L'Administració Meteorològica de la Xina va dir que, a causa de la incertesa del sistema climàtic agreujada per l'escalfament global, els episodis de temperatures extremes i precipitacions extremes a la Xina són cada cop més freqüents i intensos.
Des de la Revolució Industrial, els gasos d'efecte hivernacle produïts per les activitats humanes han provocat temperatures globals anormalment altes, l'augment del nivell del mar i fenòmens meteorològics extrems com ara tempestes, inundacions i sequeres, que s'han produït en diferents regions amb major densitat i freqüència.
L'Organització Mundial de la Salut va assenyalar que l'augment de les temperatures globals i la crema excessiva de combustibles fòssils s'han convertit en una de les majors amenaces per a la salut humana. No només l'amenaça de cops de calor, cops de calor i malalties cardiovasculars, sinó que el canvi climàtic pot empitjorar més del 50% dels patògens humans coneguts.
El canvi climàtic és un repte important al qual s'enfronta la humanitat a l'era contemporània. Com a important emissor de gasos d'efecte hivernacle, la Xina va anunciar l'objectiu de "pic de carboni i neutralitat de carboni" el 2020, va fer un compromís solemne amb la comunitat internacional, va demostrar la responsabilitat i el compromís d'un país important i també va reflectir la necessitat urgent que el país promogués la transformació i la millora de l'estructura econòmica i promogués la coexistència harmoniosa de l'home i la natura.
Els reptes de la turbulència en el sistema elèctric
El camp energètic és un camp de batalla molt observat per a la implementació del "carboni dual".
Per cada augment d'1 grau Celsius en la temperatura mitjana global, el carbó contribueix a més de 0,3 graus Celsius. Per promoure encara més la revolució energètica, cal controlar el consum d'energia fòssil i accelerar la construcció d'un nou sistema energètic. El 2022-2023, la Xina va emetre més de 120 polítiques de "dual carboni", emfatitzant especialment el suport clau al desenvolupament i la utilització de les energies renovables.
Sota la forta promoció de polítiques, la Xina s'ha convertit en el país més gran del món en l'ús de noves energies i energies renovables. Segons dades de l'Administració Nacional d'Energia, durant la primera meitat del 2024, la nova capacitat instal·lada de generació d'energia renovable del país va ser de 134 milions de quilowatts, cosa que representa el 88% de la nova capacitat instal·lada; la generació d'energia renovable va ser d'1,56 bilions de quilowatts-hora, cosa que representa aproximadament el 35% de la generació total d'energia.
S'incorpora més energia eòlica i fotovoltaica a la xarxa elèctrica, cosa que aporta electricitat verda i neta a la producció i a la vida de les persones, però que també desafia el mode de funcionament tradicional de la xarxa elèctrica.
El mode tradicional de subministrament d'energia de la xarxa elèctrica és instantani i planificat. Quan engegues l'electricitat, vol dir que algú ha calculat les teves necessitats per endavant i que està generant electricitat per a tu al mateix temps en algun lloc. La corba de generació d'energia de la central elèctrica i la corba de transmissió d'energia del canal de transmissió es planifiquen per endavant segons les dades històriques. Fins i tot si la demanda d'electricitat augmenta sobtadament, la demanda es pot satisfer a temps posant en marxa les unitats de potència tèrmica de reserva, per tal d'aconseguir un funcionament segur i estable del sistema de la xarxa elèctrica.
Tanmateix, amb la introducció d'un gran nombre d'energia eòlica i fotovoltaica, quan i quanta electricitat es pot generar depèn del clima, cosa que és difícil de planificar. Quan les condicions meteorològiques són bones, les noves unitats d'energia funcionen a plena capacitat i generen una gran quantitat d'electricitat verda, però si la demanda no augmenta, aquesta electricitat no es pot connectar a Internet; quan la demanda d'electricitat és forta, plou i està ennuvolat, els aerogeneradors no giren, els panells fotovoltaics no s'escalfen i es produeix el problema de talls de corrent.
