Badan Meteorologi China menyatakan bahwa karena ketidakpastian sistem iklim yang diperburuk oleh pemanasan global, kejadian suhu tinggi ekstrem dan curah hujan lebat ekstrem di China menjadi lebih sering dan lebih kuat.
Sejak Revolusi Industri, gas rumah kaca yang dihasilkan oleh aktivitas manusia telah menyebabkan suhu global yang tinggi secara tidak normal, naiknya permukaan laut, dan cuaca ekstrem seperti badai hujan, banjir, dan kekeringan yang terjadi di berbagai wilayah dengan kepadatan dan frekuensi yang lebih tinggi.
Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) menunjukkan bahwa peningkatan suhu global dan pembakaran bahan bakar fosil yang berlebihan telah menjadi salah satu ancaman terbesar bagi kesehatan manusia. Tidak hanya ancaman serangan panas, sengatan panas, dan penyakit kardiovaskular, perubahan iklim dapat menyebabkan lebih dari 50% patogen manusia yang diketahui menjadi lebih buruk.
Perubahan iklim merupakan tantangan besar yang dihadapi umat manusia di era kontemporer. Sebagai salah satu penghasil gas rumah kaca utama, Tiongkok mengumumkan tujuan "puncak karbon dan netralitas karbon" pada tahun 2020, membuat komitmen serius kepada komunitas internasional, menunjukkan tanggung jawab dan komitmen sebagai negara besar, dan juga mencerminkan kebutuhan mendesak bagi negara untuk mendorong transformasi dan peningkatan struktur ekonomi serta mempromosikan koeksistensi harmonis antara manusia dan alam.
Tantangan turbulensi pada sistem tenaga listrik
Bidang energi merupakan medan pertempuran yang sangat dipantau untuk implementasi "karbon ganda".
Untuk setiap kenaikan 1 derajat Celsius pada suhu rata-rata global, batubara berkontribusi lebih dari 0,3 derajat Celsius. Untuk lebih mendorong revolusi energi, perlu untuk mengendalikan konsumsi energi fosil dan mempercepat pembangunan sistem energi baru. Pada tahun 2022-2023, Tiongkok mengeluarkan lebih dari 120 kebijakan "karbon ganda", terutama menekankan dukungan utama untuk pengembangan dan pemanfaatan energi terbarukan.
Berkat dorongan kebijakan yang kuat, Tiongkok telah menjadi negara terbesar di dunia dalam penggunaan energi baru dan energi terbarukan. Menurut data dari Administrasi Energi Nasional, pada paruh pertama tahun 2024, kapasitas terpasang baru pembangkit listrik energi terbarukan di negara itu mencapai 134 juta kilowatt, yang mewakili 88% dari kapasitas terpasang baru; pembangkit listrik energi terbarukan mencapai 1,56 triliun kilowatt-jam, yang mewakili sekitar 35% dari total pembangkit listrik.
Semakin banyak tenaga angin dan tenaga fotovoltaik yang diintegrasikan ke dalam jaringan listrik, menghadirkan listrik hijau yang lebih bersih untuk produksi dan kehidupan masyarakat, tetapi juga menantang mode operasi tradisional jaringan listrik.
Mode pasokan listrik jaringan tradisional bersifat instan dan terencana. Saat Anda menyalakan listrik, itu berarti seseorang telah menghitung kebutuhan Anda sebelumnya dan sedang menghasilkan listrik untuk Anda di suatu tempat pada waktu yang bersamaan. Kurva pembangkitan daya pembangkit listrik dan kurva transmisi daya saluran transmisi direncanakan terlebih dahulu berdasarkan data historis. Bahkan jika permintaan listrik tiba-tiba meningkat, permintaan tersebut dapat dipenuhi tepat waktu dengan menghidupkan unit pembangkit listrik cadangan, sehingga tercapai pengoperasian sistem jaringan listrik yang aman dan stabil.
Namun, dengan diperkenalkannya sejumlah besar tenaga angin dan tenaga surya, kapan dan berapa banyak listrik yang dapat dihasilkan semuanya ditentukan oleh cuaca, yang sulit direncanakan. Ketika kondisi cuaca baik, unit energi baru beroperasi dengan kapasitas penuh dan menghasilkan sejumlah besar listrik hijau, tetapi jika permintaan tidak meningkat, listrik ini tidak dapat dihubungkan ke internet; ketika permintaan listrik tinggi, tetapi kebetulan hujan dan berawan, turbin angin tidak berputar, panel surya tidak memanas, dan masalah pemadaman listrik terjadi.
