La construcció d'un nou sistema elèctric és un projecte complex i sistemàtic. Cal tenir en compte la coordinació de la seguretat i l'estabilitat energètica, la proporció creixent de nova energia i el cost raonable del sistema alhora. Cal gestionar la relació entre la transformació neta de les unitats d'energia tèrmica, la penetració ordenada de les energies renovables com el vent i la pluja, la construcció de capacitats de coordinació i ajuda mútua de la xarxa elèctrica i l'assignació racional de recursos flexibles. La planificació científica del camí de construcció del nou sistema elèctric és la base per assolir l'objectiu del pic de carboni i la neutralització del carboni, i també és el límit i la guia per al desenvolupament de diverses entitats del nou sistema elèctric.
A finals del 2021, la capacitat instal·lada d'energia de carbó a la Xina superarà els 1.100 milions de quilowatts, cosa que representa el 46,67% de la capacitat instal·lada total de 2.378 milions de quilowatts, i la capacitat generada d'energia de carbó serà de 5.042.600 milions de quilowatts hora, cosa que representa el 60,06% de la capacitat generada total de 8.395.900 milions de quilowatts hora. La pressió sobre la reducció d'emissions és enorme, per la qual cosa cal reduir la capacitat per garantir la seguretat del subministrament. La capacitat instal·lada d'energia eòlica i solar és de 635 milions de quilowatts, cosa que representa només l'11,14% de la capacitat total desenvolupable tecnològicament de 5.700 milions de quilowatts, i la capacitat de generació d'energia és de 982.800 milions de quilowatts hora, cosa que representa només l'11,7% de la capacitat total de generació d'energia. La capacitat instal·lada i la capacitat de generació d'energia eòlica i solar tenen un gran marge de millora i cal accelerar la penetració a la xarxa elèctrica. Hi ha una greu manca de recursos de flexibilitat del sistema. La capacitat instal·lada de fonts d'energia regulades flexibles, com ara l'emmagatzematge per bombament i la generació d'energia a gas, representa només el 6,1% de la capacitat instal·lada total. En particular, la capacitat instal·lada total d'emmagatzematge per bombament és de 36,39 milions de quilowatts, cosa que representa només l'1,53% de la capacitat instal·lada total. Cal fer esforços per accelerar el desenvolupament i la construcció. A més, s'hauria d'utilitzar la tecnologia de simulació digital per predir la producció de nova energia del costat de l'oferta, controlar i aprofitar amb precisió el potencial de la gestió del costat de la demanda i ampliar la proporció de transformació flexible de grans grups electrògens contra incendis. Millorar la capacitat de la xarxa elèctrica per optimitzar l'assignació de recursos en un ampli rang per fer front al problema de la capacitat de regulació insuficient del sistema. Al mateix temps, alguns organismes principals del sistema poden proporcionar serveis amb funcions similars, com ara configurar l'emmagatzematge d'energia i afegir línies d'enllaç a la xarxa elèctrica pot millorar el flux d'energia local, i configurar centrals elèctriques d'emmagatzematge per bombament pot substituir alguns condensadors. En aquest cas, el desenvolupament coordinat de cada assignatura, l'assignació òptima de recursos i l'estalvi econòmic depenen d'una planificació científica i raonable, i s'han de coordinar des d'un abast més ampli i una escala temporal més llarga.
