Čínský meteorologický úřad uvedl, že kvůli nejistotě klimatického systému, kterou zhoršuje globální oteplování, se v Číně stále častěji vyskytují extrémně vysoké teploty a extrémně silné srážky.
Od průmyslové revoluce způsobují skleníkové plyny produkované lidskou činností abnormálně vysoké globální teploty, stoupající hladinu moří a extrémní počasí, jako jsou deště, záplavy a sucha, se v různých oblastech vyskytovalo s vyšší hustotou a četností.
Světová zdravotnická organizace poukázala na to, že rostoucí globální teploty a nadměrné spalování fosilních paliv se staly jednou z největších hrozeb pro lidské zdraví. Nejenže hrozí úpal, mozková mrtvice a kardiovaskulární onemocnění, změna klimatu může způsobit zhoršení více než 50 % známých lidských patogenů.
Klimatická změna je v současné době pro lidstvo zásadní výzvou. Čína, jakožto významný producent skleníkových plynů, v roce 2020 oznámila cíl „uhlíkového vrcholu a uhlíkové neutrality“, čímž se slavnostně zavázala vůči mezinárodnímu společenství, prokázala odpovědnost a závazek významné země a zároveň odrážela naléhavou potřebu země podporovat transformaci a modernizaci ekonomické struktury a harmonické soužití člověka a přírody.
Turbulenční výzvy v energetické soustavě
Energetický sektor je velmi sledovaným bojištěm pro implementaci „dvojího uhlíku“.
Na každý 1 stupeň Celsia, který se zvyšuje průměrná globální teplota, přispívá uhlí více než 0,3 stupněm Celsia. Pro další podporu energetické revoluce je nutné kontrolovat spotřebu fosilních paliv a urychlit výstavbu nového energetického systému. V letech 2022–2023 Čína vydala více než 120 politik „dvojího uhlíku“, přičemž klade zvláštní důraz na klíčovou podporu rozvoje a využívání obnovitelných zdrojů energie.
Díky silné podpoře politik se Čína stala největší zemí světa ve využívání nových a obnovitelných zdrojů energie. Podle údajů Národního energetického úřadu (National Energy Administration) činila v první polovině roku 2024 nově instalovaná kapacita výroby energie z obnovitelných zdrojů v zemi 134 milionů kilowattů, což představuje 88 % nově instalované kapacity; výroba energie z obnovitelných zdrojů dosáhla 1,56 bilionu kilowatthodin, což představuje přibližně 35 % celkové výroby energie.
Do elektrické sítě se zapojuje více větrné a fotovoltaické energie, což přináší čistší zelenou elektřinu do výroby a života lidí, ale zároveň zpochybňuje tradiční způsob provozu elektrické sítě.
Tradiční režim napájení z elektrické sítě je okamžitý a plánovaný. Když zapnete napájení, znamená to, že někdo předem vypočítal vaše potřeby a zároveň pro vás někde vyrábí elektřinu. Křivka výroby energie elektrárny a křivka přenosu energie přenosovým kanálem jsou předem naplánovány podle historických dat. I když se poptávka po elektřině náhle zvýší, lze ji včas uspokojit spuštěním záložních tepelných elektráren, aby se dosáhlo bezpečného a stabilního provozu systému elektrické sítě.
S nástupem velkého množství větrných a fotovoltaických elektráren je však to, kdy a kolik elektřiny lze vyrobit, určeno počasím, které je obtížné plánovat. Za dobrých povětrnostních podmínek běží nové energetické jednotky na plný výkon a vyrábějí velké množství zelené elektřiny, ale pokud se poptávka nezvyšuje, nelze tuto elektřinu připojit k internetu. Při silné poptávce po elektřině se stává, že prší a je zataženo, větrné turbíny se neotáčejí, fotovoltaické panely se nezahřívají a dochází k výpadku proudu.