Sebelumnya, pengabaian energi angin dan listrik di Gansu, Xinjiang, dan provinsi-provinsi energi baru lainnya terkait dengan kekurangan listrik musiman di wilayah tersebut dan ketidakmampuan jaringan listrik untuk menyerapnya tepat waktu. Ketidakmampuan mengendalikan energi bersih menghadirkan tantangan bagi pengaturan jaringan listrik dan meningkatkan risiko operasional sistem tenaga listrik. Saat ini, ketika masyarakat sangat bergantung pada pasokan listrik yang stabil untuk produksi dan kehidupan, ketidaksesuaian antara pembangkitan dan konsumsi listrik akan berdampak serius terhadap perekonomian dan sosial.
Terdapat perbedaan tertentu antara kapasitas terpasang energi baru dan pembangkitan daya aktual, dan permintaan daya pengguna serta daya yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tidak dapat mencapai "sumber mengikuti beban" dan "keseimbangan dinamis". Listrik "baru" harus digunakan tepat waktu atau disimpan, yang merupakan syarat penting untuk pengoperasian jaringan listrik yang terorganisasi dengan baik dan stabil. Untuk mencapai tujuan ini, selain membangun model prediksi energi bersih yang akurat melalui analisis akurat data cuaca dan data pembangkitan daya historis, juga perlu meningkatkan fleksibilitas pengiriman sistem tenaga melalui alat-alat seperti sistem penyimpanan energi dan pembangkit listrik virtual. Negara menekankan "mempercepat perencanaan dan pembangunan sistem energi baru", dan penyimpanan energi merupakan teknologi yang sangat diperlukan.
“Bank Hijau” dalam Sistem Energi Baru
Dalam revolusi energi, peran penting pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan air terpompa menjadi semakin menonjol. Teknologi ini, yang lahir pada akhir abad ke-19, awalnya dibangun untuk mengatur sumber daya air musiman di sungai guna menghasilkan listrik. Teknologi ini telah berkembang pesat dan secara bertahap matang di tengah percepatan industrialisasi dan pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir.
Prinsipnya sangat sederhana. Dua waduk dibangun di gunung dan di kaki gunung. Ketika malam atau akhir pekan tiba, permintaan listrik menurun, dan listrik murah dan berlebih digunakan untuk memompa air ke waduk hulu; ketika konsumsi listrik mencapai puncaknya, air dilepaskan untuk menghasilkan listrik, sehingga listrik dapat disesuaikan dan didistribusikan dalam ruang dan waktu.
Sebagai teknologi penyimpanan energi yang telah berusia seabad, penyimpanan energi pompa air (pumped storage) telah diberi tugas baru dalam proses "dual carbon". Ketika kapasitas pembangkit listrik tenaga surya dan angin kuat dan permintaan listrik pengguna berkurang, penyimpanan energi pompa air dapat menyimpan kelebihan listrik. Ketika permintaan listrik meningkat, listrik dilepaskan untuk membantu jaringan listrik mencapai keseimbangan pasokan dan permintaan.
Sistem ini fleksibel dan andal, dengan start dan stop yang cepat. Hanya membutuhkan waktu kurang dari 4 menit dari start hingga pembangkitan daya beban penuh. Jika terjadi kecelakaan skala besar di jaringan listrik, pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa dapat segera beroperasi dan memulihkan pasokan listrik ke jaringan. Sistem ini dianggap sebagai "korek api" terakhir untuk menyalakan kembali jaringan listrik yang gelap.
Sebagai salah satu teknologi penyimpanan energi yang paling matang dan banyak digunakan, penyimpanan energi pompa air saat ini merupakan "baterai" terbesar di dunia, yang mencakup lebih dari 86% kapasitas terpasang penyimpanan energi dunia. Dibandingkan dengan penyimpanan energi baru seperti penyimpanan energi elektrokimia dan penyimpanan energi hidrogen, penyimpanan energi pompa air memiliki keunggulan teknologi yang stabil, biaya rendah, dan kapasitas besar.
Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan air terpompa memiliki masa pakai desain selama 40 tahun. Pembangkit ini dapat beroperasi selama 5 hingga 7 jam sehari dan membuang air secara terus menerus. Pembangkit ini menggunakan air sebagai "bahan bakar", memiliki biaya operasi dan perawatan yang rendah, serta tidak terpengaruh oleh fluktuasi harga bahan baku seperti litium, natrium, dan vanadium. Manfaat ekonomi dan kemampuan pelayanannya sangat penting untuk mengurangi biaya listrik ramah lingkungan dan mengurangi emisi karbon dari jaringan listrik.
