A construción dun novo sistema eléctrico é un proxecto complexo e sistemático. Debe ter en conta a coordinación da seguridade e estabilidade enerxética, a crecente proporción de nova enerxía e o custo razoable do sistema ao mesmo tempo. Debe xestionar a relación entre a transformación limpa das unidades de enerxía térmica, a penetración ordenada das enerxías renovables como o vento e a choiva, a construción de capacidades de coordinación e axuda mutua da rede eléctrica e a asignación racional de recursos flexibles. A planificación científica da traxectoria de construción do novo sistema eléctrico é a base para acadar o obxectivo do pico de carbono e a neutralización do carbono, e tamén é o límite e a guía para o desenvolvemento de diversas entidades no novo sistema eléctrico.
A finais de 2021, a capacidade instalada de enerxía procedente do carbón na China superará os 1.100 millóns de quilovatios, o que representa o 46,67 % da capacidade instalada total de 2.378 millóns de quilovatios, e a capacidade xerada de enerxía procedente do carbón será de 5.042.600 millóns de quilovatios hora, o que representa o 60,06 % da capacidade xerada total de 8.395.900 millóns de quilovatios hora. A presión sobre a redución de emisións é enorme, polo que é necesario reducir a capacidade para garantir a seguridade do subministro. A capacidade instalada de enerxía eólica e solar é de 635 millóns de quilovatios, o que representa só o 11,14 % da capacidade tecnolóxica total desenvolvible de 5.700 millóns de quilovatios, e a capacidade de xeración de enerxía é de 982.800 millóns de quilovatios hora, o que representa só o 11,7 % da capacidade total de xeración de enerxía. A capacidade instalada e a capacidade de xeración de enerxía eólica e solar teñen un enorme marxe de mellora e necesitan acelerar a penetración na rede eléctrica. Existe unha grave falta de recursos de flexibilidade do sistema. A capacidade instalada de fontes de enerxía reguladas flexibles, como o almacenamento por bombeo e a xeración de enerxía a gas, representa só o 6,1 % da capacidade instalada total. En particular, a capacidade instalada total de almacenamento por bombeo é de 36,39 millóns de quilovatios, o que representa só o 1,53 % da capacidade instalada total. Débense facer esforzos para acelerar o desenvolvemento e a construción. Ademais, débese utilizar a tecnoloxía de simulación dixital para predicir a produción de nova enerxía do lado da subministración, controlar e aproveitar con precisión o potencial da xestión do lado da demanda e ampliar a proporción de transformación flexible de grandes grupos electróxenos contra incendios. Mellorar a capacidade da rede eléctrica para optimizar a asignación de recursos nun amplo rango para abordar o problema da capacidade insuficiente de regulación do sistema. Ao mesmo tempo, algúns corpos principais do sistema poden proporcionar servizos con funcións similares, como configurar o almacenamento de enerxía e engadir liñas de conexión na rede eléctrica pode mellorar o fluxo de enerxía local, e configurar centrais eléctricas de almacenamento por bombeo pode substituír algúns condensadores. Neste caso, o desenvolvemento coordinado de cada materia, a asignación óptima de recursos e o aforro económico de custos dependen dunha planificación científica e razoable, e deben coordinarse desde un alcance e unha escala de tempo máis longas.
