Изграждането на нова енергийна система е сложен и систематичен проект. Той трябва да вземе предвид координацията на енергийната сигурност и стабилност, нарастващия дял на новата енергия и разумната цена на системата едновременно. Трябва да се обърне внимание на връзката между чистата трансформация на топлоелектрическите блокове, организираното навлизане на възобновяема енергия като вятър и дъжд, изграждането на координация на енергийната мрежа и възможности за взаимопомощ, както и рационалното разпределение на гъвкавите ресурси. Научното планиране на пътя на изграждане на новата енергийна система е основата за постигане на целта за достигане на пикови въглеродни емисии и неутрализиране на въглерода, а също така е граница и ръководство за развитието на различните обекти в новата енергийна система.
До края на 2021 г. инсталираният капацитет на въглищната електроцентрала в Китай ще надхвърли 1,1 милиарда киловата, което представлява 46,67% от общия инсталиран капацитет от 2,378 милиарда киловата, а генерираният капацитет на въглищната електроцентрала ще бъде 5042,6 милиарда киловатчаса, което представлява 60,06% от общия генериран капацитет от 8395,9 милиарда киловатчаса. Натискът върху намаляването на емисиите е огромен, така че е необходимо да се намали капацитетът, за да се гарантира безопасността на доставките. Инсталираният капацитет на вятърната и слънчевата енергия е 635 милиона киловата, което представлява само 11,14% от общия технологично развиваем капацитет от 5,7 милиарда киловата, а капацитетът за производство на електроенергия е 982,8 милиарда киловатчаса, което представлява само 11,7% от общия капацитет за производство на електроенергия. Инсталираният капацитет и капацитетът за производство на електроенергия на вятърната и слънчевата енергия имат огромен потенциал за подобрение и се нуждаят от ускорено навлизане в електроенергийната мрежа. Налице е сериозна липса на ресурси за гъвкавост на системата. Инсталираният капацитет на гъвкави регулирани енергийни източници, като помпено-акумулиращи електроцентрали и газови електроцентрали, представлява само 6,1% от общия инсталиран капацитет. По-специално, общият инсталиран капацитет на помпено-акумулиращите електроцентрали е 36,39 милиона киловата, което представлява само 1,53% от общия инсталиран капацитет. Трябва да се положат усилия за ускоряване на разработването и строителството. Освен това, технологията за цифрово симулиране трябва да се използва за прогнозиране на производството на нова енергия от страна на предлагането, прецизен контрол и оползотворяване на потенциала на управлението на търсенето и разширяване на дела на гъвкавата трансформация на големите пожарогасителни агрегати. Подобряване на способността на електропреносната мрежа да оптимизира разпределението на ресурсите в широк диапазон, за да се справи с проблема с недостатъчния капацитет за регулиране на системата. В същото време някои основни звена в системата могат да предоставят услуги с подобни функции, като например конфигуриране на съхранение на енергия и добавяне на свързващи линии в електропреносната мрежа, което може да подобри локалния поток на енергия, а конфигурирането на помпено-акумулиращи електроцентрали може да замени някои кондензатори. В този случай координираното развитие на всеки субект, оптималното разпределение на ресурсите и икономиите на разходи зависят от научно и разумно планиране и трябва да бъдат координирани от по-голям обхват и по-дълъг времеви мащаб.
В ерата на традиционните енергийни системи, базирани на принципа „източник следва товара“, планирането на електрозахранването и електропреносната мрежа в Китай е свързано с някои проблеми. В ерата на новите енергийни системи с общото развитие на „източник, мрежа, товар и съхранение“, значението на съвместното планиране се засилва допълнително. Помпено-акумулиращите централи (ПАС), като важно чисто и гъвкаво електрозахранване в енергийната система, играят важна роля за осигуряване на сигурността на голямата електропреносна мрежа, обслужвайки потреблението на чиста енергия и оптимизирайки работата на системата. По-важното е, че трябва да засилим насоките за планиране и да вземем предвид изцяло връзката между собственото ни развитие и нуждите от изграждане на новата енергийна система. След влизането си в „Четиринадесетия петгодишен план“ държавата последователно е издавала документи като Средносрочен и дългосрочен план за развитие на помпено-акумулиращите електроцентрали (2021-2035 г.), Средносрочен и дългосрочен план за развитие на водородната енергетика (2021-2035 г.) и План за развитие на възобновяемата енергия за „Четиринадесетия петгодишен план“ (FGNY [2021] № 1445), но те са ограничени до тази индустрия. „Четиринадесетият петгодишен план“ за развитие на енергетиката, който е от голямо значение за цялостното планиране и насочване на енергийната индустрия, не е официално публикуван. Предлага се националният компетентен орган да издаде средносрочен и дългосрочен план за изграждане на нова енергийна система, който да ръководи формулирането и текущото коригиране на други планове в енергийната индустрия, така че да се постигне целта за оптимизиране на разпределението на ресурсите.
