Výstavba nového energetického systému je komplexný a systematický projekt. Musí brať do úvahy koordináciu bezpečnosti a stability dodávok energie, rastúci podiel novej energie a zároveň primerané náklady na systém. Musí sa zaoberať vzťahom medzi čistou transformáciou tepelných elektrární, riadeným prienikom obnoviteľných zdrojov energie, ako je vietor a dážď, budovaním koordinácie elektrickej siete a kapacít vzájomnej pomoci a racionálnym prideľovaním flexibilných zdrojov. Vedecké plánovanie cesty výstavby nového energetického systému je základom pre dosiahnutie cieľa uhlíkového vrcholu a neutralizácie uhlíka a je tiež hranicou a vodítkom pre rozvoj rôznych subjektov v novom energetickom systéme.
Do konca roka 2021 inštalovaná kapacita uhoľných elektrární v Číne prekročí 1,1 miliardy kilowattov, čo predstavuje 46,67 % z celkovej inštalovanej kapacity 2,378 miliardy kilowattov, a vyrobená kapacita uhoľných elektrární bude 5 042,6 miliardy kilowatthodín, čo predstavuje 60,06 % z celkovej vyrobenej kapacity 8 395,9 miliardy kilowatthodín. Tlak na znižovanie emisií je obrovský, preto je potrebné znížiť kapacitu, aby sa zabezpečila bezpečnosť dodávok. Inštalovaná kapacita veternej a solárnej energie je 635 miliónov kilowattov, čo predstavuje iba 11,14 % z celkovej technologicky rozvinutej kapacity 5,7 miliardy kilowattov, a kapacita výroby energie je 982,8 miliardy kilowatthodín, čo predstavuje iba 11,7 % z celkovej kapacity výroby energie. Inštalovaná kapacita a kapacita výroby energie veternej a solárnej energie majú obrovský priestor na zlepšenie a je potrebné urýchliť ich penetráciu do elektrickej siete. Existuje vážny nedostatok zdrojov na flexibilitu systému. Inštalovaná kapacita flexibilných regulovaných zdrojov energie, ako sú prečerpávacie elektrárne a výroba energie z plynu, predstavuje iba 6,1 % celkovej inštalovanej kapacity. Konkrétne celková inštalovaná kapacita prečerpávacích elektrární je 36,39 milióna kilowattov, čo predstavuje iba 1,53 % celkovej inštalovanej kapacity. Malo by sa vynaložiť úsilie na urýchlenie rozvoja a výstavby. Okrem toho by sa mala použiť technológia digitálnej simulácie na predpovedanie produkcie novej energie na strane ponuky, presné riadenie a využitie potenciálu riadenia dopytu a rozšírenie podielu flexibilnej transformácie veľkých požiarnych generátorových súprav. Zlepšiť schopnosť elektrickej siete optimalizovať alokáciu zdrojov vo veľkom rozsahu s cieľom riešiť problém nedostatočnej regulačnej kapacity systému. Zároveň niektoré hlavné subjekty v systéme môžu poskytovať služby s podobnými funkciami, ako je konfigurácia akumulácie energie a pridávanie spojovacích vedení v elektrickej sieti, čo môže zlepšiť lokálny tok energie a konfigurácia prečerpávacích elektrární môže nahradiť niektoré kondenzátory. V tomto prípade koordinovaný rozvoj každého subjektu, optimálne rozdelenie zdrojov a úspora ekonomických nákladov závisia od vedeckého a rozumného plánovania a je potrebné ich koordinovať z väčšieho rozsahu a v dlhšom časovom horizonte.
