Китайское метеорологическое управление заявило, что из-за неопределенности климатической системы, усугубленной глобальным потеплением, экстремально высокие температуры и экстремально сильные осадки в Китае становятся все более частыми и сильными.
Со времен промышленной революции парниковые газы, вырабатываемые в результате деятельности человека, стали причиной аномально высоких температур на планете, повышения уровня моря и экстремальных погодных явлений, таких как ливни, наводнения и засухи, которые стали происходить в различных регионах с большей плотностью и частотой.
Всемирная организация здравоохранения отметила, что рост глобальной температуры и чрезмерное сжигание ископаемого топлива стали одной из самых больших угроз для здоровья человека. Не только угроза теплового удара, теплового удара и сердечно-сосудистых заболеваний, изменение климата может привести к ухудшению более 50% известных человеческих патогенов.
Изменение климата является серьезной проблемой, с которой сталкивается человечество в современную эпоху. Будучи крупным источником выбросов парниковых газов, Китай объявил о достижении цели «углеродного пика и углеродной нейтральности» в 2020 году, взял на себя торжественное обязательство перед международным сообществом, продемонстрировал ответственность и приверженность крупной страны, а также отразил настоятельную необходимость для страны содействовать трансформации и модернизации экономической структуры и содействовать гармоничному сосуществованию человека и природы.
Проблемы турбулентности энергосистемы
Энергетическая сфера является полем битвы за внедрение «двойного углерода».
На каждый градус Цельсия повышения глобальной средней температуры уголь вносит более 0,3 градуса Цельсия. Для дальнейшего продвижения энергетической революции необходимо контролировать потребление ископаемой энергии и ускорить строительство новой энергетической системы. В 2022-2023 годах Китай принял более 120 «двойных углеродных» политик, особенно подчеркивая ключевую поддержку развития и использования возобновляемых источников энергии.
Благодаря активной политике Китай стал крупнейшей страной в мире по использованию новой энергии и возобновляемых источников энергии. По данным Национального энергетического управления, в первой половине 2024 года новая установленная мощность возобновляемой энергетики страны составила 134 миллиона киловатт, что составляет 88% от новой установленной мощности; выработка возобновляемой энергии составила 1,56 триллиона киловатт-часов, что составляет около 35% от общей выработки электроэнергии.
В энергосистему подключается больше энергии ветра и фотоэлектрических установок, что обеспечивает людей более чистой зеленой электроэнергией для производства и жизни, но одновременно бросает вызов традиционному режиму работы энергосистемы.
Режим подачи электроэнергии традиционной электросетью мгновенный и плановый. Когда вы включаете электроэнергию, это означает, что кто-то заранее рассчитал ваши потребности и в то же время где-то вырабатывает для вас электроэнергию. Кривая выработки электроэнергии электростанцией и кривая передачи электроэнергии канала передачи планируются заранее в соответствии с историческими данными. Даже если спрос на электроэнергию внезапно возрастет, его можно будет вовремя удовлетворить, включив резервные тепловые энергоблоки, чтобы добиться безопасной и стабильной работы системы электросети.
Однако с введением большого количества ветроэнергетики и фотоэлектрической энергетики, когда и сколько электроэнергии может быть произведено, все определяется погодой, которую трудно планировать. Когда погодные условия хорошие, новые энергетические установки работают на полную мощность и генерируют большое количество зеленой электроэнергии, но если спрос не увеличивается, это электричество не может быть подключено к Интернету; когда спрос на электроэнергию высок, случается дождливо и облачно, ветряные турбины не вращаются, фотоэлектрические панели не нагреваются, и возникает проблема отключения электроэнергии.
Ранее отказ от ветра и света в Ганьсу, Синьцзяне и других новых энергетических провинциях был связан с сезонным дефицитом электроэнергии в регионе и неспособностью энергосистемы вовремя ее поглотить. Неконтролируемость чистой энергии создает проблемы для диспетчеризации энергосистемы и увеличивает эксплуатационные риски энергосистемы. Сегодня, когда люди сильно зависят от стабильного электроснабжения для производства и жизни, любое несоответствие между выработкой и потреблением электроэнергии будет иметь серьезные экономические и социальные последствия.
Существует определенная разница между установленной мощностью новой энергии и фактической выработкой электроэнергии, а спрос на электроэнергию пользователей и вырабатываемая электростанциями электроэнергия не могут достичь «источник следует за нагрузкой» и «динамического баланса». «Свежая» электроэнергия должна использоваться вовремя или храниться, что является необходимым условием стабильной работы хорошо организованной электросети. Для достижения этой цели, помимо построения точной модели прогнозирования чистой энергии посредством точного анализа погодных и исторических данных о выработке электроэнергии, необходимо также повысить гибкость диспетчеризации энергосистемы с помощью таких инструментов, как системы хранения энергии и виртуальные электростанции. Страна подчеркивает «ускорение планирования и строительства новой энергетической системы», а хранение энергии является незаменимой технологией.
