Dự báo nhu cầu năng lượng - tổng hợp các nghiên cứu và đề xuất cho Việt Nam

Tóm tắt:                                                                                                                        Nhu cầu năng lượng của các ngành trong nền kinh tế là thông tin đầu vào cần thiết cho việc lập quy hoạch năng lượng, xây dựng các chiến lược phát triển năng lượng hướng tới các mục đích như phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Bên cạnh việc phân tích nhu cầu năng lượng giai đoạn 2016 - 2021, bài báo này tổng hợp các phương pháp thường được sử dụng cho dự báo nhu cầu năng lượng trong giai đoạn đến năm 2030 hoặc năm 2050 trong các nghiên cứu cho Việt Nam, từ đó đề xuất phương pháp sử dụng cho dự báo nhu cầu năng lượng cho giai đoạn tiếp theo.

Từ khóa: dự báo, nhu cầu năng lượng, mô hình, Việt Nam.

1. Đặt vấn đề

Xây dựng các mô hình dự báo nhu cầu năng lượng, nhu cầu điện là một quá trình quan trọng trong xây dựng chiến lược phát triển hệ thống năng lượng, hệ thống điện. Dự báo nhu cầu năng lượng cung cấp thông tin cần thiết cho xây dựng quy hoạch phát triển hệ thống năng lượng. Các mô hình dự báo nhu cầu giúp dự báo mức độ tăng trưởng của nhu cầu trong tương lai, từ đó cung cấp thông tin cho đầu vào của các mô hình quy hoạch hệ thống năng lượng. Dự báo nhu cầu giúp các nhà quản lý và chính phủ đưa ra các quyết định có căn cứ khoa học về các chính sách, bao gồm việc xây dựng, mở rộng hoặc đa dạng hóa nguồn cung năng lượng, sản xuất điện. Dự báo nhu cầu năng lượng cũng có thể hỗ trợ việc định hướng phát triển các nguồn năng lượng tái tạo và giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, từ đó thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành năng lượng.

Các phần tiếp theo của bài viết sẽ đi vào phân tích nhu cầu năng lượng giai đoạn 2016 - 2021, các phương pháp dự báo nhu cầu năng lượng được sử dụng trong các nghiên cứu của Việt Nam, từ đó đưa ra các đề xuất cho dự báo nhu cầu năng lượng trong dài hạn cho Việt Nam.

2. Phân tích nhu cầu năng lượng Việt Nam giai đoạn 2016 - 2021

Trong giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2021, tổng tiêu thụ năng lượng cuối cùng tăng dần từ 48.307ktoe đến 62.605 ktoe. Sự tăng này thể hiện sự gia tăng nhu cầu về năng lượng để đáp ứng tăng trưởng kinh tế và dân số. Tuy nhiên, tốc độ tăng của tiêu thụ năng lượng là không đều qua các năm. Từ năm 2016 đến năm 2019, tăng trưởng đạt mức cao nhất, với mức tăng từ 6% đến 13% mỗi năm. Sau đó, do ảnh hưởng của đại dịch Covid-19 tốc độ tăng trưởng giảm trong năm 2020 chỉ còn 2%, thậm chí còn giảm 1% vào năm 2021.

Trong từng lĩnh vực cụ thể, tiêu thụ năng lượng của dân dụng và dịch vụ thương mại có sự ổn định, trong khi tiêu thụ năng lượng của nông nghiệp và tiêu dùng phi năng lượng có sự tăng đều đặn từ năm này sang năm khác. Riêng trong lĩnh vực giao thông vận tải, tiêu thụ năng lượng sau giai đoạn tăng đều từ năm 2016 đến năm 2020, việc suy giảm nhu cầu vận tải trong thời kỳ Covid-19 đã khiến nhu cầu năng lượng cuối cùng của ngành này giảm vào năm 2021.

