Výstavba nového energetického systému je komplexní a systematický projekt. Musí zohlednit koordinaci energetické bezpečnosti a stability, rostoucí podíl nových zdrojů energie a zároveň rozumné náklady na systém. Musí se zabývat vztahem mezi čistou transformací tepelných elektráren, uspořádaným pronikáním obnovitelných zdrojů energie, jako je vítr a déšť, budováním koordinace elektrické sítě a schopností vzájemné pomoci a racionálním přidělováním flexibilních zdrojů. Vědecké plánování cesty výstavby nového energetického systému je základem pro dosažení cíle uhlíkového vrcholu a neutralizace uhlíku a je také hranicí a vodítkem pro rozvoj různých subjektů v novém energetickém systému.
Do konce roku 2021 instalovaný výkon uhelných elektráren v Číně překročí 1,1 miliardy kilowattů, což představuje 46,67 % z celkového instalovaného výkonu 2,378 miliardy kilowattů, a vyrobený výkon uhelných elektráren dosáhne 5042,6 miliardy kilowatthodin, což představuje 60,06 % z celkového vyrobeného výkonu 8395,9 miliardy kilowatthodin. Tlak na snižování emisí je obrovský, proto je nutné snížit výkon, aby byla zajištěna bezpečnost dodávek. Instalovaný výkon větrných a solárních elektráren je 635 milionů kilowattů, což představuje pouze 11,14 % z celkového technologicky rozvinutého výkonu 5,7 miliardy kilowattů, a výrobní kapacita elektřiny je 982,8 miliardy kilowatthodin, což představuje pouze 11,7 % z celkového výrobního výkonu elektřiny. Instalovaný výkon a výrobní kapacita větrných a solárních elektráren mají obrovský prostor pro zlepšení a je třeba urychlit jejich zapojení do energetické sítě. Chybí zdroje pro flexibilitu systému. Instalovaný výkon flexibilních regulovaných zdrojů energie, jako jsou přečerpávací elektrárny a výroba elektřiny z plynu, představuje pouze 6,1 % celkového instalovaného výkonu. Zejména celková instalovaná kapacita přečerpávacích elektráren je 36,39 milionu kilowattů, což představuje pouze 1,53 % celkového instalovaného výkonu. Je třeba usilovat o urychlení rozvoje a výstavby. Kromě toho by se měla využívat technologie digitální simulace k predikci produkce nové energie na straně nabídky, k přesnému řízení a využití potenciálu řízení poptávky a k rozšíření podílu flexibilní transformace velkých požárních generátorů. Zlepšit schopnost energetické sítě optimalizovat alokaci zdrojů ve velkém rozsahu, aby se vyřešil problém nedostatečné regulační kapacity systému. Zároveň některé hlavní subjekty v systému mohou poskytovat služby s podobnými funkcemi, jako je konfigurace úložišť energie a přidání propojovacích vedení v energetické síti, což může zlepšit místní tok energie, a konfigurace přečerpávacích elektráren může nahradit některé kondenzátory. V tomto případě závisí koordinovaný rozvoj každého subjektu, optimální alokace zdrojů a úspora ekonomických nákladů na vědeckém a rozumném plánování a je třeba je koordinovat z většího rozsahu a v delším časovém horizontu.
V tradiční éře energetických systémů, kde „zdroj následuje zátěž“, se plánování dodávek energie a energetické sítě v Číně potýká s určitými problémy. V éře nových energetických systémů se společným rozvojem „zdroj, síť, zátěž a úložiště“ se význam společného plánování ještě více zvyšuje. Přečerpávací elektrárny, jakožto důležitý čistý a flexibilní zdroj energie v energetické soustavě, hrají důležitou roli v zajištění bezpečnosti velké energetické sítě, slouží spotřebě čisté energie a optimalizují provoz systému. A co je důležitější, měli bychom posílit plánovací poradenství a plně zvážit souvislost mezi naším vlastním rozvojem a potřebami výstavby nové energetické soustavy. Od vstupu do „čtrnáctého pětiletého plánu“ stát postupně vydal dokumenty, jako například Střednědobý a dlouhodobý plán rozvoje přečerpávací elektrárny (2021–2035), Střednědobý a dlouhodobý plán rozvoje vodíkového energetického průmyslu (2021–2035) a Plán rozvoje obnovitelných zdrojů energie pro „čtrnáctý pětiletý plán“ (FGNY [2021] č. 1445), které se však omezují na toto odvětví. „Čtrnáctý pětiletý plán“ pro rozvoj energetiky, který má velký význam pro celkové plánování a řízení energetického průmyslu, nebyl oficiálně zveřejněn. Navrhuje se, aby příslušný národní úřad vydal střednědobý a dlouhodobý plán výstavby nové energetické soustavy, který by vedl k formulaci a průběžnému upravování dalších plánů v energetickém průmyslu, a dosáhl tak cíle optimalizace alokace zdrojů.
