Å bygge et nytt kraftsystem er et komplekst og systematisk prosjekt. Det må ta hensyn til koordinering av kraftsikkerhet og -stabilitet, den økende andelen ny energi og samtidig rimelige kostnader for systemet. Det må håndtere forholdet mellom ren transformasjon av termiske kraftenheter, ordnet penetrering av fornybar energi som vind og regn, bygging av kraftnettkoordinering og gjensidig bistandskapasitet, og rasjonell allokering av fleksible ressurser. Den vitenskapelige planleggingen av byggeveien for det nye kraftsystemet er grunnlaget for å oppnå målet om karbontopp og karbonnøytralisering, og er også grensen og veiledningen for utviklingen av ulike enheter i det nye kraftsystemet.
Innen utgangen av 2021 vil den installerte kullkraftkapasiteten i Kina overstige 1,1 milliarder kilowatt, som tilsvarer 46,67 % av den totale installerte kapasiteten på 2,378 milliarder kilowatt, og den genererte kapasiteten for kullkraft vil være 5042,6 milliarder kilowattimer, som tilsvarer 60,06 % av den totale genererte kapasiteten på 8395,9 milliarder kilowattimer. Presset på utslippsreduksjon er enormt, så det er nødvendig å redusere kapasiteten for å sikre forsyningssikkerheten. Den installerte kapasiteten for vind- og solkraft er 635 millioner kilowatt, som tilsvarer bare 11,14 % av den totale teknologisk utviklingsbare kapasiteten på 5,7 milliarder kilowatt, og kraftproduksjonskapasiteten er 982,8 milliarder kilowattimer, som tilsvarer bare 11,7 % av den totale kraftproduksjonskapasiteten. Den installerte kapasiteten og kraftproduksjonskapasiteten for vind- og solkraft har stort forbedringspotensial, og må akselereres i kraftnettet. Det er en alvorlig mangel på ressurser for systemfleksibilitet. Den installerte kapasiteten til fleksible regulerte kraftkilder som pumpekraftverk og gasskraftverk utgjør bare 6,1 % av den totale installerte kapasiteten. Spesielt er den totale installerte kapasiteten til pumpekraftverk 36,39 millioner kilowatt, som bare utgjør 1,53 % av den totale installerte kapasiteten. Det bør gjøres en innsats for å akselerere utvikling og bygging. I tillegg bør digital simuleringsteknologi brukes til å forutsi produksjonen av ny energi på forsyningssiden, nøyaktig kontrollere og utnytte potensialet for etterspørselsstyring, og utvide andelen fleksibel transformasjon av store branngeneratorsett. Forbedre kraftnettets evne til å optimalisere ressursallokeringen i et stort område for å håndtere problemet med utilstrekkelig systemreguleringskapasitet. Samtidig kan noen hovedenheter i systemet tilby tjenester med lignende funksjoner, for eksempel å konfigurere energilagring og legge til koblingslinjer i kraftnettet kan forbedre den lokale kraftflyten, og konfigurere pumpekraftverk kan erstatte noen kondensatorer. I dette tilfellet avhenger den koordinerte utviklingen av hvert fag, den optimale ressursallokeringen og de økonomiske kostnadsbesparelsene av vitenskapelig og fornuftig planlegging, og må koordineres fra et større omfang og en lengre tidsskala.
I den tradisjonelle kraftsystemets æra med «kilde følger last» har planleggingen av strømforsyning og strømnett i Kina noen problemer. I en tid med nye kraftsystemer med felles utvikling av «kilde, nett, last og lagring» forsterkes viktigheten av samarbeidende planlegging ytterligere. Pumpelagring, som en viktig ren og fleksibel strømforsyning i kraftsystemet, spiller en viktig rolle i å sikre sikkerheten til det store strømnettet, tjene rent energiforbruk og optimalisere systemdriften. Enda viktigere er det at vi bør styrke planleggingsveiledningen og fullt ut vurdere sammenhengen mellom vår egen utvikling og byggebehovene til det nye kraftsystemet. Siden staten gikk inn i den «fjortende femårsplanen», har den suksessivt utstedt dokumenter som mellomlang og langsiktig utviklingsplan for pumpekraftlagring (2021–2035), mellomlang og langsiktig utviklingsplan for hydrogenenergiindustrien (2021–2035) og utviklingsplan for fornybar energi for den «fjortende femårsplanen» (FGNY [2021] nr. 1445), men de er begrenset til denne industrien. Den «fjortende femårsplanen» for kraftutvikling, som er av stor betydning for den overordnede planleggingen og veiledningen av kraftindustrien, er ikke offisielt utgitt. Det foreslås at den nasjonale kompetente avdelingen bør utstede en mellomlang og langsiktig plan for bygging av et nytt kraftsystem for å veilede formuleringen og den rullerende justeringen av andre planer i kraftindustrien, for å oppnå målet om å optimalisere ressursallokeringen.