En l'era tradicional del sistema elèctric de "la font segueix la càrrega", la planificació del subministrament elèctric i la xarxa elèctrica a la Xina presenta alguns problemes. En l'era del nou sistema elèctric amb el desenvolupament comú de "font, xarxa, càrrega i emmagatzematge", la importància de la planificació col·laborativa s'amplifica encara més. L'emmagatzematge per bombament, com a font d'energia neta i flexible important en el sistema elèctric, juga un paper important per garantir la seguretat de la gran xarxa elèctrica, servint al consum d'energia neta i optimitzant el funcionament del sistema. Més important encara, hem d'enfortir l'orientació de planificació i considerar plenament la connexió entre el nostre propi desenvolupament i les necessitats de construcció del nou sistema elèctric. Des de l'entrada en vigor del "Catorzè Pla Quinquennal", l'estat ha publicat successivament documents com ara el Pla de Desenvolupament a Mitjà i Llarg Termini per a l'Emmagatzematge per Bombament (2021-2035), el Pla de Desenvolupament a Mitjà i Llarg Termini per a la Indústria de l'Energia de l'Hidrogen (2021-2035) i el Pla de Desenvolupament d'Energies Renovables per al "Catorzè Pla Quinquennal" (FGNY [2021] núm. 1445), però es limiten a aquesta indústria. El "Catorzè Pla Quinquennal" per al desenvolupament energètic, que és de gran importància per a la planificació i l'orientació generals de la indústria energètica, no s'ha publicat oficialment. Es suggereix que el departament nacional competent publiqui un pla a mitjà i llarg termini per a la construcció d'un nou sistema energètic per guiar la formulació i l'ajust continu d'altres plans de la indústria energètica, per tal d'aconseguir l'objectiu d'optimitzar l'assignació de recursos.
Desenvolupament sinèrgic d'emmagatzematge per bombeig i nou emmagatzematge d'energia
A finals del 2021, la Xina havia posat en funcionament 5,7297 milions de quilowatts de nou emmagatzematge d'energia, incloent-hi el 89,7% de bateries d'ions de liti, el 5,9% de bateries de plom, el 3,2% d'aire comprimit i l'1,2% d'altres formes. La capacitat instal·lada d'emmagatzematge per bombament és de 36,39 milions de quilowatts, més de sis vegades superior a la del nou tipus d'emmagatzematge d'energia. Tant el nou emmagatzematge d'energia com l'emmagatzematge per bombament són components importants del nou sistema elèctric. La disposició conjunta del sistema elèctric pot donar joc als seus respectius avantatges i millorar encara més la capacitat de regulació del sistema. Tanmateix, hi ha diferències òbvies entre els dos en la funció i els escenaris d'aplicació.
El nou emmagatzematge d'energia fa referència a noves tecnologies d'emmagatzematge d'energia diferents de l'emmagatzematge per bombament, incloent-hi l'emmagatzematge d'energia electroquímica, el volant d'inèrcia, l'aire comprimit, l'emmagatzematge d'energia d'hidrogen (amoníac), etc. La majoria de les noves centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia tenen els avantatges d'un període de construcció curt i una selecció d'emplaçament senzilla i flexible, però l'economia actual no és ideal. Entre elles, l'escala d'emmagatzematge d'energia electroquímica és generalment de 10 a 100 MW, amb una velocitat de resposta de desenes a centenars de mil·lisegons, alta densitat d'energia i bona precisió d'ajust. És principalment adequat per a escenaris d'aplicació d'afaitar de pics distribuïts, generalment connectats a la xarxa de distribució de baixa tensió o al costat d'una nova estació d'energia, i tècnicament adequat per a entorns d'ajust freqüents i ràpids, com ara la modulació de freqüència primària i la modulació de freqüència secundària. L'emmagatzematge d'energia d'aire comprimit pren aire com a medi, que té les característiques de gran capacitat, moltes vegades de càrrega i descàrrega i una llarga vida útil. Tanmateix, l'eficiència actual és relativament baixa. L'emmagatzematge d'energia d'aire comprimit és la tecnologia d'emmagatzematge d'energia més similar a l'emmagatzematge per bombament. Per a deserts, gobis, zones desèrtiques i altres zones on no és adequat organitzar emmagatzematge per bombament, la disposició de l'emmagatzematge d'energia per aire comprimit pot cooperar eficaçment amb el consum de nova energia en bases de paisatges a gran escala, amb un gran potencial de desenvolupament; l'energia de l'hidrogen és un vector important per a la utilització eficient i a gran escala de les energies renovables. Les seves característiques d'emmagatzematge d'energia a gran escala i a llarg termini poden promoure l'assignació òptima d'energia heterogènia entre regions i estacions. És una part important del futur sistema energètic nacional i té àmplies perspectives d'aplicació.