Pada Juli 2024, rencana implementasi tingkat provinsi pertama di negara saya untuk pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan air terpompa (pumped storage) agar dapat berpartisipasi dalam pasar listrik secara resmi dikeluarkan di Guangdong. Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan air terpompa akan memperdagangkan seluruh listrik secara langsung dengan cara baru yaitu "menentukan kuantitas dan penawaran harga", serta "memompa air untuk menyimpan listrik" dan "melepaskan air untuk mendapatkan listrik" secara efisien dan fleksibel di pasar listrik, memainkan peran baru dalam menyimpan dan mengakses energi baru sebagai "bank listrik hijau", dan membuka jalan baru untuk memperoleh manfaat yang berorientasi pasar.
“Kami akan merumuskan strategi penetapan harga secara ilmiah, berpartisipasi aktif dalam perdagangan listrik, meningkatkan efisiensi komprehensif unit-unit, dan berupaya memperoleh manfaat insentif dari listrik dan biaya listrik sambil mendorong peningkatan proporsi konsumsi energi baru,” kata Wang Bei, wakil manajer umum Departemen Perencanaan dan Keuangan Penyimpanan Energi Southern Power Grid.
Teknologi yang matang, kapasitas yang besar, penyimpanan dan akses yang fleksibel, output yang tahan lama, biaya rendah sepanjang siklus hidup, dan mekanisme yang semakin berorientasi pasar telah menjadikan pembangkit listrik tenaga air terpompa sebagai "solusi serbaguna" yang paling ekonomis dan praktis dalam proses revolusi energi, memainkan peran kunci dalam mendorong penggunaan energi terbarukan secara efektif dan memastikan keamanan serta stabilitas sistem tenaga listrik.
Proyek-proyek besar yang kontroversial
Dengan latar belakang penyesuaian struktur energi nasional dan perkembangan pesat energi baru, pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa telah mengalami peningkatan pesat dalam pembangunan. Pada paruh pertama tahun 2024, kapasitas terpasang kumulatif pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa di Tiongkok mencapai 54,39 juta kilowatt, dan tingkat pertumbuhan investasi meningkat sebesar 30,4 poin persentase dibandingkan periode yang sama tahun lalu. Dalam sepuluh tahun ke depan, ruang investasi negara kita untuk pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa akan mendekati satu triliun yuan.
Pada Agustus 2024, Komite Sentral Partai Komunis Tiongkok dan Dewan Negara mengeluarkan “Opini tentang Percepatan Transformasi Hijau Komprehensif Pembangunan Ekonomi dan Sosial”. Pada tahun 2030, kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa akan melebihi 120 juta kilowatt.
Meskipun peluang datang, hal itu juga menimbulkan masalah investasi yang terlalu tinggi. Pembangunan pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa merupakan rekayasa sistem yang ketat dan kompleks, melibatkan banyak tahapan seperti peraturan, pekerjaan persiapan, dan persetujuan. Dalam masa booming investasi, beberapa pemerintah daerah dan pemilik sering mengabaikan sifat ilmiah dari pemilihan lokasi dan saturasi kapasitas, dan terlalu mengejar kecepatan dan skala pengembangan proyek, yang membawa serangkaian dampak negatif.
Pemilihan lokasi pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan pompa perlu mempertimbangkan kondisi geologis, lokasi geografis (dekat dengan pusat beban, dekat dengan basis energi), batas ekologis, penurunan muka air tanah, pengadaan lahan dan migrasi, serta faktor-faktor lainnya. Perencanaan dan tata letak yang tidak masuk akal akan menyebabkan pembangunan pembangkit listrik tidak sesuai dengan kebutuhan aktual jaringan listrik atau tidak dapat digunakan. Tidak hanya biaya konstruksi dan biaya operasional yang sulit ditanggung untuk sementara waktu, tetapi bahkan akan ada masalah seperti pelanggaran batas ekologis selama konstruksi; setelah selesai, jika tingkat teknis dan operasi serta pemeliharaan tidak sesuai standar, hal itu akan menimbulkan risiko keselamatan.
“Masih ada beberapa kasus di mana pemilihan lokasi beberapa proyek tidak masuk akal.” Lei Xingchun, wakil manajer umum departemen infrastruktur Perusahaan Penyimpanan Energi Southern Grid, mengatakan, “Inti dari pembangkit listrik tenaga air dengan sistem pompa adalah untuk memenuhi kebutuhan jaringan listrik dan memastikan akses energi baru ke jaringan. Pemilihan lokasi dan kapasitas pembangkit listrik tenaga air dengan sistem pompa harus ditentukan berdasarkan karakteristik distribusi daya, karakteristik operasi jaringan listrik, distribusi beban daya, dan struktur daya.”
