầu : 300 triệu thay vì 600 triệu đô la Mỹ (trong thực tế chi phí cuối cùng cao hơn nhiều)

Dự án không kinh tế và không bảo vệ môi trường

Chi phí khai thác rất lớn (do phải đi qua rừng rú và nhiều vùng có cây che phủ)

Rất khó đảm bảo an toàn và an ninh đường dây

Sau sự cố vừa qua, có người đã đề nghị xây dựng thêm đường dây Bắc Nam. Điều đó không hợp lý chút nào về mặt kinh tế lẫn kĩ thuật và đi ngựợc chiều với mô hình phân tán ngày nay. Trong bản báo cáo nói trên, tôi đã nêu ý kiến nên củng cố các cột tháp để khi cần lắp mạch thứ hai, khỏi phải làm đường dây 500 kV khác. Nhưng tiếc không ai nghe !

EVN cần xét lại chiến lược phòng chống cho toàn hệ thống truyền tải, phân bố và phân phối điện lực

Trước mắt, đảm bảo an tòan cho hệ thống điện quốc gia hiện thời không thể chỉ trông cậy vào việc xây dựng thêm các nhà máy và đường dây. Nên để dành các phương tiện tài chính để củng cố và nâng cấp sự bảo vệ chu đáo các mạng lưới

6- Việt Nam và hệ thống điện thông minh ( Smart grid ) :

Dù sao trong tương lai, với sự phát triển nhanh chóng (mà tôi mơ ước từ lâu ) các nguồn năng lượng tái tạo và cách sử dụng mới về điện năng, EVN cũng phải hiện đại hóa hệ thống điện.

Nên tiến hành từng bước với một kế hoạch trung và dài hạn, phải có sự phối hợp chặt chẽ, bởi vì sự hiện đại hóa này cần kinh phí rất lớn.

Trong khi ngành tin học làm bùng nổ cuộc cách mạng số với internet và điện toán đám mây ( cloud computing ), những người làm việc trong lĩnh vực điện đang sống cuộc cách mạng năng lượng, với một trong những hướng đi hứa hẹn nhất nhì là Smart grid. Người ta đã đề cập đến Smart meter, Smart consumers, Smart home, Smart building, Smart city, Smart transport...

Trong lĩnh vực tin học, Microsoft và Google cũng đã nghĩ đén điện kế thông minh để thiết lập các bảng tiêu thụ. Khách hàng, nếu chỉ biết một ít chi tiết về cách tiêu thụ thôi, cũng có thể giúp họ làm giảm chi phí.

Khắp nơi trên thế giới và đặc biệt là ở Pháp và châu Âu, thay vì xây dựng ồ ạt các đường dây mới như trong quá khứ, họ ưu tiên triển khai các công nghệ Smart grid.

Ta biết rằng, vào bất cứ lúc nào, để duy trì ổn định của lưới thì cung phải bằng cầu.

Khi mà điện năng không thể lưu trữ (với số lượng lớn), các lưới thông minh cho phép tối ưu các mắt lưới trong hệ thống điện, bao gồm tất cả các nhà sản xuất và tiêu thụ, bằng cách cải thiện hiệu suất các nhà máy, tối thiểu hóa các tổn thất trên đường dây, ưu tiên đón nhận các nguồn năng lượng tái tạo, phân phối điện với chi phí rẻ nhất .

Mặt khác, Smart grid còn cho phép tăng cường sự an toàn, tiết kiệm năng lượng, cải thiện hiệu quả năng lượng, san bằng các đỉnh tiêu thụ, giảm công suất phát đỉnh (tốn kém nhất và thường là ô nhiễm nhất), giảm một phẩn CO2.