«Зеленый банк» в Новой энергетической системе
В условиях энергетической революции все более заметной становится роль гидроаккумулирующих электростанций. Эта технология, зародившаяся в конце 19 века, изначально была создана для регулирования сезонных водных ресурсов рек с целью выработки электроэнергии. Она быстро развивалась и постепенно созревала на фоне ускоренной индустриализации и строительства атомных электростанций.
Его принцип очень прост. На горе и у подножия горы строятся два водохранилища. Когда наступает ночь или выходные, спрос на электроэнергию снижается, а дешевая и избыточная электроэнергия используется для перекачки воды в расположенное выше по течению водохранилище; когда потребление электроэнергии достигает пика, вода сбрасывается для выработки электроэнергии, так что электроэнергию можно перенастроить и распределить во времени и пространстве.
Как вековая технология хранения энергии, гидроаккумулирование получило новую задачу в процессе «двойного углерода». Когда мощность генерации фотоэлектрической и ветровой энергии высока, а потребность пользователя в электроэнергии снижается, гидроаккумулирование может хранить излишки электроэнергии. Когда потребность в электроэнергии увеличивается, электроэнергия высвобождается, чтобы помочь энергосистеме достичь баланса спроса и предложения.
Он гибкий и надежный, с быстрым запуском и остановкой. От запуска до полной нагрузки генерации электроэнергии проходит менее 4 минут. Если в электросети произойдет крупномасштабная авария, гидроаккумулирующая установка может быстро запуститься и восстановить подачу электроэнергии в электросеть. Она рассматривается как последняя «спичка», которая зажжет темную электросеть.
Будучи одной из самых зрелых и широко используемых технологий хранения энергии, гидроаккумулирующее хранилище в настоящее время является крупнейшей в мире «батареей», на которую приходится более 86% установленной мощности мировых систем хранения энергии. По сравнению с новыми системами хранения энергии, такими как электрохимическое хранение энергии и водородное хранение энергии, гидроаккумулирующее хранилище имеет преимущества стабильной технологии, низкой стоимости и большой емкости.
Гидроаккумулирующая электростанция имеет проектный срок службы 40 лет. Она может работать от 5 до 7 часов в день и непрерывно разряжаться. Она использует воду в качестве «топлива», имеет низкие эксплуатационные и эксплуатационные расходы и не зависит от колебаний цен на сырье, такое как литий, натрий и ванадий. Ее экономические преимущества и возможности обслуживания имеют решающее значение для снижения стоимости зеленой электроэнергии и сокращения выбросов углерода в энергосистеме.
В июле 2024 года в Гуандуне был официально выпущен первый в моей стране провинциальный план внедрения гидроаккумулирующей электростанции для участия в энергетическом рынке. Гидроаккумулирующие электростанции будут торговать всей электроэнергией на споте по новому принципу «котировки количества и котировки», «перекачки воды для хранения электроэнергии» и «выпуска воды для получения электроэнергии» эффективно и гибко на энергетическом рынке, играя новую роль хранения и доступа к новому «зеленому банку электроэнергии» и открывая новый путь для получения рыночных выгод.
«Мы будем научно формулировать стратегии котировок, активно участвовать в торговле электроэнергией, повышать комплексную эффективность установок и стремиться получать стимулирующие выгоды от электроэнергии и сборов за электроэнергию, одновременно способствуя увеличению доли нового потребления энергии», — сказал Ван Бэй, заместитель генерального директора Департамента планирования и финансов энергохранилищ Южной электросети.
Зрелые технологии, огромная емкость, гибкое хранение и доступ, длительный срок службы, низкая стоимость на протяжении всего жизненного цикла и все более совершенные рыночно-ориентированные механизмы сделали гидроаккумулирующие установки наиболее экономичным и практичным «универсальным» решением в процессе энергетической революции, играя ключевую роль в содействии эффективному использованию возобновляемых источников энергии и обеспечении безопасности и стабильности энергосистемы.
Спорные крупные проекты
На фоне корректировки национальной энергетической структуры и быстрого развития новой энергетики гидроаккумулирующие электростанции стали причиной строительного бума. В первой половине 2024 года совокупная установленная мощность гидроаккумулирующих электростанций в Китае достигла 54,39 млн киловатт, а темпы роста инвестиций увеличились на 30,4 процентных пункта по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. В течение следующих десяти лет инвестиционное пространство моей страны для гидроаккумулирующих электростанций приблизится к одному триллиону юаней.
