Uue elektrisüsteemi ehitamine on keerukas ja süstemaatiline projekt. See peab arvestama elektrienergia varustuskindluse ja stabiilsuse koordineerimise, uue energia osakaalu suurenemise ja süsteemi mõistlike kuludega. See peab käsitlema soojuselektrijaamade puhta ümberkujundamise, taastuvenergia (nt tuule- ja vihmaenergia) korrapärase kasutuselevõtu, elektrivõrgu koordineerimise ja vastastikuse abi võimekuse ning paindlike ressursside ratsionaalse jaotamise vahelist seost. Uue elektrisüsteemi ehitustee teaduslik planeerimine on süsinikuheite tipptaseme saavutamise ja süsiniku neutraliseerimise eesmärgi saavutamise alus ning ühtlasi uue elektrisüsteemi erinevate üksuste arendamise piir ja juhis.
2021. aasta lõpuks ületab Hiina söeküttel töötava energia installeeritud võimsus 1,1 miljardit kilovatti, mis moodustab 46,67% 2,378 miljardi kilovati suurusest installeeritud koguvõimsusest, ning söeküttel töötava energia toodetud võimsus on 5042,6 miljardit kilovatt-tundi, mis moodustab 60,06% 8395,9 miljardi kilovatt-tunni suurusest kogutoodangust. Heitkoguste vähendamise surve on tohutu, seega on varustuskindluse tagamiseks vaja võimsust vähendada. Tuule- ja päikeseenergia installeeritud võimsus on 635 miljonit kilovatti, mis moodustab vaid 11,14% 5,7 miljardi kilovati suurusest tehnoloogiliselt arendatavast koguvõimsusest, ning elektrienergia tootmisvõimsus on 982,8 miljardit kilovatt-tundi, mis moodustab vaid 11,7% elektrienergia tootmisvõimsusest. Tuule- ja päikeseenergia installeeritud võimsusel ja elektrienergia tootmisvõimsusel on tohutult arenguruumi ning vaja on kiirendada elektrivõrgus levikut. Süsteemi paindlikkuse ressurssidest on tõsine puudus. Paindlike reguleeritud energiaallikate, näiteks pumpelektrijaamade ja gaasiküttel töötavate elektrijaamade paigaldatud võimsus moodustab vaid 6,1% kogu paigaldatud võimsusest. Eelkõige on pumpelektrijaamade paigaldatud koguvõimsus 36,39 miljonit kilovatti, mis moodustab vaid 1,53% kogu paigaldatud võimsusest. Tuleks teha jõupingutusi arenduse ja ehituse kiirendamiseks. Lisaks tuleks digitaalset simulatsioonitehnoloogiat kasutada uue energia toodangu ennustamiseks pakkumise poolel, nõudluse poole juhtimise täpseks juhtimiseks ja potentsiaali ärakasutamiseks ning suurte tulegeneraatorite paindliku ümberkujundamise osakaalu laiendamiseks. Parandada elektrivõrgu võimet optimeerida ressursside jaotust laias vahemikus, et lahendada ebapiisava süsteemi reguleerimisvõimsuse probleem. Samal ajal saavad mõned süsteemi põhiüksused pakkuda sarnaseid funktsioone omavaid teenuseid, näiteks energia salvestamise konfigureerimine ja ühendusliinide lisamine elektrivõrku võib parandada kohalikku energiavoogu ning pumpelektrijaamade konfigureerimine võib asendada mõningaid kondensaatoreid. Sellisel juhul sõltuvad iga õppeaine koordineeritud arendamine, ressursside optimaalne jaotus ja majanduslik kokkuhoid teaduslikust ja mõistlikust planeerimisest ning neid tuleb koordineerida laiemalt ja pikema aja jooksul.