Синергично развитие на помпено-акумулиращите електроцентрали и новото съхранение на енергия
До края на 2021 г. Китай е пуснал в експлоатация 5,7297 милиона киловата нови системи за съхранение на енергия, включително 89,7% литиево-йонни батерии, 5,9% оловни батерии, 3,2% сгъстен въздух и 1,2% други форми. Инсталираният капацитет на помпено-акумулиращите системи е 36,39 милиона киловата, което е повече от шест пъти повече от новия тип съхранение на енергия. Както новите системи за съхранение на енергия, така и помпено-акумулиращите системи са важни компоненти на новата енергийна система. Съвместното им свързване в енергийната система може да даде възможност за реализиране на съответните им предимства и допълнително да подобри капацитета за регулиране на системата. Съществуват обаче очевидни разлики между двете системи по отношение на функционалните и приложните им сценарии.
Новото съхранение на енергия се отнася до нови технологии за съхранение на енергия, различни от помпено акумулиране, включително електрохимично съхранение на енергия, маховик, сгъстен въздух, съхранение на енергия с водород (амоняк) и др. Повечето от новите електроцентрали за съхранение на енергия имат предимствата на краткия период на изграждане и лесния и гъвкав избор на място, но настоящата икономика не е идеална. Сред тях мащабът на електрохимичното съхранение на енергия обикновено е 10~100 MW, със скорост на реакция от десетки до стотици милисекунди, висока енергийна плътност и добра точност на регулиране. Подходящ е главно за сценарии на приложения с разпределено потискане на пикове, обикновено свързан към нисковолтова разпределителна мрежа или от страната на новата енергийна станция, и е технически подходящ за среди с често и бързо регулиране, като например първична честотна модулация и вторична честотна модулация. Съхранението на енергия със сгъстен въздух използва въздух като среда, която има характеристиките на голям капацитет, многократно зареждане и разреждане и дълъг експлоатационен живот. Въпреки това, текущата ефективност е сравнително ниска. Съхранението на енергия със сгъстен въздух е най-близката технология за съхранение на енергия до помпено акумулиране. За пустини, пустини и други райони, където не е подходящо да се организира помпено-акумулираща електроцентрала, устройството за съхранение на енергия със сгъстен въздух може ефективно да съдейства за потреблението на нова енергия в мащабни ландшафтни бази, с голям потенциал за развитие; Водородната енергия е важен носител за мащабно и ефективно използване на възобновяема енергия. Нейните характеристики за мащабно и дългосрочно съхранение на енергия могат да насърчат оптималното разпределение на хетерогенната енергия в различните региони и сезони. Тя е важна част от бъдещата национална енергийна система и има широки перспективи за приложение.
За разлика от това, помпено-акумулиращите електроцентрали (ПАЕЦ) имат висока техническа зрялост, голям капацитет, дълъг експлоатационен живот, висока надеждност и добра икономичност. Те са подходящи за сценарии с голямо пиково търсене на капацитет за намаляване на емисиите или пиково търсене на мощност за намаляване на емисиите и са свързани към главната мрежа на по-високо ниво на напрежение. Като се имат предвид изискванията за пикови въглеродни емисии и неутрализация на въглерода, както и фактът, че предишният напредък в развитието е сравнително назад, за да се ускори напредъкът в развитието на ПАЕЦ и да се постигнат изискванията за бързо увеличаване на инсталирания капацитет, темпът на стандартизирано строителство на ПАЕЦ в Китай се ускори допълнително. Стандартизираното строителство е важна мярка за справяне с различни трудности и предизвикателства, след като ПАЕЦ навлезе в пиковия период на развитие, строителство и производство. То помага за ускоряване на напредъка в производството на оборудване и подобряване на качеството, насърчава безопасността и реда в изграждането на инфраструктурата, подобрява ефективността на производството, експлоатацията и управлението и е важна гаранция за развитието на ПАЕЦ в посока на плавно развитие.
