De Chinese Meteorologische Dienst heeft verklaard dat door de onzekerheid van het klimaatsysteem, verergerd door de opwarming van de aarde, extreme hoge temperaturen en extreme neerslag in China steeds vaker voorkomen en heviger worden.
Sinds de industriële revolutie hebben broeikasgassen, geproduceerd door menselijke activiteiten, geleid tot abnormaal hoge temperaturen wereldwijd, een stijgende zeespiegel en extreme weersomstandigheden zoals hevige regenbuien, overstromingen en droogtes, die in verschillende regio's steeds vaker en in een hogere dichtheid voorkomen.
De Wereldgezondheidsorganisatie heeft erop gewezen dat de stijgende wereldtemperaturen en de overmatige verbranding van fossiele brandstoffen een van de grootste bedreigingen voor de menselijke gezondheid vormen. Naast het risico op hitteberoerte en hart- en vaatziekten, kan klimaatverandering ertoe leiden dat meer dan 50% van de bekende ziekteverwekkers bij de mens verergeren.
Klimaatverandering is een grote uitdaging voor de mensheid in het huidige tijdperk. Als een van de grootste uitstoters van broeikasgassen kondigde China in 2020 de doelstelling "koolstofpiek en koolstofneutraliteit" aan. Hiermee deed het land een plechtige toezegging aan de internationale gemeenschap, toonde het de verantwoordelijkheid en betrokkenheid van een grootmacht en benadrukte het tevens de dringende noodzaak voor het land om de economische structuur te transformeren en te moderniseren en een harmonieuze co-existentie tussen mens en natuur te bevorderen.
Turbulentie-uitdagingen voor het energiesysteem
De energiesector is een zeer nauwlettend gevolgd strijdveld voor de implementatie van "dubbele koolstofemissies".
Voor elke graad Celsius stijging van de gemiddelde wereldtemperatuur draagt steenkool meer dan 0,3 graden Celsius bij. Om de energietransitie verder te bevorderen, is het noodzakelijk om het verbruik van fossiele brandstoffen te beperken en de opbouw van een nieuw energiesysteem te versnellen. In 2022-2023 heeft China meer dan 120 beleidsmaatregelen uitgevaardigd met het oog op een "koolstof- en energiedubbel"-beleid, waarbij met name de nadruk ligt op de ondersteuning van de ontwikkeling en het gebruik van hernieuwbare energie.
Dankzij een krachtig beleid ter bevordering van nieuwe en hernieuwbare energiebronnen is China uitgegroeid tot 's werelds grootste gebruiker van nieuwe energie. Volgens gegevens van de Nationale Energieadministratie bedroeg de nieuw geïnstalleerde capaciteit voor de opwekking van elektriciteit uit hernieuwbare energie in de eerste helft van 2024 134 miljoen kilowatt, goed voor 88% van de totale nieuwe geïnstalleerde capaciteit; de opwekking van elektriciteit uit hernieuwbare energie bedroeg 1,56 biljoen kilowattuur, oftewel ongeveer 35% van de totale elektriciteitsproductie.
Er wordt steeds meer windenergie en zonne-energie in het elektriciteitsnet geïntegreerd, waardoor schonere, groene elektriciteit beschikbaar komt voor de productie en het dagelijks leven van mensen, maar dit zet ook de traditionele werking van het elektriciteitsnet op de proef.
De traditionele stroomvoorziening via het elektriciteitsnet is direct en gepland. Wanneer de stroom wordt ingeschakeld, betekent dit dat iemand uw behoeften van tevoren heeft berekend en ergens op hetzelfde moment elektriciteit voor u opwekt. De stroomproductiecurve van de energiecentrale en de stroomtransmissiecurve van het transmissiekanaal worden van tevoren gepland op basis van historische gegevens. Zelfs als de vraag naar elektriciteit plotseling toeneemt, kan hier tijdig aan worden voldaan door de reserve-warmtekrachtcentrales in te schakelen, waardoor een veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnet wordt gewaarborgd.
Met de introductie van een groot aantal wind- en zonne-energiecentrales worden het tijdstip en de hoeveelheid opgewekte elektriciteit echter volledig bepaald door het weer, wat de planning bemoeilijkt. Bij goed weer draaien de nieuwe energiecentrales op volle capaciteit en produceren ze een grote hoeveelheid groene elektriciteit, maar als de vraag niet toeneemt, kan deze elektriciteit niet aan het net worden gekoppeld. Aan de andere kant, wanneer de vraag naar elektriciteit hoog is, maar het regent en bewolkt is, draaien de windturbines niet, warmen de zonnepanelen niet op en ontstaat er een stroomstoring.
