La construcción de un nuevo sistema eléctrico es un proyecto complejo y sistemático. Requiere considerar la coordinación de la seguridad y la estabilidad del suministro eléctrico, la creciente proporción de energías renovables y un costo razonable del sistema. Es necesario gestionar la relación entre la transformación limpia de las centrales térmicas, la integración ordenada de energías renovables como la eólica y la pluvial, la construcción de capacidades de coordinación y apoyo mutuo en la red eléctrica, y la asignación racional de recursos flexibles. La planificación científica de la ruta de construcción del nuevo sistema eléctrico es fundamental para lograr el objetivo de limitar la generación de carbono y neutralizar las emisiones, y también constituye el límite y la guía para el desarrollo de los diversos actores del nuevo sistema.
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 de generación de energía de carbón será de 5.042,60 millones de kilovatios-hora, lo que representa el 60,06% de la capacidad de generación total de 8.395,90 millones de kilovatios-hora. La presión para reducir las 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 tecnológica total desarrollable 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 de generación de energía total. La capacidad instalada y la capacidad de generación de energía eólica y solar tienen un enorme margen de mejora y necesitan acelerar su penetración en la red eléctrica. Hay 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 del 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 la 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 ampliar la proporción de transformación flexible de grandes grupos electrógenos de fuego Mejorar la capacidad de la red eléctrica para optimizar la asignación de recursos en un amplio rango para abordar el problema de la insuficiente capacidad de regulación del sistema. Al mismo tiempo, algunos elementos principales del sistema pueden proporcionar servicios con funciones similares, como la configuración del almacenamiento de energía y la adición de líneas de interconexión en la red eléctrica pueden mejorar el flujo de energía local, y la configuración de centrales hidroeléctricas de bombeo puede reemplazar algunos condensadores. En este caso, el desarrollo coordinado de cada materia, la asignación óptima de recursos y el ahorro de costes económicos dependen de una planificación científica y razonable, y deben coordinarse desde una perspectiva más amplia y a largo plazo.
En la era tradicional del sistema eléctrico, donde la fuente sigue a la demanda, la planificación del suministro y la red eléctrica en China presentaba algunos problemas. En la era del nuevo sistema eléctrico, con el desarrollo conjunto de la fuente, la red, la carga y el almacenamiento, la importancia de la planificación colaborativa se ve aún más acentuada. El almacenamiento por bombeo, como fuente de energía limpia y flexible, desempeña un papel fundamental para garantizar la seguridad de la red eléctrica, fomentar el consumo de energía limpia y optimizar el funcionamiento del sistema. Más importante aún, debemos fortalecer la planificación y considerar plenamente la relación entre nuestro desarrollo y las necesidades de construcción del nuevo sistema eléctrico. Desde su entrada en el “Decimocuarto Plan Quinquenal”, el Estado ha emitido sucesivamente documentos como el Plan de Desarrollo a Medio y Largo Plazo para el Almacenamiento por Bombeo (2021-2035), el Plan de Desarrollo a Medio y Largo Plazo para la Industria de la Energía de Hidrógeno (2021-2035) y el Plan de Desarrollo de Energías Renovables para el “Decimocuarto Plan Quinquenal” (FGNY [2021] N.º 1445), pero estos se limitan a esta industria. El “Decimocuarto Plan Quinquenal” para el desarrollo energético, que es de gran importancia para la planificación y orientación general de la industria energética, no se ha publicado oficialmente. Se sugiere que el departamento nacional competente emita un plan a medio y largo plazo para la construcción de un nuevo sistema energético que sirva de guía para la formulación y el ajuste continuo de otros planes en la industria energética, con el fin de lograr el objetivo de optimizar la asignación de recursos.
Desarrollo sinérgico del almacenamiento por bombeo y el almacenamiento de energías nuevas.
A finales de 2021, China había puesto en funcionamiento 5,7297 millones de kilovatios de almacenamiento de energía renovable, incluyendo un 89,7% de baterías de iones de litio, un 5,9% de baterías de plomo, un 3,2% de aire comprimido y un 1,2% de otras formas. La capacidad instalada de almacenamiento por bombeo es de 36,39 millones de kilovatios, más de seis veces superior a la del almacenamiento de energía renovable. Tanto el almacenamiento de energía renovable como el almacenamiento por bombeo son componentes importantes del nuevo sistema eléctrico. Su integración en el sistema eléctrico permite aprovechar sus respectivas ventajas y mejorar aún más la capacidad de regulación del sistema. Sin embargo, existen diferencias evidentes entre ambos en cuanto a su funcionamiento y escenarios de aplicación.
