Volgens de Chinese Meteorologische Dienst komen de extreem hoge temperaturen en extreme hevige neerslaggebeurtenissen in China steeds vaker voor en zijn ze heviger vanwege de onzekerheid van het klimaatsysteem, verergerd door de opwarming van de aarde.
Sinds de Industriële Revolutie hebben broeikasgassen die door menselijke activiteiten worden geproduceerd, geleid tot abnormaal hoge temperaturen op aarde, een stijgende zeespiegel en extreme weersomstandigheden zoals stortbuien, overstromingen en droogtes die in verschillende regio's met een hogere dichtheid en frequentie voorkomen.
De Wereldgezondheidsorganisatie wees erop dat de stijgende wereldwijde temperaturen en de overmatige verbranding van fossiele brandstoffen een van de grootste bedreigingen voor de menselijke gezondheid zijn geworden. Niet alleen de dreiging van een hitteberoerte, hitteberoerte en hart- en vaatziekten, maar ook klimaatverandering kan ertoe leiden dat meer dan 50% van de bekende menselijke ziekteverwekkers verergert.
Klimaatverandering is een grote uitdaging voor de mensheid in het huidige tijdperk. Als grote uitstoter van broeikasgassen kondigde China in 2020 de doelstelling "koolstofpiek en koolstofneutraliteit" aan, deed een plechtige toezegging aan de internationale gemeenschap, toonde de verantwoordelijkheid en inzet van een groot land en weerspiegelde tevens de dringende noodzaak voor het land om de transformatie en verbetering van de economische structuur te bevorderen en de harmonieuze coëxistentie van mens en natuur te bevorderen.
Turbulentie-uitdagingen van het energiesysteem
Het energieveld is een nauwlettend gevolgd strijdtoneel voor de implementatie van ‘dubbele koolstof’.
Voor elke graad Celsius stijging van de gemiddelde wereldtemperatuur draagt steenkool meer dan 0,3 graden Celsius bij. Om de energierevolutie verder te bevorderen, is het noodzakelijk om het verbruik van fossiele brandstoffen te beheersen en de opbouw van een nieuw energiesysteem te versnellen. In 2022-2023 heeft China meer dan 120 'dubbele koolstof'-beleidsmaatregelen uitgevaardigd, met name met de nadruk op de belangrijke ondersteuning van de ontwikkeling en het gebruik van hernieuwbare energie.
Dankzij de sterke stimulering van beleid is China uitgegroeid tot 's werelds grootste land in het gebruik van nieuwe energie en hernieuwbare energie. Volgens gegevens van de National Energy Administration bedroeg de nieuwe geïnstalleerde capaciteit voor de opwekking van hernieuwbare energie in de eerste helft van 2024 134 miljoen kilowatt, goed voor 88% van de nieuwe geïnstalleerde capaciteit; de opwekking van hernieuwbare energie bedroeg 1,56 biljoen kilowattuur, goed voor ongeveer 35% van de totale elektriciteitsproductie.
Er wordt meer windenergie en zonne-energie opgenomen in het elektriciteitsnet, waardoor mensen schonere, groene elektriciteit kunnen produceren en leven. Maar dit vormt ook een uitdaging voor de traditionele manier waarop het elektriciteitsnet functioneert.
De traditionele stroomvoorziening van het elektriciteitsnet is direct en gepland. Wanneer u de stroom inschakelt, betekent dit dat iemand uw behoeften vooraf heeft berekend en tegelijkertijd ergens elektriciteit voor u opwekt. De opwekkingscurve van de elektriciteitscentrale en de transmissiecurve van het transmissiekanaal worden vooraf gepland op basis van historische gegevens. Zelfs als de vraag naar elektriciteit plotseling toeneemt, kan hieraan tijdig worden voldaan door de noodstroomaggregaten te starten, zodat een veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnet wordt gegarandeerd.
Met de komst van een groot aantal wind- en zonne-energiecentrales wordt echter het moment en de hoeveelheid elektriciteit die opgewekt kan worden, bepaald door het weer, wat lastig te plannen is. Bij goede weersomstandigheden draaien de nieuwe energiecentrales op volle capaciteit en genereren ze een grote hoeveelheid groene stroom, maar als de vraag niet toeneemt, kan deze elektriciteit niet op het internet worden aangesloten; als de vraag naar elektriciteit groot is, regent het en is het bewolkt, draaien de windturbines niet, warmen de zonnepanelen niet op en ontstaat er een stroomstoring.