Synergický rozvoj přečerpávací elektrárny a nového ukládání energie
Do konce roku 2021 Čína uvedla do provozu 5,7297 milionu kilowattů nových úložišť energie, včetně 89,7 % lithium-iontových baterií, 5,9 % olověných baterií, 3,2 % stlačeného vzduchu a 1,2 % ostatních forem. Instalovaná kapacita přečerpávacích akumulačních systémů je 36,39 milionu kilowattů, což je více než šestkrát více než u nového typu úložišť energie. Jak nové úložiště energie, tak přečerpávací akumulační systémy jsou důležitými součástmi nové energetické soustavy. Společné uspořádání v energetické soustavě může umožnit jejich výhodám a dále zvýšit regulační kapacitu systému. Mezi těmito dvěma systémy však existují zjevné rozdíly ve funkčních a aplikačních scénářích.
Nové skladování energie označuje nové technologie skladování energie jiné než přečerpávací akumulace, včetně elektrochemického skladování energie, setrvačníku, stlačeného vzduchu, vodíkového (amoniakového) skladování energie atd. Většina nových elektráren na skladování energie má výhody krátké doby výstavby a jednoduchého a flexibilního výběru lokality, ale současná ekonomika není ideální. Mezi nimi je elektrochemické skladování energie obecně 10~100 MW s rychlostí odezvy desítek až stovek milisekund, vysokou hustotou energie a dobrou přesností nastavení. Je vhodné zejména pro scénáře distribuovaného odstraňování špiček, obvykle připojené k nízkonapěťové distribuční síti nebo k nové energetické stanici, a technicky vhodné pro prostředí s častými a rychlými úpravami, jako je primární a sekundární frekvenční modulace. Skladování energie stlačeným vzduchem využívá jako médium vzduch, který se vyznačuje velkou kapacitou, mnohanásobným nabíjením a vybíjením a dlouhou životností. Proudová účinnost je však relativně nízká. Skladování energie stlačeným vzduchem je technologie skladování energie nejpodobnější přečerpávací akumulaci. V pouštích, gobi, pouštích a dalších oblastech, kde není vhodné uspořádat přečerpávací elektrárnu, může uspořádání skladování energie stlačeným vzduchem efektivně spolupracovat se spotřebou nové energie ve velkých krajinných základech s velkým rozvojovým potenciálem. Vodíková energie je důležitým nosičem pro velkoobjemové a efektivní využití obnovitelných zdrojů energie. Její vlastnosti velkoobjemového a dlouhodobého skladování energie mohou podpořit optimální alokaci heterogenní energie napříč regiony a ročními obdobími. Je důležitou součástí budoucího národního energetického systému a má široké vyhlídky na uplatnění.
Naproti tomu přečerpávací elektrárny mají vysokou technickou vyspělost, velkou kapacitu, dlouhou životnost, vysokou spolehlivost a dobrou hospodárnost. Jsou vhodné pro scénáře s velkou špičkovou poptávkou po kapacitě pro odstranění emisí nebo spotřebě energie pro odstranění emisí a jsou připojeny k hlavní síti na vyšší napěťové úrovni. Vzhledem k požadavkům na uhlíkovou špičku a neutralizaci uhlíku a ke skutečnosti, že předchozí vývojový pokrok je relativně zaostalý, bylo s cílem urychlit vývojový pokrok přečerpávacích elektráren a dosáhnout požadavků na rychlý nárůst instalované kapacity tempo standardizované výstavby přečerpávacích elektráren v Číně dále zrychleno. Standardizovaná výstavba je důležitým opatřením pro řešení různých obtíží a výzev poté, co přečerpávací elektrárna vstoupí do špičkového období vývoje, výstavby a výroby. Pomáhá urychlit postup výroby zařízení a zlepšit kvalitu, podporuje bezpečnost a řád výstavby infrastruktury, zlepšuje efektivitu výroby, provozu a řízení a je důležitou zárukou štíhlého rozvoje přečerpávacích elektráren.
