Membangun sistem tenaga listrik baru merupakan proyek yang kompleks dan sistematis. Proyek ini perlu mempertimbangkan koordinasi keamanan dan stabilitas daya, peningkatan proporsi energi baru, dan biaya sistem yang wajar pada saat yang bersamaan. Proyek ini perlu menangani hubungan antara transformasi bersih unit tenaga termal, penetrasi energi terbarukan seperti angin dan hujan secara teratur, pembangunan koordinasi jaringan listrik dan kemampuan saling membantu, serta alokasi sumber daya fleksibel yang rasional. Perencanaan ilmiah jalur pembangunan sistem tenaga listrik baru merupakan dasar untuk mencapai tujuan puncak karbon dan netralisasi karbon, dan juga merupakan batasan dan panduan untuk pengembangan berbagai entitas dalam sistem tenaga listrik baru.
Pada akhir tahun 2021, kapasitas terpasang tenaga batu bara di Tiongkok akan melampaui 1,1 miliar kilowatt, terhitung 46,67% dari total kapasitas terpasang sebesar 2,378 miliar kilowatt, dan kapasitas pembangkitan tenaga batu bara akan menjadi 5042,6 miliar kilowatt jam, terhitung 60,06% dari total kapasitas pembangkitan sebesar 8395,9 miliar kilowatt jam. Tekanan pada pengurangan emisi sangat besar, sehingga perlu untuk mengurangi kapasitas guna memastikan keamanan pasokan. Kapasitas terpasang tenaga angin dan matahari adalah 635 juta kilowatt, terhitung hanya 11,14% dari total kapasitas pengembangan teknologi sebesar 5,7 miliar kilowatt, dan kapasitas pembangkitan listrik adalah 982,8 miliar kilowatt jam, terhitung hanya 11,7% dari total kapasitas pembangkitan listrik. Kapasitas terpasang dan kapasitas pembangkitan listrik tenaga angin dan matahari memiliki ruang yang sangat besar untuk perbaikan, dan perlu mempercepat penetrasi dalam jaringan listrik. Terdapat kekurangan serius sumber daya fleksibilitas sistem. Kapasitas terpasang sumber daya listrik fleksibel yang diatur seperti penyimpanan pompa dan pembangkit listrik berbahan bakar gas hanya mencapai 6,1% dari total kapasitas terpasang. Secara khusus, total kapasitas terpasang penyimpanan pompa adalah 36,39 juta kilowatt, yang hanya mencapai 1,53% dari total kapasitas terpasang. Upaya harus dilakukan untuk mempercepat pengembangan dan konstruksi. Selain itu, teknologi simulasi digital harus digunakan untuk memprediksi keluaran energi baru di sisi pasokan, mengendalikan dan memanfaatkan potensi manajemen sisi permintaan secara tepat, dan memperluas proporsi transformasi fleksibel dari set generator api besar. Meningkatkan kemampuan jaringan listrik untuk mengoptimalkan alokasi sumber daya dalam rentang yang luas untuk menangani masalah kapasitas pengaturan sistem yang tidak mencukupi. Pada saat yang sama, beberapa badan utama dalam sistem dapat menyediakan layanan dengan fungsi serupa, seperti mengonfigurasi penyimpanan energi dan menambahkan jalur pengikat di jaringan listrik dapat meningkatkan aliran daya lokal, dan mengonfigurasi pembangkit listrik penyimpanan pompa dapat menggantikan beberapa kondensor. Dalam hal ini, pengembangan masing-masing mata pelajaran yang terkoordinasi, alokasi sumber daya yang optimal, dan penghematan biaya ekonomi semuanya bergantung pada perencanaan yang ilmiah dan masuk akal, dan perlu dikoordinasikan dari lingkup yang lebih besar dan skala waktu yang lebih panjang.
