Izgradnja novog elektroenergetskog sustava složen je i sustavan projekt. Potrebno je uzeti u obzir koordinaciju sigurnosti i stabilnosti napajanja, rastući udio nove energije i istovremeno razumne troškove sustava. Potrebno je riješiti odnos između čiste transformacije termoelektrana, urednog prodiranja obnovljivih izvora energije poput vjetra i kiše, izgradnje koordinacije elektroenergetske mreže i mogućnosti uzajamne pomoći te racionalne raspodjele fleksibilnih resursa. Znanstveno planiranje puta izgradnje novog elektroenergetskog sustava osnova je za postizanje cilja vršne emisije ugljika i neutralizacije ugljika, a ujedno je i granica i vodič za razvoj različitih subjekata u novom elektroenergetskom sustavu.
Do kraja 2021. godine instalirani kapacitet ugljene energije u Kini premašit će 1,1 milijardu kilovata, što čini 46,67% ukupnog instaliranog kapaciteta od 2,378 milijardi kilovata, a proizvedeni kapacitet ugljene energije iznosit će 5042,6 milijardi kilovat-sati, što čini 60,06% ukupnog proizvedenog kapaciteta od 8395,9 milijardi kilovat-sati. Pritisak na smanjenje emisija je ogroman, stoga je potrebno smanjiti kapacitet kako bi se osigurala sigurnost opskrbe. Instalirani kapacitet vjetroelektrana i solarne energije iznosi 635 milijuna kilovata, što čini samo 11,14% ukupnog tehnološki razvojnog kapaciteta od 5,7 milijardi kilovata, a kapacitet proizvodnje električne energije iznosi 982,8 milijardi kilovat-sati, što čini samo 11,7% ukupnog kapaciteta proizvodnje električne energije. Instalirani kapacitet i kapacitet proizvodnje električne energije vjetroelektrana i solarne energije imaju ogroman prostor za poboljšanje i potrebno ih je ubrzati uvođenje u elektroenergetsku mrežu. Postoji ozbiljan nedostatak resursa za fleksibilnost sustava. Instalirani kapacitet fleksibilnih reguliranih izvora energije poput pumpno-akumulacijskih hidroelektrana i plinskih elektrana čini samo 6,1% ukupnog instaliranog kapaciteta. Konkretno, ukupni instalirani kapacitet pumpno-akumulacijskih hidroelektrana iznosi 36,39 milijuna kilovata, što čini samo 1,53% ukupnog instaliranog kapaciteta. Treba uložiti napore u ubrzanje razvoja i izgradnje. Osim toga, tehnologija digitalne simulacije trebala bi se koristiti za predviđanje proizvodnje nove energije na strani ponude, preciznu kontrolu i iskorištavanje potencijala upravljanja potražnjom te proširenje udjela fleksibilne transformacije velikih generatora za gašenje požara. Poboljšati sposobnost elektroenergetske mreže da optimizira raspodjelu resursa u velikom rasponu kako bi se riješio problem nedovoljnog kapaciteta regulacije sustava. Istodobno, neka glavna tijela u sustavu mogu pružati usluge sa sličnim funkcijama, kao što su konfiguriranje skladištenja energije i dodavanje veznih vodova u elektroenergetskoj mreži, što može poboljšati lokalni protok energije, a konfiguriranje pumpno-akumulacijskih elektrana može zamijeniti neke kondenzatore. U ovom slučaju, koordinirani razvoj svakog subjekta, optimalna raspodjela resursa i ekonomske uštede ovise o znanstvenom i razumnom planiranju te ih je potrebno koordinirati iz šireg opsega i duljeg vremenskog razdoblja.