El almacenamiento de energía nueva se refiere a tecnologías de almacenamiento de energía nuevas distintas del almacenamiento por bombeo, incluyendo el almacenamiento de energía electroquímica, volante de inercia, aire comprimido, almacenamiento de energía de hidrógeno (amoniaco), etc. La mayoría de las centrales de almacenamiento de energía nueva tienen las ventajas de un corto período de construcción y una selección de sitio simple y flexible, pero la economía actual no es ideal. Entre ellas, la escala de almacenamiento de energía electroquímica generalmente es de 10 a 100 MW, con una velocidad de respuesta de decenas a cientos de milisegundos, alta densidad de energía y buena precisión de ajuste. Es principalmente adecuada para escenarios de aplicación de reducción de picos distribuidos, generalmente conectada a la red de distribución de baja tensión o al lado de la central de energía nueva, y técnicamente adecuada para entornos de ajuste frecuente y rápido, como la modulación de frecuencia primaria y la modulación de frecuencia secundaria. El almacenamiento de energía de aire comprimido usa aire como medio, que tiene las características de gran capacidad, múltiples ciclos de carga y descarga, y 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 por bombeo. Para zonas desérticas, desiertos de Gobi y otras áreas donde no es viable instalar sistemas de almacenamiento por bombeo, el almacenamiento de energía mediante aire comprimido puede complementar eficazmente el consumo de energías renovables en grandes instalaciones, con un gran potencial de desarrollo. El hidrógeno es un importante vector para la utilización eficiente y a gran escala de energías renovables. Sus características de almacenamiento de energía a gran escala y a largo plazo permiten optimizar la distribución de energía heterogénea en diferentes regiones y estaciones. Constituye una parte fundamental del futuro sistema energético nacional y cuenta con amplias perspectivas de aplicación.
En contraste, las centrales hidroeléctricas de bombeo poseen una alta madurez técnica, gran capacidad, larga vida útil, alta fiabilidad y buena rentabilidad. Son idóneas para escenarios con una gran demanda de capacidad o potencia para la reducción de picos de demanda, y se conectan a la red principal a un nivel de voltaje más alto. Considerando los requisitos de reducción de picos de carbono y neutralización de carbono, y dado que el progreso de desarrollo anterior fue relativamente lento, para acelerar el desarrollo de la energía hidroeléctrica de bombeo y lograr el rápido aumento de la capacidad instalada, se ha acelerado aún más el ritmo de construcción estandarizada de centrales hidroeléctricas de bombeo en China. La construcción estandarizada es una medida importante para abordar las diversas dificultades y desafíos que surgen cuando la central hidroeléctrica de bombeo entra en el período de máxima actividad 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 infraestructuras, mejora la eficiencia de la producción, operación y gestión, y es una garantía importante para el desarrollo de la energía hidroeléctrica de bombeo hacia una dirección más 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 de almacenamiento por bombeo de pequeña y mediana escala. El almacenamiento por bombeo de pequeña y mediana escala tiene las ventajas de abundantes recursos de sitio, diseño flexible, proximidad al centro de carga y estrecha integración con energías renovables distribuidas, lo que es un complemento importante para el desarrollo del almacenamiento por bombeo. En segundo lugar, se explora 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) publicado 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, lo que presenta buenas perspectivas de desarrollo. Finalmente, la capacidad instalada y las horas de utilización se consideran en su conjunto en combinación con la demanda de regulación de la red eléctrica. Con el creciente uso de energías renovables y su tendencia a convertirse en la principal fuente de suministro energético en el futuro, se requerirá un almacenamiento de energía de gran capacidad y a largo plazo. En las estaciones de almacenamiento adecuadas, se deberá considerar la posibilidad de aumentar la capacidad de almacenamiento y extender las horas de uso, sin que esté sujeto a restricciones como el índice de costo unitario por capacidad, y de forma independiente de 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 energías renovables presentan amplias perspectivas de desarrollo. Considerando las diferencias en sus características técnicas, y teniendo en cuenta los distintos escenarios de acceso, las necesidades reales del sistema eléctrico regional y las limitaciones impuestas por la seguridad, la estabilidad, el consumo de energía limpia y otras condiciones, se debe llevar a cabo una planificación colaborativa en cuanto a capacidad y distribución para lograr un resultado óptimo.
Influencia del mecanismo de precios de la electricidad en el desarrollo del almacenamiento por bombeo
El almacenamiento por bombeo beneficia 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 bienes públicos del sistema eléctrico y brindan servicios públicos para el funcionamiento eficiente del mismo.