“Proyek ini berskala besar dan membutuhkan banyak investasi awal. Oleh karena itu, sangat penting untuk memperkuat komunikasi dan koordinasi dengan departemen sumber daya alam, lingkungan ekologi, kehutanan, padang rumput, konservasi air, dan departemen lainnya, serta melakukan pekerjaan yang baik dalam menghubungkan dengan garis merah perlindungan ekologi dan rencana terkait,” tambah Jiang Shuwen, kepala departemen perencanaan Perusahaan Penyimpanan Energi Southern Grid.
Investasi konstruksi puluhan miliar atau bahkan puluhan miliar, luas area konstruksi waduk yang mencapai ratusan hektar, dan periode konstruksi selama 5 hingga 7 tahun juga menjadi alasan mengapa banyak orang mengkritik penyimpanan air terpompa karena dianggap tidak "ekonomis dan ramah lingkungan" dibandingkan dengan penyimpanan energi lainnya.
Namun kenyataannya, dibandingkan dengan waktu pelepasan yang terbatas dan masa operasi 10 tahun dari penyimpanan energi kimia, masa pakai aktual pembangkit listrik tenaga air dengan sistem pompa dapat mencapai 50 tahun atau bahkan lebih lama. Dengan penyimpanan energi berkapasitas besar, frekuensi pemompaan yang tidak terbatas, dan biaya per kilowatt-jam yang lebih rendah, efisiensi ekonominya masih jauh lebih tinggi daripada penyimpanan energi lainnya.
Zheng Jing, seorang insinyur senior di Institut Perencanaan dan Desain Sumber Daya Air dan Pembangkit Listrik Tenaga Air Tiongkok, telah melakukan sebuah studi: “Analisis efisiensi ekonomi proyek menunjukkan bahwa biaya rata-rata per kilowatt-jam pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa adalah 0,207 yuan/kWh. Biaya rata-rata per kilowatt-jam penyimpanan energi elektrokimia adalah 0,563 yuan/kWh, yang 2,7 kali lebih tinggi daripada pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa.”
“Penyimpanan energi elektrokimia telah berkembang pesat dalam skala beberapa tahun terakhir, tetapi ada berbagai bahaya tersembunyi. Perlu terus memperpanjang siklus hidup, mengurangi biaya per unit, dan meningkatkan skala pembangkit listrik serta mengkonfigurasi fungsi penyesuaian fase dari perspektif memastikan keselamatan, sehingga dapat dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga air dengan sistem pompa,” ujar Zheng Jing.
Bangun pembangkit listrik, perindah lahan.
Menurut data dari Southern Power Grid Energy Storage, pada semester pertama tahun 2024, total pembangkitan listrik dari pembangkit listrik tenaga air di wilayah selatan mencapai hampir 6 miliar kWh, setara dengan kebutuhan listrik 5,5 juta pengguna rumah tangga selama setengah tahun, meningkat 1,3% dibandingkan tahun sebelumnya; jumlah unit pembangkit listrik yang dioperasikan melebihi 20.000 kali, meningkat 20,9% dibandingkan tahun sebelumnya. Rata-rata, setiap unit dari setiap pembangkit listrik menghasilkan daya puncak lebih dari 3 kali sehari, memberikan kontribusi penting terhadap akses energi bersih yang stabil ke jaringan listrik.
Dengan tujuan membantu jaringan listrik meningkatkan kapasitas penyimpanan energi untuk mengurangi beban puncak dan menyediakan listrik bersih untuk pembangunan sosial dan ekonomi, Southern Power Grid Energy Storage berkomitmen untuk membangun pembangkit listrik yang indah dan menyediakan produk ekologis dan lingkungan yang "hijau, terbuka, dan berbagi" bagi masyarakat setempat.
Setiap musim semi, pegunungan dipenuhi bunga sakura. Para pesepeda dan pejalan kaki pergi ke Distrik Yantian Shenzhen untuk berkunjung. Memantulkan danau dan pegunungan, berjalan-jalan di lautan bunga sakura, seolah-olah mereka berada di surga. Ini adalah waduk bagian atas Pembangkit Listrik Tenaga Pompa Shenzhen, pembangkit listrik tenaga pompa pertama yang dibangun di pusat kota di negara ini, dan "taman gunung dan laut" yang menjadi daya tarik wisatawan.