Na era tradicional dos sistemas eléctricos de "a fonte segue á carga", a planificación do subministro de enerxía e da rede eléctrica na China presenta algúns problemas. Na era do novo sistema eléctrico co desenvolvemento común de "fonte, rede, carga e almacenamento", a importancia da planificación colaborativa amplifícase aínda máis. O almacenamento por bombeo, como unha importante fonte de enerxía limpa e flexible no sistema eléctrico, desempeña un papel importante para garantir a seguridade da gran rede eléctrica, servindo ao consumo de enerxía limpa e optimizando o funcionamento do sistema. Máis importante aínda, debemos fortalecer a orientación da planificación e considerar plenamente a conexión entre o noso propio desenvolvemento e as necesidades de construción do novo sistema eléctrico. Desde a entrada en vigor do «Décimo Cuarto Plan Quinquenal», o estado publicou sucesivamente documentos como o Plan de Desenvolvemento a Medio e Longo Prazo para o Almacenamento por Bomba (2021-2035), o Plan de Desenvolvemento a Medio e Longo Prazo para a Industria da Enerxía do Hidróxeno (2021-2035) e o Plan de Desenvolvemento de Enerxías Renovables para o «Décimo Cuarto Plan Quinquenal» (FGNY [2021] n.º 1445), pero limítanse a esta industria. O «Décimo Cuarto Plan Quinquenal» para o desenvolvemento enerxético, que é de grande importancia para a planificación e orientación xerais da industria enerxética, non se publicou oficialmente. Suxírese que o departamento nacional competente publique un plan a medio e longo prazo para a construción dun novo sistema enerxético para orientar a formulación e o axuste progresivo doutros plans na industria enerxética, co fin de acadar o obxectivo de optimizar a asignación de recursos.
Desenvolvemento sinérxico de almacenamento por bombeo e novo almacenamento de enerxía
A finais de 2021, China puxera en funcionamento 5,7297 millóns de quilovatios de novo almacenamento de enerxía, incluíndo o 89,7 % de baterías de ións de litio, o 5,9 % de baterías de chumbo, o 3,2 % de aire comprimido e o 1,2 % doutras formas. A capacidade instalada do almacenamento por bombeo é de 36,39 millóns de quilovatios, máis de seis veces superior á do novo tipo de almacenamento de enerxía. Tanto o novo almacenamento de enerxía como o almacenamento por bombeo son compoñentes importantes do novo sistema eléctrico. A disposición conxunta no sistema eléctrico pode dar xogo ás súas respectivas vantaxes e mellorar aínda máis a capacidade de regulación do sistema. Non obstante, existen diferenzas obvias entre os dous en canto aos escenarios de funcionamento e aplicación.
O novo almacenamento de enerxía refírese a novas tecnoloxías de almacenamento de enerxía distintas do almacenamento por bombeo, incluíndo o almacenamento de enerxía electroquímica, o volante de inercia, o aire comprimido, o almacenamento de enerxía de hidróxeno (amoníaco), etc. A maioría das novas centrais eléctricas de almacenamento de enerxía teñen as vantaxes dun curto período de construción e unha selección de emprazamento sinxela e flexible, pero a economía actual non é a ideal. Entre elas, a escala de almacenamento de enerxía electroquímica é xeralmente de 10 a 100 MW, cunha velocidade de resposta de decenas a centos de milisegundos, alta densidade de enerxía e boa precisión de axuste. É principalmente axeitado para escenarios de aplicacións de afeitado de picos distribuídos, normalmente conectado á rede de distribución de baixa tensión ou ao lado dunha nova estación de enerxía, e tecnicamente axeitado para entornos de axuste frecuentes e rápidos, como a modulación de frecuencia primaria e a modulación de frecuencia secundaria. O almacenamento de enerxía por aire comprimido toma o aire como medio, que ten as características de gran capacidade, moitas veces de carga e descarga e longa vida útil. Non obstante, a eficiencia actual é relativamente baixa. O almacenamento de enerxía por aire comprimido é a tecnoloxía de almacenamento de enerxía máis similar ao almacenamento por bombeo. Para desertos, Gobi, desertos e outras zonas onde non é axeitado instalar almacenamento por bombeo, a disposición do almacenamento de enerxía por aire comprimido pode cooperar eficazmente co consumo de nova enerxía en bases paisaxísticas a grande escala, con gran potencial de desenvolvemento; a enerxía do hidróxeno é un vector importante para a utilización eficiente e a grande escala das enerxías renovables. As súas características de almacenamento de enerxía a grande escala e a longo prazo poden promover a asignación óptima de enerxía heteroxénea entre rexións e estacións. É unha parte importante do futuro sistema enerxético nacional e ten amplas perspectivas de aplicación.