Tỷ trọng các ngành trong tổng tiêu thụ năng lượng cuối cùng đã thay đổi theo thời gian từ năm 2016 đến năm 2021. Đối với lĩnh vực công nghiệp, từ năm 2016 đến năm 2021, tỷ trọng của ngành công nghiệp trong tổng tiêu thụ năng lượng đã tăng đáng kể từ 43% lên 74%. Điều này cho thấy ngành công nghiệp đang chiếm tỉ trọng lớn nhất và có sự gia tăng nhanh chóng trong việc sử dụng năng lượng. Tỷ trọng của ngành nông nghiệp trong tổng tiêu thụ năng lượng duy trì ở mức ổn định từ 5% đến 7% trong suốt giai đoạn nêu trên. Tỷ trọng của ngành Giao thông vận tải tăng từ 26% lên 31% trong giai đoạn 2016 - 2019, rồi giảm xuống 23% vào năm 2021 dưới ảnh hưởng của đại dịch trong các năm 2020 và 2021. Tỷ trọng của ngành Dịch vụ thương mại duy trì ở mức ổn định từ 4% đến 5% trong suốt giai đoạn nêu trên. Tỷ trọng của ngành Dân dụng duy trì ở mức ổn định từ 21% đến 22%, chỉ có sự biến động nhỏ trong suốt giai đoạn.

Hình 1: Nhu cầu năng lượng cuối cùng giai đoạn 2016 - 2021

3. Tổng quan một số nghiên cứu về dự báo nhu cầu năng lượng

Trong phần nội dung dưới đây tổng hợp về phương pháp dự báo nhu cầu năng lượng được sử dụng trong các nghiên cứu về quy hoạch năng lượng, phát triển hệ thống năng lượng theo hướng các bon thấp cho Việt Nam.

3.1. Quy hoạch tổng thể về năng lượng quốc gia thời kì 2021 - 2030, tầm nhìn 2050

Quy hoạch tổng thể về năng lượng tập trung vào đặt ra các mục tiêu và định hướng phát triển cho các phân ngành năng lượng. Các mục tiêu này bao gồm từ các hoạt động điều tra cơ bản đến sản xuất và sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng. Ngoài ra, quy hoạch cũng tập trung vào nghiên cứu và áp dụng công nghệ mới, tiên tiến, để tối ưu hóa quá trình sản xuất và sử dụng năng lượng. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra nguồn cung năng lượng đa dạng, ổn định và bền vững, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Trong nghiên cứu này, nhu cầu năng lượng hàng năm được dự báo theo cách tiếp cận từ dưới lên bằng mô hình TIMES nhu cầu năng lượng được dự báo theo GDP và giá nhiên liệu cho lĩnh vực nông nghiệp, thương mại, công nghiệp và giao thông vận tải. Riêng lĩnh vực dân dụng, nhu cầu năng lượng dự báo theo dân số, tỉ lệ đô thị hóa và giá nhiên liệu. Các giả định chính đóng vai trò quan trọng trong việc dự báo và xác định hướng phát triển. GDP được ước tính tăng trưởng ở mức 7% mỗi năm trong giai đoạn 2021-2030 và khoảng 6,5-7,5% mỗi năm trong giai đoạn 2031-2050. Dân số dự kiến tăng ở mức 0,8% mỗi năm từ năm 2016 đến 2035. Giá nhiên liệu được lấy theo dự báo của Viện Năng lượng. Các lĩnh vực dự báo bao gồm dầu khí, than, điện, năng lượng mới và tái tạo, với các nhiệm vụ từ điều tra cơ bản, tìm kiếm thăm dò, khai thác, sản xuất, tồn trữ, phân phối đến sử dụng và các hoạt động liên quan khác.

3.2. Lộ trình phát triển carbon thấp cho Việt Nam

Nghiên cứu do World Bank thực hiện, xem xét hai kịch bản phát triển và phát thải, đó là kịch bản phát thải thông thường (BAU) và kịch bản phát thải các bon thấp (LCD). Kịch bản BAU ước tính lượng phát thải của Việt Nam với giả định quốc gia không đầu tư thêm hay thay đổi chính sách ngoài những gì đã cam kết hoặc phê duyệt vào năm 2012. Kịch bản LCD gồm các hoạt động, chính sách riêng để đạt được các mục tiêu trong Chiến lược tăng trưởng xanh của Việt Nam (VGGS).

Trong nghiên cứu này, nhu cầu năng lượng được dự báo bằng việc sử dụng mô hình EFFECT với cách tiếp cận từ dưới lên. Giả định chính được sử dụng cho dự báo bao gồm tăng trưởng GDP, tăng trưởng dân số, tỷ lệ đô thị hóa, giá nhiên liệu. Tốc độ tăng trưởng GDP hàng năm được dự kiến sẽ là 6,99% (2011-2015), 7,05% (2016-2020) và 7,18% (2021-2030) theo Quy hoạch điện VII. Tốc độ tăng trưởng dân số dự kiến là 1,0% (2011-2020) và 0,7% (2021-2030). Tỷ lệ đô thị hóa được dự báo sẽ tăng hàng năm, từ 25,5% tổng dân số vào năm 2010 lên 34,3% vào năm 2020 và đạt 44,1% vào năm 2030. Giá nhiên liệu được dự báo với mức giá khác nhau cho nhiên liệu trong nước và nhập khẩu theo dự báo của Viện Năng lượng.