U tradicionalnoj eri elektroenergetskog sustava "izvor slijedi opterećenje", planiranje opskrbe energijom i elektroenergetske mreže u Kini ima nekih problema. U eri novog elektroenergetskog sustava sa zajedničkim razvojem "izvora, mreže, opterećenja i skladištenja", važnost suradničkog planiranja dodatno se pojačava. Crpno-akumulacijske elektrane, kao važan čisti i fleksibilni izvor energije u elektroenergetskom sustavu, igraju važnu ulogu u osiguravanju sigurnosti velike elektroenergetske mreže, služeći potrošnji čiste energije i optimizirajući rad sustava. Što je još važnije, trebali bismo ojačati smjernice za planiranje i u potpunosti razmotriti vezu između vlastitog razvoja i potreba izgradnje novog elektroenergetskog sustava. Od ulaska u „Četrnaesti petogodišnji plan“, država je uzastopno izdavala dokumente poput Srednjoročnog i dugoročnog plana razvoja za pumpno-akumulacijske hidroelektrane (2021.-2035.), Srednjoročnog i dugoročnog plana razvoja industrije vodikove energije (2021.-2035.) i Plana razvoja obnovljivih izvora energije za „Četrnaesti petogodišnji plan“ (FGNY [2021.] br. 1445), ali oni su ograničeni na ovu industriju. „Četrnaesti petogodišnji plan“ za razvoj energetike, koji je od velikog značaja za cjelokupno planiranje i vođenje elektroenergetske industrije, nije službeno objavljen. Predlaže se da nacionalno nadležno tijelo izda srednjoročni i dugoročni plan za izgradnju novog elektroenergetskog sustava kako bi se vodilo formuliranje i kontinuirano prilagođavanje drugih planova u elektroenergetskoj industriji, kako bi se postigao cilj optimizacije raspodjele resursa.
Sinergijski razvoj pumpno-akumulacijskih hidroelektrana i novih sustava skladištenja energije
Do kraja 2021. godine Kina je pustila u rad 5,7297 milijuna kilovata novih sustava za pohranu energije, uključujući 89,7% litij-ionskih baterija, 5,9% olovnih baterija, 3,2% komprimiranog zraka i 1,2% ostalih oblika skladištenja. Instalirani kapacitet pumpno-akumulacijskih elektrana iznosi 36,39 milijuna kilovata, što je više od šest puta više od novog tipa pohrane energije. I nova pohrana energije i pumpno-akumulacijske elektrane važne su komponente novog elektroenergetskog sustava. Zajednički raspored u elektroenergetskom sustavu može istaknuti njihove prednosti i dodatno poboljšati regulacijsku sposobnost sustava. Međutim, postoje očite razlike između njih dvoje u funkcionalnim i primjenskim scenarijima.
Novo skladištenje energije odnosi se na nove tehnologije skladištenja energije osim pumpno-reaktivnog skladištenja, uključujući elektrokemijsko skladištenje energije, zamašnjak, komprimirani zrak, skladištenje energije vodikom (amonijem) itd. Većina novih elektrana za skladištenje energije ima prednosti kratkog razdoblja izgradnje te jednostavnog i fleksibilnog odabira lokacije, ali trenutna ekonomija nije idealna. Među njima, elektrokemijsko skladištenje energije općenito je 10~100 MW, s brzinom odziva od desetaka do stotina milisekundi, visokom gustoćom energije i dobrom točnošću podešavanja. Uglavnom je prikladno za scenarije distribuiranog uklanjanja vršnih napona, obično spojeno na niskonaponsku distribucijsku mrežu ili stranu nove energetske stanice, te je tehnički prikladno za okruženja s čestim i brzim podešavanjem, kao što su primarna frekvencijska modulacija i sekundarna frekvencijska modulacija. Skladištenje energije komprimiranim zrakom koristi zrak kao medij, koji ima karakteristike velikog kapaciteta, višestrukog punjenja i pražnjenja te dugog vijeka trajanja. Međutim, trenutna učinkovitost je relativno niska. Skladištenje energije komprimiranim zrakom najsličnija je tehnologija skladištenja energije pumpno-reaktivnom skladištenju. Za pustinje, gobi, pustinje i druga područja gdje nije prikladno ugraditi pumpno-akumulacijske hidroelektrane, uređenje sustava za skladištenje energije komprimiranim zrakom može učinkovito surađivati s potrošnjom nove energije u velikim krajobraznim bazama, s velikim razvojnim potencijalom; vodikova energija važan je nositelj za veliko i učinkovito korištenje obnovljivih izvora energije. Njegove značajke skladištenja energije velikih razmjera i dugog razdoblja mogu potaknuti optimalnu raspodjelu heterogene energije po regijama i godišnjim dobima. Važan je dio budućeg nacionalnog energetskog sustava i ima široke mogućnosti primjene.
