Ķīnas Meteoroloģijas pārvalde paziņoja, ka globālās sasilšanas izraisītās klimata sistēmas nenoteiktības dēļ Ķīnā arvien biežākas un spēcīgākas kļūst ārkārtīgi augstas temperatūras un ārkārtīgi spēcīgu nokrišņu parādības.
Kopš rūpnieciskās revolūcijas cilvēku darbības radītās siltumnīcefekta gāzes ir izraisījušas neparasti augstu globālo temperatūru, jūras līmeņa celšanos, un dažādos reģionos ar lielāku blīvumu un biežumu ir notikuši ekstremāli laikapstākļi, piemēram, lietusgāzes, plūdi un sausums.
Pasaules Veselības organizācija norādīja, ka pieaugošā globālā temperatūra un pārmērīga fosilā kurināmā dedzināšana ir kļuvusi par vienu no lielākajiem draudiem cilvēku veselībai. Klimata pārmaiņas ne tikai rada karstuma dūriena, karstuma dūriena un sirds un asinsvadu slimību draudus, bet arī var izraisīt vairāk nekā 50% zināmo cilvēku patogēnu stāvokļa pasliktināšanos.
Klimata pārmaiņas ir nopietns izaicinājums, ar ko cilvēce saskaras mūsdienu laikmetā. Kā nozīmīgs siltumnīcefekta gāzu emitētājs, Ķīna 2020. gadā paziņoja par "oglekļa maksimuma un oglekļa neitralitātes" mērķi, uzņēmās svinīgas saistības starptautiskajai sabiedrībai, apliecināja lielas valsts atbildību un apņemšanos, kā arī atspoguļoja valsts steidzamo nepieciešamību veicināt ekonomiskās struktūras pārveidi un modernizāciju, kā arī veicināt cilvēka un dabas harmonisku līdzāspastāvēšanu.
Energosistēmas turbulences izaicinājumi
Enerģētikas joma ir ļoti novērota kaujas lauks "duālā oglekļa" ieviešanai.
Par katru 1 Celsija grāda pieaugumu globālajā vidējā temperatūrā ogles veicina vairāk nekā 0,3 Celsija grādus. Lai vēl vairāk veicinātu enerģijas revolūciju, ir jākontrolē fosilā kurināmā patēriņš un jāpaātrina jaunas energosistēmas būvniecība. Laikā no 2022. līdz 2023. gadam Ķīna izdeva vairāk nekā 120 “divkāršā oglekļa” politikas, īpaši uzsverot galveno atbalstu atjaunojamo energoresursu attīstībai un izmantošanai.
Pateicoties spēcīgai politikas veicināšanai, Ķīna ir kļuvusi par pasaulē lielāko valsti jaunās enerģijas un atjaunojamās enerģijas izmantošanā. Saskaņā ar Nacionālās Enerģētikas administrācijas datiem, 2024. gada pirmajā pusē valsts jaunā uzstādītā atjaunojamās enerģijas ražošanas jauda bija 134 miljoni kilovatu, kas veidoja 88% no jaunās uzstādītās jaudas; atjaunojamās enerģijas ražošanas apjoms bija 1,56 triljoni kilovatstundu, kas veidoja aptuveni 35% no kopējās saražotās elektroenerģijas.
Elektrotīklā tiek iekļauta vairāk vēja enerģijas un fotoelektriskās enerģijas, nodrošinot tīrāku zaļo elektroenerģiju cilvēku ražošanai un dzīvei, bet arī apstrīdot tradicionālo elektrotīkla darbības režīmu.
Tradicionālais elektrotīkla barošanas režīms ir tūlītējs un plānots. Kad ieslēdzat strāvu, tas nozīmē, ka kāds ir iepriekš aprēķinājis jūsu vajadzības un vienlaikus kaut kur ražo jums elektroenerģiju. Elektrostacijas jaudas ģenerēšanas līkne un pārvades kanāla jaudas pārvades līkne tiek iepriekš plānotas atbilstoši vēsturiskajiem datiem. Pat ja elektroenerģijas pieprasījums pēkšņi palielinās, pieprasījumu var savlaicīgi apmierināt, iedarbinot rezerves termoelektrostacijas, lai panāktu drošu un stabilu elektrotīkla sistēmas darbību.