Същевременно, диверсифицираното развитие на помпено-акумулиращите електроцентрали също постепенно се оценява. На първо място, средносрочният и дългосрочният план за помпено-акумулиращите електроцентрали предлага да се засили развитието на малки и средни помпено-акумулиращи електроцентрали. Малките и средни помпено-акумулиращи електроцентрали имат предимствата на богати ресурси на място, гъвкаво разположение, близост до центъра на натоварване и тясна интеграция с разпределени нови енергийни източници, което е важно допълнение към развитието на помпено-акумулиращите електроцентрали. Второто е да се проучи развитието и приложението на помпено-акумулиращите електроцентрали с морска вода. Свързаното към мрежата потребление на големи офшорни вятърни електроцентрали трябва да бъде конфигурирано със съответните гъвкави ресурси за регулиране. Според Известието за публикуване на резултатите от преброяването на ресурсите на помпено-акумулиращите електроцентрали с морска вода (GNXN [2017] № 68), издадено през 2017 г., ресурсите на помпено-акумулиращите електроцентрали с морска вода в Китай са концентрирани главно в офшорните и островните райони на петте източни крайбрежни провинции и трите южни крайбрежни провинции, което има добри перспективи за развитие. И накрая, инсталираният капацитет и часовете на използване се разглеждат като цяло в комбинация с регулираното търсене на електроенергийната мрежа. С нарастващия дял на новата енергия и тенденцията тя да се превърне в основен източник на енергийни доставки в бъдеще, съхранението на енергия с голям капацитет и дългосрочно съхранение ще стане просто необходимо. На мястото на квалифицираната станция трябва да се вземе предвид увеличаването на капацитета за съхранение и удължаването на часовете за използване, като то не трябва да бъде обект на ограничения от фактори като индекс на разходите за единица капацитет и да бъде отделено от търсенето на системата.
Следователно, в настоящата ситуация, при която енергийната система на Китай изпитва сериозен недостиг на гъвкави ресурси, помпено-акумулиращите електроцентрали и новите системи за съхранение на енергия имат широки перспективи за развитие. В зависимост от разликите в техническите им характеристики, при условие че се вземат предвид различните сценарии за достъп, съчетани с реалните нужди на регионалната енергийна система и ограничени от сигурност, стабилност, потребление на чиста енергия и други гранични условия, съвместното планиране на капацитета и разположението трябва да се извърши за постигане на оптимален ефект.
Влияние на механизма на цените на електроенергията върху развитието на помпено-акумулиращите централи
Помпено-акумулиращите електроцентрали обслужват цялата енергийна система, включително електрозахранването, електропреносната мрежа и потребителите, и всички страни се възползват от тях по неконкурентен и неизключващ начин. От икономическа гледна точка, продуктите, предоставяни от помпено-акумулиращите електроцентрали, са обществени продукти на енергийната система и предоставят обществени услуги за ефективната ѝ работа.
Преди реформата на електроенергийната система, държавата издаде политики, за да изясни, че помпено-акумулиращите електроцентрали обслужват основно електроенергийната мрежа и се управляват основно от предприятията, управляващи електроенергийната мрежа, по унифициран или нает начин. По това време правителството формулира унифицирано цената на електроенергията от мрежата и продажната цена на електроенергията. Основният доход на електроенергийната мрежа идваше от разликата в покупната и продажната цена. Съществуващата политика по същество определяше, че разходите за помпено-акумулиращи електроцентрали трябва да се покриват от разликата в покупната и продажната цена на електроенергийната мрежа и унифициране на канала за драгиране.
След реформата на цената на електроенергията за пренос и разпределение, Известието на Националната комисия за развитие и реформи относно въпроси, свързани с подобряване на механизма за ценообразуване на помпено-акумулиращите електроцентрали (FGJG [2014] № 1763) ясно посочва, че двукомпонентната цена на електроенергията се прилага за помпено-акумулиращата енергия, която е проверена съгласно принципа на разумни разходи плюс допустим доход. Таксата за електроенергия за капацитет и загубите от изпомпване на помпено-акумулиращите електроцентрали са включени в единното отчитане на експлоатационните разходи на местната провинциална електропреносна мрежа (или регионалната електропреносна мрежа) като коефициент за корекция на продажната цена на електроенергията, но каналът за прехвърляне на разходите не е изправен. Впоследствие Националната комисия за развитие и реформи публикува документи последователно през 2016 г. и 2019 г., постановяващи, че съответните разходи за помпено-акумулиращите електроцентрали не се включват в разрешения доход на предприятията за електропреносна мрежа, а разходите за помпено-акумулиращите електроцентрали не се включват в ценообразуването на преноса и разпределението, което допълнително отрязва пътя за канализиране на разходите за помпено-акумулиращи електроцентрали. Освен това, мащабът на развитие на помпено-акумулиращите електроцентрали по време на периода на „13-ия петгодишен план“ беше далеч по-нисък от очакваното поради недостатъчно разбиране на функционалното позициониране на помпено-акумулиращите електроцентрали по това време и един-единствен инвестиционен обект.
