Čínsky meteorologický úrad uviedol, že v dôsledku neistoty klimatického systému, ktorú zhoršuje globálne otepľovanie, sú extrémne vysoké teploty a extrémne silné zrážky v Číne čoraz častejšie a silnejšie.
Od čias priemyselnej revolúcie skleníkové plyny produkované ľudskou činnosťou spôsobujú abnormálne vysoké globálne teploty, stúpajúcu hladinu morí a extrémne počasie, ako sú dažde, záplavy a suchá, sa vyskytujú v rôznych regiónoch s vyššou hustotou a frekvenciou.
Svetová zdravotnícka organizácia poukázala na to, že rastúce globálne teploty a nadmerné spaľovanie fosílnych palív sa stali jednou z najväčších hrozieb pre ľudské zdravie. Zmena klímy môže nielen spôsobiť hrozbu úpalu, úpalu a kardiovaskulárnych ochorení, ale aj zhoršiť stav viac ako 50 % známych ľudských patogénov.
Klimatické zmeny sú v súčasnosti veľkou výzvou pre ľudstvo. Čína, ako významný producent skleníkových plynov, v roku 2020 oznámila cieľ „uhlíkového vrcholu a uhlíkovej neutrality“, čím sa slávnostne zaviazala voči medzinárodnému spoločenstvu, preukázala zodpovednosť a odhodlanie významnej krajiny a zároveň vyjadrila naliehavú potrebu krajiny podporovať transformáciu a modernizáciu hospodárskej štruktúry a harmonické spolužitie človeka a prírody.
Turbulenčné problémy energetického systému
Energetický sektor je veľmi sledovaným bojiskom pre implementáciu „dvojitého uhlíka“.
Na každý 1 stupeň Celzia, ktorý sa zvýši priemerná globálna teplota, prispieva uhlie viac ako 0,3 stupňa Celzia. Na ďalšiu podporu energetickej revolúcie je potrebné kontrolovať spotrebu fosílnych palív a urýchliť výstavbu nového energetického systému. V rokoch 2022 – 2023 Čína vydala viac ako 120 politík „dvojitého uhlíka“, pričom sa osobitne zamerala na kľúčovú podporu rozvoja a využívania obnoviteľných zdrojov energie.
Vďaka silnej podpore politík sa Čína stala najväčšou krajinou na svete vo využívaní novej energie a obnoviteľných zdrojov energie. Podľa údajov Národnej energetickej správy (National Energy Administration) dosiahla v prvej polovici roka 2024 nová inštalovaná kapacita výroby energie z obnoviteľných zdrojov v krajine 134 miliónov kilowattov, čo predstavuje 88 % novej inštalovanej kapacity; výroba energie z obnoviteľných zdrojov dosiahla 1,56 bilióna kilowatthodín, čo predstavuje približne 35 % celkovej výroby energie.
Do elektrickej siete sa začleňuje viac veternej a fotovoltaickej energie, čo prináša čistejšiu zelenú elektrinu do výroby a života ľudí, ale zároveň spochybňuje tradičný spôsob prevádzky elektrickej siete.
Tradičný režim napájania z elektrickej siete je okamžitý a plánovaný. Keď zapnete prúd, znamená to, že niekto vopred vypočítal vaše potreby a niekde pre vás zároveň vyrába elektrinu. Krivka výroby energie elektrárne a krivka prenosu energie prenosovým kanálom sú vopred naplánované podľa historických údajov. Aj keď sa dopyt po elektrine náhle zvýši, je možné ho včas uspokojiť spustením záložných tepelných elektrární, aby sa dosiahla bezpečná a stabilná prevádzka systému elektrickej siete.
Avšak so zavedením veľkého množstva veterných a fotovoltaických elektrární je kedy a koľko elektriny sa môže vyrobiť určené počasím, ktoré je ťažké plánovať. Keď sú poveternostné podmienky dobré, nové energetické jednotky pracujú na plný výkon a vyrábajú veľké množstvo zelenej elektriny, ale ak sa dopyt nezvyšuje, túto elektrinu nemožno pripojiť k internetu; keď je dopyt po elektrine silný, stáva sa, že prší a je zamračené, veterné turbíny sa neotáčajú, fotovoltaické panely sa nezohrievajú a dochádza k výpadkom prúdu.