V tradičnej ére energetických systémov, kde „zdroj nasleduje záťaž“, má plánovanie dodávok energie a elektrickej siete v Číne určité problémy. V ére nových energetických systémov so spoločným rozvojom „zdroj, sieť, záťaž a úložisko“ sa význam spoločného plánovania ešte viac zvýrazňuje. Prečerpávacie elektrárne ako dôležitý čistý a flexibilný zdroj energie v energetickom systéme zohrávajú dôležitú úlohu pri zabezpečovaní bezpečnosti rozsiahlej energetickej siete, zabezpečujú spotrebu čistej energie a optimalizujú prevádzku systému. A čo je dôležitejšie, mali by sme posilniť plánovacie usmernenia a plne zvážiť súvislosť medzi naším vlastným rozvojom a potrebami výstavby nového energetického systému. Od vstupu do „štrnásteho päťročného plánu“ štát postupne vydal dokumenty ako Strednodobý a dlhodobý plán rozvoja prečerpávacej elektrárne (2021 – 2035), Strednodobý a dlhodobý plán rozvoja vodíkového energetického priemyslu (2021 – 2035) a Plán rozvoja obnoviteľných zdrojov energie pre „štrnásty päťročný plán“ (FGNY [2021] č. 1445), ale tie sú obmedzené na toto odvetvie. „Štrnásty päťročný plán“ pre rozvoj energetiky, ktorý má veľký význam pre celkové plánovanie a usmerňovanie energetického priemyslu, nebol oficiálne zverejnený. Navrhuje sa, aby príslušný národný úrad vydal strednodobý a dlhodobý plán výstavby nového energetického systému, ktorý by usmerňoval formulovanie a priebežné úpravy ďalších plánov v energetickom priemysle, aby sa dosiahol cieľ optimalizácie alokácie zdrojov.
Synergický rozvoj prečerpávacích elektrární a nových systémov skladovania energie
Do konca roka 2021 Čína uviedla do prevádzky 5,7297 milióna kilowattov nových zásobníkov energie, vrátane 89,7 % lítium-iónových batérií, 5,9 % olovených batérií, 3,2 % stlačeného vzduchu a 1,2 % iných foriem. Inštalovaná kapacita prečerpávacích zásobníkov energie je 36,39 milióna kilowattov, čo je viac ako šesťkrát viac ako nový typ zásobníka energie. Nové zásobníky energie aj prečerpávacie zásobníky energie sú dôležitými súčasťami nového energetického systému. Spoločné usporiadanie v energetickom systéme môže umožniť využiť ich príslušné výhody a ďalej zvýšiť regulačnú kapacitu systému. Medzi nimi však existujú zjavné rozdiely vo funkcii a aplikačných scenároch.
Nové skladovanie energie sa vzťahuje na nové technológie skladovania energie iné ako prečerpávacie skladovanie, vrátane elektrochemického skladovania energie, zotrvačníka, stlačeného vzduchu, skladovania energie vodíkom (amoniakom) atď. Väčšina nových elektrární na skladovanie energie má výhody krátkej doby výstavby a jednoduchého a flexibilného výberu lokality, ale súčasná ekonomika nie je ideálna. Medzi nimi je rozsah elektrochemického skladovania energie vo všeobecnosti 10~100 MW, s rýchlosťou odozvy desiatok až stoviek milisekúnd, vysokou hustotou energie a dobrou presnosťou nastavenia. Je vhodné najmä pre scenáre aplikácií s distribuovaným odstraňovaním špičiek, zvyčajne pripojené k nízkonapäťovej distribučnej sieti alebo k strane novej energetickej stanice a technicky vhodné pre prostredia s častými a rýchlymi nastaveniami, ako je primárna frekvenčná modulácia a sekundárna frekvenčná modulácia. Skladovanie energie stlačeným vzduchom využíva ako médium vzduch, ktorý sa vyznačuje veľkou kapacitou, mnohými nabíjaniami a vybíjaniami a dlhou životnosťou. Prúdová účinnosť je však relatívne nízka. Skladovanie energie stlačeným vzduchom je najviac podobná technológii skladovania energie prečerpávaciemu skladovaniu. V púšti, púšti Gobi a iných oblastiach, kde nie je vhodné usporiadať prečerpávaciu elektráreň, môže zariadenie na skladovanie energie so stlačeným vzduchom efektívne spolupracovať so spotrebou novej energie vo rozsiahlych scenériách s veľkým rozvojovým potenciálom. Vodíková energia je dôležitým nosičom pre rozsiahle a efektívne využívanie obnoviteľnej energie. Jej vlastnosti rozsiahleho a dlhodobého skladovania energie môžu podporiť optimálne rozdelenie heterogénnej energie medzi regiónmi a ročnými obdobiami. Je dôležitou súčasťou budúceho národného energetického systému a má široké možnosti uplatnenia.