Di era sistem tenaga listrik tradisional yang menganut prinsip “sumber mengikuti beban”, perencanaan pasokan listrik dan jaringan listrik di Tiongkok memiliki beberapa masalah. Di era sistem tenaga listrik baru dengan pengembangan bersama “sumber, jaringan, beban, dan penyimpanan”, pentingnya perencanaan kolaboratif semakin diperkuat. Penyimpanan pompa, sebagai pasokan listrik yang bersih dan fleksibel dalam sistem tenaga listrik, memainkan peran penting dalam memastikan keamanan jaringan listrik besar, melayani konsumsi energi bersih, dan mengoptimalkan operasi sistem. Yang lebih penting, kita harus memperkuat panduan perencanaan dan sepenuhnya mempertimbangkan hubungan antara pengembangan kita sendiri dan kebutuhan konstruksi sistem tenaga listrik baru. Sejak memasuki “Rencana Lima Tahun Keempat Belas”, negara telah berturut-turut menerbitkan dokumen-dokumen seperti Rencana Pembangunan Jangka Menengah dan Panjang untuk Penyimpanan Pompa (2021-2035), Rencana Pembangunan Jangka Menengah dan Panjang untuk Industri Energi Hidrogen (2021-2035), dan Rencana Pembangunan Energi Terbarukan untuk “Rencana Lima Tahun Keempat Belas” (FGNY [2021] No. 1445), tetapi semuanya terbatas pada industri ini, “Rencana Lima Tahun Keempat Belas” untuk pengembangan tenaga listrik, yang sangat penting bagi perencanaan dan arahan keseluruhan industri tenaga listrik, belum dirilis secara resmi. Disarankan agar departemen nasional yang kompeten menerbitkan rencana jangka menengah dan panjang untuk pembangunan sistem tenaga listrik baru untuk memandu perumusan dan penyesuaian bergulir rencana-rencana lain dalam industri tenaga listrik, sehingga mencapai tujuan mengoptimalkan alokasi sumber daya.
Pengembangan Sinergis Penyimpanan Pompa dan Penyimpanan Energi Baru
Pada akhir tahun 2021, Tiongkok telah mengoperasikan 5,7297 juta kilowatt penyimpanan energi baru, termasuk 89,7% baterai ion litium, 5,9% baterai timbal, 3,2% udara bertekanan, dan 1,2% bentuk lainnya. Kapasitas terpasang penyimpanan terpompa adalah 36,39 juta kilowatt, lebih dari enam kali lipat dari jenis penyimpanan energi baru. Baik penyimpanan energi baru maupun penyimpanan terpompa merupakan komponen penting dari sistem tenaga baru. Pengaturan bersama dalam sistem tenaga dapat memanfaatkan keunggulan masing-masing dan selanjutnya meningkatkan kapasitas regulasi sistem. Namun, ada perbedaan yang jelas antara keduanya dalam fungsi dan skenario aplikasi.
Penyimpanan energi baru mengacu pada teknologi penyimpanan energi baru selain penyimpanan terpompa, termasuk penyimpanan energi elektrokimia, roda gila, udara terkompresi, penyimpanan energi hidrogen (amonia), dll. Sebagian besar pembangkit listrik penyimpanan energi baru memiliki keunggulan periode konstruksi yang singkat dan pemilihan lokasi yang sederhana dan fleksibel, tetapi ekonomi saat ini tidak ideal. Di antara mereka, skala penyimpanan energi elektrokimia umumnya 10~100 MW, dengan kecepatan respons puluhan hingga ratusan milidetik, kepadatan energi tinggi, dan akurasi penyesuaian yang baik. Ini terutama cocok untuk skenario aplikasi pencukuran puncak terdistribusi, biasanya terhubung ke jaringan distribusi tegangan rendah atau sisi stasiun energi baru, dan secara teknis cocok untuk lingkungan penyesuaian yang sering dan cepat, seperti modulasi frekuensi primer dan modulasi frekuensi sekunder. Penyimpanan energi udara terkompresi menggunakan udara sebagai media, yang memiliki karakteristik kapasitas besar, pengisian dan pengosongan berkali-kali, dan masa pakai yang lama. Namun, efisiensi saat ini relatif rendah. Penyimpanan energi udara terkompresi adalah teknologi penyimpanan energi yang paling mirip dengan penyimpanan terpompa. Untuk gurun, gobi, gurun pasir, dan area lain yang tidak cocok untuk mengatur penyimpanan pompa, pengaturan penyimpanan energi udara terkompresi dapat bekerja sama secara efektif dengan konsumsi energi baru di basis pemandangan skala besar, dengan potensi pengembangan yang besar; Energi hidrogen merupakan pembawa penting untuk pemanfaatan energi terbarukan skala besar dan efisien. Fitur penyimpanan energi skala besar dan jangka panjang dapat meningkatkan alokasi energi heterogen yang optimal di seluruh wilayah dan musim. Ini merupakan bagian penting dari sistem energi nasional masa depan dan memiliki prospek aplikasi yang luas.
