Kết nối lưới điện nhiều hơn ở miền Tây Hoa Kỳ có thể thúc đẩy năng lượng sạch
Tác giả: Christine Clark, Đại học California - San Diego
Nguồn: Unsplash/CC0 Public Domain
Một nghiên cứu mới do các nhà nghiên cứu tại Đại học California San Diego dẫn đầu đã đưa ra cái nhìn đầu tiên về cách thức phối hợp sâu hơn giữa các tiểu bang miền Tây Hoa Kỳ có thể giảm chi phí khử cacbon cho lưới điện—và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng sạch.
Được công bố trên tạp chí Nature Communications, bài báo mô hình hóa cách 11 tiểu bang miền Tây—bao gồm California, Arizona và New Mexico—có thể xây dựng cơ sở hạ tầng năng lượng sạch từ nay đến năm 2050 theo các kịch bản chính sách khí hậu khác nhau và các cấp độ phối hợp của ngành điện.
"Các tiểu bang phối hợp chặt chẽ hơn có thể tiết kiệm hàng tỷ đô la—ngay cả khi các chính sách về khí hậu giữa các tiểu bang đỏ và xanh không thống nhất", Michael Davidson, tác giả liên hệ của bài báo, hiện là phó giáo sư tại Trường Chính sách và Chiến lược Toàn cầu và Khoa Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không vũ trụ tại Trường Kỹ thuật Jacobs, cho biết.
Phá vỡ rào cản của một ngành điện bị chia cắt ở miền Tây Hoa Kỳ.
Không giống như hầu hết các khu vực khác của đất nước, miền Tây Hoa Kỳ không được vận hành bởi một lưới điện thống nhất, duy nhất. Thay vào đó, điện ở miền Tây được quản lý bởi một nhóm các công ty tiện ích, cơ quan nhà nước và các thị trường khu vực nhỏ hơn thường hoạt động độc lập với nhau.
Sử dụng mô hình máy tính tinh vi của lưới điện miền Tây, các tác giả đã khám phá những gì sẽ xảy ra khi có sự không chắc chắn về các chính sách năng lượng sạch và mức độ phối hợp - từ mức độ tích hợp tối thiểu đến toàn diện.
"Hầu hết các mô hình đều cho rằng các tiểu bang hành động thống nhất, nhưng chúng tôi muốn kiểm tra những gì xảy ra khi họ không hành động thống nhất - và những lợi ích nào còn lại khi họ hành động đơn lẻ", Davidson cho biết.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sự phối hợp chặt chẽ hơn giữa các tiểu bang có thể giúp khu vực này tiết kiệm tới 3,25 tỷ đô la mỗi năm cho chi phí hệ thống năng lượng.
Mặc dù sự khác biệt về chi phí giữa các kịch bản là khiêm tốn so với tổng chi phí (vài phần trăm), nhưng sự khác biệt về địa điểm và loại hình xây dựng của các tiểu bang lại lớn hơn nhiều, với một số tiểu bang chứng kiến sự thay đổi 10% hoặc lớn hơn trong việc triển khai năng lượng mặt trời, gió và pin.
Nhưng ngay cả các tiểu bang không có mục tiêu về khí hậu cũng sẽ được hưởng lợi từ sự phối hợp, đặc biệt là bằng cách xuất khẩu năng lượng sạch sang các nước láng giềng.
"Ngay cả khi bạn ở một tiểu bang không có mục tiêu năng lượng sạch 100%, bạn vẫn có thể hưởng lợi từ sự hợp tác", Davidson cho biết. "Tuy nhiên, các vị trí tối ưu có thể thay đổi theo ranh giới tiểu bang nếu sự phối hợp được cải thiện, điều này rất quan trọng để các tiểu bang biết khi lập kế hoạch dài hạn".