Voorheen werd de afbouw van wind- en zonne-energie in Gansu, Xinjiang en andere nieuwe energieprovincies toegeschreven aan het seizoensgebonden elektriciteitstekort in de regio en het onvermogen van het elektriciteitsnet om dit tijdig op te vangen. De onvoorspelbaarheid van schone energie brengt uitdagingen met zich mee voor de aansturing van het elektriciteitsnet en verhoogt de operationele risico's van het energiesysteem. Nu mensen sterk afhankelijk zijn van een stabiele stroomvoorziening voor productie en levensonderhoud, zal elke discrepantie tussen stroomopwekking en -verbruik ernstige economische en maatschappelijke gevolgen hebben.
Er bestaat een zeker verschil tussen de geïnstalleerde capaciteit van nieuwe energie en de daadwerkelijke energieopwekking. De vraag naar energie van gebruikers en de door energiecentrales opgewekte energie kunnen niet leiden tot een "bron volgt vraag"-principe en een "dynamisch evenwicht". 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 een accurate analyse van het weer en historische gegevens over energieopwekking, ook nodig om de flexibiliteit van de energiedistributie te vergroten met behulp van instrumenten zoals energieopslagsystemen en virtuele energiecentrales. Het land benadrukt het "versnellen van de planning en de bouw van een nieuw energiesysteem", en energieopslag is daarbij een onmisbare technologie.
“Groene Bank” in het nieuwe energiesysteem
In het kader van de energietransitie is de belangrijke rol van pompwaterkrachtcentrales steeds prominenter geworden. Deze technologie, die eind 19e eeuw ontstond, werd oorspronkelijk ontwikkeld om de seizoensgebonden waterstanden in rivieren te reguleren en zo elektriciteit op te wekken. Tegen de achtergrond van de versnelde industrialisatie en de bouw van kerncentrales heeft de technologie zich snel ontwikkeld en is ze geleidelijk tot wasdom gekomen.
Het principe is heel eenvoudig. Er worden twee reservoirs gebouwd, één op de berg en één aan de voet van de berg. 's Nachts of in het weekend daalt de vraag naar elektriciteit en wordt de goedkope, overtollige elektriciteit gebruikt om water naar het reservoir stroomopwaarts te pompen. Wanneer het elektriciteitsverbruik piekt, wordt het water vrijgelaten om elektriciteit op te wekken, waardoor de elektriciteitsvoorziening in tijd en ruimte kan worden aangepast en verdeeld.
Pompaccumulatiecentrales, een eeuwenoude technologie voor energieopslag, hebben een nieuwe rol gekregen in het kader van de "dubbele koolstofcyclus". Wanneer de opwekkingscapaciteit van zonne- en windenergie hoog is en de elektriciteitsvraag laag, kunnen pompaccumulatiecentrales de overtollige elektriciteit opslaan. Wanneer de vraag naar elektriciteit toeneemt, wordt deze elektriciteit vrijgegeven om het elektriciteitsnet te helpen een evenwicht tussen vraag en aanbod te bereiken.
Het is flexibel en betrouwbaar, met een snelle start en stop. Het duurt minder dan 4 minuten van opstarten tot volledige stroomopwekking. Bij een grootschalig ongeval in het elektriciteitsnet kan een pompwaterkrachtcentrale snel opstarten en de stroomvoorziening herstellen. Het wordt beschouwd als de laatste "lucifer" om het donkere elektriciteitsnet te verlichten.
Pompaccumulatie is een van de meest vol成熟e en wijdverspreide energieopslagtechnologieën en momenteel 's werelds grootste "batterij", goed voor meer dan 86% van de wereldwijde geïnstalleerde energieopslagcapaciteit. Vergeleken met nieuwe energieopslagmethoden zoals elektrochemische energieopslag en waterstofenergieopslag, heeft pompaccumulatie de voordelen van een stabiele technologie, lage kosten en een grote capaciteit.
Een pompwaterkrachtcentrale heeft een verwachte levensduur van 40 jaar. De centrale kan 5 tot 7 uur per dag werken en continu water afvoeren. Water wordt als brandstof gebruikt, de operationele en onderhoudskosten zijn laag en de centrale is niet gevoelig voor prijsschommelingen van grondstoffen zoals lithium, natrium en vanadium. De economische voordelen en de lange levensduur zijn cruciaal voor het verlagen van de kosten van groene elektriciteit en het verminderen van de CO2-uitstoot van het elektriciteitsnet.