Dříve bylo opuštění větrné a světelné energie v provinciích Kan-su, Sin-ťiang a dalších nových energetických provinciích spojeno se sezónním nedostatkem elektřiny v regionu a neschopností energetické sítě ji včas absorbovat. Nekontrolovatelnost čisté energie přináší problémy s dispečingem energetické sítě a zvyšuje provozní rizika energetického systému. Dnes, kdy jsou lidé pro výrobu a život vysoce závislí na stabilních dodávkách energie, bude mít jakýkoli nesoulad mezi výrobou a spotřebou energie vážné ekonomické a sociální dopady.
Mezi instalovaným výkonem nové energie a skutečnou výrobou energie existuje určitý rozdíl a poptávka po energii ze strany uživatelů a energie vyrobená elektrárnami nemohou dosáhnout rovnováhy „zdroj následuje zátěž“ a „dynamické rovnováhy“. „Čerstvá“ elektřina musí být včas využita nebo uložena, což je nezbytnou podmínkou pro stabilní provoz dobře organizované energetické sítě. K dosažení tohoto cíle je kromě vytvoření přesného modelu predikce čisté energie prostřednictvím přesné analýzy počasí a historických dat o výrobě energie také nutné zvýšit flexibilitu dispečingu energetické soustavy pomocí nástrojů, jako jsou systémy skladování energie a virtuální elektrárny. Země klade důraz na „urychlení plánování a výstavby nové energetické soustavy“ a skladování energie je nepostradatelnou technologií.
„Zelená banka“ v novém energetickém systému
V době energetické revoluce stále více nabývá na významu role přečerpávacích elektráren. Tato technologie, která vznikla na konci 19. století, byla původně vybudována k regulaci sezónních vodních zdrojů v řekách za účelem výroby elektřiny. Rychle se rozvíjela a postupně dozrávala na pozadí zrychlené industrializace a výstavby jaderných elektráren.
Jeho princip je velmi jednoduchý. Na hoře a na jejím úpatí jsou vybudovány dvě nádrže. Když přijde noc nebo víkend, poptávka po elektřině klesá a levná a přebytečná elektřina se používá k čerpání vody do nádrže proti proudu; když je spotřeba elektřiny na vrcholu, voda se uvolňuje k výrobě elektřiny, aby se elektřina mohla upravovat a distribuovat v čase a prostoru.
Přečerpávací akumulace energie, jakožto stoletá technologie skladování energie, dostala v procesu „dvojího uhlíku“ nový úkol. Když je kapacita výroby energie z fotovoltaiky a větrné energie silná a poptávka po elektřině ze strany uživatele se sníží, může přečerpávací akumulace elektřiny ukládat přebytečnou elektřinu. Když se poptávka po elektřině zvýší, elektřina se uvolní, aby pomohla energetické síti dosáhnout rovnováhy mezi nabídkou a poptávkou.
Je flexibilní a spolehlivý s rychlým startem a zastavením. Od spuštění k plnému zatížení trvá méně než 4 minuty. Pokud dojde v energetické síti k rozsáhlé havárii, přečerpávací elektrárna se dokáže rychle spustit a obnovit dodávku energie do sítě. Je považována za poslední „zápalku“, která rozsvítí tmavou energetickou síť.
Jako jedna z nejvyspělejších a nejrozšířenějších technologií skladování energie je přečerpávací akumulace v současnosti největší „baterií“ na světě a představuje více než 86 % instalované kapacity skladování energie na světě. Ve srovnání s novými způsoby skladování energie, jako je elektrochemické skladování energie a skladování vodíkové energie, má přečerpávací akumulace výhody stabilní technologie, nízkých nákladů a velké kapacity.
Přečerpávací elektrárna má projektovanou životnost 40 let. Může pracovat 5 až 7 hodin denně a nepřetržitě vypouštět vodu. Jako „palivo“ používá vodu, má nízké provozní a údržbářské náklady a není ovlivněna kolísáním cen surovin, jako je lithium, sodík a vanad. Její ekonomické výhody a provozní schopnosti jsou klíčové pro snížení nákladů na zelenou elektřinu a snížení emisí uhlíku z energetické sítě.