Nasuprot tome, crpne elektrane imaju visoku tehničku zrelost, veliki kapacitet, dugi vijek trajanja, visoku pouzdanost i dobru ekonomičnost. Prikladne su za scenarije s velikom vršnom potražnjom za kapacitetom ili vršnom potražnjom za snagom za smanjenje emisija, a spojene su na glavnu mrežu na višoj naponskoj razini. Uzimajući u obzir zahtjeve za vršnom emisijom ugljika i neutralizacijom ugljika te činjenicu da je prethodni napredak u razvoju relativno zaostao, kako bi se ubrzao napredak u razvoju crpnih elektrana i postigli zahtjevi za brzim povećanjem instaliranog kapaciteta, tempo standardizirane izgradnje crpnih elektrana u Kini dodatno je ubrzan. Standardizirana gradnja važna je mjera za rješavanje raznih poteškoća i izazova nakon što crpna elektrana uđe u vršno razdoblje razvoja, izgradnje i proizvodnje. Pomaže ubrzati napredak u proizvodnji opreme i poboljšati kvalitetu, promicati sigurnost i redoslijed izgradnje infrastrukture, poboljšati učinkovitost proizvodnje, rada i upravljanja te je važno jamstvo za razvoj crpnih elektrana u smjeru vitke proizvodnje.
Istodobno, postupno se vrednuje i diverzificirani razvoj crpno-akumulacijskih elektrana. Prije svega, srednjoročni i dugoročni plan za crpno-akumulacijske elektrane predlaže jačanje razvoja malih i srednjih crpno-akumulacijskih elektrana. Male i srednje crpno-akumulacijske elektrane imaju prednosti bogatih resursa lokacije, fleksibilnog rasporeda, blizine centra opterećenja i bliske integracije s distribuiranim novim izvorima energije, što je važan dodatak razvoju crpno-akumulacijskih elektrana. Drugo je istraživanje razvoja i primjene crpno-akumulacijskih elektrana na moru. Potrošnja energije vjetra velikih razmjera na moru spojena na mrežu mora biti konfigurirana s odgovarajućim fleksibilnim resursima prilagodbe. Prema Obavijesti o objavljivanju rezultata popisa resursa crpno-akumulacijskih elektrana na moru (GNXN [2017] br. 68) izdanoj 2017. godine, kineski resursi crpno-akumulacijskih elektrana na moru uglavnom su koncentrirani u područjima na moru i otocima pet istočnih obalnih provincija i tri južne obalne provincije, što ima dobre izglede za razvoj. Konačno, instalirani kapacitet i sati korištenja razmatraju se kao cjelina u kombinaciji s reguliranom potražnjom električne mreže. S rastućim udjelom nove energije i trendom da postane glavni izvor opskrbe energijom u budućnosti, veliki kapaciteti i dugoročno skladištenje energije postat će jednostavno potrebni. Na lokaciji kvalificirane stanice treba pravilno razmotriti povećanje kapaciteta skladištenja i produljenje vremena korištenja, a to ne smije biti podložno ograničenjima čimbenika poput indeksa troškova jediničnog kapaciteta i bit će odvojeno od potražnje sustava.
Stoga, u trenutnoj situaciji u kojoj kineski elektroenergetski sustav ozbiljno pati od nedostatka fleksibilnih resursa, pumpno-akumulacijske hidroelektrane i nova skladišta energije imaju široke izglede za razvoj. Sukladno razlikama u njihovim tehničkim karakteristikama, pod pretpostavkom potpunog razmatranja različitih scenarija pristupa, u kombinaciji sa stvarnim potrebama regionalnog elektroenergetskog sustava i ograničenjima sigurnošću, stabilnošću, potrošnjom čiste energije i drugim graničnim uvjetima, trebalo bi provesti suradničko planiranje kapaciteta i rasporeda kako bi se postigao optimalni učinak.
