Gradnja novega elektroenergetskega sistema je kompleksen in sistematičen projekt. Upoštevati mora usklajevanje varnosti in stabilnosti oskrbe z električno energijo, naraščajoči delež nove energije in hkrati razumne stroške sistema. Upoštevati mora razmerje med čisto transformacijo termoelektrarn, urejenim prodiranjem obnovljivih virov energije, kot sta veter in dež, izgradnjo koordinacije elektroenergetskega omrežja in zmogljivosti medsebojne pomoči ter racionalno razporeditvijo fleksibilnih virov. Znanstveno načrtovanje gradnje novega elektroenergetskega sistema je osnova za doseganje cilja doseganja vrhov ogljika in nevtralizacije ogljika ter je tudi meja in vodilo za razvoj različnih entitet v novem elektroenergetskem sistemu.
Do konca leta 2021 bo nameščena zmogljivost premogovnih elektrarn na Kitajskem presegla 1,1 milijarde kilovatov, kar predstavlja 46,67 % skupne nameščene zmogljivosti 2,378 milijarde kilovatov, proizvedena zmogljivost premogovnih elektrarn pa bo znašala 5042,6 milijarde kilovatnih ur, kar predstavlja 60,06 % skupne proizvedene zmogljivosti 8395,9 milijarde kilovatnih ur. Pritisk na zmanjšanje emisij je ogromen, zato je treba zmanjšati zmogljivost, da se zagotovi varnost oskrbe. Nameščena zmogljivost vetrne in sončne energije znaša 635 milijonov kilovatov, kar predstavlja le 11,14 % skupne tehnološko razvite zmogljivosti 5,7 milijarde kilovatov, zmogljivost proizvodnje električne energije pa znaša 982,8 milijarde kilovatnih ur, kar predstavlja le 11,7 % skupne zmogljivosti proizvodnje električne energije. Nameščena zmogljivost in zmogljivost proizvodnje električne energije vetrne in sončne energije imata veliko prostora za izboljšave in morata pospešiti prodor v elektroenergetsko omrežje. Primanjkuje virov za prilagodljivost sistema. Nameščena zmogljivost fleksibilnih reguliranih virov energije, kot so črpalne elektrarne in plinske elektrarne, predstavlja le 6,1 % celotne nameščene zmogljivosti. Predvsem skupna nameščena zmogljivost črpalnih elektrarn znaša 36,39 milijona kilovatov, kar predstavlja le 1,53 % celotne nameščene zmogljivosti. Prizadevati si je treba za pospešitev razvoja in gradnje. Poleg tega bi bilo treba uporabiti tehnologijo digitalne simulacije za napovedovanje proizvodnje nove energije na strani ponudbe, natančen nadzor in izkoriščanje potenciala upravljanja povpraševanja ter razširiti delež fleksibilne transformacije velikih gasilskih generatorjev. Izboljšati sposobnost elektroenergetskega omrežja za optimizacijo dodelitve virov v velikem obsegu za reševanje problema nezadostne regulacijske zmogljivosti sistema. Hkrati lahko nekateri glavni organi v sistemu zagotavljajo storitve s podobnimi funkcijami, kot je konfiguriranje shranjevanja energije in dodajanje povezovalnih vodov v elektroenergetskem omrežju, kar lahko izboljša lokalni pretok energije, konfiguriranje črpalnih elektrarn pa lahko nadomesti nekatere kondenzatorje. V tem primeru so usklajen razvoj vsakega subjekta, optimalna razporeditev virov in ekonomski prihranki odvisni od znanstvenega in razumnega načrtovanja ter jih je treba usklajevati z večjega obsega in v daljšem časovnem okviru.
V tradicionalnem obdobju elektroenergetskega sistema, kjer »vir sledi obremenitvi«, se načrtovanje oskrbe z električno energijo in elektroenergetskega omrežja na Kitajskem sooča z nekaterimi težavami. V obdobju novega elektroenergetskega sistema s skupnim razvojem »vira, omrežja, obremenitve in shranjevanja« se pomen skupnega načrtovanja še poveča. Črpalne elektrarne kot pomemben čist in prilagodljiv vir energije v elektroenergetskem sistemu igrajo pomembno vlogo pri zagotavljanju varnosti velikega elektroenergetskega omrežja, saj služijo porabi čiste energije in optimizirajo delovanje sistema. Še pomembneje pa je, da okrepimo smernice za načrtovanje in v celoti upoštevamo povezavo med lastnim razvojem in potrebami po gradnji novega elektroenergetskega sistema. Od vstopa v »štirinajsti petletni načrt« je država zaporedno izdala dokumente, kot so Srednjeročni in dolgoročni razvojni načrt za črpalno hidroelektrarno (2021–2035), Srednjeročni in dolgoročni razvojni načrt za industrijo vodikove energije (2021–2035) in Načrt razvoja obnovljivih virov energije za »štirinajsti petletni načrt« (FGNY [2021] št. 1445), vendar so omejeni na to panogo. »Štirinajsti petletni načrt« za razvoj energetike, ki je zelo pomemben za splošno načrtovanje in vodenje elektroenergetske industrije, še ni bil uradno objavljen. Predlaga se, da pristojni nacionalni organ izda srednjeročni in dolgoročni načrt za izgradnjo novega elektroenergetskega sistema, ki bo vodil oblikovanje in sprotno prilagajanje drugih načrtov v elektroenergetski industriji, da bi dosegli cilj optimizacije dodelitve virov.