Naproti tomu prečerpávacie elektrárne majú vysokú technickú vyspelosť, veľkú kapacitu, dlhú životnosť, vysokú spoľahlivosť a dobrú hospodárnosť. Sú vhodné pre scenáre s veľkým dopytom po špičkovej kapacite na odstránenie alebo špičkovej energii a sú pripojené k hlavnej sieti na vyššej napäťovej úrovni. Vzhľadom na požiadavky uhlíkovej špičky a neutralizácie uhlíka a skutočnosť, že predchádzajúci vývojový pokrok je relatívne zaostalý, s cieľom urýchliť vývojový pokrok prečerpávacích elektrární a dosiahnuť požiadavky na rýchly nárast inštalovanej kapacity sa tempo štandardizovanej výstavby prečerpávacích elektrární v Číne ďalej zrýchlilo. Štandardizovaná výstavba je dôležitým opatrením na riešenie rôznych ťažkostí a výziev po tom, čo prečerpávacia elektráreň vstúpi do špičkového obdobia vývoja, výstavby a výroby. Pomáha urýchliť pokrok vo výrobe zariadení a zlepšiť kvalitu, podporuje bezpečnosť a poriadok výstavby infraštruktúry, zlepšuje efektívnosť výroby, prevádzky a riadenia a je dôležitou zárukou rozvoja prečerpávacích elektrární smerom k štíhlemu smerovaniu.
Zároveň sa postupne oceňuje aj diverzifikovaný rozvoj prečerpávacích elektrární. V prvom rade, strednodobý a dlhodobý plán pre prečerpávacie elektrárne navrhuje posilniť rozvoj malých a stredných prečerpávacích elektrární. Malé a stredné prečerpávacie elektrárne majú výhody bohatých zdrojov lokality, flexibilného usporiadania, blízkosti centra odberu a úzkej integrácie s distribuovanými novými zdrojmi energie, čo je dôležitým doplnkom rozvoja prečerpávacích elektrární. Druhým cieľom je preskúmať rozvoj a využitie prečerpávacích elektrární s morskou vodou. Spotreba rozsiahlej veternej energie na mori pripojená k sieti musí byť konfigurovaná s príslušnými flexibilnými prispôsobovacími zdrojmi. Podľa Oznámenia o zverejnení výsledkov sčítania zdrojov prečerpávacích elektrární s morskou vodou (GNXN [2017] č. 68) vydaného v roku 2017, sú čínske zdroje prečerpávacích elektrární s morskou vodou sústredené najmä v pobrežných a ostrovných oblastiach piatich východných pobrežných provincií a troch južných pobrežných provincií, čo má dobrý potenciál rozvoja. Nakoniec, inštalovaná kapacita a hodiny využitia sa posudzujú ako celok v kombinácii s dopytom po regulácii elektrickej siete. S rastúcim podielom novej energie a trendom, že sa v budúcnosti stane hlavným zdrojom energie, sa veľkokapacitné a dlhodobé skladovanie energie stane nevyhnutnosťou. Na kvalifikovanej stanici by sa malo riadne zvážiť zvýšenie skladovacej kapacity a predĺženie doby využitia, pričom by sa nemalo obmedzovať faktormi, ako je index nákladov na jednotkovú kapacitu, a malo by byť oddelené od dopytu systému.
Preto v súčasnej situácii, keď čínsky energetický systém trpí vážnym nedostatkom flexibilných zdrojov, majú prečerpávacie elektrárne a nové systémy skladovania energie široké možnosti rozvoja. Vzhľadom na rozdiely v ich technických charakteristikách, za predpokladu úplného zohľadnenia rôznych scenárov prístupu v kombinácii so skutočnými potrebami regionálneho energetického systému a s ohľadom na obmedzenia bezpečnosti, stability, spotreby čistej energie a ďalších okrajových podmienok, by sa malo spoločné plánovanie kapacity a plánovania vykonávať tak, aby sa dosiahol optimálny účinok.
