La construcción de un nuevo sistema eléctrico es un proyecto complejo y sistemático. Debe considerar simultáneamente la coordinación de la seguridad y la estabilidad energéticas, la creciente proporción de nuevas energías y el costo razonable del sistema. Debe gestionar la relación entre la transformación limpia de las centrales térmicas, la penetración ordenada de energías renovables como la eólica y la pluvial, la construcción de capacidades de coordinación y ayuda mutua de la red eléctrica, y la asignación racional de recursos flexibles. La planificación científica del proceso de construcción del nuevo sistema eléctrico es la base para alcanzar el objetivo de alcanzar el pico de emisiones de carbono y la neutralización de las emisiones, y también constituye el marco y la guía para el desarrollo de las diversas entidades del nuevo sistema eléctrico.
Para finales de 2021, la capacidad instalada de energía de carbón en China superará los 1.100 millones de kilovatios, lo que representa el 46,67% de la capacidad instalada total de 2.378 millones de kilovatios, y la capacidad generada de energía de carbón será de 5.042.600 millones de kilovatios hora, lo que representa el 60,06% de la capacidad generada total de 8.395.900 millones de kilovatios hora. La presión sobre la reducción de emisiones es enorme, por lo que es necesario reducir la capacidad para garantizar la seguridad del suministro. La capacidad instalada de energía eólica y solar es de 635 millones de kilovatios, lo que representa solo el 11,14% de la capacidad total de desarrollo tecnológico de 5.700 millones de kilovatios, y la capacidad de generación de energía es de 982.800 millones de kilovatios hora, lo que representa solo el 11,7% de la capacidad total de generación de energía. La capacidad instalada y la capacidad de generación de energía de la energía eólica y solar tienen un enorme margen de mejora y necesitan acelerar la penetración en la red eléctrica. Existe una grave falta de recursos de flexibilidad del sistema. La capacidad instalada de fuentes de energía reguladas flexibles, como el almacenamiento por bombeo y la generación de energía a gas, representa solo el 6,1% de la capacidad instalada total. En particular, la capacidad instalada total de almacenamiento por bombeo es de 36,39 millones de kilovatios, lo que representa solo el 1,53% de la capacidad instalada total. Se deben realizar esfuerzos para acelerar el desarrollo y la construcción. Además, se debe utilizar tecnología de simulación digital para predecir la producción de nueva energía en el lado de la oferta, controlar con precisión y aprovechar el potencial de la gestión del lado de la demanda, y expandir la proporción de transformación flexible de grandes grupos electrógenos contra incendios. Mejorar la capacidad de la red eléctrica para optimizar la asignación de recursos en un amplio rango para abordar el problema de la capacidad de regulación insuficiente del sistema. Al mismo tiempo, algunos organismos principales en el sistema pueden proporcionar servicios con funciones similares, como la configuración del almacenamiento de energía y la adición de líneas de unión en la red eléctrica pueden mejorar el flujo de energía local, y la configuración de plantas de energía de almacenamiento por bombeo puede reemplazar algunos condensadores. En este caso, el desarrollo coordinado de cada tema, la asignación óptima de recursos y el ahorro de costes económicos dependen de una planificación científica y razonable y deben coordinarse desde un alcance mayor y una escala temporal más larga.
En la era tradicional del sistema eléctrico, donde la fuente sigue a la carga, la planificación del suministro eléctrico y de la red eléctrica en China presenta algunos problemas. En la era del nuevo sistema eléctrico, con el desarrollo conjunto de "fuente, red, carga y almacenamiento", la importancia de la planificación colaborativa se intensifica aún más. El almacenamiento por bombeo, como una fuente de energía limpia y flexible clave en el sistema eléctrico, desempeña un papel fundamental para garantizar la seguridad de la gran red eléctrica, al contribuir al consumo de energía limpia y optimizar su funcionamiento. Aún más importante, debemos fortalecer las directrices de planificación y considerar plenamente la conexión entre nuestro propio desarrollo y las necesidades de construcción del nuevo sistema eléctrico. Desde la entrada en vigor del “Decimocuarto Plan Quinquenal”, el Estado ha emitido sucesivamente documentos como el Plan de Desarrollo a Mediano y Largo Plazo para el Almacenamiento por Bombeo (2021-2035), el Plan de Desarrollo a Mediano y Largo Plazo para la Industria de la Energía del Hidrógeno (2021-2035) y el Plan de Desarrollo de Energías Renovables para el “Decimocuarto Plan Quinquenal” (FGNY [2021] N.º 1445), pero se limitan a esta industria. El “Decimocuarto Plan Quinquenal” para el desarrollo energético, de gran importancia para la planificación y la orientación general de la industria energética, no se ha publicado oficialmente. Se sugiere que el departamento nacional competente emita un plan a mediano y largo plazo para la construcción de un nuevo sistema energético que oriente la formulación y el ajuste continuo de otros planes en la industria energética, a fin de lograr el objetivo de optimizar la asignación de recursos.