Utjecaj mehanizma određivanja cijena električne energije na razvoj pumpno-akumulacijskih elektrana
Crpno-akumulacijske elektrane opslužuju cijeli elektroenergetski sustav, uključujući opskrbu električnom energijom, elektroenergetsku mrežu i korisnike, a sve strane imaju koristi od toga na nekonkurentan i neisključiv način. S ekonomske perspektive, proizvodi koje pružaju crpno-akumulacijske elektrane javni su proizvodi elektroenergetskog sustava i pružaju javne usluge za učinkovit rad elektroenergetskog sustava.
Prije reforme elektroenergetskog sustava, država je izdala politike kojima je jasno dala do znanja da pumpno-akumulacijske hidroelektrane uglavnom opslužuju elektroenergetsku mrežu i da ih uglavnom upravljaju poduzeća koja upravljaju elektroenergetskom mrežom na jedinstven ili zakupljen način. U to vrijeme, vlada je jedinstveno formulirala cijenu električne energije na mreži i prodajnu cijenu električne energije. Glavni prihod elektroenergetske mreže dolazio je od razlike u nabavnoj i prodajnoj cijeni. Postojeća politika u biti je definirala da se trošak pumpno-akumulacijskih hidroelektrana treba pokriti iz razlike u nabavnoj i prodajnoj cijeni elektroenergetske mreže te je ujedinila kanal za jaružanje.
Nakon reforme cijene električne energije za prijenos i distribuciju, Obavijest Nacionalne komisije za razvoj i reforme o pitanjima vezanim uz poboljšanje mehanizma za formiranje cijena reverzibilnih elektrana (FGJG [2014] br. 1763) jasno je stavila do znanja da se na reverzibilnu energiju primjenjuje dvodijelna cijena električne energije, što je provjereno prema načelu razumnih troškova plus dopušteni prihod. Naknada za električnu energiju kapaciteta i gubitak pumpanja reverzibilnih elektrana uključeni su u jedinstveni obračun troškova rada lokalne pokrajinske elektroenergetske mreže (ili regionalne elektroenergetske mreže) kao faktor prilagodbe cijene prodaje električne energije, ali kanal prijenosa troškova nije ispravljen. Nakon toga, Nacionalna komisija za razvoj i reforme uzastopno je 2016. i 2019. izdavala dokumente kojima se propisuje da relevantni troškovi reverzibilnih elektrana nisu uključeni u dopušteni prihod poduzeća elektroenergetske mreže, a troškovi reverzibilnih elektrana nisu uključeni u troškove određivanja cijena prijenosa i distribucije, što dodatno otežava kanaliziranje troškova reverzibilnih elektrana. Osim toga, opseg razvoja pumpno-akumulacijskih hidroelektrana tijekom razdoblja „13. petogodišnjeg plana“ bio je daleko niži od očekivanog zbog nedovoljnog razumijevanja funkcionalnog položaja pumpno-akumulacijskih hidroelektrana u to vrijeme i jednog subjekta ulaganja.
Suočeni s ovom dilemom, u svibnju 2021. pokrenuta su Mišljenja Nacionalne komisije za razvoj i reforme o daljnjem poboljšanju mehanizma određivanja cijena energije iz reverzibilnih akumulacija (FGJG [2021] br. 633). Ova politika znanstveno je definirala politiku cijena električne energije iz reverzibilnih akumulacija. S jedne strane, u kombinaciji s objektivnom činjenicom da je javni atribut energije iz reverzibilnih akumulacija snažan i da se trošak ne može pokriti putem električne energije, korištena je metoda određivanja cijena operativnog razdoblja kako bi se provjerila cijena kapaciteta i pokril kroz cijenu prijenosa i distribucije; S druge strane, u kombinaciji s tempom reforme tržišta električne energije, istražuje se spot tržište cijena električne energije. Uvođenje politike snažno je potaknulo spremnost društvenih subjekata na ulaganje, postavljajući čvrste temelje za brzi razvoj reverzibilnih akumulacija. Prema statistikama, kapacitet projekata reverzibilnih akumulacija puštenih u pogon, u izgradnji i u promociji dosegao je 130 milijuna kilovata. Ako se svi projekti u izgradnji i promociji puste u rad prije 2030. godine, to je više od očekivanja da će se „120 milijuna kilovata pustiti u proizvodnju do 2030. godine“ u Srednjoročnom i dugoročnom planu razvoja pumpno-akumulacijskih elektrana (2021.-2035.). U usporedbi s tradicionalnim načinom proizvodnje energije iz fosilnih goriva, granični trošak proizvodnje energije iz novih izvora energije poput energije vjetra i električne energije gotovo je nula, ali odgovarajući trošak potrošnje sustava je ogroman i nedostaje mu mehanizam alokacije i prijenosa. U ovom slučaju, u procesu energetske transformacije, za resurse s jakim javnim atributima poput pumpno-akumulacijskih elektrana, potrebna je politička podrška i smjernice u ranoj fazi razvoja kako bi se osigurao brzi razvoj industrije. U objektivnom okruženju da je kineska skala razvoja pumpno-akumulacijskih elektrana relativno zaostala, a razdoblje neutralizacije ugljičnog vrhunca relativno kratko, uvođenje nove politike cijena električne energije odigralo je važnu ulogu u promicanju razvoja industrije pumpno-akumulacijskih elektrana.