Изправени пред тази дилема, през май 2021 г. бяха публикувани Становищата на Националната комисия за развитие и реформи относно по-нататъшното усъвършенстване на механизма за ценообразуване на помпено-акумулиращата енергия (FGJG [2021] № 633). Тази политика научно дефинира политиката за цените на електроенергията от помпено-акумулиращата енергия. От една страна, в комбинация с обективния факт, че общественият атрибут на помпено-акумулиращата енергия е силен и разходите не могат да бъдат възстановени чрез електроенергия, беше използван методът на ценообразуване през експлоатационния период, за да се провери цената на капацитета и да се възстанови чрез цената на преноса и разпределението; от друга страна, в комбинация с темпото на реформа на пазара на електроенергия, се проучва спот пазарът на цените на електроенергията. Въвеждането на политиката силно стимулира инвестиционната готовност на социалните субекти, полагайки солидна основа за бързото развитие на помпено-акумулиращите електроцентрали. Според статистиката капацитетът на помпено-акумулиращите проекти, въведени в експлоатация, в процес на изграждане и в процес на промотиране, е достигнал 130 милиона киловата. Ако всички проекти в процес на изграждане и в процес на промотиране бъдат пуснати в експлоатация преди 2030 г., това е по-високо от очакваното „120 милиона киловата ще бъдат пуснати в производство до 2030 г.“ в Средносрочния и дългосрочен план за развитие на помпено-акумулиращите електроцентрали (2021-2035 г.). В сравнение с традиционния начин за производство на електроенергия от изкопаеми източници, пределните разходи за производство на електроенергия от нови енергийни източници, като вятърна и електроенергийна, са почти нулеви, но съответните разходи за потребление на системата са огромни и липсва механизъм за разпределение и пренос. В този случай, в процеса на енергийна трансформация, за ресурси със силни обществени характеристики, като помпено-акумулиращите електроцентрали, са необходими политическа подкрепа и насоки в ранния етап на развитие, за да се осигури бързото развитие на индустрията. В обективната среда, при която мащабът на развитие на помпено-акумулиращите електроцентрали в Китай е сравнително изостанал, а периодът на прозореца за неутрализация на въглеродния пик е сравнително кратък, въвеждането на новата ценова политика за електроенергията изигра важна роля за насърчаване на развитието на индустрията за помпено-акумулиращи електроцентрали.
Трансформацията на енергийните доставки от конвенционална изкопаема енергия към периодична възобновяема енергия определя, че основната цена на електроенергията се променя от цената на изкопаемите горива към цената на възобновяемата енергия и гъвкавото регулиране на изграждането на ресурси. Поради трудността и дългосрочния характер на трансформацията, процесът на създаване на китайска система за производство на електроенергия, базирана на въглища, и новата енергийна система, базирана на възобновяема енергия, ще съществуват едновременно дълго време, което изисква от нас да допълнително засилим климатичната цел за достигане на пикови емисии на въглерод и неутрализиране на въглерода. В началото на енергийната трансформация, изграждането на инфраструктура, която е допринесла значително за насърчаване на трансформацията на чистата енергия, трябва да бъде политически и пазарно ориентирано, да се намали намесата и погрешното насочване на търсенето на капиталова печалба върху цялостната стратегия и да се осигури правилната посока на трансформацията на чистата и нисковъглеродна енергия.
С пълното развитие на възобновяемата енергия и постепенното ѝ превръщане в основен доставчик на енергия, изграждането на енергийния пазар в Китай също непрекъснато се подобрява и развива. Гъвкавите регулаторни ресурси ще се превърнат в основно търсене в новата енергийна система, а предлагането на помпено-акумулиращи електроцентрали и нови енергийни системи ще бъде по-достатъчно. По това време изграждането на възобновяема енергия и гъвкавите регулаторни ресурси ще се обуславя главно от пазарните сили. Ценовият механизъм на помпено-акумулиращите електроцентрали и други основни съоръжения ще отразява реално връзката между търсенето и предлагането на пазара, отразявайки пълната конкурентоспособност.