En canvi, les centrals elèctriques de bombament tenen una alta maduresa tècnica, gran capacitat, llarga vida útil, alta fiabilitat i bona economia. Són adequades per a escenaris amb una gran demanda de capacitat màxima de reducció o demanda màxima de potència de reducció, i estan connectades a la xarxa principal a un nivell de tensió més alt. Tenint en compte els requisits del pic de carboni i la neutralització del carboni i el fet que el progrés del desenvolupament anterior és relativament endarrerit, per tal d'accelerar el progrés del desenvolupament de l'emmagatzematge de bombament i assolir els requisits d'augment ràpid de la capacitat instal·lada, s'ha accelerat encara més el ritme de construcció estandarditzada de centrals elèctriques de bombament a la Xina. La construcció estandarditzada és una mesura important per afrontar diverses dificultats i reptes després que la central elèctrica de bombament entri en el període màxim de desenvolupament, construcció i producció. Ajuda a accelerar el progrés de la fabricació d'equips i millorar la qualitat, promoure la seguretat i l'ordre de la construcció d'infraestructures, millorar l'eficiència de la producció, el funcionament i la gestió, i és una garantia important per al desenvolupament de l'emmagatzematge de bombament cap a una direcció ajustada.
Al mateix temps, també es valora gradualment el desenvolupament diversificat de l'emmagatzematge per bombament. En primer lloc, el pla a mitjà i llarg termini per a l'emmagatzematge per bombament proposa enfortir el desenvolupament de l'emmagatzematge per bombament de mida petita i mitjana. L'emmagatzematge per bombament de mida petita i mitjana té els avantatges d'uns recursos rics en el lloc, una disposició flexible, la proximitat al centre de càrrega i una estreta integració amb la nova energia distribuïda, que és un complement important per al desenvolupament de l'emmagatzematge per bombament. El segon és explorar el desenvolupament i l'aplicació de l'emmagatzematge per bombament d'aigua de mar. El consum d'energia eòlica marina a gran escala connectat a la xarxa s'ha de configurar amb els recursos d'ajust flexible corresponents. Segons l'Avís sobre la publicació dels resultats del cens de recursos de les centrals elèctriques d'emmagatzematge per bombament d'aigua de mar (GNXN [2017] núm. 68) publicat el 2017, els recursos d'emmagatzematge per bombament d'aigua de mar de la Xina es concentren principalment a les zones marines i insulars de les cinc províncies costaneres orientals i les tres províncies costaneres meridionals, i té bones perspectives de desenvolupament. Finalment, la capacitat instal·lada i les hores d'utilització es consideren en conjunt en combinació amb la demanda de regulació de la xarxa elèctrica. Amb la creixent proporció de nova energia i la tendència a convertir-se en la principal font de subministrament d'energia en el futur, l'emmagatzematge d'energia de gran capacitat i a llarg termini esdevindrà una necessitat innecessària. A l'emplaçament de l'estació qualificada, s'ha de tenir en compte adequadament l'augment de la capacitat d'emmagatzematge i l'ampliació de les hores d'utilització, i no ha d'estar subjecta a la restricció de factors com l'índex de cost de la capacitat unitària i ha d'estar separada de la demanda del sistema.
Per tant, en la situació actual en què el sistema elèctric de la Xina té una greu escassetat de recursos flexibles, l'emmagatzematge de bombeig i el nou emmagatzematge d'energia tenen àmplies perspectives de desenvolupament. D'acord amb les diferències en les seves característiques tècniques, sota la premissa de tenir en compte completament els diferents escenaris d'accés, combinats amb les necessitats reals del sistema elèctric regional, i limitats per la seguretat, l'estabilitat, el consum d'energia neta i altres condicions límit, s'hauria de dur a terme un disseny col·laboratiu en capacitat i disseny per aconseguir l'efecte òptim.