Các vùng mô hình hóa (màu đen) trong WECC (màu xanh lam nét đứt) và ranh giới tiểu bang (màu xám) được xem xét trong nghiên cứu của chúng tôi. Nguồn: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59126-1
Sự phối hợp tác động như thế nào đến California so với phần còn lại của miền Tây?
California đã có các mục tiêu năng lượng sạch đầy tham vọng; tuy nhiên, các tiểu bang lân cận từ Utah đến Wyoming có các chính sách và chính trị rất khác nhau.
"Đối với California, thông điệp rất đơn giản", Davidson cho biết. "'Làm việc với hàng xóm của bạn giúp bạn đạt được mục tiêu về khí hậu dễ dàng và rẻ hơn. Và không chỉ có nghĩa là tham gia vào thị trường điện khu vực mà còn có nghĩa là chia sẻ các kế hoạch sản xuất, thống nhất các tiêu chuẩn năng lượng sạch và phối hợp nơi chúng ta xây dựng đường dây điện.'"
Các nhà hoạch định chính sách của California hiện đang cân nhắc xem có nên khu vực hóa CAISO (nhà điều hành thị trường điện của tiểu bang) hay không, một động thái đã được tranh luận từ lâu nhưng lại gây căng thẳng về mặt chính trị.
"Khu vực hóa có những rào cản chính trị thực sự", Davidson cho biết. "California sẽ từ bỏ một số quyền kiểm soát lưới điện của mình. Nhưng dữ liệu cho thấy—điều đó là xứng đáng".
Đối với các tiểu bang phía Tây bên ngoài California, lợi ích đến từ việc lập kế hoạch tốt hơn. Hầu hết các tiểu bang sẽ đầu tư mạnh vào lưu trữ, năng lượng tái tạo và truyền tải bất kể mục tiêu về khí hậu là gì. Việc lập kế hoạch chung cho cơ sở hạ tầng năng lượng như đường dây truyền tải mới có thể mang lại những lợi ích có ý nghĩa, ngay cả khi không có sự thống nhất chính sách hoàn toàn.
Sự phối hợp có thể dẫn đến một lưới điện sạch hiệu quả về mặt chi phí và có khả năng phục hồi hơn
Nghiên cứu này vượt ra ngoài các mô hình điển hình của ngành điện bằng cách xem xét năm hình thức phối hợp, từ chia sẻ năng lượng theo thời gian thực đến phối hợp lập kế hoạch dài hạn cho các nhà máy điện và đường dây truyền tải mới. Nghiên cứu cũng xem xét cả việc mở rộng các chính sách hiện tại và một kịch bản giả định trong đó tất cả các quốc gia đều áp dụng 100% mục tiêu năng lượng sạch.
Các tác giả kết luận rằng với việc phương Tây cần xây dựng một lượng lớn năng lượng sạch trong 25 năm tới để đáp ứng các mục tiêu về khí hậu, cách các quốc gia xây dựng—và mức độ hợp tác tốt của họ—có thể tạo ra sự khác biệt giữa quá trình chuyển đổi suôn sẻ, giá cả phải chăng sang quá trình chuyển đổi lộn xộn, kéo dài và tốn kém hơn.
"Các rào cản đối với sự phối hợp khu vực không phải là kỹ thuật", Davidson cho biết. "Chúng là chính trị. Nhưng nếu chúng ta muốn có một lưới điện sạch hiệu quả về mặt chi phí và có khả năng phục hồi, chúng ta sẽ cần phải bắt đầu phá bỏ chúng—ngay bây giờ".
Các đồng tác giả bao gồm Fikri Kucuksayacigil, cựu nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trường Chính sách và Chiến lược Toàn cầu và Zhenhua Zhang, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại
Trường Kỹ thuật Jacobs.
Thông tin thêm: Fikri Kucuksayacigil et al, Điều phối quá trình chuyển đổi khí hậu của ngành điện trong bối cảnh chính sách không chắc chắn, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59126-1
Thông tin tạp chí: Nature Communications