Antes de la reforma del sistema eléctrico, el Estado había emitido políticas que dejaban claro que el almacenamiento por bombeo servía principalmente a la red eléctrica y era operado principalmente por las empresas operadoras de la red eléctrica de forma unificada o mediante arrendamiento. En aquel entonces, el gobierno fijaba de forma uniforme el precio de la electricidad en la red y el precio de venta. Los principales ingresos de la red eléctrica provenían de la diferencia entre el precio de compra y el de venta. La política vigente definía esencialmente que el costo del almacenamiento por bombeo debía recuperarse de la diferencia entre el precio de compra y el de venta de la red eléctrica, y unificaba el dragado del canal.
Tras la reforma del precio de la electricidad de transmisión y distribución, 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 Hidroeléctricas de Bombeo (FGJG [2014] N.º 1763) dejó claro que el precio de la electricidad en dos partes se aplicaba a las centrales hidroeléctricas de bombeo, lo cual se verificó según el principio de costo razonable más ingresos permitidos. El cargo por capacidad de electricidad y la pérdida de bombeo de las centrales hidroeléctricas de bombeo se incluyen en la contabilidad unificada del costo de operación de la red eléctrica local provincial (o red eléctrica regional) como un factor de ajuste del precio de venta de electricidad, pero el canal de transmisión de costos no se aclara. Posteriormente, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma emitió documentos sucesivamente en 2016 y 2019, estipulando que los costos relevantes de las centrales hidroeléctricas de bombeo no se incluyen en los ingresos permitidos de las empresas de la red eléctrica, y los costos de las centrales hidroeléctricas de bombeo no se incluyen en los costos de precios de transmisión y distribución, lo que corta aún más la vía para canalizar el costo del almacenamiento por bombeo. Además, la escala de desarrollo del almacenamiento por bombeo durante el período del "13.º Plan Quinquenal" fue mucho menor de lo esperado debido a la comprensión insuficiente del posicionamiento funcional del almacenamiento por bombeo en ese momento y a que se centraba en un único tema de inversión.
Ante este dilema, en mayo de 2021 se publicó el Dictamen 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 definió científicamente la política de precios de la electricidad para la energía de almacenamiento por bombeo. Por un lado, considerando el hecho objetivo de que el valor social de la energía de almacenamiento por bombeo es elevado y que su costo no puede recuperarse mediante la electricidad, se utilizó el método de precios por período de operación para verificar el precio de la capacidad y recuperarlo a través del precio de transmisión y distribución. Por otro lado, en consonancia con el ritmo de la reforma del mercado eléctrico, se exploró el mercado spot de precios de la electricidad. La introducción de esta política ha estimulado considerablemente la voluntad de inversión de los agentes 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 en operación, en construcción y en promoción ha alcanzado los 130 millones de kilovatios. Si todos los proyectos en construcción y promoción entran en funcionamiento antes de 2030, esto supera la expectativa de "120 millones de kilovatios en producción para 2030" en el Plan de Desarrollo a Medio y Largo Plazo para el Almacenamiento por Bombeo (2021-2035). En comparación con el modo tradicional de generación de energía fósil, el costo marginal de generación de energía de energías nuevas como la eólica y la eléctrica es casi cero, pero el costo de consumo del sistema correspondiente es enorme y carece de un 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 necesita apoyo y orientación política en la etapa inicial de desarrollo para garantizar el rápido desarrollo de la industria. En el contexto objetivo de que la escala de desarrollo del almacenamiento por bombeo en China es relativamente lenta y el período de ventana de neutralización de carbono pico es relativamente corto, la introducción de la nueva política de precios de la electricidad ha jugado un papel importante en el impulso del desarrollo de la industria del almacenamiento por bombeo.
La transformación del suministro energético, desde la energía fósil convencional hasta la energía renovable intermitente, implica que el principal costo de los precios de la electricidad pasa del costo de los combustibles fósiles al costo de la energía renovable y a una regulación flexible de la construcción de recursos. Debido a la dificultad y la naturaleza a largo plazo de esta transformación, el proceso de establecimiento del sistema de producción de energía basado en carbón de China y el nuevo sistema de energía renovable coexistirán durante mucho tiempo, lo que exige que reforcemos aún más el objetivo climático de limitar la emisión de carbono y neutralizarla. Al inicio de la transformación energética, la construcción de infraestructura, que ha contribuido significativamente a promover la transición hacia la energía limpia, debe estar impulsada por políticas y por el mercado, reduciendo la interferencia y la orientación errónea de la búsqueda de ganancias de capital en la estrategia general, y asegurando la dirección correcta de la transición hacia una energía limpia y baja en carbono.