Pola contra, as centrais eléctricas de almacenamento por bombeo teñen unha alta madurez técnica, gran capacidade, longa vida útil, alta fiabilidade e boa economía. Son axeitadas para escenarios con gran demanda máxima de capacidade de aforro ou demanda máxima de potencia de aforro, e están conectadas á rede principal a un nivel de tensión máis alto. Tendo en conta os requisitos do pico de carbono e a neutralización de carbono e o feito de que o progreso de desenvolvemento anterior é relativamente atrasado, para acelerar o progreso do desenvolvemento do almacenamento por bombeo e cumprir os requisitos de rápido aumento da capacidade instalada, o ritmo de construción estandarizada de centrais eléctricas de almacenamento por bombeo en China acelerouse aínda máis. A construción estandarizada é unha medida importante para afrontar diversas dificultades e desafíos despois de que a central eléctrica de almacenamento por bombeo entre no período máximo de desenvolvemento, construción e produción. Axuda a acelerar o progreso da fabricación de equipos e mellorar a calidade, promover a seguridade e a orde da construción de infraestruturas, mellorar a eficiencia da produción, operación e xestión, e é unha garantía importante para o desenvolvemento do almacenamento por bombeo cara a unha dirección enxuta.
Ao mesmo tempo, tamén se está a valorar gradualmente o desenvolvemento diversificado do almacenamento por bombeo. En primeiro lugar, o plan a medio e longo prazo para o almacenamento por bombeo propón fortalecer o desenvolvemento do almacenamento por bombeo de pequeno e mediano tamaño. O almacenamento por bombeo de pequeno e mediano tamaño ten as vantaxes de contar con ricos recursos no sitio, un deseño flexible, a proximidade ao centro de carga e unha estreita integración coa nova enerxía distribuída, o que supón un complemento importante para o desenvolvemento do almacenamento por bombeo. O segundo é explorar o desenvolvemento e a aplicación do almacenamento por bombeo de auga de mar. O consumo de enerxía eólica mariña a grande escala conectado á rede debe configurarse cos correspondentes recursos de axuste flexible. Segundo o Aviso sobre a publicación dos resultados do censo de recursos das centrais eléctricas de almacenamento por bombeo de auga de mar (GNXN [2017] n.º 68) publicado en 2017, os recursos de almacenamento por bombeo de auga de mar da China concéntranse principalmente nas zonas mariñas e insulares das cinco provincias costeiras orientais e as tres provincias costeiras meridionais, o que supón unha boa perspectiva de desenvolvemento. Finalmente, a capacidade instalada e as horas de utilización considéranse no seu conxunto en combinación coa demanda de regulación da rede eléctrica. Coa crecente proporción de novas enerxías e a tendencia a converterse na principal fonte de subministración enerxética no futuro, o almacenamento de enerxía de gran capacidade e a longo prazo será o único que se necesitará. No emprazamento da estación cualificada, deberase considerar axeitadamente o aumento da capacidade de almacenamento e a ampliación das horas de utilización, e non estará suxeita á restrición de factores como o índice de custo da capacidade unitaria e estará separada da demanda do sistema.
Polo tanto, na situación actual na que o sistema eléctrico da China ten unha grave escaseza de recursos flexibles, o almacenamento por bombeo e o novo almacenamento de enerxía teñen amplas perspectivas de desenvolvemento. De acordo coas diferenzas nas súas características técnicas, baixo a premisa de considerar plenamente os diferentes escenarios de acceso, combinados coas necesidades reais do sistema eléctrico rexional e limitados pola seguridade, a estabilidade, o consumo de enerxía limpa e outras condicións límite, débese levar a cabo un deseño colaborativo en capacidade e deseño para lograr o efecto óptimo.