V červenci 2024 byl v Kuang-tungu oficiálně vydán první provinční implementační plán pro přečerpávací elektrárny, které se začnou podílet na trhu s elektřinou. Přečerpávací elektrárny budou na trhu s elektřinou obchodovat s veškerou elektřinou na místě novým způsobem „nabízení množství a nabídky“ a efektivně a flexibilně „čerpat vodu pro ukládání elektřiny“ a „uvolňovat vodu pro získávání elektřiny“. Budou hrát novou roli v oblasti ukládání a přístupu k nové energii, „zelené energetické bance“, a otevírají novou cestu k získání tržně orientovaných výhod.
„Budeme vědecky formulovat strategie kotací, aktivně se zapojovat do obchodování s elektřinou, zlepšovat komplexní účinnost jednotek a usilovat o získávání pobídek z elektřiny a poplatků za elektřinu a zároveň podporovat zvyšování podílu nové spotřeby energie,“ uvedl Wang Bei, zástupce generálního ředitele oddělení plánování a financování skladování energie společnosti Southern Power Grid.
Vyspělá technologie, obrovská kapacita, flexibilní skladování a přístup, dlouhodobý výkon, nízké náklady po celou dobu životního cyklu a stále zdokonalenější tržně orientované mechanismy učinily z přečerpávacích elektráren nejúspornější a nejpraktičtější „všestranný“ nástroj v procesu energetické revoluce a hrají klíčovou roli v podpoře efektivního využívání obnovitelných zdrojů energie a zajištění bezpečnosti a stability energetické soustavy.
Kontroverzní velké projekty
Vzhledem k úpravám národní energetické struktury a rychlému rozvoji nových energií spustily přečerpávací elektrárny stavební boom. V první polovině roku 2024 dosáhla kumulativní instalovaná kapacita přečerpávacích elektráren v Číně 54,39 milionu kilowattů a tempo růstu investic se oproti stejnému období loňského roku zvýšilo o 30,4 procentního bodu. V příštích deseti letech se investiční prostor mé země pro přečerpávací elektrárny přiblíží jednomu bilionu juanů.
V srpnu 2024 vydaly Ústřední výbor KS Číny a Státní rada dokument „Stanoviska k urychlení komplexní zelené transformace hospodářského a sociálního rozvoje“. Do roku 2030 instalovaný výkon přečerpávacích elektráren přesáhne 120 milionů kilowattů.
I když se příležitosti objevují, způsobují také problém přehřátých investic. Výstavba přečerpávacích elektráren je náročný a složitý systém, který zahrnuje mnoho článků, jako jsou předpisy, přípravné práce a schvalování. V době investičního boomu některé místní samosprávy a vlastníci často ignorují vědeckou podstatu výběru lokality a nasycení kapacity a nadměrně se snaží o rychlost a rozsah rozvoje projektu, což s sebou nese řadu negativních dopadů.
Výběr lokality pro přečerpávací elektrárny musí zohlednit geologické podmínky, geografickou polohu (blízko centra zatížení, blízko energetické základny), ekologickou červenou hranici, spád, zábory pozemků a imigraci a další faktory. Nevhodné plánování a uspořádání způsobí, že výstavba elektráren bude mimo skutečné potřeby energetické sítě nebo bude nepoužitelná. Nejenže budou stavební a provozní náklady po určitou dobu obtížně stravitelné, ale vyskytnou se i problémy, jako je narušení ekologické červené hranice během výstavby; po dokončení, pokud technická a provozní a údržbářská úroveň nebude na úrovni standardu, to způsobí bezpečnostní rizika.