Predtým bolo opustenie veternej a svetelnej energie v provinciách Kan-su, Sin-ťiang a ďalších nových energetických provinciách spojené so sezónnym nedostatkom elektriny v regióne a neschopnosťou elektrickej siete ju včas absorbovať. Nekontrolovateľnosť čistej energie prináša problémy s dispečingom elektrickej siete a zvyšuje prevádzkové riziká energetického systému. Dnes, keď sú ľudia vysoko závislí od stabilného zdroja energie pre výrobu a život, akýkoľvek nesúlad medzi výrobou a spotrebou energie bude mať vážne ekonomické a sociálne dôsledky.
Medzi inštalovanou kapacitou novej energie a skutočnou výrobou energie je určitý rozdiel a dopyt po energii odberateľov a energia vyrobená elektrárňami nemôžu dosiahnuť princíp „zdroj nasleduje záťaž“ a „dynamickú rovnováhu“. „Čerstvá“ elektrina sa musí včas spotrebovať alebo uskladniť, čo je nevyhnutnou podmienkou pre stabilnú prevádzku dobre organizovanej elektrickej siete. Na dosiahnutie tohto cieľa je okrem vybudovania presného modelu predpovede čistej energie prostredníctvom presnej analýzy počasia a historických údajov o výrobe energie potrebné aj zvýšiť flexibilitu dispečingu energetického systému prostredníctvom nástrojov, ako sú systémy skladovania energie a virtuálne elektrárne. Krajina kladie dôraz na „urýchlenie plánovania a výstavby nového energetického systému“ a skladovanie energie je nevyhnutnou technológiou.
„Zelená banka“ v novom energetickom systéme
V období energetickej revolúcie sa čoraz viac prejavuje dôležitá úloha prečerpávacích elektrární. Táto technológia, ktorá vznikla koncom 19. storočia, bola pôvodne vybudovaná na reguláciu sezónnych vodných zdrojov v riekach na výrobu elektriny. Rýchlo sa rozvíjala a postupne dozrievala na pozadí zrýchlenej industrializácie a výstavby jadrových elektrární.
Jeho princíp je veľmi jednoduchý. Na hore a na jej úpätí sú vybudované dve nádrže. Keď príde noc alebo víkend, dopyt po elektrine sa zníži a lacná a prebytočná elektrina sa použije na čerpanie vody do hornej nádrže; keď je spotreba elektriny na vrchole, voda sa uvoľní na výrobu elektriny, aby sa elektrina mohla upravovať a distribuovať v čase a priestore.
Ako storočná technológia skladovania energie dostala prečerpávacia elektráreň novú úlohu v procese „dvojitého uhlíka“. Keď je kapacita výroby energie z fotovoltaiky a veternej energie vysoká a dopyt po elektrine zo strany užívateľa sa zníži, prečerpávacia elektráreň dokáže uskladniť prebytočnú elektrinu. Keď sa dopyt po elektrine zvýši, elektrina sa uvoľní, aby pomohla energetickej sieti dosiahnuť rovnováhu medzi ponukou a dopytom.
Je flexibilný a spoľahlivý s rýchlym štartom a zastavením. Od štartu po výrobu energie pri plnom zaťažení trvá menej ako 4 minúty. Ak dôjde k rozsiahlej havárii v elektrickej sieti, prečerpávacia elektráreň sa dokáže rýchlo spustiť a obnoviť dodávku energie do elektrickej siete. Považuje sa za posledný „zápal“, ktorý rozsvieti tmavú elektrickú sieť.
Ako jedna z najvyspelejších a najpoužívanejších technológií skladovania energie je prečerpávacia elektráreň v súčasnosti najväčšou „batériou“ na svete a predstavuje viac ako 86 % inštalovanej kapacity skladovania energie na svete. V porovnaní s novými spôsobmi skladovania energie, ako je elektrochemické skladovanie energie a skladovanie vodíkovej energie, má prečerpávacia elektráreň výhody stabilnej technológie, nízkych nákladov a veľkej kapacity.
Prečerpávacia elektráreň má projektovanú životnosť 40 rokov. Môže pracovať 5 až 7 hodín denne a nepretržite vypúšťať vodu. Ako „palivo“ používa vodu, má nízke prevádzkové a údržbárske náklady a nie je ovplyvnená kolísaním cien surovín, ako je lítium, sodík a vanád. Jej ekonomické výhody a prevádzkové možnosti sú kľúčové pre zníženie nákladov na zelenú elektrinu a zníženie emisií uhlíka z elektrickej siete.