Zároveň se postupně oceňuje diverzifikovaný rozvoj přečerpávacích elektráren. Střednědobý a dlouhodobý plán pro přečerpávací elektrárny navrhuje v první řadě posílit rozvoj malých a středních přečerpávacích elektráren. Malé a střední přečerpávací elektrárny mají výhody bohatých lokalit, flexibilního uspořádání, blízkosti centra zatížení a úzké integrace s distribuovanými novými zdroji energie, což je důležitým doplňkem rozvoje přečerpávacích elektráren. Druhým cílem je prozkoumat vývoj a využití přečerpávacích elektráren s mořskou vodou. Spotřeba energie z velkých větrných elektráren na moři připojená k síti musí být konfigurována s odpovídajícími flexibilními adaptačními zdroji. Podle Oznámení o zveřejnění výsledků sčítání zdrojů přečerpávacích elektráren s mořskou vodou (GNXN [2017] č. 68) vydaného v roce 2017 jsou čínské zdroje přečerpávacích elektráren s mořskou vodou soustředěny především v pobřežních a ostrovních oblastech pěti východních pobřežních provincií a tří jižních pobřežních provincií, což má dobrý potenciál rozvoje. Instalovaná kapacita a hodiny využití jsou v kombinaci s regulační poptávkou po elektrické síti posuzovány jako celek. S rostoucím podílem nové energie a trendem, že se v budoucnu stane hlavním zdrojem energie, se velkokapacitní a dlouhodobé skladování energie stane nezbytným. Na kvalifikovaném místě stanice je třeba řádně zvážit zvýšení skladovací kapacity a prodloužení doby využití, přičemž by nemělo být podrobeno omezením faktorů, jako je index nákladů na jednotkovou kapacitu, a mělo by být odděleno od poptávky systému.
V současné situaci, kdy čínská energetická soustava trpí vážným nedostatkem flexibilních zdrojů, mají přečerpávací elektrárny a nové systémy ukládání energie široké možnosti rozvoje. Vzhledem k rozdílným technickým vlastnostem, za předpokladu plného zohlednění různých scénářů přístupu v kombinaci se skutečnými potřebami regionální energetické soustavy a s ohledem na omezení bezpečnosti, stability, spotřeby čisté energie a další okrajové podmínky, by mělo být pro dosažení optimálního efektu provedeno společné plánování kapacity a uspořádání.
Vliv mechanismu tvorby cen elektřiny na rozvoj přečerpávacích elektráren
Přečerpávací elektrárny slouží celému energetickému systému, včetně dodávek energie, elektrické sítě a uživatelů, a všechny strany z nich těží nekonkurenčním a neexkluzivním způsobem. Z ekonomického hlediska jsou produkty poskytované přečerpávacími elektrárnami veřejnými produkty energetického systému a poskytují veřejné služby pro efektivní provoz energetického systému.
Před reformou elektrické energie vydal stát zásady, které jasně stanovily, že přečerpávací elektrárny slouží především elektrické síti a jsou provozovány převážně podniky provozujícími elektrickou síť jednotným nebo pronajatým způsobem. V té době vláda jednotně formulovala cenu elektřiny v síti a prodejní cenu elektřiny. Hlavní příjem energetické sítě pocházel z rozdílu mezi nákupní a prodejní cenou. Stávající zásady v podstatě definovaly, že náklady na přečerpávací elektrárny by měly být pokryty z rozdílu mezi nákupní a prodejní cenou energetické sítě, a sjednotily bagrovací kanál.
Po reformě cen elektřiny pro přenos a distribuci Oznámení Národní komise pro rozvoj a reformy o otázkách týkajících se zlepšení mechanismu tvorby cen přečerpávacích elektráren (FGJG [2014] č. 1763) jasně stanovilo, že na přečerpávací elektrárnu se vztahuje dvoudílná cena elektřiny, která byla ověřena podle principu přiměřených nákladů plus povolený příjem. Poplatek za elektřinu z kapacity a čerpací ztráta přečerpávacích elektráren jsou zahrnuty v jednotném účetnictví provozních nákladů místní provinční energetické sítě (nebo regionální energetické sítě) jako korekční faktor ceny prodejní elektřiny, ale kanál přenosu nákladů není narovnán. Následně Národní komise pro rozvoj a reformy postupně v letech 2016 a 2019 vydala dokumenty, které stanoví, že příslušné náklady přečerpávacích elektráren nejsou zahrnuty do povoleného příjmu podniků energetické sítě a náklady přečerpávacích elektráren nejsou zahrnuty do cenových nákladů na přenos a distribuci, což dále ztěžuje cestu k rozdělení nákladů na přečerpávací elektrárny. Kromě toho byl rozsah rozvoje přečerpávací elektrárny během období „13. pětiletky“ mnohem nižší, než se očekávalo, a to kvůli nedostatečnému pochopení funkčního postavení přečerpávací elektrárny v té době a jedinému investičnímu předmětu.
