Thủy điện xuất hiện cách đây trên 70 năm và trở thành niềm hy vọng của nhân loại trên nhiều phương diện, đặc biệt là cung cấp nguồn năng lượng tái tạo và tương đối sạch.

Thúc đẩy các khả năng kinh tế

Thông thường các công trình thuỷ điện có vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng kéo dài, song hiệu quả cao và tuổi thọ đến 100 năm hoặc hơn. Về lâu dài mà nói thì không có công nghệ năng lượng nào rẻ bằng thuỷ điện. Các chi phí vận hành và bảo dưỡng hàng năm là rất thấp, so với vốn đầu tư và thấp hơn nhiều các nhà máy điện khác.

Các dự án nhỏ và phân tán sẽ đóng vai trò quan trọng trong chương trình điện khí hoá nông thôn trên khắp thế giới.

Khai phóng tiềm năng thủy điện sẽ mang lại nguồn lợi lớn cho địa phương và cả nước. Thông qua việc phát triển thủy điện, kết cấu hạ tầng khu vực cũng sẽ được đầu tư xây dựng đồng bộ, và hiện đại với tốc độ rất nhanh.

Bảo tồn các hệ sinh thái

Thuỷ điện sử dụng năng lượng của dòng nước để phát điện, mà không làm cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên, cũng không làm biến đổi các đặc tính của nước sau khi chảy qua tuabin.

Linh hoạt

Trong cung cấp điện năng, thủy điện là nguồn cung ứng linh hoạt, bởi khả năng điều chỉnh công suất. Nhờ công suất phủ đỉnh của thủy điện, có thể tối ưu hóa biểu đồ phụ tải chạy nền bởi các nguồn kém linh hoạt hơn (như các nhà máy nhiệt điện hoặc điện hạt nhân).

Nhà máy thủy điện tích năng làm việc như acquy, trữ khổng lồ bằng cách tích và xả năng lượng theo nhu cầu hệ thống điện.

Một ưu điểm của thủy điện là có thể khởi động và phát đến công suất tối đa chỉ trong vòng vài phút, trong khi nhiệt điện (trừ tuốc bin khí – gas turbine) phải mất vài giờ hay nhiều hơn trong trường hợp điện nguyên tử. Do đó, thủy điện thường dùng để đáp ứng phần đỉnh là phần có yêu cầu cao về tính linh hoạt mang tải.

Vận hành hiệu quả

Nguyên tắc vận hành một nhà máy thủy điện với mục tiêu tối đa hóa lượng điện phát ra, được thể hiện trong ba tiêu chuẩn: (i) giữ mực nước hồ càng cao càng tốt để tối đa hóa thế năng của nước; (ii) duy trì lượng nước chạy máy càng nhiều càng tốt, hay nói cách khác là giảm thiểu lượng nước xả thừa; và (iii) chạy tuốc bin ở điểm có năng suất cao nhất.

Tiêu chuẩn (i) và (ii) mâu thuẫn với nhau vì khi mực nước hồ cao thì xác suất xả thừa cũng sẽ cao.

Tiêu chuẩn (iii) có thể mâu thuẫn với tiêu chuẩn (ii) khi nước có quá nhiều, cần phát tối đa là điểm mà năng suất của tuốc bin không phải là cao nhất.

Trong một thị trường mua bán điện tự do với giá điện theo thị trường, có thể thay đổi từng giờ thì bài toán trở thành tối đa hóa lợi nhuận từ bán điện chứ không phải tối đa hóa lượng điện phát ra. Cộng thêm yếu tố bất định từ dự báo giá điện, bài toán tối ưu vận hành nhà máy hay hệ thống thủy điện càng trở nên phức tạp hơn. Dự báo dài hạn lượng nước vào hồ, do đó trở nên cần thiết để có thể sử dụng tài nguyên nước một cách hiệu quả nhất cũng như giảm thiểu những tác động xấu khi hạn hán hay lũ lụt.

Tương đối sạch

So với nhiệt điện, thủy điện cung cấp một nguồn năng lượng sạch, hầu như không phát khí thải gây hiệu ứng nhà kính.

Góp phần vào phát triển bền vững

Về khía cạnh bền vững, thuỷ năng có tiềm năng rất lớn về bảo tồn hệ sinh thái, cải thiện khả năng kinh tế và tăng cường sự công bằng xã hội.

Giảm phát thải

Bằng cách sử dụng nguồn nước thay vì các loại nhiên liệu hoá thạch (đặc biệt là than), thuỷ điện giảm bớt ô nhiễm môi trường, giảm bớt các trận mưa axít, giảm axit hoá đất và các hệ thống thủy sinh. Thuỷ điện thải ra rất ít khí hiệu ứng nhà kính so với các phương án phát điện quy mô lớn khác, do vậy làm giảm sự nóng lên của trái đất.

Lượng khí nhà kính mà thuỷ điện thải ra nhỏ hơn 10 lần so với các nhà máy tuabin khí chu trình hỗn hợp và nhỏ hơn 25 lần so với các nhà máy nhiệt điện than. Nếu tiềm năng thuỷ năng thực tế còn lại mà được sử dụng thay cho các nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hoá thạch thì hằng năm còn có thể tránh được 7 tỷ tấn khí thải nữa. Điều này tương đương với việc mỗi năm tránh được một phần ba các chất khí do con người thải ra hiện nay, hoặc ba lần các khí thải của xe hơi trên hành tinh.