Traditsioonilisel elektrisüsteemi ajastul, kus „allikas järgneb koormusele“, on Hiinas elektrivarustuse ja elektrivõrgu planeerimisel mõningaid probleeme. Uute elektrisüsteemide ajastul, kus ühiselt arendatakse „allikas, võrk, koormus ja salvestamine“, suureneb koostööl põhineva planeerimise tähtsus veelgi. Pumpelektrijaam kui oluline puhas ja paindlik energiavarustus elektrisüsteemis mängib olulist rolli suure elektrivõrgu turvalisuse tagamisel, teenindades puhta energia tarbimist ja optimeerides süsteemi toimimist. Veelgi olulisem on see, et peaksime tugevdama planeerimisjuhiseid ja arvestama täielikult oma arenduse ja uue elektrisüsteemi ehitusvajaduste vahelise seosega. Pärast „Neljateistkümnenda viisaastakuplaani“ jõustumist on riik järjestikku välja andnud selliseid dokumente nagu pumpelektrijaamade keskmise ja pikaajalise arengukava (2021–2035), vesinikuenergia tööstuse keskmise ja pikaajalise arengukava (2021–2035) ning taastuvenergia arengukava „Neljateistkümnenda viisaastakuplaani“ jaoks (FGNY [2021] nr 1445), kuid need piirduvad selle tööstusharuga. Energeetika arendamise „Neljateistkümnendat viisaastakuplaani“, millel on energeetikatööstuse üldise planeerimise ja juhtimise seisukohast suur tähtsus, ei ole ametlikult avaldatud. On soovitatav, et riiklik pädev asutus avaldaks uue elektrisüsteemi ehitamise keskmise ja pikaajalise kava, mis juhiks teiste energeetikatööstuse plaanide koostamist ja pidevat kohandamist, et saavutada ressursside optimaalse jaotuse eesmärk.
Pumpelektrijaamade ja uute energiasalvestuslahenduste sünergiline arendamine
2021. aasta lõpuks oli Hiina kasutusele võtnud 5,7297 miljonit kilovatti uusi energiasalvestusseadmeid, sealhulgas 89,7% liitiumioonakusid, 5,9% pliiakusid, 3,2% suruõhku ja 1,2% muid vorme. Pumpelektrijaamade paigaldatud võimsus on 36,39 miljonit kilovatti, mis on enam kui kuus korda suurem kui uut tüüpi energiasalvestusseadmetel. Nii uued energiasalvestusseadmed kui ka pumpelektrijaamad on uue elektrisüsteemi olulised komponendid. Elektrisüsteemi ühine paigutus võimaldab realiseerida nende eeliseid ja veelgi suurendada süsteemi reguleerimisvõimet. Nende kahe vahel on aga funktsionaalsete ja rakenduslike stsenaariumide osas ilmseid erinevusi.
Uue energia salvestamise all peetakse silmas uusi energia salvestamise tehnoloogiaid peale pumpelektrijaamade, sealhulgas elektrokeemilist energia salvestamist, hooratta, suruõhu, vesiniku (ammoniaagi) energia salvestamist jne. Enamikul uutel energia salvestamise elektrijaamadel on lühikese ehitusperioodi ning lihtsa ja paindliku asukohavaliku eelised, kuid praegune majandus pole ideaalne. Nende hulgas on elektrokeemilise energia salvestamise ulatus üldiselt 10–100 MW, reageerimiskiirusega kümneid kuni sadu millisekundeid, suure energiatihedusega ja hea reguleerimistäpsusega. See sobib peamiselt hajutatud tippkoormuse vähendamise rakenduste jaoks, tavaliselt ühendatuna madalpinge jaotusvõrgu või uue elektrijaama poolega, ning on tehniliselt sobiv sagedaseks ja kiireks reguleerimiskeskkonnaks, nagu primaarne sagedusmodulatsioon ja sekundaarne sagedusmodulatsioon. Suruõhu energia salvestamine kasutab keskkonnana õhku, millel on suur mahutavus, mitu laadimis- ja tühjendamiskorda ning pikk kasutusiga. Praegune efektiivsus on aga suhteliselt madal. Suruõhu energia salvestamine on pumpelektrijaamadega kõige sarnasem energia salvestamise tehnoloogia. Kõrbetes, gobi maastikel, kõrbetes ja muudes piirkondades, kus pumpelektrijaamade paigaldamine ei ole sobiv, saab suruõhuga energia salvestamise paigutus tõhusalt koostööd teha uue energia tarbimisega suuremahulistes maastikubaasides, millel on suur arengupotentsiaal; vesinikenergia on oluline kandja taastuvenergia laiaulatuslikuks ja tõhusaks kasutamiseks. Selle ulatuslikud ja pikaajalised energia salvestamise omadused aitavad kaasa heterogeense energia optimaalsele jaotamisele piirkondade ja aastaaegade vahel. See on tulevase riikliku energiasüsteemi oluline osa ja sellel on laialdased rakendusvõimalused.