Vplyv mechanizmu tvorby cien elektriny na rozvoj prečerpávacích elektrární
Prečerpávacia elektráreň slúži celej energetickej sústave vrátane dodávok energie, elektrickej siete a používateľov a všetky strany z nej profitujú nekonkurenčným a neexkluzívnym spôsobom. Z ekonomického hľadiska sú produkty poskytované prečerpávacou elektrárňou verejnými produktmi energetickej sústavy a poskytujú verejné služby pre efektívnu prevádzku energetickej sústavy.
Pred reformou elektrickej energie štát vydal politiky, ktoré jasne stanovovali, že prečerpávacie elektrárne slúžia hlavne elektrickej sieti a sú prevádzkované prevažne podnikmi prevádzkujúcimi elektrickú sieť jednotným alebo prenajatým spôsobom. V tom čase vláda jednotne stanovila cenu elektriny v sieti a predajnú cenu elektriny. Hlavný príjem elektrickej siete pochádzal z rozdielu medzi nákupnou a predajnou cenou. Existujúca politika v podstate definovala, že náklady na prečerpávacie elektrárne by sa mali uhrádzať z rozdielu medzi nákupnou a predajnou cenou elektrickej siete a zjednotila sa bagrovací kanál.
Po reforme cien elektriny pre prenos a distribúciu Oznámenie Národnej rozvojovej a reformnej komisie o otázkach týkajúcich sa zlepšenia mechanizmu tvorby cien prečerpávacích elektrární (FGJG [2014] č. 1763) objasnilo, že na prečerpávaciu energiu sa uplatňuje dvojdielna cena elektriny, ktorá sa overuje podľa zásady primeraných nákladov plus povolený príjem. Poplatok za elektrinu z kapacity a strata čerpania prečerpávacích elektrární sú zahrnuté v jednotnom účtovníctve prevádzkových nákladov miestnej provinčnej elektrickej siete (alebo regionálnej elektrickej siete) ako faktor úpravy ceny predajnej elektriny, ale kanál prenosu nákladov nie je vyrovnaný. Národná rozvojová a reformná komisia následne v rokoch 2016 a 2019 vydala dokumenty, v ktorých stanovila, že príslušné náklady prečerpávacích elektrární nie sú zahrnuté v povolenom príjme podnikov elektrickej siete a náklady prečerpávacích elektrární nie sú zahrnuté v cenách prenosu a distribúcie, čo ďalej obmedzuje spôsob, ako sa náklady na prečerpávaciu energiu presmerujú. Okrem toho bol rozsah rozvoja prečerpávacích elektrární počas obdobia „13. päťročného plánu“ oveľa nižší, ako sa očakávalo, a to z dôvodu nedostatočného pochopenia funkčného postavenia prečerpávacích elektrární v tom čase a jediného investičného predmetu.
Vzhľadom na túto dilemu boli v máji 2021 spustené Stanoviská Národnej rozvojovej a reformnej komisie k ďalšiemu zlepšeniu mechanizmu tvorby cien prečerpávacej elektrárne (FGJG [2021] č. 633). Táto politika vedecky definovala cenovú politiku elektriny z prečerpávacej elektrárne. Na jednej strane, v kombinácii s objektívnym faktom, že verejný atribút prečerpávacej elektrárne je silný a náklady nie je možné pokryť prostredníctvom elektriny, sa na overenie ceny kapacity a jej pokrytie prostredníctvom ceny prenosu a distribúcie použila metóda tvorby cien počas prevádzkového obdobia. Na druhej strane, v kombinácii s tempom reformy trhu s energiou sa skúmal spotový trh s cenami elektriny. Zavedenie tejto politiky silne stimulovalo investičnú ochotu spoločenských subjektov a položilo pevný základ pre rýchly rozvoj prečerpávacej elektrárne. Podľa štatistík dosiahla kapacita projektov prečerpávacej elektrárne uvedených do prevádzky, vo výstavbe a v propagácii 130 miliónov kilowattov. Ak sa všetky projekty vo výstavbe a v procese propagácie uvedú do prevádzky pred rokom 2030, je to viac ako očakávanie „120 miliónov kilowattov bude uvedených do výroby do roku 2030“ v strednodobom a dlhodobom pláne rozvoja prečerpávacích elektrární (2021 – 2035). V porovnaní s tradičným spôsobom výroby energie z fosílnych energií sú marginálne náklady na výrobu energie z nových zdrojov energie, ako je vietor a elektrina, takmer nulové, ale zodpovedajúce náklady na spotrebu systému sú obrovské a chýba im mechanizmus alokácie a prenosu. V tomto prípade je v procese transformácie energie pre zdroje so silnými verejnými atribútmi, ako sú prečerpávacie elektrárne, potrebná politická podpora a usmernenie v počiatočnej fáze vývoja, aby sa zabezpečil rýchly rozvoj odvetvia. V objektívnom prostredí, keď je rozsah rozvoja prečerpávacích elektrární v Číne relatívne zaostalý a obdobie neutralizácie uhlíkového vrcholu uhlíka je relatívne krátke, zohralo zavedenie novej cenovej politiky elektriny dôležitú úlohu pri podpore rozvoja odvetvia prečerpávacích elektrární.