Synergistisk utvikling av pumpelagring og ny energilagring
Ved utgangen av 2021 hadde Kina satt i drift 5,7297 millioner kilowatt med ny energilagring, inkludert 89,7 % litiumionbatterier, 5,9 % blybatterier, 3,2 % trykkluft og 1,2 % andre former. Den installerte kapasiteten til pumpelagring er 36,39 millioner kilowatt, mer enn seks ganger så stor som den nye typen energilagring. Både ny energilagring og pumpelagring er viktige komponenter i det nye kraftsystemet. Den felles ordningen i kraftsystemet kan utnytte deres respektive fordeler og ytterligere forbedre systemets reguleringskapasitet. Det er imidlertid åpenbare forskjeller mellom de to i funksjon og anvendelsesscenarier.
Ny energilagring refererer til nye energilagringsteknologier enn pumpelagring, inkludert elektrokjemisk energilagring, svinghjul, trykkluft, hydrogen (ammoniakk) energilagring, osv. De fleste nye energilagringskraftverk har fordelene med kort byggetid og enkelt og fleksibelt valg av sted, men dagens økonomi er ikke ideell. Blant disse er den elektrokjemiske energilagringsskalaen generelt 10~100 MW, med en responshastighet på titalls til hundrevis av millisekunder, høy energitetthet og god justeringsnøyaktighet. Den er hovedsakelig egnet for distribuerte toppbarberingsapplikasjonsscenarier, vanligvis koblet til lavspenningsdistribusjonsnettet eller nye kraftstasjonssiden, og teknisk egnet for hyppige og raske justeringsmiljøer, for eksempel primærfrekvensmodulering og sekundærfrekvensmodulering. Trykkluftlagring bruker luft som medium, som har egenskapene stor kapasitet, mange lade- og utladingstider og lang levetid. Strømeffektiviteten er imidlertid relativt lav. Trykkluftlagring er den mest liknende energilagringsteknologien til pumpelagring. For ørken, gobi, ørken og andre områder der det ikke er egnet med pumpelagring, kan trykkluftlagring effektivt samarbeide med forbruket av ny energi i storskala naturbaser, med stort utviklingspotensial. Hydrogenenergi er en viktig bærer for storskala og effektiv utnyttelse av fornybar energi. Dens storskala og langsiktige energilagringsfunksjoner kan fremme optimal allokering av heterogen energi på tvers av regioner og årstider. Det er en viktig del av det fremtidige nasjonale energisystemet og har brede anvendelsesmuligheter.
Pumpekraftverk har derimot høy teknisk modenhet, stor kapasitet, lang levetid, høy pålitelighet og god økonomi. De er egnet for scenarier med stort toppbehov for sperrekapasitet eller toppbehov for sperrekraft, og er koblet til hovednettet på et høyere spenningsnivå. Med tanke på kravene til karbontopp og karbonnøytralisering og det faktum at den tidligere utviklingsfremgangen er relativt bakover, har tempoet i standardisert bygging av pumpekraftverk i Kina blitt ytterligere akselerert for å akselerere utviklingsfremgangen for pumpekraftverk og oppnå kravene til rask økning av installert kapasitet. Standardisert konstruksjon er et viktig tiltak for å håndtere ulike vanskeligheter og utfordringer etter at pumpekraftverket går inn i toppperioden for utvikling, bygging og produksjon. Det bidrar til å akselerere fremdriften i utstyrsproduksjon og forbedre kvaliteten, fremme sikkerheten og ordenen i infrastrukturbygging, forbedre effektiviteten i produksjon, drift og styring, og er en viktig garanti for utviklingen av pumpekraftverk mot en lean-retning.