Cấu trúc sản xuất phân tán, với nhiều nguồn năng lượng tái tạo, thực hiện việc đưa năng lượng vào các lưới phân phối ( ban đầu thiết kế để chuyển đi chứ không phải để thu gom lại ). Nhờ công nghệ thông tin và truyền thông, các lưới liên lạc với nhau, cho phép đảm bảo sự cân bằng sản xuất - tiêu thụ ở từng thời điểm, với khả năng phản ứng và tin cậy cao hơn. Có sự tương tác giữa tất các các đối tượng, đặc biệt là phía người tiêu thụ, trong suốt dây chuyền hệ thống mà giờ đây không còn tuyến tính nữa. Khách hàng được khuyến khích giảm bớt tiêu thụ một cách dễ dàng vào những giờ cao điểm. Họ sẽ có thể tiêu thụ ít hơn với cùng tiện nghi. Sự điều chỉnh nhằm đảm bảo cân bằng được thực hiện không chỉ bởi phía cung và còn bởi, và nhất là, phía tiêu thụ.

Kiến trúc top-down cổ điển của hệ thống điện chúng ta rồi đây không còn hợp thời nữa ! Trong tương lai, hệ thống sẽ hoạt động theo kiểu tương tác (top-down và bottom-up). Mạng lưới thông minh và liên lạc với tốc độ cao cho phép tự điều khiển, tự sản xuất và tự tiêu thụ. Smart grid chiếm ưu thế nhờ các thiết bị đo đạc và viễn thông tinh xảo, các máy tính mạnh và các phần mềm tối ưu và thích nghi.

Trong hai năm 2010 và 2011 vừa qua, ERDF (chi nhánh của EDF) đã thử nghiệm điện kế thông minh Linky với 300.000 khách hàng tại vùng Tours và Lyon. Nếu mọi việc tốt đẹp, kể từ năm 2014, Pháp sẽ bắt đầu triển khai 35 triệu điện kế Linky. Chi phí đầu tư sẽ trên 5 tỉ euro.

Sự linh hoạt của hệ thống điện thông minh cũng cho phép quản lý các ràng buộc tinh tế như sự gián đoạn của các nguồn năng lượng tái tạo và sự phát triển của các loại hình sử dụng mới như ô tô điện.

Người ta có thể nói rằng nhà kinh tế người Mỹ Jeremy Rifkin (mạng internet năng lượng) và Tổng thống Obama (trong một diễn văn nổi tiếng) đã thành công trong việc khơi dậy những suy nghĩ hữu ích ở những nhà công nghiệp về sự quan trọng sống còn của mạng lưới thông minh. Theo Bộ năng lượng Mỹ, nếu nhờ Smart grid mà lưới điện của Mỹ cải thiện hiệu quả 5% thì nó cho phép tiết kiệm khoảng từ 46 đến 117 tỉ đô la từ đây đến 10 năm sau (chưa tính đến tiết kiệm về khí thải gây hiệu nhà kính từ 53 triệu ô tô!). Về phía châu Âu, nhờ vào Super Smart Grid ( SSG ), có thể phát triển mạnh mẽ năng lượng tái tạo và phân tán, giảm mạnh CO2, đồng thời đảm bảo an toàn hệ thống điện.

Nhật và Đức (thành phố Fribourg), dẫn đầu trong nghiên cứu về hiệu quả năng lượng, một phần nhờ vào Smart grid, tiêu thụ ít hơn trước đây trong khi vẫn đảm bảo nguyên vẹn chất lượng dịch vụ.

Ở nước ta, các chuyên viên quy hoạch đô thị, các kiến trúc sư nên chú trọng đến việc cải thiện các quy định về xây dựng và trùng tu, quan tâm nhiều hơn đến chất lượng môi trường xây dựng, bằng cách kết hợp, mỗi khi có thể, những nguồn năng lượng tái tạo (gió, mặt trời, địa nhiệt, sinh khối...) trong các tòa nhà, căn hộ cá nhân đủ điều kiện.

Sự xuất hiện Smart grid rõ ràng đặt ra những vấn đề tài chính gay go cần giải quyết. Phải đầu tư mạnh, bắt đầu từ mạng lưới phân phối. Bài tóan kinh tế hiện nay chưa thể định nghĩa rõ ràng.