Anteriorment, l'abandonament de l'energia eòlica i lluminosa a Gansu, Xinjiang i altres províncies de noves energies estava relacionat amb l'escassetat estacional d'electricitat a la regió i la incapacitat de la xarxa elèctrica per absorbir-la a temps. La incontrolabilitat de l'energia neta planteja reptes al despatx de la xarxa elèctrica i augmenta els riscos operatius del sistema elèctric. Avui dia, quan les persones depenen en gran mesura d'un subministrament d'energia estable per a la producció i la vida, qualsevol desajust entre la generació d'energia i el consum d'energia tindrà greus impactes econòmics i socials.
Hi ha una certa diferència entre la capacitat instal·lada de nova energia i la generació real d'energia, i la demanda d'energia dels usuaris i l'energia generada per les centrals elèctriques no poden aconseguir "la font segueix la càrrega" ni "l'equilibri dinàmic". L'electricitat "nova" s'ha d'utilitzar a temps o emmagatzemar, la qual cosa és una condició necessària per al funcionament estable d'una xarxa elèctrica ben organitzada. Per aconseguir aquest objectiu, a més de construir un model precís de predicció d'energia neta mitjançant una anàlisi precisa de les dades meteorològiques i històriques de generació d'energia, també cal augmentar la flexibilitat del despatx del sistema elèctric mitjançant eines com ara sistemes d'emmagatzematge d'energia i centrals elèctriques virtuals. El país emfatitza "accelerar la planificació i la construcció d'un nou sistema energètic", i l'emmagatzematge d'energia és una tecnologia indispensable.
«Banca Verda» en el Nou Sistema Energètic
Sota la revolució energètica, el paper important de les centrals elèctriques de bombament d'energia ha esdevingut cada cop més prominent. Aquesta tecnologia, que va néixer a finals del segle XIX, es va construir originalment per regular els recursos hídrics estacionals dels rius per generar electricitat. S'ha desenvolupat ràpidament i ha madurat gradualment en el context de la industrialització accelerada i la construcció de centrals nuclears.
El seu principi és molt simple. Es construeixen dos embassaments a la muntanya i al peu de la muntanya. Quan arriba la nit o el cap de setmana, la demanda d'electricitat disminueix, i l'electricitat barata i excedentària s'utilitza per bombar aigua al dipòsit aigües amunt; quan el consum d'electricitat és màxim, l'aigua s'allibera per generar electricitat, de manera que l'electricitat es pugui reajustar i distribuir en el temps i l'espai.
Com a tecnologia centenària d'emmagatzematge d'energia, l'emmagatzematge per bombament ha rebut una nova tasca en el procés de "carboni dual". Quan la capacitat de generació d'energia de l'energia fotovoltaica i eòlica és forta i la demanda d'electricitat de l'usuari es redueix, l'emmagatzematge per bombament pot emmagatzemar l'excés d'electricitat. Quan la demanda d'electricitat augmenta, l'electricitat s'allibera per ajudar la xarxa elèctrica a aconseguir l'equilibri entre l'oferta i la demanda.
És flexible i fiable, amb un inici i una aturada ràpids. Triga menys de 4 minuts des de l'inici fins a la generació d'energia a plena càrrega. Si es produeix un accident a gran escala a la xarxa elèctrica, l'emmagatzematge de bombeig pot arrencar ràpidament i restablir el subministrament d'energia a la xarxa elèctrica. Es considera l'últim "llumí" per il·luminar la xarxa elèctrica fosca.
Com una de les tecnologies d'emmagatzematge d'energia més madures i utilitzades, l'emmagatzematge de bombament és actualment la "bateria" més gran del món, representant més del 86% de la capacitat instal·lada d'emmagatzematge d'energia del món. En comparació amb els nous emmagatzematges d'energia, com ara l'emmagatzematge d'energia electroquímica i l'emmagatzematge d'energia d'hidrogen, l'emmagatzematge de bombament té els avantatges d'una tecnologia estable, baix cost i gran capacitat.
Una central elèctrica de bombament té una vida útil de disseny de 40 anys. Pot funcionar de 5 a 7 hores al dia i descarregar contínuament. Utilitza aigua com a "combustible", té costos d'operació i manteniment baixos i no es veu afectada per les fluctuacions de preus de matèries primeres com el liti, el sodi i el vanadi. Els seus beneficis econòmics i les seves capacitats de servei són crucials per reduir el cost de l'electricitat verda i reduir les emissions de carboni de la xarxa elèctrica.