Samtidig verdsettes den diversifiserte utviklingen av pumpekraftverk gradvis. Først og fremst foreslår den mellomlange og langsiktige planen for pumpekraftverk å styrke utviklingen av små og mellomstore pumpekraftverk. Små og mellomstore pumpekraftverk har fordelene med rike ressurser på stedet, fleksibel utforming, nærhet til lastesenteret og tett integrering med distribuert ny energi, noe som er et viktig supplement til utviklingen av pumpekraftverk. Det andre er å utforske utviklingen og anvendelsen av pumpekraftverk for sjøvann. Det netttilkoblede forbruket av storskala havvindkraft må konfigureres med tilsvarende fleksible justeringsressurser. I følge kunngjøringen om publisering av resultatene av ressurstellingen for pumpekraftverk for sjøvann (GNXN [2017] nr. 68) utstedt i 2017, er Kinas pumpekraftverk for sjøvann hovedsakelig konsentrert i offshore- og øyområdene i de fem østlige kystprovinsene og de tre sørlige kystprovinsene. Det har gode utviklingsmuligheter. Til slutt vurderes den installerte kapasiteten og utnyttelsestimene som en helhet i kombinasjon med etterspørselen etter regulering av strømnettet. Med den økende andelen av ny energi og trenden om å bli den viktigste energikilden i fremtiden, vil det bli et absolutt behov for stor kapasitet og langsiktig energilagring. På det kvalifiserte stasjonsstedet skal det vurderes å øke lagringskapasiteten og forlenge brukstiden, og det skal ikke være underlagt begrensninger fra faktorer som enhetskapasitetskostnadsindeksen og være atskilt fra systemets etterspørsel.
I den nåværende situasjonen der Kinas kraftsystem har alvorlig mangel på fleksible ressurser, har derfor pumpelagring og ny energilagring brede utviklingsmuligheter. I henhold til forskjellene i deres tekniske egenskaper, under forutsetning av full vurdering av ulike tilgangsscenarioer, kombinert med de faktiske behovene til det regionale kraftsystemet, og begrenset av sikkerhet, stabilitet, rent energiforbruk og andre grensebetingelser, bør det gjennomføres samarbeidende utforming av kapasitet og utforming for å oppnå optimal effekt.
Innflytelse av strømprismekanismen på utvikling av pumpekraftverk
Pumpekraftverk betjener hele kraftsystemet, inkludert strømforsyning, strømnett og brukere, og alle parter drar nytte av det på en ikke-konkurransedyktig og ikke-eksklusiv måte. Fra et økonomisk perspektiv er produktene som leveres av pumpekraftverk offentlige produkter i kraftsystemet og leverer offentlige tjenester for effektiv drift av kraftsystemet.
Før reformen av kraftsystemet utstedte staten retningslinjer for å gjøre det klart at pumpekraft hovedsakelig betjener kraftnettet, og drives hovedsakelig av kraftnettets driftsselskaper på en enhetlig eller leid måte. På den tiden formulerte myndighetene ensartet strømprisen på nettet og salgsprisen på strøm. Hovedinntekten til kraftnettet kom fra kjøps- og salgsprisforskjellen. Den eksisterende politikken definerte i hovedsak at kostnaden for pumpekraft skulle dekkes av kjøps- og salgsprisforskjellen i kraftnettet, og enhetlig mudringskanal.
Etter reformen av prisen på overføring og distribusjon av strøm, gjorde kunngjøringen fra den nasjonale utviklings- og reformkommisjonen om spørsmål knyttet til forbedring av prisdannelsesmekanismen for pumpekraftverk (FGJG [2014] nr. 1763) det klart at den todelte strømprisen ble brukt på pumpekraft, som ble verifisert i henhold til prinsippet om rimelig kostnad pluss tillatt inntekt. Kapasitetsstrømavgiften og pumpetapet for pumpekraftverk er inkludert i den enhetlige regnskapet for driftskostnadene til det lokale provinsielle strømnettet (eller regionale strømnettet) som en justeringsfaktor for salgsstrømprisen, men kanalen for kostnadsoverføring er ikke utjevnet. Deretter utstedte den nasjonale utviklings- og reformkommisjonen dokumenter suksessivt i 2016 og 2019, som slo fast at de relevante kostnadene for pumpekraftverk ikke er inkludert i den tillatte inntekten til strømnettforetak, og kostnadene for pumpekraftverk er ikke inkludert i priskostnadene for overføring og distribusjon, noe som ytterligere avskjærer veien for å kanalisere kostnadene for pumpekraft. I tillegg var utbyggingsskalaen for pumpekraftverk i løpet av perioden med den «13. femårsplanen» langt lavere enn forventet på grunn av utilstrekkelig forståelse av den funksjonelle plasseringen av pumpekraftverk på den tiden og på grunn av ett enkelt investeringsemne.