V júli 2024 bol v provincii Guangdong oficiálne vydaný prvý provinčný implementačný plán pre prečerpávacie elektrárne s cieľom zapojiť sa do trhu s energiou. Prečerpávacie elektrárne budú obchodovať so všetkou elektrinou na mieste novým spôsobom „kótovania množstva a cenovej ponuky“ a budú efektívne a flexibilne „čerpať vodu na uskladnenie elektriny“ a „uvoľňovať vodu na získanie elektriny“ na trhu s energiou, čím zohrajú novú úlohu pri ukladaní a prístupe k novej energii – „zelenej energetickej banke“ a otvoria novú cestu k získaniu trhovo orientovaných výhod.
„Budeme vedecky formulovať stratégie cenových ponúk, aktívne sa zúčastňovať obchodovania s elektrinou, zlepšovať komplexnú účinnosť jednotiek a snažiť sa získať motivačné výhody z elektriny a poplatkov za elektrinu a zároveň podporovať zvyšovanie podielu novej spotreby energie,“ povedal Wang Bei, zástupca generálneho riaditeľa oddelenia plánovania a financovania skladovania energie spoločnosti Southern Power Grid.
Vďaka vyspelej technológii, obrovskej kapacite, flexibilnému skladovaniu a prístupu, dlhotrvajúcemu výkonu, nízkym nákladom počas celého životného cyklu a čoraz lepšie trhovo orientovaným mechanizmom sa prečerpávacia energia stala najekonomickejším a najpraktickejším „všestranným“ nástrojom v procese energetickej revolúcie a zohráva kľúčovú úlohu pri podpore efektívneho využívania obnoviteľnej energie a zabezpečovaní bezpečnosti a stability energetického systému.
Kontroverzné veľké projekty
Vzhľadom na úpravu národnej energetickej štruktúry a rýchly rozvoj nových energií spustili prečerpávacie elektrárne stavebný boom. V prvej polovici roka 2024 dosiahla kumulatívna inštalovaná kapacita prečerpávacích elektrární v Číne 54,39 milióna kilowattov a miera rastu investícií sa oproti rovnakému obdobiu minulého roka zvýšila o 30,4 percentuálneho bodu. V nasledujúcich desiatich rokoch sa investičný priestor mojej krajiny pre prečerpávacie elektrárne priblíži k jednému biliónu juanov.
V auguste 2024 vydal Ústredný výbor KS Číny a Štátna rada dokument „Stanoviská k urýchleniu komplexnej zelenej transformácie hospodárskeho a sociálneho rozvoja“. Do roku 2030 inštalovaná kapacita prečerpávacích elektrární presiahne 120 miliónov kilowattov.
Hoci sa príležitosti objavujú, spôsobujú aj problém prehriatych investícií. Výstavba prečerpávacích elektrární je náročný a zložitý systémový proces, ktorý zahŕňa viacero článkov, ako sú predpisy, prípravné práce a schvaľovanie. V období investičného boomu niektoré miestne samosprávy a vlastníci často ignorujú vedeckú podstatu výberu lokality a nasýtenia kapacity a nadmerne sa zameriavajú na rýchlosť a rozsah rozvoja projektu, čo prináša sériu negatívnych účinkov.
Pri výbere lokality pre prečerpávacie elektrárne je potrebné zohľadniť geologické podmienky, geografickú polohu (blízko k centru zaťaženia, blízko k energetickej základni), ekologickú červenú hranicu, pokles tlaku, získavanie pôdy a imigráciu a ďalšie faktory. Neprimerané plánovanie a usporiadanie spôsobí, že výstavba elektrární bude mimo skutočných potrieb elektrickej siete alebo bude nepoužiteľná. Nielenže budú stavebné a prevádzkové náklady na určitý čas ťažko stráviteľné, ale vyskytnú sa aj problémy, ako je prekročenie ekologickej červenej hranice počas výstavby; po dokončení, ak technická úroveň, úroveň prevádzky a údržby nebudú na úrovni štandardov, to spôsobí bezpečnostné riziká.