In juli 2024 werd in Guangdong het eerste provinciale implementatieplan voor de deelname van pompwaterkrachtcentrales aan de elektriciteitsmarkt officieel gepubliceerd. Pompwaterkrachtcentrales zullen alle elektriciteit op de spotmarkt verhandelen volgens een nieuw principe van "hoeveelheid en prijsopgave", waarbij "water wordt opgepompt om elektriciteit op te slaan" en "water wordt vrijgegeven om elektriciteit op te wekken". Dit zal op een efficiënte en flexibele manier bijdragen aan de elektriciteitsmarkt en een nieuwe rol vervullen als opslag- en toegangspunt voor nieuwe energie, een zogenaamde "groene elektriciteitsbank", waarmee een nieuwe weg wordt geopend naar marktgerichte voordelen.
"We zullen op wetenschappelijke wijze offertestrategieën formuleren, actief deelnemen aan de elektriciteitshandel, de algehele efficiëntie van de eenheden verbeteren en ernaar streven om stimuleringsvoordelen te behalen uit elektriciteit en elektriciteitstarieven, terwijl we tegelijkertijd de toename van het aandeel nieuwe energieconsumptie bevorderen", aldus Wang Bei, adjunct-directeur van de afdeling Planning en Financiering Energieopslag van Southern Power Grid.
Volgroeide technologie, enorme capaciteit, flexibele opslag en toegang, langdurige output, lage kosten gedurende de gehele levenscyclus en steeds verder ontwikkelde marktgerichte mechanismen hebben van pompwaterkrachtcentrales de meest economische en praktische "alleskunner" gemaakt in het proces van de energietransitie. Ze spelen een sleutelrol in het bevorderen van het effectieve gebruik van hernieuwbare energie en het waarborgen van de veiligheid en stabiliteit van het elektriciteitsnet.
Omstreden grote projecten
Tegen de achtergrond van de aanpassing van de nationale energiestructuur en de snelle ontwikkeling van nieuwe energiebronnen, is er een bouwboom gaande in de bouw van pompwaterkrachtcentrales. In de eerste helft van 2024 bereikte de cumulatieve geïnstalleerde capaciteit van pompwaterkrachtcentrales in China 54,39 miljoen kilowatt, en de investeringsgroei bedroeg 30,4 procentpunten ten opzichte van dezelfde periode vorig jaar. De investeringsruimte voor pompwaterkrachtcentrales in China zal de komende tien jaar bijna een biljoen yuan bedragen.
In augustus 2024 publiceerden het Centraal Comité van de CPC en de Staatsraad de "Adviezen over het versnellen van de alomvattende groene transformatie van de economische en sociale ontwikkeling". Tegen 2030 zal de geïnstalleerde capaciteit van pompwaterkrachtcentrales de 120 miljoen kilowatt overschrijden.
Hoewel er kansen ontstaan, leiden die ook tot het probleem van oververhitte investeringen. De bouw van pompwaterkrachtcentrales is een rigoureus en complex systeem van engineering, waarbij meerdere schakels betrokken zijn, zoals regelgeving, voorbereidend werk en vergunningen. In de investeringshausse negeren sommige lokale overheden en opdrachtgevers vaak de wetenschappelijke aspecten van locatiekeuze en capaciteitsbenutting, en streven ze te veel naar snelheid en schaalvergroting van de projectontwikkeling, wat een reeks negatieve gevolgen met zich meebrengt.
Bij de locatiekeuze voor pompwaterkrachtcentrales moet rekening worden gehouden met geologische omstandigheden, geografische ligging (nabij het afnamecentrum, nabij de energiebasis), ecologische grenswaarden, hoogteverschillen, grondverwerving en immigratie, en andere factoren. Onredelijke planning en indeling kunnen ertoe leiden dat de centrales niet voldoen aan de werkelijke behoeften van het elektriciteitsnet of onbruikbaar worden. Niet alleen zullen de bouw- en exploitatiekosten op de lange termijn moeilijk te dragen zijn, maar er kunnen zich ook problemen voordoen zoals het overschrijden van ecologische grenswaarden tijdens de bouw. Na voltooiing, als de technische, operationele en onderhoudsstandaarden niet aan de eisen voldoen, kan dit veiligheidsrisico's met zich meebrengen.
