Izgradnja novog elektroenergetskog sistema je složen i sistematičan projekat. Potrebno je uzeti u obzir koordinaciju sigurnosti i stabilnosti napajanja energijom, rastući udio nove energije i istovremeno razumnu cijenu sistema. Potrebno je riješiti odnos između čiste transformacije termoelektrana, uređenog prodora obnovljivih izvora energije poput vjetra i kiše, izgradnje koordinacije elektroenergetske mreže i mogućnosti uzajamne pomoći, te racionalne alokacije fleksibilnih resursa. Naučno planiranje puta izgradnje novog elektroenergetskog sistema je osnova za postizanje cilja vršne emisije ugljika i neutralizacije ugljika, a ujedno je i granica i vodič za razvoj različitih entiteta u novom elektroenergetskom sistemu.
Do kraja 2021. godine, instalirani kapacitet termoelektrana na ugalj u Kini će premašiti 1,1 milijardu kilovata, što čini 46,67% ukupnog instaliranog kapaciteta od 2,378 milijardi kilovata, a generirani kapacitet termoelektrana na ugalj će iznositi 5.042,6 milijardi kilovat-sati, što čini 60,06% ukupnog generiranog kapaciteta od 8.395,9 milijardi kilovat-sati. Pritisak na smanjenje emisija je ogroman, tako da je potrebno smanjiti kapacitet kako bi se osigurala sigurnost snabdijevanja. Instalirani kapacitet energije vjetra i sunca iznosi 635 miliona kilovata, što čini samo 11,14% ukupnog tehnološki razvojnog kapaciteta od 5,7 milijardi kilovata, a kapacitet proizvodnje električne energije iznosi 982,8 milijardi kilovat-sati, što čini samo 11,7% ukupnog kapaciteta proizvodnje električne energije. Instalirani kapacitet i kapacitet proizvodnje električne energije energije vjetra i sunca imaju ogroman prostor za poboljšanje i potrebno je ubrzati penetraciju u elektroenergetsku mrežu. Postoji ozbiljan nedostatak resursa za fleksibilnost sistema. Instalirani kapacitet fleksibilnih reguliranih izvora energije kao što su pumpno-akumulacijske hidroelektrane i plinske termoelektrane čini samo 6,1% ukupnog instaliranog kapaciteta. Konkretno, ukupni instalirani kapacitet pumpno-akumulacijskih hidroelektrana iznosi 36,39 miliona kilovata, što čini samo 1,53% ukupnog instaliranog kapaciteta. Treba uložiti napore da se ubrza razvoj i izgradnja. Osim toga, tehnologija digitalne simulacije trebala bi se koristiti za predviđanje proizvodnje nove energije na strani ponude, preciznu kontrolu i iskorištavanje potencijala upravljanja potražnjom, te proširenje udjela fleksibilne transformacije velikih generatora za gašenje požara. Poboljšati sposobnost elektroenergetske mreže da optimizira alokaciju resursa u velikom rasponu kako bi se riješio problem nedovoljnog kapaciteta regulacije sistema. Istovremeno, neka glavna tijela u sistemu mogu pružati usluge sa sličnim funkcijama, kao što su konfigurisanje skladištenja energije i dodavanje veznih vodova u elektroenergetskoj mreži, što može poboljšati lokalni protok energije, a konfigurisanje pumpno-akumulacijskih elektrana može zamijeniti neke kondenzatore. U ovom slučaju, koordinirani razvoj svakog subjekta, optimalna raspodjela resursa i ekonomske uštede zavise od naučnog i razumnog planiranja i potrebno ih je koordinirati iz šireg opsega i na dužem vremenskom planu.