Sebaliknya, pembangkit listrik penyimpanan terpompa memiliki kematangan teknis yang tinggi, kapasitas besar, masa pakai yang lama, keandalan yang tinggi, dan ekonomi yang baik. Pembangkit listrik ini cocok untuk skenario dengan permintaan kapasitas pencukuran puncak yang besar atau permintaan daya pencukuran puncak, dan terhubung ke jaringan utama pada level tegangan yang lebih tinggi. Mempertimbangkan persyaratan puncak karbon dan netralisasi karbon dan fakta bahwa kemajuan pembangunan sebelumnya relatif terbelakang, untuk mempercepat kemajuan pembangunan penyimpanan terpompa dan mencapai persyaratan peningkatan kapasitas terpasang yang cepat, laju pembangunan terstandarisasi pembangkit listrik penyimpanan terpompa di Tiongkok telah semakin dipercepat. Pembangunan terstandarisasi merupakan langkah penting untuk mengatasi berbagai kesulitan dan tantangan setelah pembangkit listrik penyimpanan terpompa memasuki periode puncak pengembangan, konstruksi, dan produksi. Ini membantu mempercepat kemajuan pembuatan peralatan dan meningkatkan kualitas, mempromosikan keselamatan dan ketertiban pembangunan infrastruktur, meningkatkan efisiensi produksi, operasi, dan manajemen, dan merupakan jaminan penting untuk pengembangan penyimpanan terpompa menuju arah ramping.
Pada saat yang sama, pengembangan diversifikasi penyimpanan pompa juga dinilai secara bertahap. Pertama-tama, rencana jangka menengah dan panjang untuk penyimpanan pompa mengusulkan untuk memperkuat pengembangan penyimpanan pompa skala kecil dan menengah. Penyimpanan pompa skala kecil dan menengah memiliki keunggulan sumber daya lokasi yang kaya, tata letak yang fleksibel, jarak dekat dengan pusat beban, dan integrasi yang erat dengan energi baru yang terdistribusi, yang merupakan pelengkap penting untuk pengembangan penyimpanan pompa. Yang kedua adalah untuk mengeksplorasi pengembangan dan penerapan penyimpanan pompa air laut. Konsumsi daya angin lepas pantai skala besar yang terhubung dengan jaringan perlu dikonfigurasi dengan sumber daya penyesuaian fleksibel yang sesuai. Menurut Pemberitahuan tentang Penerbitan Hasil Sensus Sumber Daya Pembangkit Listrik Penyimpanan Pompa Air Laut (GNXN [2017] No. 68) yang dikeluarkan pada tahun 2017, sumber daya penyimpanan pompa air laut Tiongkok terutama terkonsentrasi di daerah lepas pantai dan pulau di lima provinsi pesisir timur dan tiga provinsi pesisir selatan, Ini memiliki prospek pengembangan yang baik. Akhirnya, kapasitas terpasang dan jam penggunaan dianggap sebagai satu kesatuan yang dikombinasikan dengan permintaan regulasi jaringan listrik. Dengan meningkatnya proporsi energi baru dan tren menjadi sumber utama pasokan energi di masa depan, penyimpanan energi berkapasitas besar dan jangka panjang akan menjadi hal yang dibutuhkan. Di lokasi stasiun yang memenuhi syarat, harus dipertimbangkan dengan tepat untuk meningkatkan kapasitas penyimpanan dan memperpanjang jam penggunaan, dan tidak boleh tunduk pada pembatasan faktor-faktor seperti indeks biaya kapasitas unit dan dipisahkan dari permintaan sistem.
Oleh karena itu, dalam situasi saat ini di mana sistem tenaga listrik Tiongkok sangat kekurangan sumber daya yang fleksibel, penyimpanan terpompa dan penyimpanan energi baru memiliki prospek yang luas untuk dikembangkan. Berdasarkan perbedaan karakteristik teknisnya, di bawah premis pertimbangan penuh terhadap berbagai skenario akses, dikombinasikan dengan kebutuhan aktual sistem tenaga listrik regional, dan dibatasi oleh keamanan, stabilitas, konsumsi energi bersih, dan kondisi batas lainnya, tata letak kolaboratif harus dilakukan dalam kapasitas dan tata letak untuk mencapai efek yang optimal.