Sinergijski razvoj črpalnih elektrarn in novih sistemov za shranjevanje energije
Do konca leta 2021 je Kitajska dala v obratovanje 5,7297 milijona kilovatov novih shranjevalnih enot energije, vključno z 89,7 % litij-ionskih baterij, 5,9 % svinčenih baterij, 3,2 % stisnjenega zraka in 1,2 % drugih oblik shranjevanja. Nameščena zmogljivost črpalnih elektrarn znaša 36,39 milijona kilovatov, kar je več kot šestkrat več kot pri novi vrsti shranjevanja energije. Tako novi shranjevalni sistemi kot črpalne elektrarne so pomembni sestavni deli novega elektroenergetskega sistema. Skupna ureditev v elektroenergetskem sistemu lahko izkoristi njune prednosti in dodatno izboljša regulacijsko zmogljivost sistema. Vendar pa obstajajo očitne razlike med njima v delovanju in scenarijih uporabe.
Novo shranjevanje energije se nanaša na nove tehnologije shranjevanja energije, ki niso črpalno shranjevanje, vključno z elektrokemičnim shranjevanjem energije, vztrajnikom, shranjevanjem energije s stisnjenim zrakom, shranjevanjem energije s vodikom (amoniakom) itd. Večina novih elektrarn za shranjevanje energije ima prednosti kratkega časa gradnje ter preproste in prilagodljive izbire lokacije, vendar trenutna ekonomija ni idealna. Med njimi je obseg elektrokemičnega shranjevanja energije običajno 10~100 MW, z odzivnim časom od deset do sto milisekund, visoko gostoto energije in dobro natančnostjo prilagajanja. Primerno je predvsem za scenarije porazdeljenega zmanjševanja konic, običajno je priključeno na nizkonapetostno distribucijsko omrežje ali na stran nove elektrarne, in je tehnično primerno za pogosta in hitra prilagajanja, kot sta primarna in sekundarna frekvenčna modulacija. Shranjevanje energije s stisnjenim zrakom uporablja zrak kot medij, ki ima značilnosti velike kapacitete, večkratnega polnjenja in praznjenja ter dolge življenjske dobe. Vendar je trenutni izkoristek relativno nizek. Shranjevanje energije s stisnjenim zrakom je tehnologija shranjevanja energije, ki je najbolj podobna črpalnemu shranjevanju. Za puščave, gobi, puščave in druga območja, kjer ni primerno urediti črpalnih elektrarn, lahko ureditev shranjevanja energije na stisnjen zrak učinkovito sodeluje pri porabi nove energije v obsežnih krajinskih osnovah, kar ima velik razvojni potencial; vodikova energija je pomemben nosilec za obsežno in učinkovito uporabo obnovljivih virov energije. Njene lastnosti obsežnega in dolgoročnega shranjevanja energije lahko spodbujajo optimalno porazdelitev heterogene energije med regijami in letnimi časi. Je pomemben del prihodnjega nacionalnega energetskega sistema in ima široke možnosti uporabe.
Nasprotno pa imajo črpalne elektrarne visoko tehnično zrelost, veliko zmogljivost, dolgo življenjsko dobo, visoko zanesljivost in dobro ekonomičnost. Primerne so za scenarije z velikim povpraševanjem po zmogljivosti ali moči za zmanjšanje koničnih izpustov in so priključene na glavno omrežje na višji napetostni ravni. Glede na zahteve glede konic ogljika in nevtralizacije ogljika ter dejstvo, da je prejšnji razvojni napredek relativno zaostal, se je za pospešitev napredka razvoja črpalnih elektrarn in doseganje zahtev po hitrem povečanju nameščene zmogljivosti tempo standardizirane gradnje črpalnih elektrarn na Kitajskem še pospešil. Standardizirana gradnja je pomemben ukrep za reševanje različnih težav in izzivov, ko črpalna elektrarna vstopi v obdobje konic razvoja, gradnje in proizvodnje. Pomaga pospešiti napredek proizvodnje opreme in izboljšati kakovost, spodbuja varnost in red gradnje infrastrukture, izboljšuje učinkovitost proizvodnje, delovanja in upravljanja ter je pomembno zagotovilo za razvoj črpalnih elektrarn v smeri vitke proizvodnje.