Stilt overfor dette dilemmaet ble uttalelsene fra den nasjonale utviklings- og reformkommisjonen om ytterligere forbedring av prismekanismen for pumpekraft (FGJG [2021] nr. 633) lansert i mai 2021. Denne politikken har vitenskapelig definert strømprispolitikken for pumpekraft. På den ene siden, i kombinasjon med det objektive faktum at den offentlige egenskapen til pumpekraft er sterk og kostnadene ikke kan dekkes gjennom elektrisitet, ble driftsperiodeprisingsmetoden brukt for å verifisere kapasitetsprisen og dekkes gjennom overførings- og distribusjonsprisen. På den annen side, kombinert med tempoet i kraftmarkedsreformen, utforskes spotmarkedet for strømpris. Innføringen av politikken har sterkt stimulert investeringsvilligheten til sosiale subjekter, og lagt et solid grunnlag for den raske utviklingen av pumpekraft. I følge statistikk har kapasiteten til pumpekraftprosjekter som er satt i drift, under bygging og under markedsføring, nådd 130 millioner kilowatt. Hvis alle prosjekter under bygging og promotering settes i drift før 2030, er dette høyere enn forventningen om at «120 millioner kilowatt vil bli satt i produksjon innen 2030» i den mellomlange og langsiktige utviklingsplanen for pumpekraft (2021-2035). Sammenlignet med tradisjonell fossil energiproduksjon er marginalkostnaden for kraftproduksjon av ny energi som vind og kraft nesten null, men den tilsvarende systemforbrukskostnaden er enorm og mangler mekanismen for allokering og overføring. I dette tilfellet, i prosessen med energitransformasjon, for ressurser med sterke offentlige egenskaper som pumpekraft, er det behov for politisk støtte og veiledning i den tidlige utviklingsfasen for å sikre rask utvikling av industrien. Under det objektive miljøet at Kinas pumpekraftutviklingsskala er relativt bakover og karbonnøytraliseringsperioden for karbontopputslipp er relativt kort, har innføringen av den nye strømprispolitikken spilt en viktig rolle i å fremme utviklingen av pumpekraftindustrien.
Transformasjonen av energiforsyningssiden fra konvensjonell fossil energi til intermittent fornybar energi medfører at hovedkostnaden for strømprisene endres fra kostnaden for fossilt brensel til kostnaden for fornybar energi og fleksibel regulering av ressursutbygging. På grunn av vanskelighetene og den langsiktige naturen til transformasjonen, vil etableringsprosessen for Kinas kullbaserte kraftproduksjonssystem og det nye kraftsystemet basert på fornybar energi sameksistere i lang tid, noe som krever at vi ytterligere styrker klimamålet om karbontopp og karbonnøytralisering. I begynnelsen av energitransformasjonen bør infrastrukturbygging som har bidratt sterkt til å fremme ren energitransformasjon, være politisk drevet og markedsdrevet. Redusere innblanding og feil veiledning fra kapitalgevinstsøkning i den overordnede strategien, og sikre riktig retning for ren og lavkarbonenergitransformasjon.
Med den fulle utviklingen av fornybar energi og gradvis å bli den viktigste kraftleverandøren, forbedres og modnes også konstruksjonen av Kinas kraftmarked stadig. Fleksible reguleringsressurser vil bli den viktigste etterspørselen i det nye kraftsystemet, og tilbudet av pumpekraft og ny energilagring vil være mer tilstrekkelig. På den tiden vil byggingen av fornybar energi og fleksible reguleringsressurser hovedsakelig bli drevet av markedskrefter. Prismekanismen for pumpekraft og andre hovedorganer vil virkelig gjenspeile forholdet mellom markedets tilbud og etterspørsel, og gjenspeile full konkurranseevne.