Pengaruh mekanisme harga listrik terhadap pengembangan pumped storage
Penyimpanan terpompa melayani seluruh sistem tenaga listrik, termasuk pasokan listrik, jaringan listrik, dan pengguna, dan semua pihak mendapatkan manfaat darinya dengan cara yang tidak kompetitif dan tidak eksklusif. Dari perspektif ekonomi, produk yang disediakan oleh penyimpanan terpompa merupakan produk publik dari sistem tenaga listrik dan menyediakan layanan publik untuk pengoperasian sistem tenaga listrik yang efisien.
Sebelum reformasi sistem tenaga listrik, negara telah mengeluarkan kebijakan untuk memperjelas bahwa penyimpanan terpompa terutama melayani jaringan listrik, dan terutama dioperasikan oleh perusahaan yang mengoperasikan jaringan listrik secara terpadu atau disewa. Saat itu, pemerintah secara seragam merumuskan harga listrik di jaringan dan harga jual listrik. Pendapatan utama jaringan listrik berasal dari selisih harga beli dan jual. Kebijakan yang ada pada dasarnya menetapkan bahwa biaya penyimpanan terpompa harus diperoleh kembali dari selisih harga beli dan jual jaringan listrik, dan menyatukan saluran pengerukan.
Setelah reformasi harga listrik transmisi dan distribusi, Pemberitahuan Komisi Pembangunan dan Reformasi Nasional tentang Masalah Terkait Peningkatan Mekanisme Pembentukan Harga Pembangkit Listrik Tenaga Pompa (FGJG [2014] No. 1763) memperjelas bahwa harga listrik dua bagian diterapkan pada daya pompa, yang diverifikasi menurut prinsip biaya wajar ditambah pendapatan yang diizinkan. Biaya listrik kapasitas dan kerugian pemompaan pembangkit listrik tenaga pompa dimasukkan dalam akuntansi terpadu biaya operasi jaringan listrik provinsi setempat (atau jaringan listrik regional) sebagai faktor penyesuaian harga penjualan listrik, tetapi saluran transmisi biaya tidak diluruskan. Selanjutnya, Komisi Pembangunan dan Reformasi Nasional menerbitkan dokumen berturut-turut pada tahun 2016 dan 2019, yang menetapkan bahwa biaya relevan pembangkit listrik tenaga pompa tidak termasuk dalam pendapatan yang diizinkan dari perusahaan jaringan listrik, dan biaya pembangkit listrik tenaga pompa tidak termasuk dalam biaya harga transmisi dan distribusi, yang selanjutnya memotong cara untuk menyalurkan biaya pompa. Selain itu, skala pengembangan penyimpanan pompa selama periode “Rencana Lima Tahun ke-13” jauh lebih rendah dari yang diharapkan karena kurangnya pemahaman tentang posisi fungsional penyimpanan pompa saat itu dan subjek investasi tunggal.