Desarrollo sinérgico del almacenamiento por bombeo y del almacenamiento de nuevas energías
A finales de 2021, China había puesto en funcionamiento 5,7297 millones de kilovatios de nuevo almacenamiento de energía, incluyendo el 89,7 % de baterías de iones de litio, el 5,9 % de baterías de plomo, el 3,2 % de aire comprimido y el 1,2 % de otras formas. La capacidad instalada de almacenamiento por bombeo es de 36,39 millones de kilovatios, más de seis veces la del nuevo tipo de almacenamiento de energía. Tanto el nuevo almacenamiento de energía como el almacenamiento por bombeo son componentes importantes del nuevo sistema eléctrico. La disposición conjunta en el sistema eléctrico puede aprovechar sus respectivas ventajas y mejorar aún más la capacidad de regulación del sistema. Sin embargo, existen diferencias obvias entre ambos en cuanto a su función y escenarios de aplicación.
El almacenamiento de nueva energía se refiere a nuevas tecnologías de almacenamiento de energía distintas del bombeo, incluyendo el almacenamiento de energía electroquímica, el volante de inercia, el aire comprimido, el almacenamiento de energía de hidrógeno (amoníaco), etc. La mayoría de las nuevas centrales eléctricas de almacenamiento de energía ofrecen las ventajas de un corto período de construcción y una selección de ubicación sencilla y flexible, pero la economía actual no es ideal. Entre ellas, la escala de almacenamiento de energía electroquímica es generalmente de 10 a 100 MW, con una velocidad de respuesta de decenas a cientos de milisegundos, alta densidad energética y buena precisión de ajuste. Es principalmente adecuado para escenarios de aplicación de reducción de picos distribuidos, generalmente conectados a la red de distribución de baja tensión o al lado de la nueva central eléctrica, y técnicamente adecuado para entornos de ajuste rápido y frecuente, como la modulación de frecuencia primaria y secundaria. El almacenamiento de energía de aire comprimido utiliza aire como medio, que se caracteriza por su gran capacidad, múltiples cargas y descargas, y una larga vida útil. Sin embargo, la eficiencia actual es relativamente baja. El almacenamiento de energía de aire comprimido es la tecnología de almacenamiento de energía más similar al almacenamiento de bombeo. En zonas desérticas, como el desierto de Gobi, y otras donde no es adecuado el almacenamiento por bombeo, el almacenamiento de energía mediante aire comprimido puede complementar eficazmente el consumo de nuevas energías en paisajes de gran escala, con un gran potencial de desarrollo. El hidrógeno es un importante vector para el uso eficiente y a gran escala de las energías renovables. Sus características de almacenamiento de energía a gran escala y de largo plazo pueden promover la distribución óptima de la energía heterogénea entre regiones y estaciones. Constituye un componente clave del futuro sistema energético nacional y tiene amplias perspectivas de aplicación.
Por el contrario, las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo presentan una alta madurez técnica, gran capacidad, larga vida útil, alta confiabilidad y un buen rendimiento. Son adecuadas para escenarios con alta demanda de capacidad o potencia de ahorro de picos, y se conectan a la red principal a un nivel de voltaje más alto. Considerando los requisitos de reducción de picos de carbono y la neutralización de carbono, y el hecho de que el progreso previo en el desarrollo es relativamente lento, para acelerar el desarrollo de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo y cumplir con los requisitos de rápido aumento de la capacidad instalada, se ha acelerado aún más el ritmo de construcción estandarizada de centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo en China. La construcción estandarizada es una medida importante para abordar diversas dificultades y desafíos una vez que la central eléctrica de almacenamiento por bombeo entra en el período pico de desarrollo, construcción y producción. Ayuda a acelerar el progreso de la fabricación de equipos y a mejorar la calidad, promueve la seguridad y el orden en la construcción de infraestructura, mejora la eficiencia de la producción, operación y gestión, y es una garantía importante para el desarrollo de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo hacia una dirección eficiente.