Tomēr, ieviešot lielu skaitu vēja enerģijas un fotoelektriskās enerģijas, elektroenerģijas ražošanas laiku un daudzumu nosaka laika apstākļi, ko ir grūti plānot. Labos laika apstākļos jaunās enerģijas iekārtas darbojas ar pilnu jaudu un saražo lielu daudzumu zaļās elektroenerģijas, bet, ja pieprasījums nepalielinās, šo elektroenerģiju nevar pieslēgt internetam; lielā elektroenerģijas pieprasījuma laikā gadās lietains un apmācies laiks, vēja turbīnas negriežas, fotoelektriskie paneļi nesasilst un rodas strāvas padeves pārtraukuma problēma.
Iepriekš vēja un gaismas atteikšanās Gansu, Siņdzjanā un citās jaunajās enerģijas provincēs bija saistīta ar sezonālu elektroenerģijas trūkumu reģionā un elektrotīkla nespēju to savlaicīgi absorbēt. Tīras enerģijas nekontrolējamība rada izaicinājumus elektrotīkla dispečervadībā un palielina energosistēmas darbības riskus. Mūsdienās, kad cilvēki ir ļoti atkarīgi no stabilas elektroapgādes ražošanai un dzīvei, jebkura neatbilstība starp elektroenerģijas ražošanu un patēriņu radīs nopietnas ekonomiskas un sociālas sekas.
Pastāv zināma atšķirība starp jaunās enerģijas uzstādīto jaudu un faktisko elektroenerģijas ražošanu, un lietotāju jaudas pieprasījums un elektrostaciju saražotā enerģija nevar sasniegt "avots seko slodzei" un "dinamisko līdzsvaru". "Svaiga" elektroenerģija ir jāizmanto laikā vai jāuzglabā, kas ir nepieciešams nosacījums labi organizēta elektrotīkla stabilai darbībai. Lai sasniegtu šo mērķi, papildus precīza tīras enerģijas prognozēšanas modeļa izveidei, izmantojot precīzu laika apstākļu un vēsturisko elektroenerģijas ražošanas datu analīzi, ir nepieciešams arī palielināt energosistēmas dispečervadības elastību, izmantojot tādus rīkus kā enerģijas uzkrāšanas sistēmas un virtuālās elektrostacijas. Valsts uzsver "jaunas energosistēmas plānošanas un būvniecības paātrināšanu", un enerģijas uzkrāšana ir neaizstājama tehnoloģija.
“Zaļā banka” jaunajā energosistēmā
Enerģētikas revolūcijas gaitā arvien lielāku nozīmi ir ieguvušas sūknēšanas elektrostacijas. Šī tehnoloģija, kas radās 19. gadsimta beigās, sākotnēji tika izstrādāta, lai regulētu sezonālos ūdens resursus upēs elektroenerģijas ražošanai. Tā ir strauji attīstījusies un pakāpeniski nobriedusi uz paātrinātās industrializācijas un atomelektrostaciju būvniecības fona.
Tās princips ir ļoti vienkāršs. Kalnā un kalna pakājē ir uzbūvēti divi rezervuāri. Kad pienāk nakts vai nedēļas nogale, elektroenerģijas pieprasījums samazinās, un lētā un pārpalikusī elektrība tiek izmantota, lai sūknētu ūdeni uz augšteces rezervuāru; kad elektroenerģijas patēriņš ir sasniedzis maksimumu, ūdens tiek atbrīvots elektroenerģijas ražošanai, lai elektrību varētu pielāgot un sadalīt laikā un telpā.
Kā gadsimtu veca enerģijas uzkrāšanas tehnoloģija, sūknēšanas uzglabāšanai ir dots jauns uzdevums “divkāršā oglekļa” procesā. Kad fotoelektriskās un vēja enerģijas ražošanas jauda ir liela un lietotāja elektroenerģijas pieprasījums ir samazināts, sūknēšanas uzglabāšana var uzglabāt lieko elektroenerģiju. Kad elektroenerģijas pieprasījums palielinās, elektroenerģija tiek atbrīvota, lai palīdzētu elektrotīklam sasniegt piedāvājuma un pieprasījuma līdzsvaru.