Menghadapi dilema ini, Opini Komisi Pembangunan dan Reformasi Nasional tentang Peningkatan Lebih Lanjut Mekanisme Penetapan Harga Energi Penyimpanan Pompa (FGJG [2021] No. 633) diluncurkan pada Mei 2021. Kebijakan ini secara ilmiah telah mendefinisikan kebijakan harga listrik energi penyimpanan pompa. Di satu sisi, dikombinasikan dengan fakta objektif bahwa atribut publik energi penyimpanan pompa kuat dan biaya tidak dapat dipulihkan melalui listrik, metode penetapan harga periode operasi digunakan untuk memverifikasi harga kapasitas dan memulihkan melalui harga transmisi dan distribusi; Di sisi lain, dikombinasikan dengan laju reformasi pasar tenaga listrik, pasar spot harga listrik dieksplorasi. Pengenalan kebijakan tersebut telah sangat merangsang kemauan investasi subjek sosial, meletakkan dasar yang kokoh bagi perkembangan pesat penyimpanan pompa. Menurut statistik, kapasitas proyek penyimpanan pompa yang dioperasikan, sedang dibangun, dan sedang dipromosikan telah mencapai 130 juta kilowatt. Jika semua proyek yang sedang dibangun dan dipromosikan dioperasikan sebelum tahun 2030, ini lebih tinggi dari ekspektasi "120 juta kilowatt akan diproduksi pada tahun 2030" dalam Rencana Pembangunan Jangka Menengah dan Panjang untuk Penyimpanan Pompa (2021-2035). Dibandingkan dengan moda pembangkitan daya energi fosil tradisional, biaya marjinal pembangkitan daya energi baru seperti angin dan listrik hampir nol, tetapi biaya konsumsi sistem yang sesuai sangat besar dan tidak memiliki mekanisme alokasi dan transmisi. Dalam hal ini, dalam proses transformasi energi, untuk sumber daya dengan atribut publik yang kuat seperti penyimpanan pompa, dukungan kebijakan dan panduan diperlukan pada tahap awal pengembangan untuk memastikan perkembangan industri yang cepat. Di bawah lingkungan objektif bahwa skala pengembangan penyimpanan pompa Tiongkok relatif terbelakang dan periode jendela netralisasi karbon puncak karbon relatif pendek, pengenalan kebijakan harga listrik baru telah memainkan peran penting dalam mempromosikan pengembangan industri penyimpanan pompa.
Transformasi sisi pasokan energi dari energi fosil konvensional ke energi terbarukan yang terputus-putus menentukan bahwa biaya utama harga listrik berubah dari biaya bahan bakar fosil ke biaya energi terbarukan dan regulasi fleksibel pembangunan sumber daya. Karena kesulitan dan sifat jangka panjang dari transformasi, proses pembentukan sistem produksi listrik berbasis batu bara Tiongkok dan sistem tenaga baru berbasis energi terbarukan akan hidup berdampingan untuk waktu yang lama, yang mengharuskan kita untuk lebih memperkuat tujuan iklim dari puncak karbon dan netralisasi karbon. Pada awal transformasi energi, pembangunan infrastruktur yang telah memberikan kontribusi besar untuk mempromosikan transformasi energi bersih harus didorong oleh kebijakan dan pasar, Mengurangi campur tangan dan bimbingan yang salah dari pencarian keuntungan modal pada strategi keseluruhan, dan memastikan arah yang benar dari transformasi energi bersih dan rendah karbon.
Dengan pengembangan penuh energi terbarukan dan secara bertahap menjadi pemasok daya utama, pembangunan pasar daya Tiongkok juga terus membaik dan matang. Sumber daya regulasi yang fleksibel akan menjadi permintaan utama dalam sistem daya baru, dan pasokan penyimpanan terpompa dan penyimpanan energi baru akan lebih memadai. Pada saat itu, pembangunan energi terbarukan dan sumber daya regulasi yang fleksibel akan terutama didorong oleh kekuatan pasar. Mekanisme harga penyimpanan terpompa dan badan utama lainnya akan benar-benar mencerminkan hubungan antara penawaran dan permintaan pasar, yang mencerminkan daya saing penuh.
Memahami dengan benar dampak pengurangan emisi karbon dari penyimpanan pompa
Pembangkit listrik penyimpanan pompa memiliki manfaat penghematan energi dan pengurangan emisi yang signifikan. Dalam sistem tenaga tradisional, peran penyimpanan pompa dalam konservasi energi dan pengurangan emisi terutama tercermin dalam dua aspek. Yang pertama adalah mengganti daya termal dalam sistem untuk pengaturan beban puncak, menghasilkan daya pada beban puncak, mengurangi jumlah startup dan shutdown unit daya termal untuk pengaturan beban puncak, dan memompa air pada beban rendah, sehingga dapat mengurangi rentang beban tekanan unit daya termal, sehingga memainkan peran konservasi energi dan pengurangan emisi. Yang kedua adalah memainkan peran dukungan keselamatan dan stabilitas seperti modulasi frekuensi, modulasi fase, cadangan putar dan cadangan darurat, dan untuk meningkatkan laju beban semua unit daya termal dalam sistem saat mengganti unit daya termal untuk cadangan darurat, sehingga dapat mengurangi konsumsi batubara unit daya termal dan mencapai peran konservasi energi dan pengurangan emisi.