Influencia do mecanismo de prezos da electricidade no desenvolvemento do almacenamento por bombeo
O almacenamento por bombeo serve a todo o sistema eléctrico, incluíndo o subministro de enerxía, a rede eléctrica e os usuarios, e todas as partes benefícianse del dun xeito non competitivo e non exclusivo. Desde unha perspectiva económica, os produtos proporcionados polo almacenamento por bombeo son produtos públicos do sistema eléctrico e proporcionan servizos públicos para o funcionamento eficiente do sistema eléctrico.
Antes da reforma do sistema de enerxía eléctrica, o estado emitiu políticas para deixar claro que o almacenamento por bombeo serve principalmente á rede eléctrica e é operado principalmente polas empresas operadoras da rede eléctrica de forma unificada ou arrendada. Naquel momento, o goberno formulou uniformemente o prezo da electricidade na rede e o prezo de venda da electricidade. Os principais ingresos da rede eléctrica proviñan da diferenza de prezo de compra e venda. A política vixente definía esencialmente que o custo do almacenamento por bombeo debería recuperarse da diferenza de prezo de compra e venda da rede eléctrica e unificou a canle de dragado.
Tras a reforma do prezo da electricidade de transmisión e distribución, o Aviso da Comisión Nacional de Desenvolvemento e Reforma sobre cuestións relacionadas coa mellora do mecanismo de formación de prezos das centrais eléctricas de almacenamento por bombeo (FGJG [2014] nº 1763) deixou claro que o prezo da electricidade en dúas partes se aplicaba á enerxía de almacenamento por bombeo, o que se verificaba segundo o principio do custo razoable máis os ingresos admisibles. A carga de electricidade por capacidade e a perda de bombeo das centrais eléctricas de almacenamento por bombeo inclúense na contabilidade unificada do custo de operación da rede eléctrica provincial local (ou rede eléctrica rexional) como un factor de axuste do prezo de venda da electricidade, pero a canle de transmisión dos custos non se endereita. Posteriormente, a Comisión Nacional de Desenvolvemento e Reforma emitiu documentos sucesivamente en 2016 e 2019, estipulando que os custos relevantes das centrais eléctricas de almacenamento por bombeo non están incluídos nos ingresos admisibles das empresas da rede eléctrica, e os custos das centrais eléctricas de almacenamento por bombeo non están incluídos nos custos de prezos de transmisión e distribución, o que reduce aínda máis a forma de canalizar o custo do almacenamento por bombeo. Ademais, a escala de desenvolvemento do almacenamento por bombeo durante o período do "13.º Plan Quinquenal" foi moito menor do esperado debido a unha comprensión insuficiente do posicionamento funcional do almacenamento por bombeo nese momento e a un único suxeito de investimento.
Ante este dilema, en maio de 2021 publicáronse os Ditames da Comisión Nacional de Desenvolvemento e Reforma sobre a Mellora do Mecanismo de Prezos da Enerxía de Almacenamento por Bombeo (FGJG [2021] nº 633). Esta política definiu cientificamente a política de prezos da electricidade para a enerxía de almacenamento por bombeo. Por unha banda, en combinación co feito obxectivo de que o atributo público da enerxía de almacenamento por bombeo é forte e o custo non se pode recuperar a través da electricidade, utilizouse o método de prezos do período operativo para verificar o prezo da capacidade e recuperar a través do prezo de transmisión e distribución; por outra banda, en combinación co ritmo da reforma do mercado enerxético, explórase o mercado spot do prezo da electricidade. A introdución da política estimulou fortemente a vontade de investimento dos suxeitos sociais, sentando unha base sólida para o rápido desenvolvemento do almacenamento por bombeo. Segundo as estatísticas, a capacidade dos proxectos de almacenamento por bombeo postos en funcionamento, en construción e en promoción alcanzou os 130 millóns de quilovatios. Se todos os proxectos en construción e en promoción se poñen en funcionamento antes de 2030, isto supera a expectativa de "120 millóns de quilovatios poranse en produción para 2030" no Plan de Desenvolvemento a Medio e Longo Prazo para o Almacenamento por Bomba (2021-2035). En comparación co modo tradicional de xeración de enerxía fósil, o custo marxinal da xeración de enerxía de novas enerxías como a eólica e a electricidade é case cero, pero o custo de consumo do sistema correspondente é enorme e carece do mecanismo de asignación e transmisión. Neste caso, no proceso de transformación enerxética, para recursos con fortes atributos públicos como o almacenamento por bombeo, necesítase apoio e orientación políticas na fase inicial de desenvolvemento para garantir o rápido desenvolvemento da industria. No contexto obxectivo de que a escala de desenvolvemento do almacenamento por bombeo de China é relativamente atrasada e o período da xanela de neutralización de carbono do pico de carbono é relativamente curto, a introdución da nova política de prezos da electricidade xogou un papel importante na promoción do desenvolvemento da industria do almacenamento por bombeo.