El juliol de 2024, es va publicar oficialment a Guangdong el primer pla d'implementació provincial del meu país per a l'emmagatzematge de bombeig per participar al mercat elèctric. Les centrals elèctriques d'emmagatzematge de bombeig comercialitzaran tota l'electricitat in situ amb una nova manera de "cotitzar quantitat i cotització", i "bombar aigua per emmagatzemar electricitat" i "alliberar aigua per obtenir electricitat" de manera eficient i flexible al mercat elèctric, jugant un nou paper d'emmagatzematge i accés a un nou "banc d'electricitat verda" d'energia i obrint un nou camí per obtenir beneficis orientats al mercat.
«Formularem científicament estratègies de cotització, participarem activament en el comerç d'electricitat, millorarem l'eficiència integral de les unitats i ens esforçarem per obtenir beneficis d'incentius de l'electricitat i les tarifes d'electricitat, alhora que promourem l'augment de la proporció de nou consum d'energia», va dir Wang Bei, subdirector general del Departament de Planificació i Finances d'Emmagatzematge d'Energia de la Southern Power Grid.
La tecnologia madura, l'enorme capacitat, l'emmagatzematge i l'accés flexibles, la producció de llarga durada, el baix cost durant tot el cicle de vida i els mecanismes orientats al mercat cada cop més millorats han fet que l'emmagatzematge per bombament sigui el "tot terreny" més econòmic i pràctic en el procés de revolució energètica, jugant un paper clau en la promoció de l'ús eficaç de les energies renovables i garantint la seguretat i l'estabilitat del sistema elèctric.
Grans projectes controvertits
En el context de l'ajust de l'estructura energètica nacional i el ràpid desenvolupament de noves energies, les centrals elèctriques de bombament han marcat el començament d'un boom de la construcció. Durant la primera meitat del 2024, la capacitat instal·lada acumulada de bombament a la Xina va arribar als 54,39 milions de quilowatts, i la taxa de creixement de la inversió va augmentar en 30,4 punts percentuals respecte al mateix període de l'any passat. En els propers deu anys, l'espai d'inversió del meu país per a la bombament serà proper al bilió de iuans.
L'agost de 2024, el Comitè Central del PCX i el Consell d'Estat van emetre les "Opinions sobre l'acceleració de la transformació verda integral del desenvolupament econòmic i social". El 2030, la capacitat instal·lada de les centrals elèctriques de bombament superarà els 120 milions de quilowatts.
Tot i que sorgeixen oportunitats, també causen el problema de la inversió sobreescalfada. La construcció de centrals elèctriques de bombament és una enginyeria de sistemes rigorosa i complexa, que implica múltiples vincles com ara regulacions, treballs preparatoris i aprovació. En el boom de la inversió, alguns governs locals i propietaris sovint ignoren la naturalesa científica de la selecció del lloc i la saturació de la capacitat, i persegueixen excessivament la velocitat i l'escala del desenvolupament del projecte, cosa que comporta una sèrie d'efectes negatius.
La selecció de l'emplaçament de les centrals elèctriques de bombament ha de tenir en compte les condicions geològiques, la ubicació geogràfica (a prop del centre de càrrega, a prop de la base energètica), la línia vermella ecològica, la caiguda de carrega, l'adquisició de terrenys i la immigració, entre altres factors. Una planificació i un disseny poc raonables faran que la construcció de centrals elèctriques quedi fora de les necessitats reals de la xarxa elèctrica o sigui inutilitzable. No només el cost de construcció i el cost operatiu seran difícils de digerir durant un temps, sinó que fins i tot hi haurà problemes com ara la invasió de la línia vermella ecològica durant la construcció; després de la finalització, si els nivells tècnics i d'operació i manteniment no compleixen els estàndards, això causarà riscos per a la seguretat.
«Encara hi ha alguns casos en què la selecció de l'emplaçament d'alguns projectes no és raonable». Lei Xingchun, subdirector general del departament d'infraestructures de la Southern Grid Energy Storage Company, va dir: «L'essència d'una central elèctrica de bombament és satisfer les necessitats de la xarxa elèctrica i garantir l'accés de nova energia a la xarxa. La selecció de l'emplaçament i la capacitat de la central elèctrica de bombament s'han de determinar en funció de les característiques de la distribució d'energia, les característiques de funcionament de la xarxa elèctrica, la distribució de la càrrega d'energia i l'estructura d'energia».