Forstå riktig effekten av pumpelagring på å redusere karbonutslipp
Pumpekraftverk har betydelige fordeler med energibesparelse og utslippsreduksjon. I det tradisjonelle kraftsystemet gjenspeiles pumpekraftverkets rolle i energibesparelse og utslippsreduksjon hovedsakelig i to aspekter. Det første er å erstatte termisk kraft i systemet for topplastregulering, generere kraft ved topplast, redusere antall oppstarter og nedstengninger av termiske kraftenheter for topplastregulering, og pumpe vann ved lav belastning, for å redusere trykkbelastningsområdet til termiske kraftenheter, og dermed spille en rolle i energibesparelse og utslippsreduksjon. Det andre er å spille rollen som sikkerhets- og stabilitetsstøtte som frekvensmodulering, fasemodulering, rotasjonsreserve og nødreserve, og å øke belastningsraten til alle termiske kraftenheter i systemet når termiske kraftenheter erstattes for nødreserve, for å redusere kullforbruket til termiske kraftenheter og oppnå rollen som energibesparelse og utslippsreduksjon.
Med byggingen av et nytt kraftsystem viser energisparingen og utslippsreduserende effekten av pumpekraftlagring nye egenskaper i forhold til det eksisterende grunnlaget. På den ene siden vil det spille en større rolle i toppavskalling for å hjelpe storskala vindkraft og annen ny energinetttilkoblet forbruk, noe som vil gi enorme utslippsreduserende fordeler for systemet som helhet. På den andre siden vil det spille en sikker og stabil støttende rolle som frekvensmodulering, fasemodulering og roterende standby for å hjelpe systemet med å overvinne problemer som ustabil produksjon av ny energi og mangel på treghet forårsaket av høy andel kraftelektronisk utstyr, ytterligere forbedre penetrasjonsandelen av ny energi i kraftsystemet, for å redusere utslipp forårsaket av fossilt energiforbruk. Påvirkende faktorer for reguleringsbehovet i kraftsystemet inkluderer lastegenskaper, andelen ny energinetttilkobling og regional ekstern kraftoverføring. Med byggingen av et nytt kraftsystem vil effekten av ny energinetttilkobling på reguleringsbehovet i kraftsystemet gradvis overstige lastegenskapene, og den karbonutslippsreduserende rollen til pumpekraftlagring i denne prosessen vil bli mer betydelig.
Kina har kort tid og en tung oppgave å oppnå karbontopp og karbonnøytralisering. Den nasjonale utviklings- og reformkommisjonen utstedte planen for forbedring av dobbel kontroll av energiforbruksintensitet og totalmengde (FGHZ [2021] nr. 1310) for å tildele utslippskontrollindikatorer til alle deler av landet for å kontrollere energiforbruket på en rimelig måte. Derfor bør emnet som kan spille en rolle i utslippsreduksjon evalueres riktig og gis behørig oppmerksomhet. Foreløpig har imidlertid ikke fordelene med karbonutslippsreduksjon ved pumpet lagring blitt riktig anerkjent. For det første mangler de relevante enhetene det institusjonelle grunnlaget, som karbonmetodikk i energistyringen til pumpekraftverk, og for det andre er de funksjonelle prinsippene for pumpekraftverk i andre samfunnsområder utenfor kraftindustrien fortsatt ikke godt forstått. Dette har ført til at noen pilotprosjekter for handel med karbonkvoter for pumpekraftverk har regnskapsført karbonutslipp i henhold til retningslinjene for regnskapsføring og rapportering av karbondioksidutslipp i bedrifter (enheter), og at all pumpet elektrisitet brukes som utslippsberegningsgrunnlag. Pumpekraftverket har blitt en "nøkkelutslippsenhet", noe som medfører mye ulempe for den normale driften av pumpekraftverket, og det forårsaker også store misforståelser hos offentligheten.
På lang sikt, for å forstå effekten av pumpekraftverk på reduksjon av karbonutslipp riktig og utjevne energiforbruksstyringsmekanismen, er det nødvendig å etablere en anvendelig metode i kombinasjon med de samlede fordelene ved pumpekraftverk på kraftsystemet for reduksjon av karbonutslipp, kvantifisere fordelene ved pumpekraftverk på reduksjon av karbonutslipp, og danne en intern motregning mot den utilstrekkelige kvoten, som kan brukes til eksterne karbonmarkedstransaksjoner. På grunn av den uklare starten på CCER og 5 %-begrensningen på utslippskompensasjon, er det imidlertid også usikkerheter i metodeutviklingen. Basert på den nåværende faktiske situasjonen anbefales det at den omfattende konverteringseffektiviteten eksplisitt tas som den viktigste kontrollindikatoren for det totale energiforbruket og energibevaringsmålene for pumpekraftverk på nasjonalt nivå, for å redusere begrensningene for en sunn utvikling av pumpekraftverk i fremtiden.
Publisert: 29. november 2022