Transformacija opskrbe energijom s konvencionalne fosilne energije na povremenu obnovljivu energiju određuje da se glavni trošak cijena električne energije mijenja od troška fosilnih goriva do troška obnovljive energije i fleksibilne regulacije izgradnje resursa. Zbog složenosti i dugoročne prirode transformacije, proces uspostave kineskog sustava proizvodnje energije na bazi ugljena i novog energetskog sustava temeljenog na obnovljivim izvorima energije dugo će koegzistirati, što od nas zahtijeva daljnje jačanje klimatskog cilja dostizanja vrhunca ugljika i neutralizacije ugljika. Na početku energetske transformacije, izgradnja infrastrukture koja je dala veliki doprinos promicanju transformacije čiste energije trebala bi biti vođena politikom i tržištem, smanjiti utjecaj i pogrešno usmjeravanje težnje za kapitalnim profitom na ukupnu strategiju te osigurati ispravan smjer transformacije čiste i niskougljične energije.
S punim razvojem obnovljivih izvora energije i postupnim postajanjem glavnim dobavljačem energije, izgradnja kineskog tržišta električne energije također se stalno poboljšava i sazrijeva. Fleksibilni regulacijski resursi postat će glavna potražnja u novom elektroenergetskom sustavu, a ponuda pumpno-akumulacijskih hidroelektrana i novih sustava za skladištenje energije bit će dovoljnija. U to vrijeme, izgradnja obnovljivih izvora energije i fleksibilnih regulacijskih resursa uglavnom će biti vođena tržišnim silama. Mehanizam cijena pumpno-akumulacijskih hidroelektrana i drugih glavnih tijela doista će odražavati odnos između ponude i potražnje na tržištu, odražavajući punu konkurentnost.
Ispravno razumjeti učinak smanjenja emisije ugljika na pumpno-akumulacijsku hidroelektranu
Crpno-akumulacijske elektrane imaju značajne prednosti uštede energije i smanjenja emisija. U tradicionalnom elektroenergetskom sustavu, uloga crpno-akumulacijskih elektrana u uštedi energije i smanjenju emisija uglavnom se ogleda u dva aspekta. Prvi je zamjena toplinske energije u sustavu za regulaciju vršnog opterećenja, proizvodnja energije pri vršnom opterećenju, smanjenje broja pokretanja i gašenja termoelektrana za regulaciju vršnog opterećenja i pumpanje vode pri niskom opterećenju, kako bi se smanjio raspon tlačnog opterećenja termoelektrana, čime se igra uloga uštede energije i smanjenja emisija. Drugi je uloga podrške sigurnosti i stabilnosti kao što su frekvencijska modulacija, fazna modulacija, rotacijska rezerva i rezerva za hitne slučajeve, te povećanje stope opterećenja svih termoelektrana u sustavu prilikom zamjene termoelektrana za rezervu za hitne slučajeve, kako bi se smanjila potrošnja ugljena termoelektrana i postigla uloga uštede energije i smanjenja emisija.