U tradicionalnoj eri elektroenergetskog sistema koji prati opterećenje, planiranje napajanja energijom i elektroenergetske mreže u Kini ima neke probleme. U eri novog elektroenergetskog sistema sa zajedničkim razvojem „izvora, mreže, opterećenja i skladištenja“, važnost kolaborativnog planiranja dodatno se pojačava. Akumulacijske hidroelektrane, kao važno čisto i fleksibilno napajanje u elektroenergetskom sistemu, igraju važnu ulogu u osiguravanju sigurnosti velike elektroenergetske mreže, opslužujući potrošnju čiste energije i optimizirajući rad sistema. Što je još važnije, trebali bismo ojačati smjernice za planiranje i u potpunosti razmotriti vezu između vlastitog razvoja i potreba izgradnje novog elektroenergetskog sistema. Od ulaska u „Četrnaesti petogodišnji plan“, država je sukcesivno izdavala dokumente kao što su Srednjoročni i dugoročni plan razvoja za pumpno-akumulacijske hidroelektrane (2021-2035), Srednjoročni i dugoročni plan razvoja industrije vodonične energije (2021-2035) i Plan razvoja obnovljivih izvora energije za „Četrnaesti petogodišnji plan“ (FGNY [2021] br. 1445), ali su oni ograničeni na ovu industriju. „Četrnaesti petogodišnji plan“ za razvoj energetike, koji je od velikog značaja za cjelokupno planiranje i vođenje elektroenergetske industrije, nije zvanično objavljen. Predlaže se da nacionalno nadležno tijelo izda srednjoročni i dugoročni plan za izgradnju novog elektroenergetskog sistema kako bi se vodilo formulisanje i kontinuirano prilagođavanje drugih planova u elektroenergetskoj industriji, kako bi se postigao cilj optimizacije alokacije resursa.
Sinergijski razvoj pumpno-akumulacijskih hidroelektrana i novih energetskih sistema za skladištenje energije
Do kraja 2021. godine, Kina je pustila u rad 5,7297 miliona kilovata novih sistema za skladištenje energije, uključujući 89,7% litijum-jonskih baterija, 5,9% olovnih baterija, 3,2% komprimovanog vazduha i 1,2% ostalih oblika skladištenja. Instalirani kapacitet pumpno-akumulacionih elektrana iznosi 36,39 miliona kilovata, što je više od šest puta više od novog tipa skladištenja energije. I nova elektrana za skladištenje energije i pumpno-akumulacione elektrane su važne komponente novog elektroenergetskog sistema. Zajednički raspored u elektroenergetskom sistemu može dati prednost njihovim prednostima i dodatno poboljšati kapacitet regulacije sistema. Međutim, postoje očigledne razlike između njih dvoje u pogledu funkcionalnosti i scenarija primjene.
Novo skladištenje energije odnosi se na nove tehnologije skladištenja energije osim pumpno-reverzibilnog skladištenja, uključujući elektrohemijsko skladištenje energije, zamašnjak, komprimirani zrak, skladištenje energije vodikom (amonijakom) itd. Većina novih elektrana za skladištenje energije ima prednosti kratkog perioda izgradnje i jednostavnog i fleksibilnog odabira lokacije, ali trenutna ekonomija nije idealna. Među njima, elektrohemijsko skladištenje energije je uglavnom 10~100 MW, s brzinom odziva od desetina do stotina milisekundi, visokom gustoćom energije i dobrom tačnošću podešavanja. Uglavnom je pogodno za scenarije distribuiranog smanjenja vršnih opterećenja, obično povezano na niskonaponsku distribucijsku mrežu ili stranu nove energetske stanice, i tehnički je pogodno za okruženja s čestim i brzim podešavanjem, kao što su primarna frekventna modulacija i sekundarna frekventna modulacija. Skladištenje energije komprimiranim zrakom koristi zrak kao medij, koji ima karakteristike velikog kapaciteta, višestrukog punjenja i pražnjenja i dugog vijeka trajanja. Međutim, trenutna efikasnost je relativno niska. Skladištenje energije komprimiranim zrakom je najsličnija tehnologija skladištenja energije pumpno-reverzibilnom skladištenju. Za pustinje, gobi, pustinje i druga područja gdje nije pogodno uređenje pumpno-akumulacijskih hidroelektrana, uređenje skladišta energije komprimovanim zrakom može efikasno sarađivati s potrošnjom nove energije u velikim pejzažnim bazama, s velikim razvojnim potencijalom; Energija vodika je važan nosilac za veliko i efikasno korištenje obnovljive energije. Njegove karakteristike skladištenja energije velikih razmjera i dugog perioda mogu promovirati optimalnu raspodjelu heterogene energije po regijama i godišnjim dobima. To je važan dio budućeg nacionalnog energetskog sistema i ima široke mogućnosti primjene.