В августе 2024 года ЦК КПК и Госсовет опубликовали «Мнения об ускорении комплексной зеленой трансформации экономического и социального развития». К 2030 году установленная мощность гидроаккумулирующих электростанций превысит 120 миллионов киловатт.
Хотя возможности и появляются, они также вызывают проблему перегретых инвестиций. Строительство гидроаккумулирующих электростанций — это строгая и сложная системная инженерия, включающая множество звеньев, таких как правила, подготовительные работы и утверждения. В условиях инвестиционного бума некоторые местные органы власти и владельцы часто игнорируют научную природу выбора площадки и насыщения мощностей и чрезмерно гонятся за скоростью и масштабом разработки проекта, что приводит к ряду негативных последствий.
При выборе места для гидроаккумулирующих электростанций необходимо учитывать геологические условия, географическое положение (близко к центру нагрузки, близко к энергетической базе), экологическую красную линию, падение напора, приобретение земли и иммиграцию и другие факторы. Необоснованное планирование и компоновка приведут к тому, что строительство электростанций будет не соответствовать фактическим потребностям энергосистемы или станет непригодным для использования. Не только стоимость строительства и эксплуатационные расходы будут трудно перевариваемыми в течение некоторого времени, но даже возникнут такие проблемы, как нарушение экологической красной линии во время строительства; после завершения, если технические и эксплуатационные уровни и уровни обслуживания не будут соответствовать стандартам, это вызовет риски для безопасности.
«Все еще есть случаи, когда выбор места для некоторых проектов необоснован». Лэй Синчунь, заместитель генерального директора отдела инфраструктуры Southern Grid Energy Storage Company, сказал: «Суть гидроаккумулирующей электростанции заключается в обслуживании потребностей электросети и обеспечении доступа новой энергии к сети. Выбор места и мощность гидроаккумулирующей электростанции должны определяться на основе характеристик распределения электроэнергии, характеристик работы электросети, распределения нагрузки и структуры электроснабжения».
«Проект масштабный и требует больших первоначальных инвестиций. Еще более необходимо усилить связь и координацию с департаментами природных ресурсов, экологии, лесного хозяйства, пастбищ, охраны водных ресурсов и другими департаментами, а также проделать хорошую работу по взаимодействию с красной линией экологической защиты и соответствующими планами», — добавил Цзян Шувэнь, глава отдела планирования Southern Grid Energy Storage Company.
Инвестиции в строительство в десятки миллиардов или даже десятки миллиардов, площадь строительства в сотни гектаров водохранилищ и период строительства от 5 до 7 лет также являются причинами, по которым многие люди критикуют гидроаккумулирующие системы за то, что они не являются «экономичными и экологически чистыми» по сравнению с другими видами хранения энергии.
Но на самом деле, по сравнению с ограниченными сроками разрядки и 10-летним сроком эксплуатации химического накопителя энергии, фактический срок службы гидроаккумулирующих электростанций может достигать 50 лет и даже больше. При большой емкости накопителя энергии, неограниченной частоте перекачки и более низкой стоимости за киловатт-час его экономическая эффективность все равно намного выше, чем у других накопителей энергии.
Чжэн Цзин, старший инженер Китайского института водных ресурсов и гидроэнергетического планирования и проектирования, провел исследование: «Анализ экономической эффективности проекта показывает, что приведенная стоимость киловатт-часа гидроаккумулирующих электростанций составляет 0,207 юаня/кВт·ч. Приведенная стоимость киловатт-часа электрохимического хранения энергии составляет 0,563 юаня/кВт·ч, что в 2,7 раза больше, чем у гидроаккумулирующих электростанций».
«Электрохимическое хранение энергии быстро росло в масштабах в последние годы, но существуют различные скрытые опасности. Необходимо постоянно продлевать жизненный цикл, снижать себестоимость единицы продукции, увеличивать масштаб электростанции и настраивать функцию регулировки фазы с точки зрения обеспечения безопасности, чтобы она могла быть сопоставима с гидроаккумулирующими электростанциями», — отметил Чжэн Цзин.
Построить электростанцию, украсить землю
По данным Southern Power Grid Energy Storage, в первой половине 2024 года совокупная выработка электроэнергии гидроаккумулирующими электростанциями южного региона составила почти 6 млрд кВт·ч, что эквивалентно потребности в электроэнергии 5,5 млн бытовых пользователей за полгода, увеличившись на 1,3% в годовом исчислении; количество запусков энергоблоков превысило 20 000 раз, увеличившись на 20,9% в годовом исчислении. В среднем каждый энергоблок каждой электростанции вырабатывает пиковую мощность более 3 раз в сутки, внося важный вклад в стабильный доступ чистой энергии в энергосистему.