Seevastu pump-akumulatsioonelektrijaamadel on kõrge tehniline küpsus, suur võimsus, pikk kasutusiga, kõrge töökindlus ja hea ökonoomsus. Need sobivad stsenaariumideks, kus on suur tippvõimsuse või tippvõimsuse nõudlus, ning on ühendatud põhivõrguga kõrgema pingetasemega. Arvestades süsiniku tipptaseme ja süsiniku neutraliseerimise nõudeid ning asjaolu, et varasem arendusprotsess on suhteliselt mahajäänud, on pump-akumulatsioonelektrijaamade arendusprotsessi kiirendamiseks ja paigaldatud võimsuse kiire suurendamise nõuete saavutamiseks pump-akumulatsioonelektrijaamade standardiseeritud ehituse tempot Hiinas veelgi kiirendatud. Standardiseeritud ehitus on oluline meede mitmesuguste raskuste ja väljakutsetega toimetulekuks pärast seda, kui pump-akumulatsioonelektrijaam jõuab arenduse, ehituse ja tootmise tippperioodi. See aitab kiirendada seadmete tootmise edenemist ja parandada kvaliteeti, edendada infrastruktuuri ehituse ohutust ja korda, parandada tootmise, käitamise ja juhtimise tõhusust ning on oluline tagatis pump-akumulatsioonelektrijaamade arendamiseks säästva suuna suunas.
Samal ajal väärtustatakse järk-järgult ka pumpelektrijaamade mitmekesist arendamist. Esiteks näeb pumpelektrijaamade keskpika ja pikaajalise kava ette väikeste ja keskmise suurusega pumpelektrijaamade arendamise tugevdamist. Väikese ja keskmise suurusega pumpelektrijaamade eelised on rikkalikud asukoharessursid, paindlik paigutus, koormuskeskuse lähedus ja tihe integreeritus hajutatud uue energiaga, mis on oluline täiendus pumpelektrijaamade arendamisele. Teiseks on vaja uurida merevee pumpelektrijaamade arendamist ja rakendamist. Suuremahulise avamere tuuleenergia võrku ühendatud tarbimine tuleb konfigureerida vastavate paindlike reguleerimisressurssidega. 2017. aastal avaldatud merevee pumpelektrijaamade ressursiloengute tulemuste avaldamise teate (GNXN [2017] nr 68) kohaselt on Hiina merevee pumpelektrijaamade ressursid koondunud peamiselt viie idaranniku provintsi ja kolme lõunaranniku provintsi avamere- ja saarte piirkondadesse. Sellel on head arenguväljavaated. Lõpuks vaadeldakse paigaldatud võimsust ja kasutustunde tervikuna koos elektrivõrgu reguleerimise nõudlusega. Uue energia osakaalu suurenemise ja tuleviku peamise energiaallikana kujunemise trendi tõttu muutub suure mahutavusega ja pikaajaline energia salvestamine hädavajalikuks. Kvalifitseeritud jaama asukohas tuleb nõuetekohaselt kaaluda salvestusvõimsuse suurendamist ja kasutustundide pikendamist ning see ei tohiks olla allutatud sellistele teguritele nagu ühikuvõimsuse kuluindeks ja see ei tohiks olla eraldatud süsteemi nõudlusest.
Seetõttu on praeguses olukorras, kus Hiina elektrisüsteemil on tõsine paindlike ressursside puudus, pumpelektrijaamadel ja uutel energiasalvestussüsteemidel laialdased arenguväljavaated. Arvestades nende tehniliste omaduste erinevusi, erinevate juurdepääsustsenaariumide täielikku arvessevõtmist koos piirkondliku elektrisüsteemi tegelike vajadustega ning turvalisuse, stabiilsuse, puhta energia tarbimise ja muude piiritingimustega, tuleks optimaalse efekti saavutamiseks läbi viia koostööl põhinev paigutus võimsuse ja paigutuse osas.