Nghiên cứu đề cập các lĩnh vực liên quan đến năng lượng bao gồm sản xuất điện, giao thông vận tải (tiêu thụ điện và nhiên liệu trong vận tải đường bộ, đường sắt và đường thủy), công nghiệp (tiêu thụ điện và nhiên liệu trong sắt, thép, xi măng, phân bón, bột giấy và giấy, nhà máy lọc dầu), phân tích chung việc tiêu thụ điện của các ngành công nghiệp khác, dân dụng (tiêu thụ điện từ chiếu sáng và sử dụng thiết bị), và phi dân dụng (tiêu thụ điện và khí dầu mỏ hóa lỏng).

3.3. Tiềm năng giảm phát thải của lĩnh vực năng lượng và giao thông vận tải tại Việt Nam

Nghiên cứu được thực hiện dưới sự tài trợ của Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB). Nghiên cứu thực hiện đánh giá phát thải khí nhà kính ở cả cấp quốc gia và cấp tỉnh, tập trung vào hai ngành và ba tỉnh/thành phố mục tiêu của dự án. Trong nghiên cứu, nhu cầu được phân thành 5 lĩnh vực bao gồm nhu cầu dân dụng, nhu cầu công nghiệp, nhu cầu vận tải, nhu cầu nông nghiệp và nhu cầu thương mại.

Nghiên cứu sử dụng mô hình LEAP được sử dụng để dự báo nhu cầu năng lượng. Nhu cầu được dự báo từ sự thay đổi của số hộ gia đình, số người trong mỗi hộ gia đình, tỷ lệ đô thị hóa, thu nhập và các yếu tố khác như sở thích của người tiêu dùng và số lượng thiết bị tiêu thụ năng lượng chính. Trong lĩnh vực công nghiệp, nhu cầu năng lượng và phát thải là hàm số của một số yếu tố chính bao gồm sản lượng, công nghệ và nhiên liệu được sử dụng. Đối với xi măng, gạch, sắt và thép, bột giấy và giấy, phương pháp phân tách được sử dụng để tách các ngành này thành các tiểu ngành theo công nghệ hoặc quy mô. Sau đó, mức tiêu thụ năng lượng được ước tính dựa trên giá trị hoạt động kinh tế của họ. Đối với lĩnh vực giao thông vận tải, mức tiêu thụ năng lượng được ước tính dựa trên số lượng phương tiện và các chỉ số vận tải (hành khách.km, tấn.km). Một số dữ liệu của mô hình EFFECT có sẵn, bao gồm: số lượng phương tiện theo loại, quãng đường di chuyển hàng năm trên mỗi phương tiện, tải trọng hành khách hoặc hàng hóa trên mỗi phương tiện và mức tiết kiệm nhiên liệu (MJ/hành khách.km hoặc MJ/tấn.km).

3.4. NDC Đóng góp do quốc gia tự quyết định, cập nhật năm 2022

Mục tiêu cụ thể là rà soát, cập nhật NDC của Việt Nam để xác định tiềm năng giảm phát thải KNK so với BAU và đề xuất các phương án giảm nhẹ phát thải KNK phù hợp với điều kiện kinh tế - kỹ thuật của ngành Năng lượng, góp phần thực hiện mục tiêu quốc gia giảm 15% phát thải KNK so với BAU bằng nguồn lực trong nước và đóng góp này có thể tăng lên 43,5% khi nhận được hỗ trợ quốc tế.

Phương pháp dự báo nhu cầu năng lượng theo cách tiếp cận từ dưới lên và từ trên xuống. Bằng cách sử dụng tiếp cận từ dưới lên, các ngành sử dụng năng lượng được chia thành các tiểu ngành, mục đích sử dụng cuối cùng và công nghệ. Do hạn chế về thời gian và nguồn lực nên cách tiếp cận từ dưới lên chỉ được sử dụng cho các ngành có sẵn dữ liệu (như giao thông và dân dụng) và một số phân ngành của ngành Công nghiệp, đối với các ngành còn lại được sử dụng theo cách tiếp cận từ trên xuống. Các giả định chính được sử dụng bao gồm mức tăng trưởng GDP của Việt Nam trong giai đoạn 2010-2015 là 5,91%, được dự báo là 7% trong giai đoạn 2016-2030; mức tăng dân số trung bình hàng năm xấp xỉ khoảng 0,86%; giá nhiên nhiên liệu dự kiến đến năm 2030 được tham khảo trong Quy hoạch hệ thống điện VII sửa đổi. Dự báo năng lượng cuối cùng được tính toán theo loại nhiên liệu cho 5 ngành sử dụng, bao gồm: Công nghiệp, Nông nghiệp, Giao thông vận tải, Dịch vụ thương mại và Dân dụng.