Transformácia na strane ponuky energie z konvenčnej fosílnej energie na prerušovanú obnoviteľnú energiu určuje, že hlavné náklady na elektrinu sa menia z nákladov na fosílne palivá na náklady na obnoviteľnú energiu a flexibilnú reguláciu výstavby zdrojov. Vzhľadom na náročnosť a dlhodobú povahu transformácie bude proces budovania čínskeho systému výroby energie na báze uhlia a nového energetického systému založeného na obnoviteľnej energii dlhodobo koexistovať, čo si vyžaduje ďalšie posilnenie klimatického cieľa dosiahnutia vrcholu uhlíka a neutralizácie uhlíka. Na začiatku energetickej transformácie by výstavba infraštruktúry, ktorá významne prispela k podpore transformácie čistej energie, mala byť riadená politikou a trhom, aby sa znížil vplyv a nesprávne usmerňovanie hľadania kapitálového zisku na celkovú stratégiu a aby sa zabezpečil správny smer transformácie čistej a nízkouhlíkovej energie.
S plným rozvojom obnoviteľných zdrojov energie a postupným stávaním sa hlavným dodávateľom energie sa neustále zlepšuje a rozvíja aj výstavba čínskeho trhu s energiou. Flexibilné regulačné zdroje sa stanú hlavným dopytom v novom energetickom systéme a ponuka prečerpávacích elektrární a nových zásobníkov energie bude dostatočnejšia. V tom čase bude výstavba obnoviteľných zdrojov energie a flexibilných regulačných zdrojov poháňaná najmä trhovými silami. Cenový mechanizmus prečerpávacích elektrární a iných hlavných orgánov bude skutočne odrážať vzťah medzi ponukou a dopytom na trhu a bude odrážať plnú konkurencieschopnosť.
Správne pochopte vplyv prečerpávacej elektrárne na zníženie emisií uhlíka
Prečerpávacia elektráreň má významné výhody v oblasti úspory energie a znižovania emisií. V tradičnom energetickom systéme sa úloha prečerpávacej elektrárne pri úspore energie a znižovaní emisií prejavuje najmä v dvoch aspektoch. Prvým je nahradenie tepelnej energie v systéme pre reguláciu špičkového zaťaženia, výroba energie pri špičkovom zaťažení, zníženie počtu spúšťaní a vypínaní tepelných elektrární pre reguláciu špičkového zaťaženia a čerpanie vody pri nízkom zaťažení, aby sa znížil rozsah tlakového zaťaženia tepelných elektrární, a tým sa dosiahla úloha úspory energie a znižovania emisií. Druhým je zohrávanie úlohy podpory bezpečnosti a stability, ako je frekvenčná modulácia, fázová modulácia, rotačná rezerva a núdzová rezerva, a zvýšenie miery zaťaženia všetkých tepelných elektrární v systéme pri výmene tepelných elektrární za núdzovú rezervu, aby sa znížila spotreba uhlia tepelných elektrární a dosiahla sa úloha úspory energie a znižovania emisií.
