Để đảm bảo mức tăng nhiệt độ bầu khí quyển không quá 2°C (mong muốn dưới
ngưỡng 1,5°C) so với thời kỳ tiền công nghiệp [1] theo thỏa thuận Paris 2015 thì
lượng phát thải ròng CO2 hàng năm trên toàn cầu phải giảm xuống mức bằng 0 hoặc
âm ròng vào giữa thế kỷ này [2-3]. Mức độ gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển tỉ lệ thuận
với lượng khí thải CO2 tích lũy. Vì vậy, xây dựng chiến lược để đạt được mục tiêu
mức phát thải ròng bằng 0 ngày càng trở bức bách của các quốc gia trên khắp thế giới
[2, 4, 5, 6]. Trọng tâm của các chiến lược này là chuyển đổi nhanh chóng và sâu rộng
các hệ thống năng lượng, bao gồm giảm mạnh việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, cải
thiện hiệu quả sử dụng năng lượng, điện khí hóa rộng rãi các lĩnh vực sử dụng năng
lượng đầu cuối và khống chế mức phát thải carbon [7-9]. Sự chuyển đổi hệ thống
năng lượng này phải được hài hòa với cả các mục tiêu phát triển bền vững [10-11] cũng như tiềm lực kinh tế để thay thế cơ sở hạ tầng năng lượng hóa thạch hiện có
[12].
Mới đây, tại cuộc họp Đại hội đồng Liên hiệp quốc tháng 11-2021, Tổng thư
ký Liên hiệp quốc đã nói hiện chưa quá muộn để thực hiện mục tiêu này nhưng cánh
cửa đang khép lại nhanh chóng. Tháng 11-2021, tại Hội nghị thượng đỉnh thường
niên về chống biến đổi khí hậu COP 26 ở Glasgow, lãnh đạo các quốc gia đã đề ra
chiến lược Net-Zero (tức chiến lược trung hòa carbon, mức độ phát thải các chất khí
gây hiệu ứng nhà kính thấp hơn mức độ loại bỏ chúng từ môi trường). Tại hội nghị
này, nước ta cũng cam kết giảm phát thải CO2, CH4 để đạt mục tiêu Net-Zero vào
năm 2050 [13]. Đến nay đã có 74 quốc gia và vùng lãnh thổ cam kết thực hiện lộ trình
Net Zero tương tự. Có khoảng 10 quốc gia cam kết thực hiện lộ trình Net Zero trước
ngưỡng thời gian đó. Việc sử dụng năng lượng tái tạo thay thế năng lượng hóa thạch
là trụ cột trong chiến lược Net Zero của hầu hết các quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên
nhược điểm chính của năng lượng tái tạo nói chung là chúng phụ thuộc trực tiếp vào
các điều kiện thời tiết và môi trường khó có thể đoán trước và không thể kiểm soát,
xix
gây khó khăn cho việc đảm bảo độ tin cậy của hệ thống. Do đó sử dụng một nguồn
năng lượng tái tạo duy nhất sẽ không đảm bảo tính liên tục của hệ thống cung cấp
năng lượng. Bên cạnh đó, sự không cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ gây ra tình
trạng thiếu hoặc thừa năng lượng của hệ thống. Do đó hệ thống sử dụng một nguồn
năng lượng tái tạo luôn đòi hỏi hệ thống lưu trữ năng lượng hay nguồn năng lượng
dự phòng. Điều này làm tăng chi chi phí cho hệ thống.