Tas ir elastīgs un uzticams, ar ātru iedarbināšanu un apturēšanu. No iedarbināšanas līdz pilnas slodzes elektroenerģijas ražošanai nepieciešamas mazāk nekā 4 minūtes. Ja elektrotīklā notiek liela mēroga negadījums, sūknēšanas akumulācija var ātri iedarbināties un atjaunot elektrotīkla barošanu. Tas tiek uzskatīts par pēdējo "sērkociņu", kas iededzina tumšo elektrotīklu.
Kā viena no visnobriedušākajām un visplašāk izmantotajām enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijām, sūknēšanas uzglabāšana pašlaik ir pasaulē lielākā “akumulatora” tehnoloģija, kas veido vairāk nekā 86% no pasaulē uzstādītās enerģijas uzkrāšanas jaudas. Salīdzinot ar jaunām enerģijas uzkrāšanas sistēmām, piemēram, elektroķīmisko enerģijas uzkrāšanu un ūdeņraža enerģijas uzkrāšanu, sūknēšanas uzglabāšanai ir tādas priekšrocības kā stabila tehnoloģija, zemas izmaksas un liela jauda.
Hidroakumulācijas elektrostacijas projektētais kalpošanas laiks ir 40 gadi. Tā var strādāt 5 līdz 7 stundas dienā un nepārtraukti izvadīt ūdeni. Tā izmanto ūdeni kā "degvielu", tai ir zemas ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas, un to neietekmē tādu izejvielu kā litija, nātrija un vanādija cenu svārstības. Tās ekonomiskie ieguvumi un pakalpojumu iespējas ir izšķirošas, lai samazinātu zaļās elektroenerģijas izmaksas un elektrotīkla oglekļa emisijas.
2024. gada jūlijā Guangdongā tika oficiāli izdots manas valsts pirmais provinces ieviešanas plāns sūknēšanas elektrostacijām, lai tās varētu piedalīties elektroenerģijas tirgū. Sūknēšanas elektrostacijas visu elektroenerģiju tirgos uz vietas jaunā veidā — “nosakot daudzumu un kotāciju”, kā arī efektīvi un elastīgi “sūknēs ūdeni, lai uzkrātu elektroenerģiju”, un “atbrīvos ūdeni, lai iegūtu elektroenerģiju” elektroenerģijas tirgū, spēlējot jaunu lomu jaunas enerģijas “zaļās elektroenerģijas bankas” uzglabāšanā un piekļūšanā tai, un paverot jaunu ceļu uz tirgu orientētu ieguvumu gūšanai.
“Mēs zinātniski formulēsim kotēšanas stratēģijas, aktīvi piedalīsimies elektroenerģijas tirdzniecībā, uzlabosim iekārtu visaptverošo efektivitāti un centīsimies gūt stimulējošas priekšrocības no elektroenerģijas un elektroenerģijas maksām, vienlaikus veicinot jaunas enerģijas patēriņa īpatsvara pieaugumu,” sacīja Vans Bejs, Dienvidu elektrotīkla Enerģijas uzglabāšanas plānošanas un finanšu departamenta ģenerāldirektora vietnieks.
Nobriedušas tehnoloģijas, milzīga jauda, elastīga uzglabāšana un piekļuve, ilgstoša jauda, zemas izmaksas visā dzīves ciklā un arvien uzlaboti tirgus orientēti mehānismi ir padarījuši sūknēšanas enerģijas uzglabāšanas sistēmu par ekonomiskāko un praktiskāko “universālo risinājumu” enerģijas revolūcijas procesā, spēlējot galveno lomu atjaunojamo energoresursu efektīvas izmantošanas veicināšanā un energosistēmas drošības un stabilitātes nodrošināšanā.
Pretrunīgi vērtēti lieli projekti
Ņemot vērā valsts enerģētikas struktūras korekcijas un straujo jaunu enerģijas veidu attīstību, sūknēšanas elektrostacijas ir piedzīvojušas būvniecības uzplaukumu. 2024. gada pirmajā pusē Ķīnā uzstādīto sūknēšanas elektrostaciju kopējā jauda sasniedza 54,39 miljonus kilovatu, un investīciju pieauguma temps salīdzinājumā ar to pašu periodu pagājušajā gadā pieauga par 30,4 procentpunktiem. Nākamo desmit gadu laikā manas valsts investīciju apjoms sūknēšanas elektrostacijās sasniegs gandrīz vienu triljonu juaņu.