S výstavbou novej energetickej sústavy vykazuje prečerpávacia akumulácia energie nové charakteristiky v oblasti úspory energie a znižovania emisií na existujúcom základe. Na jednej strane bude zohrávať väčšiu úlohu pri odstraňovaní špičiek, čo pomôže rozsiahlej veternej a inej novej spotrebe energie pripojenej k sieti, čo prinesie obrovské výhody v oblasti zníženia emisií pre celý systém. Na druhej strane bude zohrávať bezpečnú a stabilnú podpornú úlohu, ako je frekvenčná modulácia, fázová modulácia a rotačný standby, aby pomohla systému prekonať problémy, ako je nestabilný výstup novej energie a nedostatok zotrvačnosti spôsobený vysokým podielom výkonových elektronických zariadení, ďalej zlepšiť podiel penetrácie novej energie v energetickej sústave, aby sa znížili emisie spôsobené spotrebou fosílnej energie. Medzi faktory ovplyvňujúce regulačný dopyt po energetickej sústave patria charakteristiky zaťaženia, podiel nových pripojení k energetickej sieti a regionálny externý prenos energie. S výstavbou novej energetickej sústavy bude vplyv nových pripojení k energetickej sieti na regulačný dopyt po energetickej sústave postupne prevyšovať charakteristiky zaťaženia a úloha prečerpávacej akumulácie v tomto procese pri znižovaní emisií uhlíka bude výraznejšia.
Čína má pred sebou krátky čas a náročnú úlohu dosiahnuť uhlíkový vrchol a neutralizovať uhlík. Národná komisia pre rozvoj a reformy vydala Plán na zlepšenie dvojitej kontroly intenzity spotreby energie a celkového množstva (FGHZ [2021] č. 1310) s cieľom priradiť ukazovatele kontroly emisií všetkým častiam krajiny s cieľom primerane kontrolovať spotrebu energie. Preto by sa mala správne vyhodnotiť a venovať jej náležitá pozornosť téma, ktorá môže zohrávať úlohu pri znižovaní emisií. V súčasnosti však prínosy prečerpávacej elektrárne v oblasti znižovania emisií uhlíka neboli správne rozpoznané. Po prvé, príslušným jednotkám chýba inštitucionálny základ, ako je napríklad metodika uhlíkovej stopy v energetickom manažmente prečerpávacích elektrární, a po druhé, funkčné princípy prečerpávacích elektrární v iných oblastiach spoločnosti mimo energetického priemyslu stále nie sú dobre pochopené, čo vedie k súčasnému účtovaniu emisií uhlíka v niektorých pilotných projektoch obchodovania s emisiami uhlíka pre prečerpávacie elektrárne podľa smerníc pre účtovanie a vykazovanie emisií oxidu uhličitého z podnikov (jednotiek) a pri použití všetkej prečerpanej elektriny ako základu pre výpočet emisií. Prečerpávacia elektráreň sa stala „kľúčovou výpustnou jednotkou“, čo prináša veľa nepríjemností do bežnej prevádzky prečerpávacej elektrárne a tiež spôsobuje veľké nedorozumenia verejnosti.
Z dlhodobého hľadiska, aby sa správne pochopil vplyv prečerpávacích elektrární na zníženie emisií uhlíka a napravil sa mechanizmus riadenia spotreby energie, je potrebné stanoviť použiteľnú metodiku v kombinácii s celkovými prínosmi prečerpávacích elektrární na zníženie emisií uhlíka v energetickej sústave, kvantifikovať prínosy prečerpávacích elektrární na zníženie emisií uhlíka a vytvoriť internú kompenzáciu proti nedostatočnej kvóte, ktorú možno použiť na transakcie na externom trhu s uhlíkom. Avšak vzhľadom na nejasný začiatok CCER a 5 % obmedzenie kompenzácie emisií existujú aj neistoty pri vývoji metodiky. Na základe súčasnej situácie sa odporúča, aby sa komplexná účinnosť premeny výslovne považovala za hlavný kontrolný ukazovateľ celkovej spotreby energie a cieľov úspory energie prečerpávacích elektrární na národnej úrovni, aby sa znížili obmedzenia zdravého rozvoja prečerpávacích elektrární v budúcnosti.
Čas uverejnenia: 29. novembra 2022