“Er zijn nog steeds gevallen waarin de locatiekeuze voor sommige projecten onredelijk is.” Lei Xingchun, adjunct-directeur van de infrastructuurafdeling van Southern Grid Energy Storage Company, zei: “De essentie van een pompwaterkrachtcentrale is het voorzien in de behoeften van het elektriciteitsnet en het garanderen van de toegang van nieuwe energie tot het net. De locatiekeuze en de capaciteit van de pompwaterkrachtcentrale moeten worden bepaald op basis van de kenmerken van de stroomdistributie, de operationele kenmerken van het elektriciteitsnet, de stroomvraagverdeling en de energiestructuur.”
“Het project is grootschalig en vereist een aanzienlijke initiële investering. Het is daarom des te belangrijker om de communicatie en coördinatie met de afdelingen natuurlijke hulpbronnen, ecologisch milieu, bosbouw, graslandbeheer, waterbeheer en andere instanties te versterken en goed aan te sluiten op de rode lijn voor ecologische bescherming en de bijbehorende plannen”, aldus Jiang Shuwen, hoofd van de planningsafdeling van Southern Grid Energy Storage Company.
De investering in de bouw, die oploopt tot tientallen miljarden, de honderden hectares aan reservoirs die bebouwd moeten worden, en de bouwperiode van 5 tot 7 jaar, zijn ook redenen waarom veel mensen pompcentrales bekritiseren omdat ze niet "economisch en milieuvriendelijk" zouden zijn in vergelijking met andere energieopslagmethoden.
Maar in werkelijkheid kan de werkelijke levensduur van pompwaterkrachtcentrales, in tegenstelling tot de beperkte ontladingstijden en de levensduur van 10 jaar van chemische energieopslag, wel 50 jaar of zelfs langer bedragen. Dankzij de grote opslagcapaciteit, de onbeperkte pompfrequentie en de lagere kosten per kilowattuur is het economisch rendement nog steeds veel hoger dan dat van andere energieopslagsystemen.
Zheng Jing, een senior ingenieur bij het China Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design, heeft een onderzoek uitgevoerd: "Uit een analyse van de economische efficiëntie van het project blijkt dat de genivelleerde kosten per kilowattuur van pompwaterkrachtcentrales 0,207 yuan/kWh bedragen. De genivelleerde kosten per kilowattuur van elektrochemische energieopslag bedragen 0,563 yuan/kWh, wat 2,7 keer zo hoog is als die van pompwaterkrachtcentrales."
“Elektrochemische energieopslag is de afgelopen jaren snel in omvang toegenomen, maar er kleven diverse verborgen gevaren aan. Het is noodzakelijk om de levensduur continu te verlengen, de kosten per eenheid te verlagen, de schaal van de centrales te vergroten en de faseaanpassingsfunctie te implementeren vanuit het oogpunt van veiligheidsborging, zodat deze vergelijkbaar wordt met pompwaterkrachtcentrales”, aldus Zheng Jing.
Bouw een elektriciteitscentrale, verfraai het landschap.
Volgens gegevens van Southern Power Grid Energy Storage bedroeg de cumulatieve elektriciteitsproductie van pompwaterkrachtcentrales 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 opstartmomenten van de centrales overschreed de 20.000, een stijging van 20,9% ten opzichte van het voorgaande jaar. Gemiddeld produceert elke centrale meer dan drie keer per dag piekvermogen, wat een belangrijke bijdrage levert aan de stabiele levering van schone energie aan het elektriciteitsnet.
Southern Power Grid Energy Storage zet zich in voor de bouw van fraaie energiecentrales en het aanbieden van "groene, open en gedeelde" ecologische en milieuvriendelijke producten aan de lokale bevolking, met als doel het elektriciteitsnet te helpen bij het verbeteren van de energieopslagcapaciteit voor piekbelastingen en het leveren van schone elektriciteit voor maatschappelijke en economische ontwikkeling.
Elk voorjaar staan de bergen vol kersenbloesems. Fietsers en wandelaars trekken naar het Yantian-district in Shenzhen om ze te bewonderen. Wandelend door een zee van kersenbloesems, met de weerspiegeling van het meer en de bergen in de omgeving, waan je je in een paradijs. Dit is het bovenste reservoir van de Shenzhen-pompwaterkrachtcentrale, de eerste pompwaterkrachtcentrale in het stadscentrum van China, en het "berg- en zeepark" dat toeristen zo graag zien.