„Stále existujú prípady, keď je výber lokality pre niektoré projekty neprimeraný.“ Lei Xingchun, zástupca generálneho riaditeľa oddelenia infraštruktúry spoločnosti Southern Grid Energy Storage Company, povedal: „Podstatou prečerpávacej elektrárne je slúžiť potrebám elektrickej siete a zabezpečiť prístup novej energie do siete. Výber lokality a kapacita prečerpávacej elektrárne sa musia určiť na základe charakteristík distribúcie energie, charakteristík prevádzky elektrickej siete, rozloženia záťaže a štruktúry výkonu.“
„Projekt je rozsiahly a vyžaduje si značné počiatočné investície. Ešte dôležitejšie je posilniť komunikáciu a koordináciu s oddeleniami prírodných zdrojov, ekologického prostredia, lesníctva, trávnatých porastov, ochrany vodných zdrojov a ďalšími oddeleniami a dobre sa prepojiť s červenou čiarou ochrany životného prostredia a súvisiacimi plánmi,“ dodal Jiang Shuwen, vedúci plánovacieho oddelenia spoločnosti Southern Grid Energy Storage Company.
Investície do výstavby v desiatkach miliárd alebo dokonca desiatkach miliárd, stavebná plocha stoviek hektárov nádrží a doba výstavby 5 až 7 rokov sú tiež dôvodmi, prečo mnohí ľudia kritizujú prečerpávacie elektrárne za to, že nie sú v porovnaní s inými spôsobmi skladovania energie „ekonomické a ekologické“.
V skutočnosti však v porovnaní s obmedzenými časmi vybíjania a 10-ročnou prevádzkovou životnosťou chemického skladovania energie môže skutočná životnosť prečerpávacích elektrární dosiahnuť 50 rokov alebo aj dlhšie. Vďaka veľkokapacitnému skladovaniu energie, neobmedzenej frekvencii čerpania a nižším nákladom na kilowatthodinu je ich ekonomická účinnosť stále oveľa vyššia ako u iných skladovaní energie.
Zheng Jing, vedúci inžinier v Čínskom inštitúte pre vodné zdroje a plánovanie a projektovanie vodnej energie, vypracoval štúdiu: „Analýza ekonomickej efektívnosti projektu ukazuje, že vyrovnané náklady na kilowatthodinu prečerpávacích elektrární sú 0,207 juanu/kWh. Vyrovnané náklady na kilowatthodinu elektrochemického skladovania energie sú 0,563 juanu/kWh, čo je 2,7-krát viac ako v prípade prečerpávacích elektrární.“
„Elektrochemické skladovanie energie v posledných rokoch rýchlo narástlo, existuje však niekoľko skrytých nebezpečenstiev. Je potrebné neustále predlžovať životný cyklus, znižovať jednotkové náklady, zväčšovať veľkosť elektrárne a konfigurovať funkciu fázového nastavenia z hľadiska zaistenia bezpečnosti tak, aby bola porovnateľná s prečerpávacími elektrárňami,“ zdôraznil Zheng Jing.
Postav elektráreň, skrášli krajinu
Podľa údajov spoločnosti Southern Power Grid Energy Storage dosiahla v prvej polovici roka 2024 kumulatívna výroba energie v prečerpávacích elektrárňach v južnom regióne takmer 6 miliárd kWh, čo zodpovedá polročnému dopytu po elektrine 5,5 milióna domácností, čo predstavuje medziročný nárast o 1,3 %; počet spustených jednotiek na výrobu energie prekročil 20 000-násobok, čo predstavuje medziročný nárast o 20,9 %. V priemere každá jednotka každej elektrárne generuje špičkový výkon viac ako 3-krát denne, čo významne prispieva k stabilnému prístupu čistej energie do elektrickej siete.
S cieľom pomôcť energetickej sieti zlepšiť jej kapacitu skladovania energie na zníženie špičkového výkonu a zabezpečiť čistú elektrinu pre sociálny a ekonomický rozvoj sa spoločnosť Southern Power Grid Energy Storage zaviazala k výstavbe krásnych elektrární a poskytovaniu „zelených, otvorených a zdieľaných“ ekologických a environmentálnych produktov pre miestnych obyvateľov.
Každú jar sú hory plné kvitnúcich čerešní. Cyklisti a turisti sa vydávajú do štvrte Shenzhen Yantian, aby sa tam ubytovali. Odrážajúc jazero a hory, prechádzajúc sa v mori kvitnúcich čerešní, sa cítia ako v raji. Toto je horná nádrž prečerpávacej elektrárne Shenzhen, prvej prečerpávacej elektrárne postavenej v centre mesta v krajine a „horský a morský park“ v ústach turistov.