Al mismo tiempo, el desarrollo diversificado del almacenamiento por bombeo también se valora gradualmente. En primer lugar, el plan a mediano y largo plazo para el almacenamiento por bombeo propone fortalecer el desarrollo del almacenamiento por bombeo de tamaño pequeño y mediano. El almacenamiento por bombeo de tamaño pequeño y mediano tiene las ventajas de los ricos recursos del sitio, el diseño flexible, la proximidad al centro de carga y la estrecha integración con la nueva energía distribuida, que es un complemento importante para el desarrollo del almacenamiento por bombeo. El segundo es explorar el desarrollo y la aplicación del almacenamiento por bombeo de agua de mar. El consumo conectado a la red de energía eólica marina a gran escala debe configurarse con los recursos de ajuste flexible correspondientes. Según el Aviso sobre la publicación de los resultados del censo de recursos de las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo de agua de mar (GNXN [2017] No. 68) emitido en 2017, los recursos de almacenamiento por bombeo de agua de mar de China se concentran principalmente en las áreas marinas e insulares de las cinco provincias costeras orientales y las tres provincias costeras meridionales, tiene una buena perspectiva de desarrollo. Finalmente, la capacidad instalada y las horas de utilización se consideran en conjunto con la demanda de regulación de la red eléctrica. Con la creciente proporción de nueva energía y la tendencia a convertirse en la principal fuente de suministro energético en el futuro, se requerirá una gran capacidad y almacenamiento de energía a largo plazo. En el emplazamiento de la central, se deberá considerar el aumento de la capacidad de almacenamiento y la ampliación de las horas de utilización, sin estar sujeto a la restricción de factores como el índice de costo de la capacidad unitaria y sin estar vinculado a la demanda del sistema.
Por lo tanto, en la situación actual de escasez de recursos flexibles en el sistema eléctrico chino, el almacenamiento por bombeo y el almacenamiento de nuevas energías presentan amplias perspectivas de desarrollo. Dadas sus diferencias técnicas, considerando plenamente los diferentes escenarios de acceso, las necesidades reales del sistema eléctrico regional y las limitaciones de seguridad, estabilidad, consumo de energía limpia y otras condiciones límite, se debe implementar un diseño colaborativo en cuanto a capacidad y diseño para lograr el máximo efecto.
Influencia del mecanismo de precios de la electricidad en el desarrollo de la energía de almacenamiento por bombeo
El almacenamiento por bombeo abastece a todo el sistema eléctrico, incluyendo el suministro, la red eléctrica y los usuarios, y todas las partes se benefician de él de forma no competitiva ni exclusiva. Desde una perspectiva económica, los productos que proporciona el almacenamiento por bombeo son productos públicos del sistema eléctrico y prestan servicios públicos para su funcionamiento eficiente.
Antes de la reforma del sistema eléctrico, el Estado había promulgado políticas para aclarar que el almacenamiento por bombeo abastecía principalmente a la red eléctrica y era operado principalmente por las empresas operadoras de la red eléctrica, de forma unificada o arrendada. En aquel entonces, el gobierno formulaba de manera uniforme el precio de la electricidad conectada a la red y el precio de venta. Los principales ingresos de la red eléctrica provenían de la diferencia entre los precios de compra y venta. La política vigente establecía, en esencia, que el costo del almacenamiento por bombeo debía recuperarse de la diferencia entre los precios de compra y venta de la red eléctrica, y unificaba el canal de dragado.
Tras la reforma del precio de la transmisión y distribución de electricidad, el Aviso de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma sobre Asuntos Relacionados con la Mejora del Mecanismo de Formación de Precios de las Centrales de Bombeo (FGJG [2014] No. 1763) aclaró que se aplicaba el precio de la electricidad en dos partes a la energía de bombeo, verificado según el principio de costo razonable más ingresos permitidos. El cargo por capacidad eléctrica y las pérdidas de bombeo de las centrales de bombeo se incluyen en la contabilidad unificada del costo de operación de la red eléctrica provincial local (o red eléctrica regional) como factor de ajuste del precio de la electricidad de venta, pero no se ha definido el canal de transmisión de costos. Posteriormente, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma emitió documentos sucesivamente en 2016 y 2019, estipulando que los costos relevantes de las centrales de bombeo no se incluyen en los ingresos permitidos de las empresas de la red eléctrica, ni en los costos de transmisión y distribución, lo que dificulta aún más la canalización del costo del bombeo. Además, la escala de desarrollo del almacenamiento por bombeo durante el período del “13º Plan Quinquenal” fue mucho menor de lo esperado debido a la comprensión insuficiente del posicionamiento funcional del almacenamiento por bombeo en ese momento y al tema de inversión único.