Nasuprot tome, reverzibilne elektrane imaju visoku tehničku zrelost, veliki kapacitet, dug vijek trajanja, visoku pouzdanost i dobru ekonomičnost. Pogodne su za scenarije s velikom vršnom potražnjom za kapacitetom ili vršnom potražnjom za snagom za smanjenje emisija, te su povezane na glavnu mrežu na višem naponskom nivou. Uzimajući u obzir zahtjeve za vršnom emisijom ugljika i neutralizacijom ugljika, te činjenicu da je prethodni napredak u razvoju relativno zaostao, kako bi se ubrzao napredak u razvoju reverzibilnih elektrana i postigli zahtjevi za brzim povećanjem instaliranog kapaciteta, tempo standardizirane izgradnje reverzibilnih elektrana u Kini dodatno je ubrzan. Standardizirana izgradnja je važna mjera za rješavanje različitih poteškoća i izazova nakon što reverzibilna elektrana uđe u vršni period razvoja, izgradnje i proizvodnje. Pomaže u ubrzavanju napretka u proizvodnji opreme i poboljšanju kvalitete, promovira sigurnost i redoslijed izgradnje infrastrukture, poboljšava efikasnost proizvodnje, rada i upravljanja, te predstavlja važnu garanciju za razvoj reverzibilnih elektrana u smjeru "lean".
Istovremeno, postepeno se vrednuje i diverzificirani razvoj pumpno-akumulacijskih elektrana. Prije svega, srednjoročni i dugoročni plan za pumpno-akumulacijske elektrane predlaže jačanje razvoja malih i srednjih pumpno-akumulacijskih elektrana. Male i srednje pumpno-akumulacijske elektrane imaju prednosti bogatih resursa lokacije, fleksibilnog rasporeda, blizine centra opterećenja i bliske integracije s distribuiranim novim izvorima energije, što je važan dodatak razvoju pumpno-akumulacijskih elektrana. Drugo, istraživanje razvoja i primjene pumpno-akumulacijskih elektrana na moru. Potrošnja energije vjetra velikih razmjera na moru priključena na mrežu mora biti konfigurirana s odgovarajućim fleksibilnim resursima prilagođavanja. Prema Obavještenju o objavljivanju rezultata popisa resursa pumpno-akumulacijskih elektrana na moru (GNXN [2017] br. 68) izdatom 2017. godine, kineski resursi pumpno-akumulacijskih elektrana na moru uglavnom su koncentrirani u priobalnim i otočnim područjima pet istočnih obalnih provincija i tri južne obalne provincije, što ima dobre razvojne izglede. Konačno, instalirani kapacitet i sati korištenja razmatraju se kao cjelina u kombinaciji s regulacijom potražnje električne mreže. S rastućim udjelom nove energije i trendom da postane glavni izvor snabdijevanja energijom u budućnosti, skladištenje energije velikog kapaciteta i dugoročno skladištenje postat će jednostavno neophodno. Na lokaciji kvalifikovane stanice, treba pravilno razmotriti povećanje kapaciteta skladištenja i produženje vremena korištenja, a to neće biti podložno ograničenjima faktora kao što je indeks troškova jediničnog kapaciteta i bit će odvojeno od potražnje sistema.
Stoga, u trenutnoj situaciji, kada kineski elektroenergetski sistem ozbiljno pati od nedostatka fleksibilnih resursa, pumpno-akumulacione hidroelektrane i nova skladišta energije imaju široke perspektive za razvoj. U skladu sa razlikama u njihovim tehničkim karakteristikama, pod pretpostavkom potpunog razmatranja različitih scenarija pristupa, u kombinaciji sa stvarnim potrebama regionalnog elektroenergetskog sistema, i ograničenih sigurnošću, stabilnošću, potrošnjom čiste energije i drugim graničnim uslovima, trebalo bi provesti kolaborativno planiranje kapaciteta i rasporeda kako bi se postigao optimalni efekat.