2024. gada augustā ĶKP Centrālā komiteja un Valsts padome publicēja “Atzinumus par ekonomiskās un sociālās attīstības visaptverošas zaļās pārveides paātrināšanu”. Līdz 2030. gadam uzstādīto hidroakumulācijas elektrostaciju jauda pārsniegs 120 miljonus kilovatu.
Lai gan rodas iespējas, tās rada arī pārtērētu investīciju problēmu. Hidroakumulācijas elektrostaciju būvniecība ir stingra un sarežģīta sistēmu inženierija, kas ietver vairākas saiknes, piemēram, noteikumus, sagatavošanās darbus un apstiprināšanu. Investīciju uzplaukuma laikā dažas vietējās pašvaldības un īpašnieki bieži ignorē vietas izvēles un jaudas piesātinājuma zinātnisko raksturu un pārmērīgi tiecas pēc projektu izstrādes ātruma un mēroga, radot virkni negatīvu seku.
Sūknēšanas elektrostaciju vietas izvēlē jāņem vērā ģeoloģiskie apstākļi, ģeogrāfiskā atrašanās vieta (tuvu slodzes centram, tuvu enerģijas bāzei), ekoloģiskā sarkanā līnija, spiediena kritums, zemes iegāde un imigrācija, kā arī citi faktori. Nepamatota plānošana un izkārtojums novedīs pie tā, ka elektrostaciju būvniecība neatbilst elektrotīkla faktiskajām vajadzībām vai būs nelietojama. Ne tikai būvniecības izmaksas un ekspluatācijas izmaksas kādu laiku būs grūti aprēķināt, bet arī būvniecības laikā radīsies tādas problēmas kā ekoloģiskās sarkanās līnijas pārkāpšana; ja pēc pabeigšanas tehniskais, ekspluatācijas un apkopes līmenis neatbilst standartiem, tas radīs drošības riskus.
“Joprojām ir gadījumi, kad dažu projektu vietas izvēle ir nepamatota.” Lei Singčuns, Southern Grid Energy Storage Company infrastruktūras departamenta ģenerāldirektora vietnieks, sacīja: “Sūknēšanas elektrostacijas būtība ir apkalpot elektrotīkla vajadzības un nodrošināt jaunas enerģijas piekļuvi tīklam. Sūknēšanas elektrostacijas vietas izvēle un jauda jānosaka, pamatojoties uz enerģijas sadales raksturlielumiem, elektrotīkla darbības raksturlielumiem, jaudas slodzes sadalījumu un enerģijas struktūru.”
“Projekts ir liela mēroga un prasa lielus sākotnējos ieguldījumus. Vēl jo vairāk ir nepieciešams stiprināt komunikāciju un koordināciju ar dabas resursu, ekoloģiskās vides, mežsaimniecības, zālāju, ūdens resursu aizsardzības un citām nodaļām, kā arī labi sadarboties ar ekoloģiskās aizsardzības sarkano līniju un saistītajiem plāniem,” piebilda Dzjans Šuvens, Dienvidu tīkla enerģijas uzglabāšanas uzņēmuma plānošanas nodaļas vadītājs.
Desmitiem miljardu vai pat desmitiem miljardu investīcijas būvniecībā, simtiem hektāru lielā rezervuāru būvniecības platība un 5 līdz 7 gadu būvniecības periods ir arī iemesli, kāpēc daudzi cilvēki kritizē sūknēšanas enerģijas uzglabāšanas sistēmas par to, ka tās nav “ekonomiskas un videi draudzīgas” salīdzinājumā ar citām enerģijas uzkrāšanas sistēmām.
Taču patiesībā, salīdzinot ar ķīmiskās enerģijas uzglabāšanas ierobežoto izlādes laiku un 10 gadu ekspluatācijas laiku, sūknēšanas elektrostaciju faktiskais ekspluatācijas laiks var sasniegt 50 gadus vai pat ilgāk. Ar lielu enerģijas uzglabāšanas jaudu, neierobežotu sūknēšanas frekvenci un zemākām izmaksām par kilovatstundu, tās ekonomiskā efektivitāte joprojām ir daudz augstāka nekā citām enerģijas uzglabāšanas sistēmām.