Izgradnjom novog elektroenergetskog sustava, učinak uštede energije i smanjenja emisija pumpno-akumulacijskih postrojenja pokazuje nove karakteristike na postojećoj osnovi. S jedne strane, igrat će veću ulogu u smanjenju vršnih opterećenja kako bi se pomoglo velikim vjetroelektranama i drugim novim energetskim postrojenjima spojenim na mrežu, što će donijeti ogromne koristi u smanjenju emisija sustavu u cjelini; s druge strane, igrat će sigurnu i stabilnu potpornu ulogu poput frekvencijske modulacije, fazne modulacije i rotacijskog pripravnog stanja kako bi se sustavu pomoglo u prevladavanju problema poput nestabilne proizvodnje nove energije i nedostatka inercije uzrokovane visokim udjelom energetske elektroničke opreme, dodatno poboljšati udio penetracije nove energije u elektroenergetskom sustavu, kako bi se smanjile emisije uzrokovane potrošnjom fosilnih energija. Utjecajni čimbenici potražnje za regulacijom elektroenergetskog sustava uključuju karakteristike opterećenja, udio novih priključaka za energetsku mrežu i regionalni vanjski prijenos energije. Izgradnjom novog elektroenergetskog sustava, utjecaj novih priključaka za energetsku mrežu na potražnju za regulacijom elektroenergetskog sustava postupno će premašiti karakteristike opterećenja, a uloga pumpno-akumulacijskih postrojenja u smanjenju emisija ugljika u ovom procesu bit će značajnija.
Kina ima kratak i težak zadatak da postigne vrhunac ugljika i neutralizaciju ugljika. Nacionalno povjerenstvo za razvoj i reforme izdalo je Plan za poboljšanje dvostruke kontrole intenziteta potrošnje energije i ukupne količine (FGHZ [2021] br. 1310) kako bi se svim dijelovima zemlje dodijelili pokazatelji kontrole emisija radi razumne kontrole potrošnje energije. Stoga bi se tema koja može igrati ulogu u smanjenju emisija trebala ispravno procijeniti i posvetiti joj dužnu pozornost. Međutim, trenutno koristi od smanjenja emisija ugljika od pumpno-akumulacijskih elektrana nisu ispravno prepoznate. Prvo, relevantnim jedinicama nedostaje institucionalna osnova poput metodologije ugljika u upravljanju energijom crpno-akumulacijskih elektrana, a drugo, funkcionalni principi crpno-akumulacijskih elektrana u drugim područjima društva izvan elektroenergetske industrije još uvijek nisu dobro shvaćeni, što dovodi do trenutnog obračuna emisija ugljika nekih pilot projekata trgovanja emisijama ugljika za crpno-akumulacijske elektrane prema smjernicama za obračun i izvješćivanje o emisijama ugljičnog dioksida poduzeća (jedinice), uzimajući svu crpnu električnu energiju kao osnovu za izračun emisija. Crpno-akumulacijska elektrana postala je „ključna jedinica za ispuštanje“, što donosi mnogo neugodnosti normalnom radu crpno-akumulacijske elektrane, a također uzrokuje veliko nerazumijevanje javnosti.
Dugoročno gledano, kako bi se ispravno razumio učinak smanjenja emisija ugljika pumpno-akumulacijskih elektrana i ispravio mehanizam upravljanja potrošnjom energije, potrebno je uspostaviti primjenjivu metodologiju u kombinaciji s ukupnim koristima smanjenja emisija ugljika pumpno-akumulacijskih elektrana na elektroenergetski sustav, kvantificirati koristi smanjenja emisija ugljika pumpno-akumulacijskih elektrana i interno formirati kompenzaciju za nedovoljnu kvotu, koja se može koristiti za transakcije na vanjskom tržištu ugljika. Međutim, zbog nejasnog početka CCER-a i ograničenja od 5% na kompenzaciju emisija, postoje i nesigurnosti u razvoju metodologije. Na temelju trenutne stvarne situacije, preporučuje se da se sveobuhvatna učinkovitost pretvorbe eksplicitno uzme kao glavni kontrolni pokazatelj ukupne potrošnje energije i ciljeva uštede energije pumpno-akumulacijskih elektrana na nacionalnoj razini, kako bi se smanjila ograničenja zdravog razvoja pumpno-akumulacijskih elektrana u budućnosti.
Vrijeme objave: 29. studenog 2022.