Utjecaj mehanizma određivanja cijena električne energije na razvoj pumpno-akumulacijskih elektrana
Reverzibilne hidroelektrane opslužuju cijeli elektroenergetski sistem, uključujući snabdijevanje električnom energijom, elektroenergetsku mrežu i korisnike, a sve strane imaju koristi od toga na nekonkurentan i neisključiv način. Sa ekonomske perspektive, proizvodi koje pružaju reverzibilne hidroelektrane su javni proizvodi elektroenergetskog sistema i pružaju javne usluge za efikasan rad elektroenergetskog sistema.
Prije reforme elektroenergetskog sistema, država je izdala politike kojima je jasno stavljeno do znanja da pumpno-akumulacijske hidroelektrane uglavnom opslužuju elektroenergetsku mrežu i da ih uglavnom upravljaju preduzeća koja upravljaju elektroenergetskom mrežom na jedinstven ili zakupljen način. U to vrijeme, vlada je jedinstveno formulisala cijenu električne energije na mreži i prodajnu cijenu električne energije. Glavni prihod elektroenergetske mreže dolazio je od razlike u kupovnoj i prodajnoj cijeni. Postojeća politika je u suštini definirala da se trošak pumpno-akumulacijskih hidroelektrana treba pokriti iz razlike u kupovnoj i prodajnoj cijeni elektroenergetske mreže, te je ujedinila kanal za jaružanje.
Nakon reforme cijene električne energije za prenos i distribuciju, Obavještenje Nacionalne komisije za razvoj i reforme o pitanjima vezanim za poboljšanje mehanizma formiranja cijena reverzibilnih elektrana (FGJG [2014] br. 1763) jasno je stavilo do znanja da se na reverzibilnu energiju primjenjuje dvodijelna cijena električne energije, koja je provjerena prema principu razumnih troškova plus dozvoljeni prihod. Naknada za električnu energiju kapaciteta i gubitak pumpanja reverzibilnih elektrana uključeni su u jedinstveni obračun operativnih troškova lokalne pokrajinske elektroenergetske mreže (ili regionalne elektroenergetske mreže) kao faktor prilagođavanja cijene prodaje električne energije, ali kanal prenosa troškova nije ispravljen. Nakon toga, Nacionalna komisija za razvoj i reforme sukcesivno izdavala dokumente 2016. i 2019. godine, kojima se propisuje da relevantni troškovi reverzibilnih elektrana nisu uključeni u dozvoljeni prihod preduzeća elektroenergetske mreže, a troškovi reverzibilnih elektrana nisu uključeni u troškove prenosa i distribucije, što dodatno otežava kanaliziranje troškova reverzibilnih elektrana. Osim toga, obim razvoja pumpno-akumulacijskih hidroelektrana tokom perioda „13. petogodišnjeg plana“ bio je daleko niži od očekivanog zbog nedovoljnog razumijevanja funkcionalnog pozicioniranja pumpno-akumulacijskih hidroelektrana u to vrijeme i jednog subjekta investicije.
Suočeni s ovom dilemom, u maju 2021. godine pokrenuta su Mišljenja Nacionalne komisije za razvoj i reforme o daljnjem poboljšanju mehanizma određivanja cijena energije iz reverzibilnih akumulacija (FGJG [2021] br. 633). Ova politika je naučno definirala politiku cijena električne energije iz reverzibilnih akumulacija. S jedne strane, u kombinaciji s objektivnom činjenicom da je javni atribut energije iz reverzibilnih akumulacija snažan i da se trošak ne može pokriti putem električne energije, korištena je metoda određivanja cijena operativnog perioda kako bi se provjerila cijena kapaciteta i pokrilje putem cijene prijenosa i distribucije; S druge strane, u kombinaciji s tempom reforme tržišta električne energije, istražuje se spot tržište cijena električne energije. Uvođenje politike snažno je stimuliralo spremnost društvenih subjekata na ulaganja, postavljajući čvrste temelje za brzi razvoj reverzibilnih akumulacija. Prema statistikama, kapacitet projekata reverzibilnih akumulacija koji su pušteni u rad, u izgradnji i u promociji dostigao je 130 miliona kilovata. Ako se svi projekti u izgradnji i promociji puste u rad prije 2030. godine, to je više od očekivanja da će "120 miliona kilovata biti pušteno u proizvodnju do 2030. godine" u Srednjoročnom i dugoročnom planu razvoja pumpno-akumulacijskih hidroelektrana (2021-2035). U poređenju s tradicionalnim načinom proizvodnje energije iz fosilnih goriva, marginalni trošak proizvodnje energije iz novih izvora energije, poput energije vjetra i električne energije, gotovo je nula, ali odgovarajući troškovi potrošnje sistema su ogromni i nedostaje im mehanizam alokacije i prenosa. U ovom slučaju, u procesu transformacije energije, za resurse sa jakim javnim atributima, kao što su pumpno-akumulacijske hidroelektrane, potrebna je politička podrška i smjernice u ranoj fazi razvoja kako bi se osigurao brz razvoj industrije. U objektivnom okruženju da je kineska skala razvoja pumpno-akumulacijskih hidroelektrana relativno zaostala, a period neutralizacije ugljičnog vrhunca relativno kratak, uvođenje nove politike cijena električne energije odigralo je važnu ulogu u promovisanju razvoja industrije pumpno-akumulacijskih hidroelektrana.