Vzhledem k tomuto dilematu byla v květnu 2021 vydána Národní komise pro rozvoj a reformy s názvem „Další zlepšení mechanismu tvorby cen přečerpávací energie“ (FGJG [2021] č. 633). Tato politika vědecky definovala cenovou politiku elektřiny z přečerpávací elektrárny. Na jedné straně, v kombinaci s objektivní skutečností, že veřejný atribut přečerpávací energie je silný a náklady nelze pokrýt prostřednictvím elektřiny, byla k ověření ceny kapacity a jejímu pokrytí prostřednictvím ceny za přenos a distribuci použita metoda tvorby cen v provozním období. Na druhé straně, v kombinaci s tempem reformy trhu s elektřinou, byl zkoumán spotový trh s cenami elektřiny. Zavedení této politiky silně stimulovalo investiční ochotu sociálních subjektů a položilo pevný základ pro rychlý rozvoj přečerpávací elektrárny. Podle statistik dosáhla kapacita projektů přečerpávací elektrárny uvedených do provozu, ve výstavbě a v propagaci 130 milionů kilowattů. Pokud budou všechny projekty ve výstavbě a v plánování uvedeny do provozu před rokem 2030, bude to více než očekávání „120 milionů kilowattů bude uvedeno do výroby do roku 2030“ ve střednědobém a dlouhodobém rozvojovém plánu přečerpávacích elektráren (2021–2035). Ve srovnání s tradičním způsobem výroby energie z fosilních zdrojů jsou mezní náklady na výrobu energie z nových zdrojů energie, jako je větrná a elektrická energie, téměř nulové, ale odpovídající náklady na spotřebu systému jsou obrovské a chybí jim mechanismus alokace a přenosu. V tomto případě je v procesu transformace energie u zdrojů se silnými veřejnými atributy, jako jsou přečerpávací elektrárny, v rané fázi vývoje zapotřebí politická podpora a vedení, aby se zajistil rychlý rozvoj odvětví. V objektivním prostředí, kdy je rozvoj přečerpávacích elektráren v Číně relativně zaostalý a období neutralizace uhlíkového vrcholu je relativně krátké, sehrálo zavedení nové cenové politiky elektřiny důležitou roli v podpoře rozvoje odvětví přečerpávacích elektráren.
Transformace na straně nabídky energie z konvenční fosilní energie na přerušovanou obnovitelnou energii určuje, že hlavní náklady na elektřinu se mění z ceny fosilních paliv na cenu obnovitelné energie a flexibilní regulaci výstavby zdrojů. Vzhledem k obtížnosti a dlouhodobé povaze transformace bude proces budování čínského systému výroby energie z uhlí a nového energetického systému založeného na obnovitelných zdrojích energie dlouhodobě koexistovat, což vyžaduje, abychom dále posílili klimatický cíl dosažení uhlíkového vrcholu a neutralizace uhlíku. Na začátku energetické transformace by měla být výstavba infrastruktury, která významně přispěla k podpoře transformace na čistou energii, řízena politikou a trhem, aby se snížil vliv a nesprávné vedení kapitálového zisku na celkovou strategii a aby se zajistil správný směr transformace na čistou a nízkouhlíkovou energii.
S plným rozvojem obnovitelných zdrojů energie a postupným stáváním se hlavním dodavatelem energie se neustále zlepšuje a vyzrává i výstavba čínského trhu s elektřinou. Flexibilní regulační zdroje se stanou hlavní poptávkou v nové energetické soustavě a nabídka přečerpávacích vodních elektráren a nových zásobníků energie bude dostatečná. V té době bude výstavba obnovitelných zdrojů energie a flexibilních regulačních zdrojů poháněna především tržními silami. Cenový mechanismus přečerpávacích vodních elektráren a dalších hlavních subjektů bude skutečně odrážet vztah mezi nabídkou a poptávkou na trhu a bude odrážet plnou konkurenceschopnost.