На основе оказания помощи энергосистеме в улучшении ее возможностей по накоплению пиковой энергии и предоставлении чистой электроэнергии для социального и экономического развития, Southern Power Grid Energy Storage стремится строить прекрасные электростанции и предоставлять «зеленые, открытые и общие» экологические и природоохранные продукты для местного населения.
Каждую весну горы полны цветущей сакуры. Велосипедисты и туристы отправляются в район Шэньчжэнь Янтьян, чтобы отметиться. Отражаясь в озере и горах, прогуливаясь в море цветущей сакуры, как будто они в раю. Это верхний резервуар Шэньчжэньской гидроаккумулирующей электростанции, первой гидроаккумулирующей электростанции, построенной в центре города в стране, и «горно-морской парк» на устах туристов.
Электростанция Shenzhen Pumped Storage Power Station включила в себя зеленые экологические концепции в начале своего планирования. Сооружения и оборудование для защиты окружающей среды и сохранения воды были спроектированы, построены и введены в эксплуатацию одновременно с проектом. Проект получил такие награды, как «Национальный проект качества» и «Национальный демонстрационный проект сохранения почвы и воды». После ввода электростанции в эксплуатацию China Southern Power Grid Energy Storage модернизировала ландшафт «деиндустриализации» верхнего водохранилища до стандарта экологического парка и сотрудничала с правительством района Янтьян, чтобы посадить сакуру вокруг верхнего водохранилища, создав визитную карточку «города гор, моря и цветов» Янтьян.
Акцент на экологическую защиту не является особым случаем Шэньчжэньской гидроаккумулирующей электростанции. Компания China Southern Power Grid Energy Storage разработала строгие системы управления зеленым строительством и стандарты оценки на протяжении всего процесса строительства проекта; каждый проект сочетает в себе окружающую природную среду, культурные особенности и соответствующие планы местного правительства, а также устанавливает специальные расходы на восстановление и улучшение экологической среды в бюджете на охрану окружающей среды, чтобы обеспечить гармоничную интеграцию промышленного ландшафта проекта и окружающей экологической среды.
«ГАЭС предъявляют относительно высокие требования к выбору площадки. Исходя из необходимости избегать экологических красных линий, если в зоне строительства есть редкие охраняемые растения или древние деревья, необходимо заранее связаться с лесным департаментом и принять защитные меры под руководством лесного департамента для осуществления защиты на месте или защиты от миграции», — сказал Цзян Шувэнь.
На каждой гидроаккумулирующей электростанции Southern Power Grid Energy Storage вы можете увидеть огромный электронный экран, на котором в режиме реального времени публикуются данные, такие как содержание отрицательных ионов, качество воздуха, ультрафиолетовые лучи, температура, влажность и т. д. в окружающей среде. «Это то, что мы попросили контролировать сами, чтобы заинтересованные стороны могли четко видеть экологическое качество электростанции». Цзян Шувэнь сказал: «После строительства гидроаккумулирующих электростанций Янцзян и Мэйчжоу белые цапли, известные как «птицы экологического мониторинга», прилетели на ночлег группами, что является наиболее интуитивным распознаванием экологического качества окружающей среды, такого как качество воздуха и воды в водохранилище в районе электростанции».
С момента строительства первой крупной гидроаккумулирующей электростанции в Китае в Гуанчжоу в 1993 году компания Southern Power Grid Energy Storage накопила зрелый опыт в том, как реализовывать зеленые проекты на протяжении всего жизненного цикла. В 2023 году компания запустила «Методы управления зеленым строительством и показатели оценки для гидроаккумулирующих электростанций», которые проясняют обязанности и стандарты оценки зеленого строительства всех участвующих в проекте единиц в процессе строительства. Он имеет практические цели и методы реализации, что имеет большое значение для руководства отраслью по внедрению экологической защиты.
Гидроаккумулирующие электростанции были построены с нуля, и многие технологии и управление не имеют прецедентов для подражания. Компания полагается на лидеров отрасли, таких как Southern Power Grid Energy Storage, чтобы они управляли цепочками вверх и вниз по течению, постоянно внедряя инновации, исследуя и проверяя, а также продвигая промышленную модернизацию шаг за шагом. Экологическая защита также является неотъемлемой частью устойчивого развития отрасли гидроаккумулирования. Она не только представляет ответственность компании, но и подчеркивает «зеленую» ценность и золотое содержание этого проекта по зеленому хранению энергии.
Часы углеродной нейтральности звонят, и развитие возобновляемой энергетики продолжает достигать новых прорывов. Роль гидроаккумулирующих электростанций как «регуляторов», «банков энергии» и «стабилизаторов» в балансе нагрузки энергосистемы становится все более заметной.
Время публикации: 05.02.2025