Nhưng ta có thể nói ngay rằng mạng lưới thông minh sẽ mang lại lợi ích cho tất cả mọi người : nhà sản xuất, nhà cung cấp, nhà công nghiệp, người tiêu dùng, các tổ chức và cuối cùng là nhà nước.

Tất cả các nước phát triển đều hướng đến mạng lưới thông minh. Smart grid sẽ chiếm một vị trí thống trị trong hệ thống điện tương lai.

Chương trình hạt nhân Việt Nam dự kiến, từ 2014 đến 2030, sẽ xây cất 14 lò phản ứng (1000 MW mỗi lò, trong số 10 lò đầu, sau đó là 1300 MW - 1500 MW) phân bố trên 8 địa điểm, nằm tại 5 tỉnh ở miền Trung. Trên giấy mực, thời điểm để đưa vào hoạt động lò phản ứng số 1 của Nga là năm 2020 (điều này chắc là không thể kịp) !

Năm tỉnh đó là : Ninh Thuận (3 địa điểm), Quảng Ngãi (2), Phú Yên (1), Bình Định (1), Hà Tĩnh (1).

Khai thác hệ thống điện quốc gia với nhiều lò phản ứng hạt nhân ( mà thời gian dừng và tái khởi động không nhanh được ), liệu EVN có kịp chuẩn bị để đối phó với những sự cố vô cùng phức tạp và quan trọng hơn không ?

7-Đôi lời tâm huyết :

Như đã trình bày ở trên, nếu cứ tiếp tục tập trung những nhà máy đồ sộ ở miền Trung, theo mô hình cổ điển đã lỗi thời, thì ta đi ngược trào lưu kĩ thuật mà không biết !

Rồi đây dân chúng, sẽ sợ lãnh thổ bị cắt đôi vì phóng xạ hơn là lo bị cắt điện. Đồng bào sẽ không ngủ yên vì sợ đất nước bị sụp đổ hơn là lưới điện bị tan rả !

Tôi thiết tha đề nghị Chính phủ Việt Nam cấp tốc thay đôi chiến lược về năng lượng để khỏi hối tiếc . Chính phủ cần thể hiện một quyết tâm chính trị tham vọng và quyết liệt trong việc khuyến khích triệt để khai thác năng lượng tái tạo, hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.Ta đừng vội quên sự đổi hướng thông minh và can đảm của nước Đức và cũng nên biết rằng Danemark sẽ có 100% năng lượng mặt trời vào năm 2050 !

Ta nên cố gắng phát triển ngay từ bây giờ một kế họach giáo dục năng lượng chủ động cho đồng bào. Việc thay đổi thói quen tiêu thụ của người dân là đặc biệt cần thiết

Để có thể hòa nhịp với cuộc cách mạng năng lượng thế giới đang bùng nổ, để tránh sự chậm trễ kéo dài, nứơc ta không còn lựa chọn nào khác ngoài việc từ bỏ nhanh chóng chương trình điện hạt nhân, quá tốn kém và vô cùng nguy hiểm cho biết bao nhiêu thế hệ con cháu mai sau !

Với hàng chục, hàng trăm tỉ đô la đổ vào 14 lò phản ứng, rồi sau này phải tháo gỡ các nhà máy, xử lý chất thải phóng xạ, chưa kể việc xây dựng các đường dây mới, EVN có thể đầu tư dần dần, từng bước, và ngay từ bây giờ, vào một kiến trúc thông minh, hiện đại và an tòan cho hệ thống điện quốc gia.

Người xưa nói :

Tri bá niên tiền
Tri bá niên hậu

(*) Nguyễn khắc Nhẫn,

. Nguyên Giám đốc trường Cao đẳng Điện học và Trung tâm Quốc gia Kĩ thuật Sài Gòn ( nay là Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh)

. Nguyên cố vấn Nha Dự báo, Kinh tế và Chiến lược EDF

. Nguyên Giáo sư Viện Kinh tế, Chính sách năng lượng 
và Đại học Bách khoa Grenoble