Elektrienergia hinnamehhanismi mõju pumpelektrijaamade arendamisele
Pumpelektrijaam teenindab kogu elektrisüsteemi, sealhulgas elektrivarustust, elektrivõrku ja kasutajaid, ning kõik osapooled saavad sellest kasu konkurentsivabal ja mitteeksklusiivsel viisil. Majanduslikust vaatenurgast on pumpelektrijaama pakutavad tooted elektrisüsteemi avalikud tooted ja pakuvad avalikke teenuseid elektrisüsteemi tõhusaks toimimiseks.
Enne elektrienergia süsteemi reformi oli riik kehtestanud poliitika, mis selgitas, et pumpelektrijaamad teenindavad peamiselt elektrivõrku ning neid käitavad peamiselt elektrivõrku käitavad ettevõtted ühtsel või renditud viisil. Sel ajal formuleeris valitsus ühtselt elektrivõrgu hinna ja müügihinna. Elektrivõrgu peamine tulu tuli ostu- ja müügihinna vahest. Kehtiv poliitika määratles sisuliselt, et pumpelektrijaamade kulud tuleks katta elektrivõrgu ostu- ja müügihinna vahest ning ühtlustas süvenduskanalit.
Pärast ülekande- ja jaotuselektrienergia hinna reformi tehti riikliku arengu- ja reformikomisjoni teatises pumpelektrijaamade hinnakujundusmehhanismi täiustamisega seotud küsimuste kohta (FGJG [2014] nr 1763) selgeks, et pumpelektrienergiale rakendati kaheosalist elektrienergia hinda, mida kontrolliti mõistliku kulu ja lubatud tulu põhimõtte kohaselt. Pumpelektrijaamade võimsustasu ja pumpamiskadu on kaasatud kohaliku provintsi elektrivõrgu (või piirkondliku elektrivõrgu) tegevuskulude ühtsesse arvestusse müügielektrienergia hinna korrigeerimistegurina, kuid kulude ülekandekanalit ei ole sirgendatud. Seejärel avaldas riiklik arengu- ja reformikomisjon aastatel 2016 ja 2019 järjestikku dokumente, milles sätestati, et pumpelektrijaamade asjakohaseid kulusid ei arvestata elektrivõrguettevõtete lubatud tulu hulka ning pumpelektrijaamade kulusid ei arvestata ülekande- ja jaotushinnakujunduse kuludesse, mis veelgi piirab pumpelektrijaamade kulude suunamist. Lisaks oli pump-elektrijaamade arendusmaht „13. viisaastakuplaani” perioodil oodatust palju madalam, kuna tol ajal ei mõistetud pump-elektrijaamade funktsionaalset positsioneerimist piisavalt ja investeeringuid oli ainult üks.
Selle dilemma ees seistes avaldati 2021. aasta mais riikliku arengu- ja reformikomisjoni arvamused pumpelektrijaamade hinnakujundusmehhanismi edasise täiustamise kohta (FGJG [2021] nr 633). See poliitika on teaduslikult määratlenud pumpelektrijaamade elektrienergia hinnapoliitika. Ühelt poolt, arvestades objektiivset tõsiasja, et pumpelektrijaamade avalik omadus on tugev ja kulusid ei saa elektrienergia kaudu katta, kasutati võimsuse hinna kontrollimiseks ja ülekande- ja jaotushinna kaudu katmiseks tööperioodi hinnastamise meetodit; teiselt poolt, koos elektrituru reformi tempoga, uuritakse elektrienergia hinna hetketurgu. Poliitika kehtestamine on tugevalt stimuleerinud ühiskondlike subjektide investeerimisvalmidust, luues kindla aluse pumpelektrijaamade kiireks arenguks. Statistika kohaselt on kasutusele võetud, ehitamisel ja reklaamimisel olevate pumpelektrijaamade võimsus ulatunud 130 miljoni kilovatini. Kui kõik ehitus- ja arendusjärgus projektid võetakse enne 2030. aastat kasutusele, on see kõrgem kui pumpelektrijaamade keskpika ja pikaajalise arengukava (2021–2035) ootus, et 2030. aastaks pannakse tootmisse 120 miljonit kilovatti. Võrreldes traditsioonilise fossiilenergial põhineva elektritootmisviisiga on uue energia, näiteks tuule ja elektri tootmise piirkulu peaaegu null, kuid vastav süsteemi tarbimiskulu on tohutu ning puudub jaotus- ja ülekandemehhanism. Sellisel juhul on energia ümberkujundamise protsessis, tugevate avalike omadustega ressursside, näiteks pumpelektrijaamade puhul, vaja varajases arengujärgus poliitilist tuge ja juhiseid, et tagada tööstuse kiire areng. Arvestades objektiivset keskkonda, kus Hiina pumpelektrijaamade arendusmaht on suhteliselt mahajäänud ja süsiniku neutraliseerimise tippperiood on suhteliselt lühike, on uue elektrienergia hinnapoliitika kehtestamine mänginud olulist rolli pumpelektrijaamade tööstuse arengu edendamisel.