Voorheen was het uitvallen van wind- en lichtenergie in Gansu, Xinjiang en andere nieuwe energieprovincies te wijten aan het seizoensgebonden tekort aan elektriciteit in de regio en het onvermogen van het elektriciteitsnet om dit tijdig op te vangen. De oncontroleerbare beschikbaarheid van schone energie brengt uitdagingen met zich mee voor de distributie van het elektriciteitsnet en verhoogt de operationele risico's van het elektriciteitsnet. Tegenwoordig zijn mensen sterk afhankelijk van een stabiele stroomvoorziening voor hun productie en leven. Elke discrepantie tussen stroomopwekking en -verbruik zal ernstige economische en maatschappelijke gevolgen hebben.
Er is een zeker verschil tussen de geïnstalleerde capaciteit van nieuwe energie en de daadwerkelijke stroomopwekking. De vraag van gebruikers en de door elektriciteitscentrales opgewekte stroom kunnen niet voldoen aan "bron volgt belasting" en "dynamische balans". De "verse" elektriciteit moet tijdig worden gebruikt of opgeslagen, wat een noodzakelijke voorwaarde is voor de stabiele werking van een goed georganiseerd elektriciteitsnet. Om dit doel te bereiken, is het, naast het ontwikkelen van een nauwkeurig voorspellingsmodel voor schone energie door middel van nauwkeurige analyse van weers- en historische gegevens over stroomopwekking, ook noodzakelijk om de flexibiliteit van de distributie van het elektriciteitsnet te vergroten met behulp van tools zoals energieopslagsystemen en virtuele elektriciteitscentrales. Het land benadrukt "het versnellen van de planning en bouw van een nieuw energiesysteem", en energieopslag is een onmisbare technologie.
‘Groene Bank’ in het Nieuwe Energiesysteem
Tijdens de energierevolutie is de belangrijke rol van pompcentrales steeds belangrijker geworden. Deze technologie, die eind 19e eeuw ontstond, was oorspronkelijk bedoeld om de seizoensgebonden watervoorraden in rivieren te reguleren en zo elektriciteit op te wekken. Ze heeft zich snel ontwikkeld en is geleidelijk tot wasdom gekomen tegen de achtergrond van versnelde industrialisatie en de bouw van kerncentrales.
Het principe is heel eenvoudig. Er worden twee reservoirs gebouwd op de berg en aan de voet ervan. Wanneer de nacht of het weekend aanbreekt, neemt de vraag naar elektriciteit af en wordt de goedkope en overtollige elektriciteit gebruikt om water naar het stroomopwaarts gelegen reservoir te pompen. Wanneer het elektriciteitsverbruik het hoogst is, wordt het water vrijgelaten om elektriciteit op te wekken, zodat de elektriciteit kan worden aangepast en verdeeld in tijd en ruimte.
Als eeuwenoude energieopslagtechnologie heeft pompaccumulatie een nieuwe rol gekregen in het proces van "dubbele koolstof". Wanneer de opwekkingscapaciteit van zonne-energie en windenergie sterk is en de elektriciteitsvraag van de gebruiker afneemt, kan pompaccumulatie overtollige elektriciteit opslaan. Wanneer de vraag naar elektriciteit toeneemt, wordt de elektriciteit vrijgegeven om het elektriciteitsnet te helpen vraag en aanbod in evenwicht te brengen.
Het is flexibel en betrouwbaar, met snelle start en stop. Van start tot volledige stroomopwekking duurt minder dan 4 minuten. Bij een grootschalig ongeval in het elektriciteitsnet kan pompaccumulatie snel opstarten en de stroomvoorziening herstellen. Het wordt beschouwd als de laatste "lucifer" om het donkere elektriciteitsnet te verlichten.
Als een van de meest volwassen en meest gebruikte energieopslagtechnologieën is pompaccumulatie momenteel 's werelds grootste 'batterij', goed voor meer dan 86% van de wereldwijde geïnstalleerde energieopslagcapaciteit. Vergeleken met nieuwe energieopslagmethoden zoals elektrochemische energieopslag en waterstofenergieopslag, biedt pompaccumulatie de voordelen van een stabiele technologie, lage kosten en een grote capaciteit.