Con el pleno desarrollo de las energías renovables y su gradual consolidación como principal proveedor de energía, el mercado eléctrico chino se encuentra en constante mejora y maduración. Los recursos de regulación flexible se convertirán en la principal demanda del nuevo sistema eléctrico, y la oferta de almacenamiento por bombeo y de energías renovables será más suficiente. 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 del almacenamiento por bombeo y otros componentes clave 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 hidroeléctricas de bombeo ofrecen importantes beneficios en cuanto a ahorro energético y reducción de emisiones. En el sistema eléctrico tradicional, el papel del almacenamiento por bombeo en la conservación de energía y la reducción de emisiones se refleja principalmente en dos aspectos. El primero consiste en sustituir la generación de energía térmica en el sistema para la regulación de la carga máxima, generando energía en esos momentos, reduciendo así el número de arranques y paradas de las unidades térmicas para la regulación de la carga máxima y bombeando agua a baja carga, lo que reduce el rango de carga de presión de las unidades térmicas y, por consiguiente, contribuye a la conservación de energía y la reducción de emisiones. El segundo aspecto es su función de apoyo a la seguridad y la estabilidad, mediante la modulación de frecuencia, la modulación de fase, la reserva rotativa y la reserva de emergencia, y el aumento de la tasa de carga de todas las unidades térmicas del sistema al sustituirlas por unidades de reserva de emergencia, lo que reduce el consumo de carbón de las unidades térmicas y contribuye a la conservación de energía y la reducción de emisiones.
Con la construcción de un nuevo sistema eléctrico, el efecto de ahorro de energía y reducción de emisiones del almacenamiento por bombeo muestra nuevas características sobre la base existente. Por un lado, desempeñará un papel más importante en la reducción de picos para ayudar a la energía eólica a gran escala y al consumo conectado a la red de otras energías renovables, lo que aportará enormes beneficios de reducción de emisiones al sistema en su conjunto; por otro lado, desempeñará un papel de soporte seguro y estable, como la modulación de frecuencia, la modulación de fase y la reserva rotativa, para ayudar al sistema a superar problemas como la salida inestable de energías renovables y la falta de inercia causada por la alta proporción de equipos electrónicos de potencia, mejorando aún más la proporción de penetración de energías renovables en el sistema eléctrico, para así reducir 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 conexión a la red de energías renovables y la transmisión de energía externa regional. Con la construcción de un nuevo sistema eléctrico, el impacto de la conexión a la red de energías renovables en la demanda de regulación del sistema eléctrico superará gradualmente las características de la carga, y el papel de reducción de emisiones de carbono del almacenamiento por bombeo en este proceso será más significativo.
China tiene un plazo ajustado y una tarea ardua para alcanzar el pico de emisiones de carbono y la neutralización de carbono. 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 de Energía (FGHZ [2021] N.° 1310) para asignar indicadores de control de emisiones a todo el país y así controlar razonablemente el consumo de energía. Por lo tanto, es fundamental evaluar correctamente y prestar la debida atención a los factores que pueden contribuir a la reducción de emisiones. Sin embargo, en la actualidad, los beneficios de la reducción de emisiones de carbono del almacenamiento por bombeo 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 eléctrica aún no se comprenden bien, lo que lleva a que la contabilidad actual de las emisiones de carbono de algunos pilotos de comercio de emisiones de carbono para centrales hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo de acuerdo con las directrices para la contabilidad y la 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 hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo se ha convertido en una "unidad de descarga clave", lo que trae muchos inconvenientes para el funcionamiento normal de la central hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo, y también causa una gran confusión en el público.
A largo plazo, para comprender correctamente el efecto de reducción de emisiones de carbono del almacenamiento por bombeo y optimizar su mecanismo de gestión del consumo energético, es necesario establecer una metodología aplicable que, en combinación con los beneficios generales de reducción de emisiones de carbono del almacenamiento por bombeo en el sistema eléctrico, cuantifique dichos beneficios y genere una compensación interna frente a la cuota insuficiente, la cual pueda utilizarse en transacciones en el mercado externo de carbono. Sin embargo, debido a la incertidumbre sobre el inicio del CCER y la limitación del 5 % en la compensación de emisiones, también existen incertidumbres en el desarrollo de la metodología. En base a la situación actual, se recomienda que la eficiencia de conversión integral se considere explícitamente como el principal indicador de control del consumo energético total y los objetivos de conservación de energía de las centrales hidroeléctricas de bombeo a nivel nacional, con el fin de reducir las limitaciones para el desarrollo sostenible del almacenamiento por bombeo en el futuro.
Fecha de publicación: 29 de noviembre de 2022