Energiavarustuse poole üleminek tavapäraselt fossiilkütustelt vahelduvale taastuvenergiale määrab, et elektrienergia hindade peamine kulu muutub fossiilkütuste hinnalt taastuvenergia hinnaks ja ressursside ehitamise paindlikuks reguleerimiseks. Ülemineku keerukuse ja pikaajalise iseloomu tõttu eksisteerivad Hiina söel põhineva elektritootmissüsteemi ja taastuvenergial põhineva uue elektrisüsteemi rajamisprotsess pikka aega koos, mis nõuab meilt süsinikdioksiidi heitkoguste piiramise ja süsinikdioksiidi neutraliseerimise kliimaeesmärgi edasist tugevdamist. Energia ümberkujundamise alguses peaks puhta energia ümberkujundamise edendamisse oluliselt panustanud taristu ehitamine olema poliitika- ja turupõhine, vähendama kapitalikasumi taotlemise sekkumist ja valet suunamist üldisesse strateegiasse ning tagama puhta ja vähese süsinikuheitega energia ümberkujundamise õige suuna.
Taastuvenergia täieliku arengu ja järkjärgulise peamiseks energiatarnijaks saamisega paraneb ja küpseb pidevalt ka Hiina energiaturu ehitus. Paindlikest reguleerimisressurssidest saab uue elektrisüsteemi peamine nõudlus ning pumpelektrijaamade ja uute energiasalvestusseadmete pakkumine on piisavam. Sel ajal hakkavad taastuvenergia ja paindlike reguleerimisressursside ehitust peamiselt turujõud ajendama. Pumpelektrijaamade ja muude peamiste elementide hinnamehhanism peegeldab tõeliselt turu pakkumise ja nõudluse vahelist suhet, kajastades täielikku konkurentsivõimet.
Mõista õigesti pumpelektrijaamade süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamise mõju
Pumpelektrijaamal on märkimisväärne energiasääst ja heitkoguste vähendamine. Traditsioonilises elektrisüsteemis kajastub pumpelektrijaama roll energia säästmisel ja heitkoguste vähendamisel peamiselt kahes aspektis. Esiteks asendab see süsteemis soojusenergiat tippkoormuse reguleerimiseks, genereerides energiat tippkoormusel, vähendades soojuselektrijaamade käivitamiste ja seiskamiste arvu tippkoormuse reguleerimiseks ning pumbates vett madalal koormusel, et vähendada soojuselektrijaamade rõhu koormusvahemikku, täites seega energia säästmise ja heitkoguste vähendamise rolli. Teiseks toimib see ohutuse ja stabiilsuse toetajana, näiteks sagedusmodulatsiooni, faasimodulatsiooni, pöörleva reservi ja avariireservi abil, ning suurendab kõigi süsteemi soojuselektrijaamade koormuskiirust soojuselektrijaamade asendamisel avariireserviga, et vähendada soojuselektrijaamade söetarbimist ning saavutada energia säästmise ja heitkoguste vähendamise roll.