Een pompaccumulatiecentrale heeft een ontwerplevensduur van 40 jaar. Hij kan 5 tot 7 uur per dag draaien en continu water afgeven. Hij gebruikt water als "brandstof", heeft lage exploitatie- en onderhoudskosten en is niet onderhevig aan prijsschommelingen van grondstoffen zoals lithium, natrium en vanadium. De economische voordelen en servicemogelijkheden zijn cruciaal voor het verlagen van de kosten van groene stroom en het verminderen van de CO2-uitstoot van het elektriciteitsnet.
In juli 2024 werd in Guangdong het eerste provinciale implementatieplan voor pompaccumulatie voor deelname aan de elektriciteitsmarkt officieel gepubliceerd. Pompaccumulatiecentrales zullen alle elektriciteit ter plekke verhandelen op een nieuwe manier: "quotering van de hoeveelheid en de offerte", "water oppompen om elektriciteit op te slaan" en "water vrijgeven om elektriciteit te verkrijgen". Dit zal efficiënt en flexibel gebeuren op de elektriciteitsmarkt. Ze spelen een nieuwe rol in het opslaan en ontsluiten van nieuwe energie (de "groene elektriciteitsbank") en openen een nieuwe weg naar marktgerichte voordelen.
"We zullen op wetenschappelijke wijze offertestrategieën formuleren, actief deelnemen aan de elektriciteitshandel, de algehele efficiëntie van eenheden verbeteren en ernaar streven om stimulerende voordelen te verkrijgen uit elektriciteit en elektriciteitskosten, terwijl we tegelijkertijd de toename van het aandeel van het nieuwe energieverbruik bevorderen", aldus Wang Bei, adjunct-algemeen directeur van de afdeling Energieopslagplanning en Financiën van het Southern Power Grid.
Volwassen technologie, enorme capaciteit, flexibele opslag en toegang, langdurige output, lage kosten gedurende de gehele levenscyclus en steeds verbeterde marktgerichte mechanismen hebben van pompaccumulatie de meest economische en praktische 'allrounder' gemaakt in het proces van de energierevolutie. Deze accumulatie speelt een sleutelrol bij het bevorderen van het effectieve gebruik van hernieuwbare energie en het waarborgen van de veiligheid en stabiliteit van het energiesysteem.
Controversiële grote projecten
Tegen de achtergrond van de aanpassing van de nationale energiestructuur en de snelle ontwikkeling van nieuwe energiebronnen hebben pompaccumulatiecentrales een bouwhausse ingeluid. In de eerste helft van 2024 bereikte de cumulatieve geïnstalleerde capaciteit van pompaccumulatie in China 54,39 miljoen kilowatt, en de investeringsgroei steeg met 30,4 procentpunt ten opzichte van dezelfde periode vorig jaar. In de komende tien jaar zal de investeringsruimte voor pompaccumulatie in mijn land bijna één biljoen yuan bedragen.
In augustus 2024 brachten het Centraal Comité van de CPC en de Staatsraad de "Adviezen over het versnellen van de alomvattende groene transformatie van economische en sociale ontwikkeling" uit. Tegen 2030 zal de geïnstalleerde capaciteit van pompaccumulatiecentrales de 120 miljoen kilowatt overschrijden.
Hoewel er kansen zijn, veroorzaken ze ook het probleem van oververhitte investeringen. De bouw van pompcentrales is een rigoureuze en complexe systeemtechniek, die meerdere schakels omvat, zoals regelgeving, voorbereidend werk en goedkeuring. In de investeringshausse negeren sommige lokale overheden en eigenaren vaak de wetenschappelijke basis van locatiekeuze en capaciteitsverzadiging, en streven ze te snel en op grote schaal naar projectontwikkeling, met een reeks negatieve gevolgen.
Bij de locatiekeuze van pompaccumulatiecentrales moet rekening worden gehouden met geologische omstandigheden, geografische ligging (dichtbij het belastingscentrum, dicht bij de energiebasis), ecologische rode lijn, verval, grondverwerving en -verplaatsing en andere factoren. Onredelijke planning en indeling kunnen ertoe leiden dat de bouw van centrales buiten de werkelijke behoeften van het elektriciteitsnet valt of onbruikbaar wordt. Niet alleen zullen de bouw- en exploitatiekosten enige tijd moeilijk te verwerken zijn, maar er zullen zelfs problemen ontstaan zoals aantasting van de ecologische rode lijn tijdens de bouw; als na voltooiing de technische, operationele en onderhoudsniveaus niet aan de normen voldoen, zal dit veiligheidsrisico's opleveren.