Ante este dilema, en mayo de 2021 se publicaron las Opiniones de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma sobre la Mejora del Mecanismo de Precios de la Energía de Almacenamiento por Bombeo (FGJG [2021] N.º 633). Esta política ha definido científicamente la política de precios de la electricidad de la energía de almacenamiento por bombeo. Por un lado, en combinación con el hecho objetivo de que el atributo público de la energía de almacenamiento por bombeo es fuerte y el coste no se puede recuperar a través de la electricidad, se utilizó el método de fijación de precios del periodo de operación para verificar el precio de la capacidad y recuperarlo a través del precio de transmisión y distribución; por otro lado, combinado con el ritmo de la reforma del mercado eléctrico, se explora el mercado spot del precio de la electricidad. La introducción de la política ha estimulado fuertemente la voluntad de inversión de los sujetos sociales, sentando una base sólida para el rápido desarrollo del almacenamiento por bombeo. Según las estadísticas, la capacidad de los proyectos de almacenamiento por bombeo puestos en funcionamiento, en construcción y en promoción ha alcanzado los 130 millones de kilovatios. Si todos los proyectos en construcción y promoción se ponen en funcionamiento antes de 2030, esto es más alto que la expectativa de "120 millones de kilovatios se pondrán en producción para 2030" en el Plan de Desarrollo de Mediano y Largo Plazo para Almacenamiento por Bombeo (2021-2035). En comparación con el modo tradicional de generación de energía fósil, el costo marginal de la generación de energía de nueva energía como la eólica y la electricidad es casi cero, pero el costo de consumo del sistema correspondiente es enorme y carece del mecanismo de asignación y transmisión. En este caso, en el proceso de transformación energética, para recursos con fuertes atributos públicos como el almacenamiento por bombeo, se necesitan apoyo y orientación de políticas en la etapa temprana de desarrollo para asegurar el rápido desarrollo de la industria. Bajo el entorno objetivo de que la escala de desarrollo de almacenamiento por bombeo de China es relativamente atrasada y el período de ventana de neutralización de carbono pico de carbono es relativamente corto, la introducción de la nueva política de precios de la electricidad ha jugado un papel importante en la promoción del desarrollo de la industria de almacenamiento por bombeo.
La transformación del suministro energético, de la energía fósil convencional a la energía renovable intermitente, determina que el principal coste de los precios de la electricidad cambie del coste de los combustibles fósiles al de las energías renovables y a una regulación flexible de la construcción de recursos. Debido a la dificultad y al largo plazo de la transformación, el proceso de establecimiento del sistema de producción de energía a base de carbón de China y el nuevo sistema de energía basado en energías renovables coexistirá durante mucho tiempo, lo que nos exige fortalecer aún más el objetivo climático de alcanzar el pico de carbono y la neutralización de las emisiones. Al inicio de la transformación energética, la construcción de infraestructura, que ha contribuido significativamente a promover la transformación hacia energías limpias, debe estar impulsada por las políticas y el mercado, reducir la interferencia y la orientación errónea de la búsqueda de beneficios del capital en la estrategia general y asegurar la dirección correcta de la transformación hacia energías limpias y bajas en carbono.
Con el pleno desarrollo de las energías renovables y su gradual consolidación como principal proveedor de energía, la construcción del mercado eléctrico chino también está en constante mejora y maduración. Los recursos de regulación flexible se convertirán en la principal demanda del nuevo sistema eléctrico, y la oferta de sistemas de almacenamiento por bombeo y de almacenamiento de nuevas energías será más abundante. En ese momento, la construcción de energías renovables y recursos de regulación flexible estará impulsada principalmente por las fuerzas del mercado. El mecanismo de precios de los sistemas de almacenamiento por bombeo y otros componentes principales reflejará fielmente la relación entre la oferta y la demanda del mercado, lo que reflejará una competitividad plena.