Džens Dzjins, vecākais inženieris Ķīnas Ūdens resursu un hidroenerģijas plānošanas un projektēšanas institūtā, ir veicis pētījumu: “Projekta ekonomiskās efektivitātes analīze liecina, ka hidroakumulācijas elektrostaciju izlīdzinātās izmaksas par kilovatstundu ir 0,207 juaņas/kWh. Elektroķīmiskās enerģijas uzkrāšanas izlīdzinātās izmaksas par kilovatstundu ir 0,563 juaņas/kWh, kas ir 2,7 reizes vairāk nekā hidroakumulācijas elektrostacijām.”
“Elektroķīmiskās enerģijas uzkrāšanas apjoms pēdējos gados ir strauji pieaudzis, taču pastāv dažādi slēpti riski. Ir nepieciešams nepārtraukti pagarināt dzīves ciklu, samazināt vienības izmaksas, palielināt elektrostacijas mērogu un konfigurēt fāzes regulēšanas funkciju no drošības viedokļa, lai to varētu salīdzināt ar sūknēšanas elektrostacijām,” norādīja Džens Dzjins.
Uzceliet elektrostaciju, izdaiļojiet zemi
Saskaņā ar Southern Power Grid Energy Storage datiem 2024. gada pirmajā pusē dienvidu reģiona sūknēšanas elektrostaciju kopējā saražotā elektroenerģijas jauda bija gandrīz 6 miljardi kWh, kas atbilst 5,5 miljonu mājsaimniecību lietotāju elektroenerģijas pieprasījumam pusgada laikā, kas ir par 1,3% vairāk nekā iepriekšējā gadā; jaunu elektroenerģijas ražošanas vienību skaits pārsniedza 20 000 reižu, kas ir par 20,9% vairāk nekā iepriekšējā gadā. Vidēji katra elektrostacijas vienība ģenerē maksimālo jaudu vairāk nekā 3 reizes dienā, kas sniedz būtisku ieguldījumu tīras enerģijas stabilā pieejamībā elektrotīklam.
Pamatojoties uz to, ka Dienvidu elektrotīkla enerģijas krātuve palīdz uzlabot tā maksimālās slodzes enerģijas uzkrāšanas jaudu un nodrošināt tīru elektroenerģiju sociālajai un ekonomiskajai attīstībai, tā ir apņēmusies būvēt skaistas elektrostacijas un nodrošināt vietējiem iedzīvotājiem “zaļus, atvērtus un koplietotus” ekoloģiskus un vides produktus.
Katru pavasari kalni ir pilni ķiršu ziedu. Velosipēdisti un pārgājienu braucēji dodas uz Šeņdžeņas Jaņtiaņas rajonu, lai to apskatītu. Atspoguļojot ezeru un kalnus, pastaigājoties ķiršu ziedu jūrā, viņi it kā atrastos paradīzē. Šī ir Šeņdžeņas hidroakumulācijas elektrostacijas augšējā rezervuāra daļa, pirmā hidroakumulācijas elektrostacija, kas uzcelta pilsētas centrā valstī, un "kalnu un jūras parks" tūristu mutē.
Šeņdžeņas sūknēšanas elektrostacija jau no savas plānošanas sākuma iekļāva zaļās ekoloģijas koncepcijas. Vides aizsardzības un ūdens taupīšanas iekārtas un aprīkojums tika projektēti, uzbūvēti un nodoti ekspluatācijā vienlaikus ar projektu. Projekts ir ieguvis tādas balvas kā “Nacionālais kvalitātes projekts” un “Nacionālais augsnes un ūdens taupīšanas demonstrācijas projekts”. Pēc elektrostacijas nodošanas ekspluatācijā China Southern Power Grid Energy Storage modernizēja augšējā rezervuāra zonas “deindustrializācijas” ainavu atbilstoši ekoloģiskā parka standartiem un sadarbojās ar Jaņtiaņas rajona pārvaldi, lai ap augšējo rezervuāru stādītu ķiršu ziedus, radot Jaņtiaņas vizītkarti “kalnu, jūras un ziedu pilsēta”.