„Stále existují případy, kdy je výběr lokality pro některé projekty nepřiměřený.“ Lei Xingchun, zástupce generálního ředitele oddělení infrastruktury společnosti Southern Grid Energy Storage Company, uvedl: „Podstatou přečerpávací elektrárny je sloužit potřebám energetické sítě a zajistit přístup nové energie do sítě. Výběr lokality a kapacita přečerpávací elektrárny musí být určeny na základě charakteristik distribuce energie, charakteristik provozu energetické sítě, rozložení zatížení a energetické struktury.“
„Projekt je rozsáhlý a vyžaduje značné počáteční investice. Ještě důležitější je posílit komunikaci a koordinaci s odděleními přírodních zdrojů, ekologického životního prostředí, lesnictví, pastvin, vodohospodářství a dalšími a dobře se propojit s ekologickou ochranou a souvisejícími plány,“ dodal Jiang Shuwen, vedoucí plánovacího oddělení společnosti Southern Grid Energy Storage Company.
Investice do výstavby v řádu desítek miliard nebo dokonce desítek miliard, plocha výstavby stovek hektarů nádrží a doba výstavby 5 až 7 let jsou také důvody, proč mnoho lidí kritizuje přečerpávací elektrárny za to, že nejsou ve srovnání s jinými způsoby ukládání energie „ekonomické a ekologické“.
Ve skutečnosti však v porovnání s omezenou dobou vybíjení a 10letou provozní životností chemického skladování energie může skutečná životnost přečerpávacích elektráren dosáhnout 50 let nebo i déle. Díky velkokapacitnímu skladování energie, neomezené frekvenci čerpání a nižším nákladům na kilowatthodinu je jeho ekonomická efektivita stále mnohem vyšší než u jiných skladování energie.
Zheng Jing, vedoucí inženýr z Čínského institutu pro vodní zdroje a plánování a projektování vodní energie, vypracoval studii: „Analýza ekonomické efektivity projektu ukazuje, že vyrovnané náklady na kilowatthodinu přečerpávacích elektráren činí 0,207 juanu/kWh. Vyrovnané náklady na kilowatthodinu elektrochemického skladování energie činí 0,563 juanu/kWh, což je 2,7krát více než u přečerpávacích elektráren.“
„Elektrochemické skladování energie v posledních letech prudce vzrostlo, ale existuje řada skrytých nebezpečí. Je nutné neustále prodlužovat životní cyklus, snižovat jednotkové náklady, zvětšovat velikost elektrárny a konfigurovat funkci fázového nastavení z hlediska zajištění bezpečnosti tak, aby byla srovnatelná s přečerpávacími elektrárnami,“ zdůraznil Zheng Jing.
Postav elektrárnu, zkrášli krajinu
Podle údajů společnosti Southern Power Grid Energy Storage dosáhla v první polovině roku 2024 kumulativní výroba energie v přečerpávacích elektrárnách v jižním regionu téměř 6 miliard kWh, což odpovídá poptávce po elektřině 5,5 milionu domácností za půl roku, což představuje meziroční nárůst o 1,3 %; počet spuštěných jednotek pro výrobu energie překročil 20 000krát, což představuje meziroční nárůst o 20,9 %. V průměru každá jednotka každé elektrárny generuje špičkový výkon více než 3krát denně, což významně přispívá ke stabilnímu přístupu k čisté energii do elektrické sítě.
S cílem pomoci energetické síti zlepšit její kapacitu pro ukládání energie v oblasti snižování špiček a zajistit čistou elektřinu pro sociální a ekonomický rozvoj se společnost Southern Power Grid Energy Storage zavázala k výstavbě krásných elektráren a poskytování „zelených, otevřených a sdílených“ ekologických a environmentálních produktů pro místní obyvatele.
Každé jaro jsou hory plné rozkvetlých třešní. Cyklisté a turisté se vydávají do čtvrti Shenzhen Yantian, aby se tam ubytovali. Zrcadlící se v jezeře a horách, procházející se v moři rozkvetlých třešní, se cítí jako v ráji. Toto je horní nádrž přečerpávací elektrárny Shenzhen, první přečerpávací elektrárny postavené v centru města v zemi, a „horský a mořský park“ v ústech turistů.