Prečerpávacia elektráreň Shenzhen začlenila ekologické koncepty už od začiatku svojho plánovania. Zariadenia a vybavenie na ochranu životného prostredia a ochranu vody boli navrhnuté, postavené a uvedené do prevádzky súčasne s projektom. Projekt získal ocenenia ako „Národný projekt kvality“ a „Národný demonštračný projekt ochrany pôdy a vody“. Po uvedení elektrárne do prevádzky spoločnosť China Southern Power Grid Energy Storage vylepšila „deindustrializačnú“ krajinu hornej časti nádrže na štandard ekologického parku a spolupracovala s okresnou samosprávou Yantian na výsadbe čerešňových kvetov okolo hornej časti nádrže, čím vytvorila vizitku Yantianu „mesto hôr, mora a kvetov“.
Dôraz na ochranu životného prostredia nie je len špeciálnym prípadom prečerpávacej elektrárne Shenzhen. Spoločnosť China Southern Power Grid Energy Storage sformulovala prísne systémy riadenia zelenej výstavby a štandardy hodnotenia počas celého procesu výstavby projektu; každý projekt kombinuje okolité prírodné prostredie, kultúrne charakteristiky a relevantné plány miestnej samosprávy a v rozpočte na ochranu životného prostredia stanovuje špeciálne výdavky na obnovu a zlepšenie ekologického prostredia, aby sa zabezpečila harmonická integrácia priemyselnej krajiny projektu a okolitého ekologického prostredia.
„Prečerpávacie elektrárne majú relatívne vysoké požiadavky na výber lokality. Aby sa predišlo ekologickým červeným čiaram, ak sa v oblasti výstavby nachádzajú vzácne chránené rastliny alebo staré stromy, je potrebné vopred komunikovať s lesníckym úradom a pod jeho vedením prijať ochranné opatrenia na vykonanie ochrany na mieste alebo ochrany pred migráciou,“ povedal Jiang Shuwen.
V každej prečerpávacej elektrárni spoločnosti Southern Power Grid Energy Storage môžete vidieť obrovskú elektronickú obrazovku, ktorá zobrazuje údaje v reálnom čase, ako je obsah negatívnych iónov, kvalita ovzdušia, ultrafialové žiarenie, teplota, vlhkosť atď. v prostredí. „Toto sme si sami monitorovali, aby zainteresované strany mohli jasne vidieť kvalitu životného prostredia v elektrárni.“ Jiang Shuwen povedal: „Po výstavbe prečerpávacích elektrární Yangjiang a Meizhou sa volavky pohoria, známe ako „vtáky monitorujúce životné prostredie“, začali hniezdiť v skupinách, čo je najintuitívnejší spôsob rozpoznania kvality ekologického prostredia, ako je kvalita ovzdušia a vody v nádržiach v oblasti elektrárne.“
Od výstavby prvej veľkej prečerpávacej elektrárne v Číne v Guangzhou v roku 1993 spoločnosť Southern Power Grid Energy Storage nahromadila rozsiahle skúsenosti s realizáciou zelených projektov počas celého ich životného cyklu. V roku 2023 spoločnosť spustila dokument „Metódy riadenia zelenej výstavby a ukazovatele hodnotenia pre prečerpávacie elektrárne“, ktorý objasnil zodpovednosti a štandardy hodnotenia zelenej výstavby všetkých zúčastnených jednotiek projektu počas procesu výstavby. Obsahuje praktické ciele a metódy implementácie, čo má veľký význam pre usmernenie odvetvia pri implementácii ochrany životného prostredia.
Prečerpávacie elektrárne boli postavené od základov a mnohé technológie a manažment nemajú precedensy, ktoré by mohli nasledovať. Spolieha sa na lídrov v odvetví, ako je Southern Power Grid Energy Storage, aby poháňali priemyselné reťazce v predstihu aj v odvetví, aby neustále inovovali, skúmali, overovali a krok za krokom podporovali modernizáciu priemyslu. Ochrana životného prostredia je tiež neoddeliteľnou súčasťou trvalo udržateľného rozvoja odvetvia prečerpávacích elektrární. Nielenže predstavuje zodpovednosť spoločnosti, ale zdôrazňuje aj „zelenú“ hodnotu a zlatý obsah tohto projektu zeleného skladovania energie.
Hodiny uhlíkovej neutrality zvonia a rozvoj obnoviteľných zdrojov energie naďalej dosahuje nové prelomy. Úloha prečerpávacích elektrární ako „regulátorov“, „energetických bánk“ a „stabilizátorov“ v bilancii zaťaženia elektrickej siete sa stáva čoraz významnejšou.
Čas uverejnenia: 5. februára 2025