"Er zijn nog steeds gevallen waarin de locatiekeuze van sommige projecten onredelijk is." Lei Xingchun, adjunct-directeur van de infrastructuurafdeling van de Southern Grid Energy Storage Company, zei: "De essentie van een pompcentrale is om te voorzien in de behoeften van het elektriciteitsnet en de toegang van nieuwe energie tot het net te garanderen. De locatiekeuze en de capaciteit van de pompcentrale moeten worden bepaald op basis van de kenmerken van de stroomverdeling, de werking van het elektriciteitsnet, de verdeling van de stroombelasting en de stroomstructuur."
"Het project is grootschalig en vereist een hoge initiële investering. Het is des te noodzakelijker om de communicatie en coördinatie met de afdelingen natuurlijke hulpbronnen, ecologisch milieu, bosbouw, grasland, waterbeheer en andere afdelingen te versterken, en om goed werk te leveren in de aansluiting op de rode lijn voor ecologische bescherming en de bijbehorende plannen", voegde Jiang Shuwen, hoofd van de planningsafdeling van de Southern Grid Energy Storage Company, eraan toe.
De bouwinvestering van tientallen miljarden of zelfs tientallen miljarden, het bouwgebied van honderden hectares aan reservoirs en de bouwperiode van 5 tot 7 jaar zijn ook de redenen waarom veel mensen kritiek hebben op pompaccumulatie omdat ze niet "economisch en milieuvriendelijk" zijn in vergelijking met andere vormen van energieopslag.
Maar vergeleken met de beperkte ontladingstijden en de 10-jarige levensduur van chemische energieopslag, kan de werkelijke levensduur van pompcentrales wel 50 jaar of zelfs langer zijn. Met een grote capaciteit aan energieopslag, een onbeperkte pompfrequentie en lagere kosten per kilowattuur is de economische efficiëntie nog steeds veel hoger dan die van andere energieopslagsystemen.
Zheng Jing, senior ingenieur bij het China Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design, heeft een studie uitgevoerd: "Een analyse van de economische efficiëntie van het project toont aan dat de gemiddelde kosten per kilowattuur van pompcentrales 0,207 yuan/kWh bedragen. De gemiddelde kosten per kilowattuur van elektrochemische energieopslag bedragen 0,563 yuan/kWh, wat 2,7 keer zo hoog is als die van pompcentrales."
"Elektrochemische energieopslag is de afgelopen jaren snel in omvang toegenomen, maar er zijn verschillende verborgen gevaren. Het is noodzakelijk om de levenscyclus continu te verlengen, de kosten per eenheid te verlagen, de schaal van de energiecentrale te vergroten en de fase-aanpassingsfunctie vanuit een veiligheidsperspectief te configureren, zodat deze vergelijkbaar is met pompcentrales", benadrukte Zheng Jing.
Bouw een energiecentrale, verfraai het land
Volgens gegevens van Southern Power Grid Energy Storage bedroeg de cumulatieve energieopwekking van pompcentrales in de zuidelijke regio in de eerste helft van 2024 bijna 6 miljard kWh, wat overeenkomt met de elektriciteitsvraag van 5,5 miljoen huishoudens gedurende een half jaar, een stijging van 1,3% ten opzichte van het voorgaande jaar. Het aantal opgestarte eenheden voor energieopwekking overschreed de 20.000, een stijging van 20,9% ten opzichte van het voorgaande jaar. Gemiddeld genereert elke eenheid van elke energiecentrale meer dan drie keer per dag piekvermogen, wat een belangrijke bijdrage levert aan de stabiele toegang tot schone energie tot het elektriciteitsnet.
Southern Power Grid Energy Storage wil het elektriciteitsnet helpen de piekenergieopslagcapaciteit te verbeteren en schone elektriciteit te leveren voor sociale en economische ontwikkeling. Daarnaast zet het zich in voor de bouw van prachtige energiecentrales en het leveren van ecologische en milieuvriendelijke producten die 'groen, open en gedeeld' zijn voor de lokale bevolking.
Elk voorjaar staan de bergen vol met kersenbloesems. Fietsers en wandelaars gaan naar het Shenzhen Yantian District om in te checken. Ze weerspiegelen het meer en de bergen, slenteren door de zee van kersenbloesems, alsof ze in een paradijs zijn. Dit is het bovenste reservoir van de Shenzhen Pumped Storage Power Station, de eerste pompcentrale in het stadscentrum van het land, en het "berg- en zeepark" in de mond van toeristen.