Pembangkit Listrik Tenaga Air Pompa Shenzhen menggabungkan konsep ekologi hijau sejak awal perencanaannya. Fasilitas dan peralatan perlindungan lingkungan dan konservasi air dirancang, dibangun, dan dioperasikan secara bersamaan dengan proyek tersebut. Proyek ini telah memenangkan penghargaan seperti "Proyek Berkualitas Nasional" dan "Proyek Percontohan Konservasi Tanah dan Air Nasional". Setelah pembangkit listrik beroperasi, China Southern Power Grid Energy Storage meningkatkan lanskap "deindustrialisasi" di area waduk atas dengan standar taman ekologi, dan bekerja sama dengan Pemerintah Distrik Yantian untuk menanam pohon sakura di sekitar waduk atas, menciptakan kartu nama Yantian sebagai "kota pegunungan, laut, dan bunga".
Penekanan pada perlindungan ekologi bukanlah hal yang khusus bagi Pembangkit Listrik Tenaga Pompa Shenzhen. China Southern Power Grid Energy Storage telah merumuskan sistem manajemen konstruksi hijau dan standar evaluasi yang ketat di seluruh proses pembangunan proyek; setiap proyek menggabungkan lingkungan alam sekitarnya, karakteristik budaya, dan rencana pemerintah daerah yang relevan, serta menetapkan pengeluaran khusus untuk restorasi dan peningkatan lingkungan ekologi dalam anggaran perlindungan lingkungan untuk memastikan integrasi yang harmonis antara lanskap industri proyek dan lingkungan ekologi sekitarnya.
“Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan air bertekanan memiliki persyaratan yang relatif tinggi untuk pemilihan lokasi. Dengan dasar menghindari pelanggaran ekologis, jika terdapat tanaman langka yang dilindungi atau pohon purba di area konstruksi, perlu dilakukan komunikasi terlebih dahulu dengan dinas kehutanan dan mengambil langkah-langkah perlindungan di bawah bimbingan dinas kehutanan untuk melakukan perlindungan di lokasi atau perlindungan migrasi,” kata Jiang Shuwen.
Di setiap pembangkit listrik tenaga air terpompa milik Southern Power Grid Energy Storage, Anda dapat melihat layar tampilan elektronik besar yang menampilkan data waktu nyata seperti kandungan ion negatif, kualitas udara, sinar ultraviolet, suhu, kelembaban, dan lain-lain di lingkungan sekitar. “Inilah yang kami minta untuk kami pantau sendiri, sehingga para pemangku kepentingan dapat melihat dengan jelas kualitas lingkungan pembangkit listrik,” kata Jiang Shuwen. “Setelah pembangunan pembangkit listrik tenaga air terpompa Yangjiang dan Meizhou, burung bangau, yang dikenal sebagai 'burung pemantau lingkungan', datang untuk bertengger berkelompok, yang merupakan pengenalan paling intuitif terhadap kualitas lingkungan ekologis seperti kualitas udara dan air waduk di area pembangkit listrik.”
Sejak pembangunan pembangkit listrik tenaga air terpompa skala besar pertama di Tiongkok di Guangzhou pada tahun 1993, Southern Power Grid Energy Storage telah mengumpulkan pengalaman yang matang dalam mengimplementasikan proyek ramah lingkungan sepanjang siklus hidupnya. Pada tahun 2023, perusahaan meluncurkan “Metode Manajemen Konstruksi Ramah Lingkungan dan Indikator Evaluasi untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air Terpompa”, yang memperjelas tanggung jawab dan standar evaluasi konstruksi ramah lingkungan dari semua unit yang berpartisipasi dalam proyek selama proses konstruksi. Dokumen ini memiliki tujuan praktis dan metode implementasi, yang sangat penting untuk membimbing industri dalam mengimplementasikan perlindungan ekologi.
Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa telah dibangun dari nol, dan banyak teknologi serta manajemennya tidak memiliki preseden untuk diikuti. Hal ini bergantung pada pemimpin industri seperti Southern Power Grid Energy Storage untuk mendorong rantai industri hulu dan hilir agar terus berinovasi, mengeksplorasi, dan memverifikasi, serta mempromosikan peningkatan industri secara bertahap. Perlindungan ekologi juga merupakan bagian yang tak terpisahkan dari pembangunan berkelanjutan industri penyimpanan terpompa. Hal ini tidak hanya mewakili tanggung jawab perusahaan, tetapi juga menyoroti nilai "hijau" dan kandungan emas dari proyek penyimpanan energi hijau ini.
Waktu menuju netralitas karbon terus berjalan, dan pengembangan energi terbarukan terus mencapai terobosan baru. Peran pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa sebagai "regulator", "penyimpan daya", dan "penstabil" dalam keseimbangan beban jaringan listrik semakin menonjol.
Waktu posting: 05 Februari 2025