Uzsvars uz ekoloģisko aizsardzību nav tikai Šeņdžeņas sūknēšanas elektrostacijas īpašs gadījums. China Southern Power Grid Energy Storage ir izstrādājusi stingras zaļās būvniecības vadības sistēmas un novērtēšanas standartus visā projekta būvniecības procesā; katrs projekts apvieno apkārtējo dabisko vidi, kultūras īpatnības un attiecīgos vietējās pašvaldības plānus, un vides aizsardzības budžetā nosaka īpašus izdevumus ekoloģiskās vides atjaunošanai un uzlabošanai, lai nodrošinātu projekta rūpnieciskās ainavas un apkārtējās ekoloģiskās vides harmonisku integrāciju.
“Sūknēšanas elektrostacijām ir samērā augstas prasības attiecībā uz vietas izvēli. Lai izvairītos no ekoloģiskajām sarkanajām līnijām, ja būvniecības zonā ir reti aizsargājami augi vai seni koki, iepriekš jāsazinās ar mežsaimniecības departamentu un jāveic aizsardzības pasākumi mežsaimniecības departamenta vadībā, lai veiktu aizsardzību uz vietas vai migrācijas aizsardzību,” sacīja Dzjans Šuvens.
Katrā Southern Power Grid Energy Storage sūknēšanas elektrostacijā var redzēt milzīgu elektronisku displeja ekrānu, kas publicē reāllaika datus, piemēram, negatīvo jonu saturu, gaisa kvalitāti, ultravioleto staru daudzumu, temperatūru, mitrumu utt. vidē. "Tieši to mēs lūdzām paši uzraudzīt, lai ieinteresētās personas varētu skaidri redzēt elektrostacijas vides kvalitāti." Dzjans Šuvens sacīja: "Pēc Jaņdzjanas un Meidžou sūknēšanas elektrostaciju būvniecības gārņi, kas pazīstami kā "vides monitoringa putni", ieradās ligzdot baros, kas ir visintuitīvākā ekoloģiskās vides kvalitātes, piemēram, gaisa un rezervuāra ūdens kvalitātes, atpazīšana elektrostacijas teritorijā."
Kopš pirmās liela mēroga sūknēšanas elektrostacijas būvniecības Ķīnā Guandžou 1993. gadā, Southern Power Grid Energy Storage ir uzkrājis nobriedušu pieredzi zaļo projektu īstenošanā visā to dzīves ciklā. 2023. gadā uzņēmums ieviesa “Zaļās būvniecības pārvaldības metodes un novērtēšanas rādītājus sūknēšanas elektrostacijām”, kas precizēja visu projektā iesaistīto vienību atbildību un zaļās būvniecības novērtēšanas standartus būvniecības procesā. Tam ir praktiski mērķi un ieviešanas metodes, kam ir liela nozīme, lai vadītu nozari ekoloģiskās aizsardzības īstenošanā.
Hidroakumulācijas elektrostacijas ir būvētas no nulles, un daudzām tehnoloģijām un pārvaldībai nav precedentu, kam sekot. Tā paļaujas uz nozares līderiem, piemēram, Southern Power Grid Energy Storage, lai virzītu augšupējās un lejupējās rūpniecības ķēdes nepārtraukti ieviest jauninājumus, izpētīt un pārbaudīt, kā arī veicinātu rūpniecisko modernizāciju soli pa solim. Ekoloģiskā aizsardzība ir arī neatņemama hidroakumulācijas nozares ilgtspējīgas attīstības sastāvdaļa. Tā ne tikai atspoguļo uzņēmuma atbildību, bet arī izceļ šī zaļās enerģijas uzglabāšanas projekta "zaļo" vērtību un zelta saturu.
Oglekļa neitralitātes pulkstenis zvana, un atjaunojamās enerģijas attīstība turpina gūt jaunus panākumus. Hidroakumulācijas elektrostaciju loma kā “regulatoriem”, “jaudas bankām” un “stabilizatoriem” elektrotīkla slodzes balansā kļūst arvien izteiktāka.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 5. februāris