Influència del mecanisme del preu de l'electricitat en el desenvolupament de l'emmagatzematge per bombament
L'emmagatzematge de bombament serveix a tot el sistema elèctric, incloent-hi el subministrament elèctric, la xarxa elèctrica i els usuaris, i totes les parts se'n beneficien de manera no competitiva ni exclusiva. Des d'una perspectiva econòmica, els productes proporcionats per l'emmagatzematge de bombament són productes públics del sistema elèctric i proporcionen serveis públics per al funcionament eficient del sistema elèctric.
Abans de la reforma del sistema d'energia elèctrica, l'estat havia publicat polítiques per deixar clar que l'emmagatzematge per bombament serveix principalment a la xarxa elèctrica i que és operat principalment per les empreses operadores de la xarxa elèctrica de manera unificada o arrendada. En aquell moment, el govern formulava uniformement el preu de l'electricitat a la xarxa i el preu de venda de l'electricitat. Els principals ingressos de la xarxa elèctrica provenien de la diferència de preu de compra i venda. La política existent definia essencialment que el cost de l'emmagatzematge per bombament s'havia de recuperar de la diferència de preu de compra i venda de la xarxa elèctrica i unificava el canal de dragatge.
Després de la reforma del preu de l'electricitat de transmissió i distribució, l'Avís de la Comissió Nacional de Desenvolupament i Reforma sobre qüestions relacionades amb la millora del mecanisme de formació de preus de les centrals elèctriques de bombament (FGJG [2014] núm. 1763) va deixar clar que el preu de l'electricitat en dues parts s'aplicava a l'energia de bombament, la qual cosa es va verificar segons el principi de cost raonable més ingressos admissibles. La càrrega d'electricitat per capacitat i la pèrdua de bombament de les centrals elèctriques de bombament s'inclouen en la comptabilitat unificada del cost d'operació de la xarxa elèctrica provincial local (o xarxa elèctrica regional) com a factor d'ajust del preu de venda d'electricitat, però el canal de transmissió de costos no es redreça. Posteriorment, la Comissió Nacional de Desenvolupament i Reforma va publicar documents successivament el 2016 i el 2019, que estipulaven que els costos rellevants de les centrals elèctriques de bombament no s'inclouen en els ingressos permesos de les empreses de la xarxa elèctrica, i els costos de les centrals elèctriques de bombament no s'inclouen en els costos de preus de transmissió i distribució, cosa que talla encara més la manera de canalitzar el cost de l'emmagatzematge per bombament. A més, l'escala de desenvolupament de l'emmagatzematge per bombament durant el període del "13è Pla Quinquennal" va ser molt inferior a l'esperada a causa d'una comprensió insuficient del posicionament funcional de l'emmagatzematge per bombament en aquell moment i d'un únic subjecte d'inversió.
Davant d'aquest dilema, el maig de 2021 es van publicar les Opinions de la Comissió Nacional de Desenvolupament i Reforma sobre la millora addicional del mecanisme de fixació de preus de l'energia d'emmagatzematge per bombament (FGJG [2021] núm. 633). Aquesta política ha definit científicament la política de preus de l'electricitat de l'energia d'emmagatzematge per bombament. D'una banda, en combinació amb el fet objectiu que l'atribut públic de l'energia d'emmagatzematge per bombament és fort i el cost no es pot recuperar a través de l'electricitat, es va utilitzar el mètode de fixació de preus del període operatiu per verificar el preu de la capacitat i recuperar-lo a través del preu de transmissió i distribució; D'altra banda, combinat amb el ritme de la reforma del mercat elèctric, s'explora el mercat spot del preu de l'electricitat. La introducció de la política ha estimulat fortament la voluntat d'inversió dels subjectes socials, establint una base sòlida per al ràpid desenvolupament de l'emmagatzematge per bombament. Segons les estadístiques, la capacitat dels projectes d'emmagatzematge per bombament posats en funcionament, en construcció i en promoció ha arribat als 130 milions de quilowatts. Si tots els projectes en construcció i en promoció es posen en funcionament abans del 2030, això supera l'expectativa de "120 milions de quilowatts es posaran en producció el 2030" del Pla de Desenvolupament a Mig i Llarg Termini per a l'Emmagatzematge per Bombament (2021-2035). En comparació amb el mode tradicional de generació d'energia fòssil, el cost marginal de la generació d'energia de noves energies com l'eòlica i l'electricitat és gairebé zero, però el cost de consum del sistema corresponent és enorme i no té el mecanisme d'assignació i transmissió. En aquest cas, en el procés de transformació energètica, per a recursos amb forts atributs públics com l'emmagatzematge per bombament, es necessita suport polític i orientació en la fase inicial del desenvolupament per garantir el ràpid desenvolupament de la indústria. En l'entorn objectiu que l'escala de desenvolupament de l'emmagatzematge per bombament de la Xina és relativament endarrerida i el període de la finestra de neutralització del carboni del pic de carboni és relativament curt, la introducció de la nova política de preus de l'electricitat ha jugat un paper important en la promoció del desenvolupament de la indústria de l'emmagatzematge per bombament.