Transformacija ponude energije sa konvencionalne fosilne energije na intermitentnu obnovljivu energiju određuje da se glavni trošak električne energije mijenja od cijene fosilnih goriva do cijene obnovljive energije i fleksibilne regulacije izgradnje resursa. Zbog složenosti i dugoročne prirode transformacije, proces uspostavljanja kineskog sistema proizvodnje energije na bazi uglja i novog energetskog sistema zasnovanog na obnovljivim izvorima energije će dugo koegzistirati, što od nas zahtijeva daljnje jačanje klimatskog cilja dostizanja vrhunca ugljika i neutralizacije ugljika. Na početku energetske transformacije, izgradnja infrastrukture koja je dala veliki doprinos promociji transformacije čiste energije treba biti vođena politikom i tržištem, smanjiti miješanje i pogrešno usmjeravanje težnje za kapitalnim profitom u ukupnoj strategiji i osigurati ispravan smjer transformacije čiste i niskougljične energije.
S punim razvojem obnovljivih izvora energije i postepenim postajanjem glavnog dobavljača energije, izgradnja kineskog tržišta električne energije također se stalno poboljšava i sazrijeva. Fleksibilni regulatorni resursi postat će glavna potražnja u novom elektroenergetskom sistemu, a ponuda pumpno-akumulacijskih hidroelektrana i novih skladišta energije bit će dovoljnija. U to vrijeme, izgradnja obnovljivih izvora energije i fleksibilnih regulatornih resursa uglavnom će biti vođena tržišnim silama. Mehanizam cijena pumpno-akumulacijskih hidroelektrana i drugih glavnih tijela zaista će odražavati odnos između ponude i potražnje na tržištu, odražavajući punu konkurentnost.
Pravilno razumijevanje efekta smanjenja emisije ugljika pumpno-akumulacijskih hidroelektrana
Akumulacijske termoelektrane imaju značajne prednosti u uštedi energije i smanjenju emisija. U tradicionalnom elektroenergetskom sistemu, uloga pumpno-akumulacijskih elektrana u uštedi energije i smanjenju emisija uglavnom se ogleda u dva aspekta. Prvi je zamjena termoelektrana u sistemu za regulaciju vršnog opterećenja, proizvodnja energije pri vršnom opterećenju, smanjenje broja pokretanja i gašenja termoelektrana za regulaciju vršnog opterećenja i pumpanje vode pri niskom opterećenju, kako bi se smanjio raspon opterećenja termoelektrana, te na taj način ostvarila uloga uštede energije i smanjenja emisija. Drugi je uloga podrške sigurnosti i stabilnosti kao što su frekventna modulacija, fazna modulacija, rotaciona rezerva i rezerva za hitne slučajeve, te povećanje stope opterećenja svih termoelektrana u sistemu prilikom zamjene termoelektrana za rezervu za hitne slučajeve, kako bi se smanjila potrošnja uglja u termoelektranama i postigla uloga uštede energije i smanjenja emisija.