Comprender correctamente el efecto de reducción de emisiones de carbono del almacenamiento por bombeo
Las centrales eléctricas de bombeo ofrecen importantes ventajas en materia de ahorro energético y reducción de emisiones. En el sistema eléctrico tradicional, su papel en la conservación de energía y la reducción de emisiones se refleja principalmente en dos aspectos. El primero consiste en sustituir la energía térmica del sistema para la regulación de la carga máxima, generar energía en condiciones de carga máxima, reducir el número de arranques y paradas de las centrales térmicas para la regulación de la carga máxima y bombear agua a baja carga, reduciendo así el rango de presión de las centrales térmicas, contribuyendo así a la conservación de energía y la reducción de emisiones. El segundo consiste en proporcionar seguridad y estabilidad, mediante modulación de frecuencia, modulación de fase, reserva rotatoria y reserva de emergencia, y aumentar la tasa de carga de todas las centrales térmicas del sistema al sustituirlas por la reserva de emergencia, con el fin de reducir el consumo de carbón de las centrales térmicas y contribuir a la conservación de energía y la reducción de emisiones.
Con la construcción de un nuevo sistema eléctrico, el ahorro energético y la reducción de emisiones de la acumulación por bombeo presentan nuevas características. Por un lado, desempeñará un papel más importante en la reducción de picos de demanda, facilitando el consumo a gran escala de energía eólica y otras nuevas energías conectadas a la red, lo que aportará importantes beneficios en la reducción de emisiones al sistema en su conjunto. Por otro lado, desempeñará un papel de apoyo seguro y estable, como la modulación de frecuencia, la modulación de fase y el modo de espera rotatorio, para ayudar al sistema a superar problemas como la producción inestable de nueva energía y la falta de inercia causada por la alta proporción de equipos electrónicos de potencia, mejorando aún más la proporción de penetración de nuevas energías en el sistema eléctrico y reduciendo así las emisiones causadas por el consumo de energía fósil. Los factores que influyen en la demanda de regulación del sistema eléctrico incluyen las características de la carga, la proporción de nuevas conexiones a la red eléctrica y la transmisión eléctrica externa regional. Con la construcción de un nuevo sistema eléctrico, el impacto de las nuevas conexiones a la red eléctrica en la demanda de regulación del sistema eléctrico superará gradualmente las características de la carga, y la contribución de la acumulación por bombeo en la reducción de emisiones de carbono en este proceso será más significativa.
China tiene un plazo breve y una ardua tarea para alcanzar el pico de emisiones de carbono y la neutralización de las mismas. La Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma emitió el Plan para la Mejora del Control Dual de la Intensidad y la Cantidad Total del Consumo Energético (FGHZ [2021] N.° 1310) para asignar indicadores de control de emisiones a todo el país y así controlar razonablemente el consumo energético. Por lo tanto, es necesario evaluar adecuadamente y prestar la debida atención a los aspectos que pueden contribuir a la reducción de emisiones. Sin embargo, actualmente, los beneficios de la acumulación por bombeo en la reducción de emisiones de carbono no se han reconocido adecuadamente. En primer lugar, las unidades pertinentes carecen de la base institucional, como la metodología del carbono en la gestión energética del almacenamiento por bombeo, y en segundo lugar, los principios funcionales del almacenamiento por bombeo en otras áreas de la sociedad fuera de la industria energética aún no se comprenden bien, lo que lleva a la contabilidad actual de emisiones de carbono de algunos pilotos de comercio de emisiones de carbono para plantas de energía de almacenamiento por bombeo de acuerdo con las directrices para la contabilidad y presentación de informes de emisiones de dióxido de carbono de la empresa (unidad), y tomando toda la electricidad bombeada como base de cálculo de emisiones. La central de energía de almacenamiento por bombeo se ha convertido en una "unidad de descarga clave", lo que genera muchos inconvenientes para el funcionamiento normal de la central de energía de almacenamiento por bombeo y también provoca una gran incomprensión del público.
A largo plazo, para comprender correctamente el efecto de reducción de emisiones de carbono del almacenamiento por bombeo y definir su mecanismo de gestión del consumo energético, es necesario establecer una metodología aplicable en combinación con los beneficios generales de reducción de emisiones de carbono del almacenamiento por bombeo en el sistema eléctrico, cuantificar dichos beneficios y formar una compensación contra la cuota insuficiente internamente, que pueda utilizarse para transacciones externas en el mercado de carbono. Sin embargo, debido al inicio incierto del CCER y a la limitación del 5% en la compensación de emisiones, también existen incertidumbres en el desarrollo de la metodología. Con base en la situación actual, se recomienda que la eficiencia de conversión integral se tome explícitamente como el principal indicador de control del consumo total de energía y los objetivos de conservación de energía de las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo a nivel nacional, a fin de reducir las limitaciones para el desarrollo saludable del almacenamiento por bombeo en el futuro.
Hora de publicación: 29 de noviembre de 2022