Správně pochopte vliv přečerpávací elektrárny na snížení emisí uhlíku
Přečerpávací elektrárna má významné výhody v oblasti úspor energie a snižování emisí. V tradiční energetické soustavě se role přečerpávací elektrárny v oblasti úspory energie a snižování emisí odráží především ve dvou aspektech. Prvním je nahrazení tepelné energie v systému pro regulaci špičkového zatížení, výroba energie ve špičkovém zatížení, snížení počtu spouštění a vypínání tepelných elektráren pro regulaci špičkového zatížení a čerpání vody při nízkém zatížení, aby se snížil rozsah tlakového zatížení tepelných elektráren, a tím se dosáhlo role úspory energie a snižování emisí. Druhým je hraní role podpory bezpečnosti a stability, jako je frekvenční modulace, fázová modulace, rotační rezerva a nouzová rezerva, a zvýšení míry zatížení všech tepelných elektráren v systému při nahrazování tepelných elektráren za nouzovou rezervu, aby se snížila spotřeba uhlí tepelných elektráren a dosáhlo se role úspory energie a snižování emisí.
S výstavbou nové energetické soustavy vykazuje přečerpávací elektrárna nové charakteristiky v oblasti úspor energie a snižování emisí na stávajícím základě. Na jedné straně bude hrát větší roli při snižování špiček, což pomůže rozsáhlé spotřebě větrné energie a dalších nových energetických zdrojů připojených k rozvodné síti, což přinese obrovské výhody v oblasti snižování emisí pro celý systém. Na druhé straně bude hrát bezpečnou a stabilní podpůrnou roli, jako je frekvenční modulace, fázová modulace a rotační pohotovostní režim, aby pomohla systému překonat problémy, jako je nestabilní výstup nové energie a nedostatek setrvačnosti způsobený vysokým podílem výkonové elektroniky, dále zlepšit podíl nové energie v energetické soustavě a snížit emise způsobené spotřebou fosilních energií. Mezi faktory ovlivňující poptávku po regulaci energetické soustavy patří charakteristiky zatížení, podíl nových připojení k energetické síti a regionální externí přenos energie. S výstavbou nové energetické soustavy bude dopad nového připojení k energetické síti na poptávku po regulaci energetické soustavy postupně převyšovat charakteristiky zatížení a role přečerpávací elektrárny ve snižování emisí uhlíku v tomto procesu bude významnější.
Čína má před sebou krátký a těžký úkol dosáhnout uhlíkového vrcholu a uhlíkové neutralizace. Národní komise pro rozvoj a reformy vydala Plán pro zlepšení dvojí kontroly intenzity spotřeby energie a celkového množství (FGHZ [2021] č. 1310), jehož cílem je přidělit ukazatele kontroly emisí všem částem země za účelem rozumné kontroly spotřeby energie. Proto by mělo být téma, které může hrát roli ve snižování emisí, správně vyhodnoceno a mělo by mu být věnována náležitá pozornost. V současné době však přínosy přečerpávací elektrárny v oblasti snižování emisí uhlíku nebyly správně uznány. Zaprvé, příslušným jednotkám chybí institucionální základ, jako je uhlíková metodologie v energetickém managementu přečerpávacích elektráren, a zadruhé, funkční principy přečerpávacích elektráren v jiných oblastech společnosti mimo energetický průmysl stále nejsou dobře pochopeny, což vede k současnému započítávání emisí uhlíku v některých pilotních projektech obchodování s emisemi uhlíku pro přečerpávací elektrárny podle pokynů pro započítávání a vykazování emisí oxidu uhličitého z podniků (jednotek) a za základ výpočtu emisí se bere veškerá přečerpaná elektřina. Přečerpávací elektrárna se stala „klíčovou výpustnou jednotkou“, což přináší mnoho nepříjemností pro běžný provoz přečerpávací elektrárny a také způsobuje velké nedorozumění veřejnosti.
Z dlouhodobého hlediska je pro správné pochopení vlivu přečerpávacích elektráren na snížení emisí uhlíku a narovnání mechanismu řízení spotřeby energie nezbytné stanovit použitelnou metodiku v kombinaci s celkovými přínosy přečerpávacích elektráren pro snížení emisí uhlíku v energetické soustavě, kvantifikovat přínosy přečerpávacích elektráren pro snížení emisí uhlíku a vytvořit interní kompenzaci proti nedostatečné kvótě, kterou lze použít pro transakce na externím trhu s uhlíkem. Vzhledem k nejasnému začátku CCER a 5% omezení kompenzace emisí však existují i nejistoty ve vývoji metodiky. Na základě současné reálné situace se doporučuje, aby komplexní účinnost přeměny byla explicitně brána jako hlavní kontrolní ukazatel celkové spotřeby energie a cílů úspor energie přečerpávacích elektráren na národní úrovni, aby se snížila omezení zdravého rozvoje přečerpávacích elektráren v budoucnu.
Čas zveřejnění: 29. listopadu 2022