De pompcentrale van Shenzhen heeft al vanaf het begin van de planning groene ecologische concepten geïntegreerd. Milieubescherming en waterbesparende voorzieningen en apparatuur werden gelijktijdig met het project ontworpen, gebouwd en in gebruik genomen. Het project heeft prijzen gewonnen, zoals "National Quality Project" en "National Soil and Water Conservation Demonstration Project". Nadat de centrale in gebruik was genomen, heeft China Southern Power Grid Energy Storage het "de-industrialisatie"-landschap van het bovenste reservoirgebied verbeterd met de standaard van een ecologisch park. Ook heeft het bedrijf samengewerkt met de overheid van het district Yantian om kersenbloesems rond het bovenste reservoir te planten, waarmee het visitekaartje van Yantian, de "berg-, zee- en bloemenstad", is ontstaan.
De nadruk op ecologische bescherming is geen uitzondering voor de pompcentrale van Shenzhen. China Southern Power Grid Energy Storage heeft strikte systemen voor duurzaam bouwmanagement en evaluatienormen geformuleerd gedurende het gehele bouwproces; elk project combineert de omringende natuurlijke omgeving, culturele kenmerken en relevante plannen van de lokale overheid, en stelt speciale uitgaven vast voor het herstel en de verbetering van de ecologische omgeving in het budget voor milieubescherming om de harmonieuze integratie van het industriële landschap van het project en de omliggende ecologische omgeving te waarborgen.
"Pompaccumulatiecentrales stellen relatief hoge eisen aan de locatiekeuze. Om ecologische rode lijnen te vermijden, is het noodzakelijk om, indien er zeldzame beschermde planten of oude bomen in het bouwgebied aanwezig zijn, vooraf contact op te nemen met de bosbouwafdeling en onder begeleiding van de bosbouwafdeling beschermende maatregelen te nemen om ter plaatse bescherming of migratiebescherming uit te voeren", aldus Jiang Shuwen.
Bij elke pompcentrale van Southern Power Grid Energy Storage is een enorm elektronisch scherm te zien, dat realtime gegevens publiceert, zoals het gehalte aan negatieve ionen, de luchtkwaliteit, ultraviolette straling, temperatuur, luchtvochtigheid, enz. in de omgeving. "We hebben gevraagd om onszelf te monitoren, zodat belanghebbenden de milieukwaliteit van de centrale duidelijk kunnen zien." Jiang Shuwen zei: "Na de bouw van de pompcentrales van Yangjiang en Meizhou kwamen zilverreigers, ook wel 'milieumonitoringvogels' genoemd, in groepen broeden. Dit is de meest intuïtieve herkenning van de ecologische kwaliteit van de omgeving, zoals de lucht- en waterkwaliteit in het reservoirgebied."
Sinds de bouw van de eerste grootschalige pompcentrale in China, in Guangzhou in 1993, heeft Southern Power Grid Energy Storage uitgebreide ervaring opgebouwd in de implementatie van groene projecten gedurende de gehele levenscyclus. In 2023 lanceerde het bedrijf de "Green Construction Management Methods and Evaluation Indicators for Pumped Storage Power Stations", die de verantwoordelijkheden en evaluatienormen voor groene bouw van alle deelnemende eenheden tijdens het bouwproces verduidelijkten. Het bevat praktische doelen en implementatiemethoden, wat van groot belang is voor de begeleiding van de sector bij de implementatie van ecologische bescherming.
Pompaccumulatiecentrales zijn vanaf de grond af opgebouwd en veel technologieën en managementsystemen kennen geen precedent. Het is afhankelijk van marktleiders zoals Southern Power Grid Energy Storage om de upstream en downstream industriële ketens aan te sturen om continu te innoveren, te onderzoeken, te verifiëren en industriële upgrading stap voor stap te bevorderen. Ecologische bescherming is eveneens een onmisbaar onderdeel van de duurzame ontwikkeling van de pompaccumulatiesector. Het vertegenwoordigt niet alleen de verantwoordelijkheid van het bedrijf, maar benadrukt ook de "groene" waarde en het goudgehalte van dit groene energieopslagproject.
De klok voor CO2-neutraliteit luidt en de ontwikkeling van hernieuwbare energie blijft nieuwe doorbraken boeken. De rol van pompaccumulatiecentrales als "regulatoren", "powerbanks" en "stabilisatoren" in de belastingsbalans van het elektriciteitsnet wordt steeds belangrijker.
Plaatsingstijd: 5 februari 2025