3.5. Chiến lược Quốc gia về tăng trưởng xanh giai đoạn 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050

Mục tiêu nghiên cứu là nghiên cứu, đề xuất mức độ giảm phát thải khí nhà kính nhằm hỗ trợ xây dựng chiến lược tăng trưởng xanh/cacbon thấp.

Phương pháp sử dụng trong dự báo nhu cầu năng lượng là theo cách tiếp cận từ trên xuống. Trong mô hình này, nhu cầu năng lượng được dự báo theo các ngành bao gồm công nghiệp (công nghiệp cơ bản và công nghiệp nhẹ), nông nghiệp, giao thông vận tải, thương mại và dịch vụ, hộ gia đình bao gồm cả điện cho khu vực thành thị và nông thôn. Các yếu tố đầu vào được sử dụng cho dự báo bao gồm tốc độ tăng trưởng dân số, kịch bản tăng trưởng kinh tế, giá năng lượng. Các yếu tố khác như chính sách tiết kiệm năng lượng, chính sách phát triển năng lượng tái tạo cũng được xem xét. Các loại năng lượng bao gồm than, LPG, xăng, máy bay phản lực, dầu hỏa, dầu diesel, dầu nhiên liệu, khí đốt, điện, phi thương mại được xem xét trong nghiên cứu.

3.6. Lộ trình năng lượng carbon thấp đạt mục tiêu trong đóng góp quốc gia tự quyết định (NDC)

Nghiên cứu được sự hỗ trợ của Ngân hàng Thế giới (World Bank). Mục tiêu chính của nghiên cứu là hỗ trợ xây dựng Lộ trình Giảm nhẹ khí nhà kính trong lĩnh vực năng lượng giai đoạn 2010 - 2030.

Nhu cầu năng lượng hàng năm được dự báo theo cách tiếp cận từ dưới lên bằng mô hình TIMES. Nhu cầu về dịch vụ năng lượng được xác định bằng cách dự báo nhu cầu năng lượng của năm cơ sở, sử dụng bảng cân bằng năng lượng cho quá trình hiệu chỉnh, dựa trên các nhân tố tác động như tăng trưởng GDP, tăng trưởng GDP bình quân đầu người, dự báo sản xuất công nghiệp và dự báo tăng trưởng. Các giả định chính được sử dụng trong nghiên cứu bao gồm tốc độ tăng trưởng GDP 7% trong giai đoạn 2014 - 2035, tốc độ tăng dân số 1,1%  giai đoạn 2014 - 2016 giảm xuống 0,6% giai đoạn 2030 - 2035, giá nhiên liệu được lấy theo dự báo của Viện Năng lượng. Các loại năng lượng bao gồm than, LPG, dầu hỏa, dầu nhiên liệu, dầu diesel, khí đốt, điện, nhiên liệu sinh học và năng lượng tái tạo. Các lĩnh vực bao gồm: Nông nghiệp, Thương mại, Công nghiệp, Dân dụng và Giao thông vận tải.