Přečerpávací elektrárna Šen-čen zahrnula zelené ekologické koncepty již od začátku svého plánování. Zařízení a vybavení na ochranu životního prostředí a ochranu vody byly navrženy, postaveny a uvedeny do provozu současně s projektem. Projekt získal ocenění, jako například „Národní projekt kvality“ a „Národní demonstrační projekt ochrany půdy a vody“. Po uvedení elektrárny do provozu společnost China Southern Power Grid Energy Storage vylepšila krajinu „deindustrializace“ v oblasti horní nádrže na úroveň ekologického parku a ve spolupráci s okresní samosprávou Yantian vysadila kolem horní nádrže květy třešní, čímž vytvořila vizitku Yantianu „město hor, moře a květin“.
Důraz na ochranu životního prostředí není zvláštním případem přečerpávací elektrárny Šen-čen. Společnost China Southern Power Grid Energy Storage formulovala přísné systémy řízení zelené výstavby a standardy hodnocení v celém procesu výstavby projektu; každý projekt kombinuje okolní přírodní prostředí, kulturní charakteristiky a příslušné plány místní samosprávy a v rozpočtu na ochranu životního prostředí stanovuje zvláštní výdaje na obnovu a zlepšení ekologického prostředí, aby byla zajištěna harmonická integrace průmyslové krajiny projektu a okolního ekologického prostředí.
„Přečerpávací elektrárny mají relativně vysoké požadavky na výběr lokality. Aby se předešlo ekologickým limitům, je nutné, pokud se v oblasti výstavby nacházejí vzácné chráněné rostliny nebo staré stromy, předem komunikovat s lesnickým úřadem a pod jeho vedením přijmout ochranná opatření k provedení ochrany na místě nebo ochrany před migrací,“ uvedl Jiang Shuwen.
V každé přečerpávací elektrárně společnosti Southern Power Grid Energy Storage můžete vidět obrovskou elektronickou obrazovku, která v reálném čase zobrazuje data o životním prostředí, jako je obsah negativních iontů, kvalita ovzduší, ultrafialové záření, teplota, vlhkost atd. „Toto jsme si sami monitorovali, aby zúčastněné strany mohly jasně vidět kvalitu životního prostředí v elektrárně.“ Jiang Shuwen řekl: „Po výstavbě přečerpávacích elektráren Yangjiang a Meizhou se volavky, známé jako „ptáci monitorující životní prostředí“, začaly hnízdit ve skupinách, což je nejintuitivnější způsob rozpoznání kvality ekologického prostředí, jako je kvalita ovzduší a vody v nádržích v oblasti elektrárny.“
Od výstavby první velké přečerpávací elektrárny v Číně v Guangzhou v roce 1993 společnost Southern Power Grid Energy Storage nashromáždila bohaté zkušenosti s realizací zelených projektů v průběhu celého jejich životního cyklu. V roce 2023 společnost spustila dokument „Metody řízení zelené výstavby a ukazatele hodnocení pro přečerpávací elektrárny“, který objasňuje odpovědnosti a standardy hodnocení zelené výstavby všech zúčastněných jednotek projektu během procesu výstavby. Obsahuje praktické cíle a metody implementace, což má velký význam pro vedení odvětví k implementaci ochrany životního prostředí.
Přečerpávací elektrárny byly postaveny od nuly a mnoho technologií a managementu nemá precedenty, které by mohly následovat. Společnost se spoléhá na lídry v oboru, jako je Southern Power Grid Energy Storage, aby poháněli předcházející i následné průmyslové řetězce k neustálým inovacím, průzkumu, ověřování a postupné podpoře modernizace průmyslu. Ochrana životního prostředí je také nedílnou součástí udržitelného rozvoje odvětví přečerpávacích elektráren. Nejenže představuje odpovědnost společnosti, ale také zdůrazňuje „zelenou“ hodnotu a zlatý obsah tohoto projektu zeleného skladování energie.
Uhlíkově neutrální čas se blíží a rozvoj obnovitelných zdrojů energie nadále dosahuje nových průlomů. Role přečerpávacích elektráren jako „regulátorů“, „powerbank“ a „stabilizátorů“ v bilanci zátěže energetické sítě se stává stále významnější.
Čas zveřejnění: 5. února 2025