La transformació del subministrament energètic, des de l'energia fòssil convencional fins a l'energia renovable intermitent, determina que el cost principal dels preus de l'electricitat canviï del cost dels combustibles fòssils al cost de l'energia renovable i la regulació flexible de la construcció de recursos. A causa de la dificultat i la naturalesa a llarg termini de la transformació, el procés d'establiment del sistema de producció d'energia basat en el carbó de la Xina i el nou sistema energètic basat en energies renovables coexistiran durant molt de temps, cosa que ens obliga a reforçar encara més l'objectiu climàtic d'assolir el màxim de carboni i la neutralització del carboni. A l'inici de la transformació energètica, la construcció d'infraestructures que hagi fet grans contribucions a la promoció de la transformació de l'energia neta hauria d'estar impulsada per les polítiques i pel mercat, reduir la interferència i l'orientació errònia de la recerca de beneficis de capital en l'estratègia general i garantir la direcció correcta de la transformació de l'energia neta i baixa en carboni.
Amb el ple desenvolupament de les energies renovables i convertint-se gradualment en el principal proveïdor d'energia, la construcció del mercat energètic de la Xina també està millorant i madurant constantment. Els recursos de regulació flexibles es convertiran en la principal demanda del nou sistema energètic, i el subministrament d'emmagatzematge per bombament i nou emmagatzematge d'energia serà més suficient. En aquell moment, la construcció d'energies renovables i recursos de regulació flexibles estarà impulsada principalment per les forces del mercat. El mecanisme de preus de l'emmagatzematge per bombament i altres cossos principals reflectirà veritablement la relació entre l'oferta i la demanda del mercat, reflectint la plena competitivitat.
Comprendre correctament l'efecte de reducció d'emissions de carboni de l'emmagatzematge per bombament
La central elèctrica d'emmagatzematge per bombament té importants beneficis d'estalvi d'energia i reducció d'emissions. En el sistema elèctric tradicional, el paper de l'emmagatzematge per bombament en la conservació d'energia i la reducció d'emissions es reflecteix principalment en dos aspectes. El primer és substituir l'energia tèrmica del sistema per a la regulació de la càrrega màxima, generar energia a la càrrega màxima, reduir el nombre d'arrencades i apagades de les unitats de potència tèrmica per a la regulació de la càrrega màxima i bombar aigua a baixa càrrega, per tal de reduir el rang de càrrega de pressió de les unitats de potència tèrmica, jugant així un paper de conservació d'energia i reducció d'emissions. El segon és jugar un paper de suport a la seguretat i l'estabilitat, com ara la modulació de freqüència, la modulació de fase, la reserva rotativa i la reserva d'emergència, i augmentar la taxa de càrrega de totes les unitats de potència tèrmica del sistema en substituir les unitats de potència tèrmica per a la reserva d'emergència, per tal de reduir el consum de carbó de les unitats de potència tèrmica i aconseguir el paper de conservació d'energia i reducció d'emissions.