A transformación da subministración enerxética, pasando da enerxía fósil convencional á enerxía renovable intermitente, determina que o custo principal dos prezos da electricidade cambie do custo dos combustibles fósiles ao custo da enerxía renovable e á regulación flexible da construción de recursos. Debido á dificultade e á natureza a longo prazo da transformación, o proceso de establecemento do sistema de produción de enerxía baseado no carbón de China e o novo sistema enerxético baseado en enerxías renovables coexistirán durante moito tempo, o que nos esixe que fortalezamos aínda máis o obxectivo climático de alcanzar o pico de carbono e a neutralización do carbono. Ao comezo da transformación enerxética, a construción de infraestruturas que fixeron grandes contribucións á promoción da transformación da enerxía limpa debe estar impulsada polas políticas e polo mercado, reducir a interferencia e a orientación errónea da busca de beneficios de capital na estratexia xeral e garantir a dirección correcta da transformación da enerxía limpa e baixa en carbono.
Co pleno desenvolvemento das enerxías renovables e a súa gradual conversión no principal provedor de enerxía, a construción do mercado enerxético chinés tamén está en constante mellora e maduración. Os recursos de regulación flexibles converteranse na principal demanda do novo sistema enerxético, e o subministro de almacenamento por bombeo e novo almacenamento de enerxía será máis suficiente. Nese momento, a construción de enerxías renovables e recursos de regulación flexibles estará impulsada principalmente polas forzas do mercado. O mecanismo de prezos do almacenamento por bombeo e outros corpos principais reflectirá verdadeiramente a relación entre a oferta e a demanda do mercado, reflectindo a plena competitividade.
Comprender correctamente o efecto de redución de emisións de carbono do almacenamento por bombeo
A central eléctrica de almacenamento por bombeo ten importantes vantaxes de aforro de enerxía e redución de emisións. No sistema eléctrico tradicional, o papel do almacenamento por bombeo na conservación de enerxía e na redución de emisións reflíctese principalmente en dous aspectos. O primeiro é substituír a enerxía térmica no sistema para a regulación da carga máxima, xerando enerxía na carga máxima, reducindo o número de arranques e apagados das unidades de enerxía térmica para a regulación da carga máxima e bombeando auga a baixa carga, para reducir o rango de carga de presión das unidades de enerxía térmica, desempeñando así un papel de conservación de enerxía e redución de emisións. O segundo é desempeñar un papel de apoio á seguridade e á estabilidade, como a modulación de frecuencia, a modulación de fase, a reserva rotatoria e a reserva de emerxencia, e aumentar a taxa de carga de todas as unidades de enerxía térmica do sistema ao substituír as unidades de enerxía térmica para a reserva de emerxencia, para reducir o consumo de carbón das unidades de enerxía térmica e lograr o papel de conservación de enerxía e redución de emisións.