Правилно разбиране на ефекта от намаляването на въглеродните емисии от помпено-акумулиращата електроцентрала
Помпено-акумулиращите електроцентрали имат значителни ползи за пестене на енергия и намаляване на емисиите. В традиционната енергийна система ролята на помпено-акумулиращите централи за пестене на енергия и намаляване на емисиите се отразява главно в два аспекта. Първият е да заместят топлинната енергия в системата за регулиране на пиковото натоварване, генерирайки енергия при пиково натоварване, намалявайки броя на пусканията и изключванията на топлоелектрически агрегати за регулиране на пиковото натоварване и изпомпвайки вода при ниско натоварване, така че да се намали диапазонът на натоварване на топлоелектрически агрегати, като по този начин се играе ролята на пестене на енергия и намаляване на емисиите. Вторият е да играе ролята на поддръжка на безопасността и стабилността, като например честотна модулация, фазова модулация, ротационен резерв и авариен резерв, и да увеличат степента на натоварване на всички топлоелектрически агрегати в системата при замяна на топлоелектрически агрегати за авариен резерв, така че да се намали потреблението на въглища на топлоелектрически агрегати и да се постигне ролята на пестене на енергия и намаляване на емисиите.
С изграждането на нова енергийна система, ефектът от енергоспестяването и намаляването на емисиите от помпено-акумулиращите системи показва нови характеристики на съществуващата база. От една страна, те ще играят по-голяма роля в намаляването на пиковите мощности, за да подпомогнат мащабното потребление на вятърна енергия и други нови енергийни източници, свързани към мрежата, което ще донесе огромни ползи за намаляване на емисиите за системата като цяло; от друга страна, те ще играят безопасна и стабилна поддържаща роля, като честотна модулация, фазова модулация и ротационен режим на готовност, за да помогнат на системата да преодолее проблеми като нестабилно производство на нова енергия и липса на инерция, причинени от високия дял на силовото електронно оборудване, допълнително ще подобрят дела на проникване на нова енергия в енергийната система, така че да намалят емисиите, причинени от потреблението на изкопаема енергия. Влияещите фактори върху търсенето на регулиране на електроенергийната система включват характеристиките на натоварването, дела на новите присъединявания към енергийната мрежа и регионален външен пренос на енергия. С изграждането на нова енергийна система, въздействието на новите присъединявания към енергийната мрежа върху търсенето на регулиране на електроенергийната система постепенно ще надвиши характеристиките на натоварването, а ролята на помпено-акумулиращите системи за намаляване на емисиите на въглерод в този процес ще бъде по-значителна.
Китай е изправен пред кратка и трудна задача да постигне въглероден пик и въглеродна неутрализация. Националната комисия за развитие и реформи публикува План за подобряване на двойния контрол върху интензитета и общото потребление на енергия (FGHZ [2021] № 1310), за да определи показатели за контрол на емисиите във всички части на страната с цел разумен контрол на потреблението на енергия. Следователно, темата, която може да играе роля в намаляването на емисиите, трябва да бъде правилно оценена и да ѝ бъде обърнато необходимото внимание. Понастоящем обаче ползите от намаляването на въглеродните емисии от помпено-акумулиращите електроцентрали не са правилно признати. Първо, съответните звена нямат институционална основа, като например методологията за въглерод в управлението на енергията на помпено-акумулиращите електроцентрали, и второ, функционалните принципи на помпено-акумулиращите електроцентрали в други области на обществото извън енергийната индустрия все още не са добре разбрани, което води до настоящото отчитане на въглеродните емисии на някои пилотни проекти за търговия с въглеродни емисии за помпено-акумулиращи електроцентрали съгласно насоките за отчитане и докладване на емисиите на въглероден диоксид от предприятията (блоковете), като се взема цялата изпомпана електроенергия като основа за изчисляване на емисиите. Помпено-акумулиращата електроцентрала се е превърнала в „ключов изпускателен агрегат“, което причинява много неудобства за нормалната работа на помпено-акумулиращата електроцентрала, а също така причинява голямо недоразумение сред обществеността.
В дългосрочен план, за да се разбере правилно ефектът от намаляването на въглеродните емисии от помпено-акумулиращите електроцентрали и да се усъвършенства механизмът им за управление на потреблението на енергия, е необходимо да се установи приложима методология в комбинация с общите ползи от намаляването на въглеродните емисии от помпено-акумулиращите електроцентрали за електроенергийната система, да се определят количествено ползите от намаляването на въглеродните емисии от помпено-акумулиращите електроцентрали и да се формира компенсация срещу недостатъчната квота вътрешно, която може да се използва за транзакции на външния пазар на въглерод. Въпреки това, поради неясния старт на CCER и 5% ограничение за компенсиране на емисиите, съществуват и несигурности при разработването на методологията. Въз основа на настоящата реална ситуация се препоръчва цялостната ефективност на преобразуване да се приема изрично като основен контролен показател за общото потребление на енергия и целите за пестене на енергия на помпено-акумулиращите електроцентрали на национално ниво, така че да се намалят ограниченията за здравословното развитие на помпено-акумулиращите електроцентрали в бъдеще.
Време на публикуване: 29 ноември 2022 г.