«El projecte és a gran escala i requereix una gran inversió inicial. Cal encara més enfortir la comunicació i la coordinació amb els departaments de recursos naturals, medi ambient, silvicultura, pastures, conservació d'aigua i altres, i fer una bona feina connectant amb la línia vermella de protecció ecològica i els plans relacionats», va afegir Jiang Shuwen, cap del departament de planificació de la Southern Grid Energy Storage Company.
La inversió en construcció de desenes de milers de milions o fins i tot desenes de milers de milions, la superfície de construcció de centenars d'hectàrees d'embassaments i el període de construcció de 5 a 7 anys també són els motius pels quals molta gent critica l'emmagatzematge per bombament per no ser "econòmic i respectuós amb el medi ambient" en comparació amb altres emmagatzematges d'energia.
Però, de fet, en comparació amb els temps de descàrrega limitats i la vida útil de 10 anys de l'emmagatzematge d'energia química, la vida útil real de les centrals elèctriques de bombament pot arribar als 50 anys o fins i tot més. Amb un emmagatzematge d'energia de gran capacitat, una freqüència de bombament il·limitada i un cost per quilowatt-hora més baix, la seva eficiència econòmica continua sent molt més alta que la d'altres emmagatzematges d'energia.
Zheng Jing, enginyer sènior de l'Institut Xinès de Recursos Hídrics i Planificació i Disseny d'Energia Hidroelèctrica, ha realitzat un estudi: "L'anàlisi de l'eficiència econòmica del projecte mostra que el cost anivellat per quilowatt-hora de les centrals elèctriques de bombament és de 0,207 iuans/kWh. El cost anivellat per quilowatt-hora de l'emmagatzematge d'energia electroquímica és de 0,563 iuans/kWh, que és 2,7 vegades superior al de les centrals elèctriques de bombament".
«L'emmagatzematge d'energia electroquímica ha crescut ràpidament en escala en els darrers anys, però hi ha diversos perills ocults. Cal allargar contínuament el cicle de vida, reduir el cost unitari i augmentar l'escala de la central elèctrica i configurar la funció d'ajust de fase des de la perspectiva de garantir la seguretat, de manera que pugui ser comparable amb les centrals elèctriques de bombament», va assenyalar Zheng Jing.
Construir una central elèctrica, embellir el terreny
Segons les dades de Southern Power Grid Energy Storage, durant la primera meitat del 2024, la generació acumulada d'energia de les centrals elèctriques de bombament a la regió sud va ser de gairebé 6.000 milions de kWh, equivalent a la demanda d'electricitat de 5,5 milions d'usuaris residencials durant mig any, un augment de l'1,3% interanual; el nombre d'empreses emergents de generació d'energia va superar les 20.000 vegades, un augment del 20,9% interanual. De mitjana, cada unitat de cada central genera potència màxima més de 3 vegades al dia, cosa que contribueix importantment a l'accés estable d'energia neta a la xarxa elèctrica.
Amb l'objectiu d'ajudar la xarxa elèctrica a millorar la seva capacitat d'emmagatzematge d'energia per reduir els pics de demanda i proporcionar electricitat neta per al desenvolupament social i econòmic, Southern Power Grid Energy Storage es compromet a la construcció de centrals elèctriques atractives i a proporcionar productes ecològics i ambientals "verds, oberts i compartits" per a la població local.
Cada primavera, les muntanyes s'omplen de cirerers en flor. Ciclistes i excursionistes van al districte de Shenzhen Yantian per fer-hi un cop d'ull. Reflectint el llac i les muntanyes, passejant pel mar de cirerers en flor, com si fossin al paradís. Aquest és el dipòsit superior de la central elèctrica de bombament d'emmagatzematge de Shenzhen, la primera central elèctrica de bombament d'emmagatzematge construïda al centre de la ciutat del país, i el "parc de muntanya i mar" a la boca dels turistes.