Sử dụng nước đa mục tiêu

Thuỷ điện không tiêu thụ lượng nước mà nó đã dùng để phát điện, mà xả lại nguồn nước quan trọng này để sử dụng vào những việc khác.

Hơn nữa, các dự án thuỷ điện còn sử dụng nước đa mục tiêu. Trên thực tế, hầu hết các đập và hồ chứa đều có nhiều chức năng như: cung cấp nước cho sản xuất lương thực. Hồ chứa còn có thể cải thiện các điều kiện nuôi trông thủy sản và vận tải thủy.

Tuy nhiên, lợi ích cục bộ của một nhà máy thủy điện đôi lúc mâu thuẫn với chức năng căn bản của một hồ chứa. Ví dụ, trong mùa khô hạn, nhà máy có thể quyết định ngưng phát điện trong một thời gian nào đó (nghĩa là không xả nước về hạ lưu) vì nhiều lý do khác nhau (ví dụ để sửa chữa tuốc bin). Tương tự trong mùa lũ, nhà máy có thể giữ mực nước hồ cao (để tăng công suất phát điện) do đó làm giảm khả năng điều tiết lũ của hồ chứa.

Để phát huy được tối đa tài nguyên nước, các cơ quan chức năng với vai trò là người quản lý tài nguyên và điều hòa lợi ích chung cho cả khu vực – cần có những quy định hợp lý trong việc vận hành các nhà máy thủy điện để bảo đảm tài nguyên nước được sử dụng một cách công bằng và hiệu quả cho toàn xã hội.

Lưu lượng tối thiểu được quy định dựa trên nhu cầu và lợi ích của hạ lưu, được cân bằng với thiệt hại của nhà máy điện, làm sao để đảm bảo lợi ích chung của xã hội. Lưu lượng tối thiểu được xác định qua các nghiên cứu về môi trường và nhu cầu khác nhau của hạ lưu, và có thể thay đổi tùy theo lượng mưa trên lưu vực của hồ chứa. Quy định về lưu lượng tối thiểu của dòng sông đặc biệt quan trọng khi nhà máy thủy điện (là nơi xả nước về hạ lưu) không nằm cùng dòng sông với hồ chứa (chuyển nước) (như trường hợp nhà máy thủy điện Đa Nhim). Trong trường hợp này hồ chứa phải xả nước thường xuyên qua đường hầm ở chân đập để duy trì lưu lượng tối thiểu trong sông ở phía hạ lưu của hồ chứa.

Vai trò năng lượng của thủy điện

Hiện nay, thủy điện là nguồn năng lượng chính đáp ứng nhu cầu điện quốc gia. Đến nay, các công trình thuỷ điện đã khai thác được khoảng 4.238 MW, chiếm hơn 40% tổng công suất lắp máy của toàn hệ thống điện quốc gia (khoảng 10.445 MW). Lượng nước sử dụng để phát điện từ dung tích hữu ích của các hồ chứa thuỷ điện khoảng 13,6 tỉ m3.

Theo quy hoạch thuỷ điện trên 9 lưu vực sông chính, dự kiến thuỷ điện sẽ cung cấp khoảng 16.200MW, chiếm 62% trong tổng số 26.000MW cần bổ sung đến năm 2020. Trong giai đoạn sau đó, tỷ trọng, khi tiềm năng thủy điện đã cơ bản được sử dụng, thì tỷ trọng thủy điện sẽ giảm xuống.

Góp phần phát triển cơ sở hạ tầng

Ngoài ra, thu nhập nhờ bán điện còn cho phép tài trợ cho các nhu cầu hạ tầng cơ sở cơ bản khác, cũng như để xoá đói giảm nghèo cho những người dân bị ảnh hưởng bởi việc xây dựng thuỷ điện, và cộng đồng dân cư nói chung.

Cải thiện công bằng xã hội

Thuỷ điện có tiềm năng rất lớn trong việc cải thiện công bằng xã hội trong suốt thời gian dự án được triển khai và quản lý theo cách thức đẩy mạnh sự công bằng giữa các thế hệ hiện tại và tương lai, giữa các cộng đồng bản địa và trong khu vực, giữa các nhóm bị thiệt hại và toàn xã hội nói chung.

Do chi phí đầu tư ban đầu cao cho các nhà máy thủy điện đã được các thế hệ hiện tại trang trải, nên các thế hệ tương lai sẽ nhận được nguồn điện trong thời gian dài với chi phí bảo trì rất thấp.

Doanh thu của các nhà máy thủy điện thường “gánh thêm” phần chí phí cho các ngành sử dụng nước khác như: nước sinh hoạt, tưới và chống lũ, do vậy nó trở thành công cụ để chia sẻ nguồn tài nguyên chung một cách công bằng.

Các dự án thuỷ điện còn có thể là một công cụ để thúc đẩy sự công bằng giữa các nhóm người bị thiệt hại và toàn xã hội nói chung, khi thực hiện cả những chương trình di dân và tái định cư được quản lý tốt dẫn đến một sự chia sẻ lợi nhuận để bảo đảm rằng những người bị thiệt hại sẽ có cuộc sống tốt hơn sau khi dự án hoàn thành so với trước kia.