Bảng 1. Tổng hợp các nghiên cứu

4. Đề xuất về mô hình dự báo nhu cầu Việt Nam

Qua phân tích nghiên cứu trước đây cho Việt Nam cũng như xem xét tình hình về nhu cầu năng lượng cho thấy có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu năng lượng của một quốc gia. Một trong những yếu tố chính là tăng trưởng dân số và phát triển kinh tế. Với sự gia tăng dân số và tăng trưởng kinh tế, nhu cầu sử dụng năng lượng tăng lên. Đối với dân dụng do nhu cầu sử dụng các thiết bị điện phục vụ cho các tiện ích gia đình tăng cao khiến nhu cầu điện năng tăng. Bên cạnh đó, nhu cầu đi lại và vận chuyển cũng gia tăng sẽ tác động đến nhu cầu sản phẩm xăng dầu. Đồng thời, sự phát triển của các ngành nông nghiệp, công nghiệp, sản xuất và dịch vụ cũng đóng khiến tăng nhu cầu năng lượng. Tiến bộ công nghệ cũng có ảnh hưởng lớn đến nhu cầu năng lượng. Sự phát triển của công nghệ, kỹ thuật sẽ giúp sản xuất các thiết bị có hiệu suất cao hơn, từ đó tác động đến nhu cầu năng lượng. Với nhu cầu điện, yếu tố môi trường cũng có tác động đến nhu cầu phụ tải điện. Ngoài các yếu tố trên, các chính sách và quy định về tiết kiệm năng lượng cũng có thể ảnh hưởng đến nhu cầu năng lượng dài hạn. Việc khuyến khích áp dụng các biện pháp tiết kiệm và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng có thể giảm bớt nhu cầu năng lượng trong tương lai. Tóm lại, nhu cầu năng lượng của một quốc gia chịu tác động bởi các yếu tố dân số, tăng trưởng kinh tế, tiến bộ kỹ thuật, công nghệ, cũng như các chính sách và quy định về tiết kiệm năng lượng.

Việc dự báo nhu cầu năng lượng dài hạn có thể được thực hiện bằng sử dụng mô hình dự báo kinh tế - kỹ thuật hoặc mô hình kinh tế lượng. Với mô hình dự báo kinh tế - kỹ thuật, mô hình TIMES là mô hình có thể sử dụng với các số liệu đầu vào cần thiết bao gồm các số liệu quá khứ của hệ số co giãn theo thu nhập, cường độ năng lượng; số liệu dự báo về tốc độ tăng trưởng kinh tế, giá trị gia tăng ngành, nhu cầu năng lượng, tốc độ gia tăng dân số, mức độ đô thị hóa, giá năng lượng, các mục tiêu chính sách về năng lượng. Với việc sử dụng mô hình kinh tế lượng cùng sự hỗ trợ của phần mềm EVIEW. Các số liệu đầu vào cần thiết bao gồm số liệu thống kê và dự báo về tốc độ tăng trưởng kinh tế, giá trị gia tăng ngành, tốc độ gia tăng dân số, mức độ đô thị hóa, giá năng lượng. 

Bảng 2. Tổng hơp đề xuất mô hình dự báo

5. Kết luận

Việc xây dựng các mô hình dự báo nhu cầu năng lượng và nhu cầu điện là một quá trình vô cùng quan trọng trong việc phát triển hệ thống năng lượng. Những dự báo này không chỉ cung cấp thông tin cần thiết cho việc xây dựng chiến lược phát triển, mà còn hỗ trợ đưa ra các quyết định có căn cứ khoa học về chính sách năng lượng. Bằng cách dự báo nhu cầu năng lượng, chúng ta có thể dự đoán mức độ tăng trưởng của nhu cầu trong tương lai, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho quy hoạch hệ thống năng lượng. Ngoài ra, dự báo nhu cầu năng lượng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng phát triển các nguồn năng lượng tái tạo và giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành Năng lượng cho các giai đoạn tiếp theo.

Tài liệu tham khảo:

5. Bộ Công Thương (2022). Thống kê năng lượng Việt Nam 2021.
6. Bộ Kế hoạch và Đầu tư (2021). Báo cáo Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh giai đoạn 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050.
7. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2023). NDC đóng góp do quốc gia tự quyết định, cập nhật năm 2022.
8. Viện Năng lượng (2023). Quy hoạch tổng thể về năng lượng quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn 2050.
9. Asian Development Bank, ADB (2014). Mitigation potential in the energy and transport sectors.
10. World Bank, WB (2016). Exploring a Low-Carbon Development Path for Vietnam.
11. World Bank, WB (2019). Vietnam: Getting on a Low-carbon Energy Path to achieve NDC Target.

Forecasting the energy demand - A summary of studies and proposals for Vietnam

Ph.D Nguyen Hoang Lan

School of Economics and Management, Hanoi University of Science and Technology

Abstract:

The energy demand of economic sectors is necessary input information for planning energy development strategies towards goals such as net zero emissions by 2050. Besides analyzing the energy demand of Vietnam’s economic sectors for the period 2016 - 2021, this paper presented an overview of popular methods for forecasting energy demand by 2030 or 2050 in studies about the energy demand of Vietnam. Based on its findings, the paper proposed a method to forecast Vietnam’s energy demand in the next development period.

Keywords: forecast, energy demand, model, Vietnam.