La central elèctrica de bombament d'emmagatzematge de Shenzhen va incorporar conceptes ecològics verds des del principi de la seva planificació. Les instal·lacions i els equips de protecció del medi ambient i conservació de l'aigua es van dissenyar, construir i posar en funcionament simultàniament amb el projecte. El projecte ha guanyat premis com ara el "Projecte Nacional de Qualitat" i el "Projecte Nacional de Demostració de Conservació del Sòl i l'Aigua". Després de la posada en funcionament de la central elèctrica, China Southern Power Grid Energy Storage va millorar el paisatge de "desindustrialització" de la zona superior del pantà amb l'estàndard de parc ecològic i va cooperar amb el govern del districte de Yantian per plantar flors de cirerer al voltant del pantà superior, creant la targeta de visita de Yantian de la "ciutat de la muntanya, el mar i les flors".
L'èmfasi en la protecció ecològica no és un cas especial de la central elèctrica de bombament d'emmagatzematge de Shenzhen. China Southern Power Grid Energy Storage ha formulat sistemes estrictes de gestió de la construcció verda i estàndards d'avaluació durant tot el procés de construcció del projecte; cada projecte combina l'entorn natural circumdant, les característiques culturals i els plans pertinents del govern local, i estableix despeses especials per a la restauració i millora de l'entorn ecològic en el pressupost de protecció ambiental per garantir la integració harmoniosa del paisatge industrial del projecte i l'entorn ecològic circumdant.
«Les centrals elèctriques de bombament tenen requisits relativament alts per a la selecció d'emplaçaments. Per evitar les línies vermelles ecològiques, si hi ha plantes protegides rares o arbres antics a la zona de construcció, cal comunicar-se prèviament amb el departament forestal i prendre mesures de protecció sota la direcció del departament forestal per dur a terme la protecció in situ o la protecció contra la migració», va dir Jiang Shuwen.
A cada central elèctrica de bombament de Southern Power Grid Energy Storage, es pot veure una pantalla electrònica enorme, que publica dades en temps real com ara el contingut d'ions negatius, la qualitat de l'aire, els raigs ultraviolats, la temperatura, la humitat, etc. a l'entorn. "Això és el que vam demanar per monitoritzar nosaltres mateixos, de manera que les parts interessades puguin veure clarament la qualitat ambiental de la central". Jiang Shuwen va dir: "Després de la construcció de les centrals elèctriques de bombament de Yangjiang i Meizhou, les martinetes, conegudes com a 'ocells de monitorització ambiental', van venir a niar en grups, cosa que és el reconeixement més intuïtiu de la qualitat ecològica de l'entorn, com ara la qualitat de l'aire i l'aigua de l'embassament a la zona de la central".
Des de la construcció de la primera central elèctrica de bombament d'emmagatzematge a gran escala a la Xina a Guangzhou el 1993, Southern Power Grid Energy Storage ha acumulat una experiència madura en com implementar projectes verds al llarg del cicle de vida. El 2023, l'empresa va llançar els "Mètodes de gestió de la construcció verda i indicadors d'avaluació per a centrals elèctriques de bombament d'emmagatzematge", que van aclarir les responsabilitats i els estàndards d'avaluació de la construcció verda de totes les unitats participants en el projecte durant el procés de construcció. Té objectius pràctics i mètodes d'implementació, cosa que és de gran importància per guiar la indústria a implementar la protecció ecològica.
Les centrals elèctriques d'emmagatzematge per bombament s'han construït des de zero, i moltes tecnologies i gestió no tenen precedents a seguir. Es basa en líders de la indústria com Southern Power Grid Energy Storage per impulsar les cadenes industrials aigües amunt i aigües avall per innovar, explorar i verificar contínuament, i promoure la modernització industrial pas a pas. La protecció ecològica també és una part indispensable del desenvolupament sostenible de la indústria d'emmagatzematge per bombament. No només representa la responsabilitat de l'empresa, sinó que també destaca el valor "verd" i el contingut d'or d'aquest projecte d'emmagatzematge d'energia verda.
El rellotge de la neutralitat del carboni està sonant i el desenvolupament de les energies renovables continua aconseguint nous avenços. El paper de les centrals elèctriques de bombament com a "reguladors", "bancs d'energia" i "estabilitzadors" en el balanç de càrrega de la xarxa elèctrica és cada cop més destacat.
Data de publicació: 05-02-2025