Izgradnjom novog elektroenergetskog sistema, efekat uštede energije i smanjenja emisija pumpno-akumulacijskih postrojenja pokazuje nove karakteristike na postojećoj osnovi. S jedne strane, igrat će veću ulogu u smanjenju vršnih opterećenja kako bi se pomoglo velikim energetskim resursima i drugim novim energetskim postrojenjima povezanim na mrežu, što će donijeti ogromne koristi u smanjenju emisija sistemu u cjelini; s druge strane, igrat će sigurnu i stabilnu potpornu ulogu poput frekventne modulacije, fazne modulacije i rotacijskog pripravnog stanja kako bi se pomoglo sistemu da prevaziđe probleme poput nestabilne proizvodnje nove energije i nedostatka inercije uzrokovane visokim udjelom energetske elektroničke opreme, te dodatno poboljšati udio penetracije nove energije u elektroenergetskom sistemu, kako bi se smanjile emisije uzrokovane potrošnjom fosilnih goriva. Faktori utjecaja na potražnju za regulacijom elektroenergetskog sistema uključuju karakteristike opterećenja, udio novih priključaka na energetsku mrežu i regionalni vanjski prijenos energije. Izgradnjom novog elektroenergetskog sistema, utjecaj novih priključaka na energetsku mrežu na potražnju za regulacijom elektroenergetskog sistema postepeno će premašiti karakteristike opterećenja, a uloga pumpno-akumulacijskih postrojenja u smanjenju emisije ugljika u ovom procesu bit će značajnija.
Kina ima kratak rok i težak zadatak da postigne vrhunac ugljika i neutralizaciju ugljika. Nacionalna komisija za razvoj i reforme izdala je Plan za poboljšanje dvostruke kontrole intenziteta potrošnje energije i ukupne količine (FGHZ [2021] br. 1310) kako bi se svim dijelovima zemlje dodijelili indikatori kontrole emisija radi razumne kontrole potrošnje energije. Stoga, temu koja može igrati ulogu u smanjenju emisija treba pravilno procijeniti i posvetiti joj dužnu pažnju. Međutim, trenutno koristi od smanjenja emisije ugljika od pumpno-akumulacijskih hidroelektrana nisu pravilno prepoznate. Prvo, relevantnim jedinicama nedostaje institucionalna osnova kao što je metodologija ugljika u upravljanju energijom pumpno-akumulacijskih elektrana, i drugo, funkcionalni principi pumpno-akumulacijskih elektrana u drugim područjima društva izvan elektroenergetske industrije još uvijek nisu dobro shvaćeni, što dovodi do trenutnog obračuna emisija ugljika nekih pilot projekata trgovanja emisijama ugljika za pumpno-akumulacijske elektrane prema smjernicama za obračun i izvještavanje o emisijama ugljičnog dioksida poduzeća (jedinica), uzimajući svu pumpanu električnu energiju kao osnovu za proračun emisija. Pumpo-akumulacijska elektrana postala je „ključna jedinica za ispuštanje“, što donosi mnogo neugodnosti normalnom radu pumpno-akumulacijske elektrane, a također uzrokuje veliko nerazumijevanje kod javnosti.
Dugoročno gledano, kako bi se pravilno razumio učinak smanjenja emisije ugljika pumpno-akumulacijskih elektrana i ispravio mehanizam upravljanja potrošnjom energije, potrebno je uspostaviti primjenjivu metodologiju u kombinaciji s ukupnim koristima pumpno-akumulacijskih elektrana od smanjenja emisije ugljika na elektroenergetski sistem, kvantificirati koristi pumpno-akumulacijskih elektrana od smanjenja emisije ugljika i interno formirati kompenzaciju za nedovoljnu kvotu, koja se može koristiti za transakcije na vanjskom tržištu ugljika. Međutim, zbog nejasnog početka CCER-a i ograničenja od 5% na kompenzaciju emisija, postoje i neizvjesnosti u razvoju metodologije. Na osnovu trenutne stvarne situacije, preporučuje se da se sveobuhvatna efikasnost konverzije eksplicitno uzme kao glavni kontrolni pokazatelj ukupne potrošnje energije i ciljeva uštede energije pumpno-akumulacijskih elektrana na nacionalnom nivou, kako bi se smanjila ograničenja zdravog razvoja pumpno-akumulacijskih elektrana u budućnosti.
Vrijeme objave: 29. novembar 2022.