Uue elektrisüsteemi ehitamisega ilmneb pumpelektrijaamade energiasäästu ja heitkoguste vähendamise efekt võrreldes olemasolevaga. Ühelt poolt mängib see suuremat rolli tippkoormuse vähendamisel, aidates kaasa suuremahulisele tuule- ja muude uute energiavõrkudega ühendatud energiatarbimisele, mis toob süsteemile tervikuna kaasa tohutu heitkoguste vähendamise kasu; teiselt poolt mängib see ohutut ja stabiilset toetavat rolli, näiteks sagedusmodulatsioon, faasimodulatsioon ja pöörlev ooterežiim, mis aitavad süsteemil ületada selliseid probleeme nagu uue energia ebastabiilne väljund ja inertsi puudumine, mis on põhjustatud suurest võimsuselektroonikaseadmete osakaalust, ning parandab veelgi uue energia osakaalu elektrisüsteemis, et vähendada fossiilkütuste tarbimisest tingitud heitkoguseid. Elektrisüsteemi reguleerimise nõudlust mõjutavad tegurid hõlmavad koormusomadusi, uute energiavõrguühenduste osakaalu ja piirkondlikku välist energiaülekannet. Uue elektrisüsteemi ehitamisega ületab uue energiavõrguühenduse mõju elektrisüsteemi reguleerimise nõudlusele järk-järgult koormusomadusi ning pumpelektrijaamade süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamise roll selles protsessis on olulisem.
Hiinal on süsinikuheite tipptaseme ja süsiniku neutraliseerimise saavutamiseks lühike aeg ja raske ülesanne. Riiklik arengu- ja reformikomisjon avaldas energiatarbimise intensiivsuse ja kogumahu kahekordse kontrolli parandamise kava (FGHZ [2021] nr 1310), et määrata heitkoguste kontrollinäitajad kõikidele riigi osadele energiatarbimise mõistlikuks kontrollimiseks. Seetõttu tuleks heitkoguste vähendamisel olulist rolli mängivaid valdkondi õigesti hinnata ja neile piisavalt tähelepanu pöörata. Praegu ei ole aga pumpelektrijaamade süsinikuheite vähendamise eeliseid õigesti tunnustatud. Esiteks puudub asjaomastel üksustel institutsiooniline alus, näiteks pumpelektrijaamade energiahalduse süsiniku metoodika, ja teiseks ei ole pumpelektrijaamade funktsionaalsed põhimõtted ühiskonna muudes valdkondades peale energeetikatööstuse endiselt hästi mõistetavad, mis viib selleni, et mõnede pumpelektrijaamade süsinikuheitmetega kauplemise pilootprojektide süsinikuheitmete arvestus toimub vastavalt ettevõtte (üksuse) süsinikdioksiidi heitkoguste arvestuse ja aruandluse suunistele ning kogu pumbatud elektrienergia võetakse heitkoguste arvutamise aluseks. Pumpelektrijaamast on saanud „võtmeheiteüksus“, mis tekitab pumpelektrijaama tavapärasele tööle palju ebamugavusi ja tekitab avalikkuses suurt arusaamatust.
Pikas perspektiivis on pumpelektrijaamade süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamise mõju õigeks mõistmiseks ja energiatarbimise juhtimise mehhanismi korrastamiseks vaja luua kohaldatav metoodika koos pumpelektrijaamade üldise süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamise eelistega elektrisüsteemis, kvantifitseerida pumpelektrijaamade süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamise eelised ja moodustada ebapiisava kvoodi katteks sisemine tasaarvestus, mida saab kasutada väliste süsinikuturu tehingute jaoks. Kuid kuna süsinikdioksiidi heitkoguste tasaarvestuse algus on ebaselge ja heitkoguste tasaarvestusele kehtestatud 5% piirang, on metoodika väljatöötamisel ka ebakindlust. Praeguse tegeliku olukorra põhjal on soovitatav, et terviklik muundamise efektiivsus võetaks riiklikul tasandil pumpelektrijaamade koguenergia tarbimise ja energiasäästu eesmärkide peamiseks kontrollnäitajaks, et vähendada tulevikus pumpelektrijaamade tervisliku arengu piiranguid.
Postituse aeg: 29. november 2022