Amb la construcció d'un nou sistema elèctric, l'efecte d'estalvi d'energia i reducció d'emissions de l'emmagatzematge per bombament mostra noves característiques sobre la base existent. D'una banda, tindrà un paper més important en la reducció de pics per ajudar al consum d'energia eòlica a gran escala i altres noves connexions a la xarxa energètica, cosa que aportarà enormes beneficis de reducció d'emissions al sistema en conjunt; d'altra banda, tindrà un paper de suport segur i estable, com ara la modulació de freqüència, la modulació de fase i el mode de reserva rotatiu, per ajudar el sistema a superar problemes com la producció inestable de nova energia i la manca d'inèrcia causada per l'alta proporció d'equips electrònics de potència, millorant encara més la proporció de penetració de nova energia en el sistema elèctric, per tal de reduir les emissions causades pel consum d'energia fòssil. Els factors que influeixen en la demanda de regulació del sistema elèctric inclouen les característiques de càrrega, la proporció de nova connexió a la xarxa energètica i la transmissió d'energia externa regional. Amb la construcció d'un nou sistema elèctric, l'impacte de la nova connexió a la xarxa energètica en la demanda de regulació del sistema elèctric superarà gradualment les característiques de càrrega, i el paper de reducció d'emissions de carboni de l'emmagatzematge per bombament en aquest procés serà més significatiu.
La Xina té poc temps i una tasca difícil per assolir el pic de carboni i la neutralització del carboni. La Comissió Nacional de Desenvolupament i Reforma va publicar el Pla per millorar el control dual de la intensitat del consum d'energia i la quantitat total (FGHZ [2021] núm. 1310) per assignar indicadors de control d'emissions a totes les parts del país per controlar raonablement el consum d'energia. Per tant, cal avaluar correctament i prestar-hi la deguda atenció els aspectes que poden tenir un paper en la reducció d'emissions. Tanmateix, actualment, els beneficis de la reducció d'emissions de carboni de l'emmagatzematge per bombament no s'han reconegut correctament. En primer lloc, les unitats rellevants no tenen una base institucional com la metodologia del carboni en la gestió energètica de l'emmagatzematge per bombament, i en segon lloc, els principis funcionals de l'emmagatzematge per bombament en altres àrees de la societat fora de la indústria energètica encara no s'entenen bé, cosa que porta a la comptabilització actual d'emissions de carboni d'alguns projectes pilot de comerç d'emissions de carboni per a centrals elèctriques d'emmagatzematge per bombament d'acord amb les directrius per a la comptabilització i la presentació d'informes d'emissions de diòxid de carboni de l'empresa (unitat), i prenent tota l'electricitat bombada com a base de càlcul d'emissions. La central elèctrica d'emmagatzematge per bombament s'ha convertit en una "unitat clau de descàrrega", cosa que comporta molts inconvenients per al funcionament normal de la central elèctrica d'emmagatzematge per bombament i també causa un gran malentès entre el públic.
A llarg termini, per tal d'entendre correctament l'efecte de reducció d'emissions de carboni de l'emmagatzematge de bombament i redreçar el seu mecanisme de gestió del consum d'energia, cal establir una metodologia aplicable en combinació amb els beneficis generals de reducció d'emissions de carboni de l'emmagatzematge de bombament en el sistema elèctric, quantificar els beneficis de reducció d'emissions de carboni de l'emmagatzematge de bombament i formar una compensació contra la quota insuficient interna, que es pugui utilitzar per a transaccions externes del mercat de carboni. Tanmateix, a causa de l'inici incert del CCER i la limitació del 5% en la compensació d'emissions, també hi ha incerteses en el desenvolupament de la metodologia. Basant-se en la situació real actual, es recomana que l'eficiència de conversió integral es prengui explícitament com el principal indicador de control del consum total d'energia i els objectius de conservació d'energia de les centrals elèctriques d'emmagatzematge de bombament a nivell nacional, per tal de reduir les restriccions al desenvolupament saludable de l'emmagatzematge de bombament en el futur.
Data de publicació: 29 de novembre de 2022