Coa construción dun novo sistema eléctrico, o efecto de aforro de enerxía e redución de emisións do almacenamento por bombeo mostra novas características sobre a base existente. Por unha banda, desempeñará un papel máis importante no aforro de picos para axudar á eólica a grande escala e a outros novos consumos conectados á rede eléctrica, o que traerá enormes beneficios de redución de emisións ao sistema no seu conxunto; por outra banda, desempeñará un papel de apoio seguro e estable, como a modulación de frecuencia, a modulación de fase e o modo de espera rotatorio, para axudar ao sistema a superar problemas como a saída inestable de nova enerxía e a falta de inercia causada pola alta proporción de equipos electrónicos de potencia, mellorando aínda máis a proporción de penetración de nova enerxía no sistema eléctrico, para reducir as emisións causadas polo consumo de enerxía fósil. Os factores que inflúen na demanda de regulación do sistema eléctrico inclúen as características da carga, a proporción de novas conexións á rede eléctrica e a transmisión de enerxía externa rexional. Coa construción dun novo sistema eléctrico, o impacto da nova conexión á rede eléctrica na demanda de regulación do sistema eléctrico superará gradualmente as características da carga, e o papel do almacenamento por bombeo na redución de emisións de carbono neste proceso será máis significativo.
A China ten pouco tempo e unha tarefa difícil para acadar o pico de carbono e a neutralización de carbono. A Comisión Nacional de Desenvolvemento e Reforma emitiu o Plan para mellorar o control dual da intensidade do consumo de enerxía e a cantidade total (FGHZ [2021] nº 1310) para asignar indicadores de control de emisións a todas as partes do país para controlar razoablemente o consumo de enerxía. Polo tanto, o tema que pode desempeñar un papel na redución das emisións debe ser avaliado correctamente e prestarlle a debida atención. Non obstante, na actualidade, os beneficios da redución das emisións de carbono do almacenamento por bombeo non foron recoñecidos correctamente. En primeiro lugar, as unidades relevantes carecen da base institucional, como a metodoloxía do carbono, na xestión enerxética do almacenamento por bombeo e, en segundo lugar, os principios funcionais do almacenamento por bombeo noutras áreas da sociedade fóra da industria enerxética aínda non se comprenden ben, o que leva á contabilidade actual das emisións de carbono dalgúns proxectos piloto de comercio de dereitos de emisión de carbono para centrais eléctricas de almacenamento por bombeo segundo as directrices para a contabilidade e a presentación de informes de emisións de dióxido de carbono das empresas (unidades), e tomando toda a electricidade bombeada como base de cálculo das emisións. A central eléctrica de almacenamento por bombeo converteuse nunha "unidade clave de descarga", o que trae moitos inconvenientes para o funcionamento normal da central eléctrica de almacenamento por bombeo e tamén causa un gran malentendido para o público.
A longo prazo, para comprender correctamente o efecto de redución de emisións de carbono do almacenamento por bombeo e axustar o seu mecanismo de xestión do consumo de enerxía, é necesario establecer unha metodoloxía aplicable en combinación cos beneficios globais de redución de emisións de carbono do almacenamento por bombeo no sistema eléctrico, cuantificar os beneficios de redución de emisións de carbono do almacenamento por bombeo e formar unha compensación interna contra a cota insuficiente, que se poida utilizar para transaccións externas no mercado de carbono. Non obstante, debido ao comezo incerto do CCER e á limitación do 5 % na compensación de emisións, tamén existen incertezas no desenvolvemento da metodoloxía. En función da situación real actual, recoméndase que a eficiencia de conversión integral se tome explicitamente como o principal indicador de control do consumo total de enerxía e os obxectivos de conservación de enerxía das centrais eléctricas de almacenamento por bombeo a nivel nacional, para reducir as restricións sobre o desenvolvemento saudable do almacenamento por bombeo no futuro.
Data de publicación: 29 de novembro de 2022