De Shenzhen Pumped Storage Power Station integreerde groene ecologische concepten al vanaf het begin van de planning. Milieubeschermings- en waterbesparende voorzieningen en apparatuur werden gelijktijdig met het project ontworpen, gebouwd en in gebruik genomen. Het project heeft prijzen gewonnen zoals "Nationaal Kwaliteitsproject" en "Nationaal Demonstratieproject Bodem- en Waterbehoud". Nadat de energiecentrale in gebruik was genomen, heeft China Southern Power Grid Energy Storage het "gedeïndustrialiseerde" landschap van het bovenreservoirgebied opgewaardeerd tot een ecologisch park en in samenwerking met de districtsregering van Yantian kersenbloesems rond het bovenreservoir geplant, waarmee Yantian de "berg-, zee- en bloemenstad" als visitekaartje kreeg.
De nadruk op milieubescherming is geen uitzondering bij de pompwaterkrachtcentrale van Shenzhen. China Southern Power Grid Energy Storage heeft strikte beheers- en evaluatienormen voor groene bouwprojecten opgesteld voor het gehele bouwproces. Elk project combineert de omringende natuurlijke omgeving, culturele kenmerken en relevante plannen van de lokale overheid, en er worden speciale budgetten gereserveerd voor herstel en verbetering van het milieu om een harmonieuze integratie van het industriële landschap en de omliggende ecologische omgeving te waarborgen.
“Pompwaterkrachtcentrales stellen relatief hoge eisen aan de locatiekeuze. Om ecologische risico's te vermijden, is het, indien er zeldzame beschermde plantensoorten of oude bomen in het bouwgebied voorkomen, noodzakelijk om vooraf met de bosbouwafdeling te overleggen en onder begeleiding van de bosbouwafdeling beschermende maatregelen te nemen, zoals bescherming ter plaatse of bescherming van de verspreiding van deze soorten”, aldus Jiang Shuwen.
Bij elke pompwaterkrachtcentrale van Southern Power Grid Energy Storage is een enorm elektronisch scherm te zien waarop realtime gegevens worden weergegeven, zoals het gehalte aan negatieve ionen, de luchtkwaliteit, ultraviolette straling, temperatuur, luchtvochtigheid, enzovoort. "Dit is wat we zelf willen monitoren, zodat belanghebbenden de milieukwaliteit van de centrale duidelijk kunnen zien", aldus Jiang Shuwen. "Na de bouw van de pompwaterkrachtcentrales Yangjiang en Meizhou kwamen er groepen zilverreigers, die bekend staan als 'milieumonitoringsvogels', neerstrijken. Dit is de meest intuïtieve manier om de ecologische kwaliteit van de omgeving, zoals de lucht- en waterkwaliteit van het reservoir, in de omgeving van de centrale te herkennen."
Sinds de bouw van de eerste grootschalige pompwaterkrachtcentrale in China, in Guangzhou in 1993, heeft Southern Power Grid Energy Storage ruime ervaring opgedaan met de implementatie van groene projecten gedurende de gehele levenscyclus. In 2023 lanceerde het bedrijf de "Methoden voor groen bouwbeheer en evaluatie-indicatoren voor pompwaterkrachtcentrales", waarin de verantwoordelijkheden en evaluatienormen voor groen bouwen van alle betrokken partijen tijdens het bouwproces worden verduidelijkt. Deze richtlijnen bevatten praktische doelen en implementatiemethoden, wat van groot belang is voor de sector om milieubescherming te bevorderen.
Pompwaterkrachtcentrales zijn volledig vanaf nul opgebouwd en veel technologieën en beheermethoden kennen geen precedenten. Het is daarom essentieel dat marktleiders zoals Southern Power Grid Energy Storage de toeleveringsketens stimuleren om continu te innoveren, te onderzoeken en te verifiëren, en om de industriële modernisering stapsgewijs te bevorderen. Milieubescherming is een onmisbaar onderdeel van de duurzame ontwikkeling van de pompwaterkrachtsector. Het vertegenwoordigt niet alleen de verantwoordelijkheid van het bedrijf, maar benadrukt ook de "groene" waarde en het waardevolle karakter van dit groene energieopslagproject.
De klok voor CO2-neutraliteit luidt, en de ontwikkeling van hernieuwbare energie blijft nieuwe doorbraken boeken. De rol van pompwaterkrachtcentrales als "regelaars", "energiebanken" en "stabilisatoren" in het evenwicht van de belasting op het elektriciteitsnet wordt steeds belangrijker.
Geplaatst op: 05-02-2025