Dengan dibangunnya sistem tenaga listrik baru, efek penghematan energi dan pengurangan emisi dari penyimpanan terpompa menunjukkan karakteristik baru pada basis yang ada. Di satu sisi, ia akan memainkan peran yang lebih besar dalam pemangkasan puncak untuk membantu konsumsi jaringan listrik tenaga angin dan energi baru lainnya yang terhubung dalam skala besar, yang akan membawa manfaat pengurangan emisi yang sangat besar bagi sistem secara keseluruhan; Di sisi lain, ia akan memainkan peran pendukung yang aman dan stabil seperti modulasi frekuensi, modulasi fase, dan siaga putar untuk membantu sistem mengatasi masalah seperti keluaran energi baru yang tidak stabil dan kurangnya inersia yang disebabkan oleh proporsi peralatan elektronika daya yang tinggi, selanjutnya meningkatkan proporsi penetrasi energi baru dalam sistem tenaga listrik, sehingga dapat mengurangi emisi yang disebabkan oleh konsumsi energi fosil. Faktor-faktor yang memengaruhi permintaan regulasi sistem tenaga listrik meliputi karakteristik beban, proporsi koneksi jaringan energi baru, dan transmisi daya eksternal regional. Dengan dibangunnya sistem tenaga listrik baru, dampak koneksi jaringan energi baru pada permintaan regulasi sistem tenaga listrik secara bertahap akan melampaui karakteristik beban, dan peran pengurangan emisi karbon dari penyimpanan terpompa dalam proses ini akan menjadi lebih signifikan.
Tiongkok memiliki waktu yang singkat dan tugas yang berat untuk mencapai puncak karbon dan netralisasi karbon. Komisi Pembangunan dan Reformasi Nasional menerbitkan Rencana Peningkatan Kontrol Ganda Intensitas Konsumsi Energi dan Jumlah Total (FGHZ [2021] No. 1310) untuk menetapkan indikator kontrol emisi ke seluruh wilayah negara untuk mengendalikan konsumsi energi secara wajar. Oleh karena itu, subjek yang dapat berperan dalam pengurangan emisi harus dievaluasi dengan benar dan diberi perhatian yang semestinya. Namun, saat ini, manfaat pengurangan emisi karbon dari penyimpanan pompa belum diakui dengan benar. Pertama, unit terkait tidak memiliki dasar kelembagaan seperti metodologi karbon dalam manajemen energi penyimpanan pompa, dan kedua, prinsip fungsional penyimpanan pompa di area masyarakat lain di luar industri listrik masih belum dipahami dengan baik, yang mengarah ke penghitungan emisi karbon saat ini dari beberapa percontohan perdagangan emisi karbon untuk pembangkit listrik penyimpanan pompa menurut pedoman untuk penghitungan dan pelaporan emisi karbon dioksida perusahaan (unit), dan mengambil semua listrik yang dipompa sebagai dasar penghitungan emisi, Pembangkit listrik penyimpanan pompa telah menjadi "unit pembuangan utama", yang membawa banyak ketidaknyamanan pada operasi normal pembangkit listrik penyimpanan pompa, dan juga menyebabkan kesalahpahaman besar bagi publik.
Dalam jangka panjang, untuk memahami dengan benar efek pengurangan emisi karbon dari penyimpanan pompa dan meluruskan mekanisme manajemen konsumsi energinya, perlu untuk menetapkan metodologi yang berlaku dalam kombinasi dengan keseluruhan manfaat pengurangan emisi karbon dari penyimpanan pompa pada sistem tenaga, mengukur manfaat pengurangan emisi karbon dari penyimpanan pompa, dan membentuk pengimbang terhadap kuota yang tidak mencukupi secara internal, yang dapat digunakan untuk transaksi pasar karbon eksternal. Namun, karena permulaan CCER yang tidak jelas dan batasan 5% pada pengimbangan emisi, ada juga ketidakpastian dalam pengembangan metodologi. Berdasarkan situasi aktual saat ini, direkomendasikan agar efisiensi konversi komprehensif secara eksplisit diambil sebagai indikator kontrol utama dari total konsumsi energi dan tujuan konservasi energi dari pembangkit listrik penyimpanan pompa di tingkat nasional, sehingga dapat mengurangi kendala pada pengembangan penyimpanan pompa yang sehat di masa mendatang.
Waktu posting: 29-Nov-2022