Hkrati se postopoma vrednoti tudi raznolik razvoj črpalnih elektrarn. Najprej, srednjeročni in dolgoročni načrt za črpalne elektrarne predlaga okrepitev razvoja malih in srednje velikih črpalnih elektrarn. Majhne in srednje velike črpalne elektrarne imajo prednosti bogatih lokacijskih virov, prilagodljive postavitve, bližine središča obremenitve in tesne integracije z distribuiranimi novimi viri energije, kar je pomembno dopolnilo k razvoju črpalnih elektrarn. Drugi cilj je raziskati razvoj in uporabo črpalnih elektrarn z morsko vodo. Omrežno priključeno porabo energije vetrnih elektrarn na morju v velikih količinah je treba konfigurirati z ustreznimi prilagodljivimi viri. Glede na Obvestilo o objavi rezultatov popisa virov črpalnih elektrarn z morsko vodo (GNXN [2017] št. 68), izdano leta 2017, so kitajski viri črpalnih elektrarn z morsko vodo večinoma skoncentrirani na morskih in otoških območjih petih vzhodnih obalnih provinc in treh južnih obalnih provinc, kar ima dobre možnosti za razvoj. Nenazadnje se nameščena zmogljivost in ure izkoriščenosti upoštevajo kot celota v kombinaciji s povpraševanjem po regulaciji električnega omrežja. Z naraščajočim deležem nove energije in trendom, da bo v prihodnosti postala glavni vir oskrbe z energijo, bodo velika zmogljivost in dolgoročno shranjevanje energije preprosto potrebni. Na lokaciji kvalificirane postaje je treba ustrezno pretehtati povečanje zmogljivosti shranjevanja in podaljšanje časa uporabe, pri čemer ne sme biti podvrženo omejitvam dejavnikov, kot je indeks stroškov enote zmogljivosti, in mora biti ločeno od povpraševanja sistema.
Zato imajo črpalne elektrarne in nova shranjevanja energije v trenutnih razmerah, ko kitajskemu elektroenergetskemu sistemu resno primanjkuje fleksibilnih virov, široke možnosti za razvoj. Glede na razlike v njihovih tehničnih značilnostih, ob predpostavki popolnega upoštevanja različnih scenarijev dostopa, skupaj z dejanskimi potrebami regionalnega elektroenergetskega sistema in omejenimi z varnostjo, stabilnostjo, porabo čiste energije in drugimi robnimi pogoji, je treba za dosego optimalnega učinka izvesti skupno načrtovanje zmogljivosti in postavitve.
Vpliv mehanizma oblikovanja cen električne energije na razvoj črpalnih elektrarn
Črpalne elektrarne služijo celotnemu elektroenergetskemu sistemu, vključno z oskrbo z električno energijo, elektroenergetskim omrežjem in uporabniki, vse strani pa imajo od njih koristi na nekonkurenčni in neizključujoč način. Z ekonomskega vidika so proizvodi, ki jih zagotavljajo črpalne elektrarne, javni proizvodi elektroenergetskega sistema in zagotavljajo javne storitve za učinkovito delovanje elektroenergetskega sistema.
Pred reformo elektroenergetskega sistema je država izdala politike, s katerimi je jasno določila, da črpalne elektrarne služijo predvsem elektroenergetskemu omrežju in jih v glavnem upravljajo podjetja, ki upravljajo elektroenergetsko omrežje, na enoten ali najemni način. Takrat je vlada enotno oblikovala ceno električne energije iz omrežja in prodajno ceno električne energije. Glavni dohodek elektroenergetskega omrežja je izviral iz razlike med nakupno in prodajno ceno. Obstoječa politika je v bistvu določala, da se stroški črpalnih elektrarn krijejo iz razlike med nakupno in prodajno ceno elektroenergetskega omrežja, in poenotila kanal za poglabljanje.
Po reformi cen električne energije za prenos in distribucijo je Obvestilo Nacionalne komisije za razvoj in reforme o vprašanjih v zvezi z izboljšanjem mehanizma oblikovanja cen črpalnih elektrarn (FGJG [2014] št. 1763) jasno določilo, da se za črpalno elektrarno uporablja dvodelna cena električne energije, ki je bila preverjena po načelu razumnih stroškov in dovoljenega dohodka. Stroški električne energije zaradi zmogljivosti in črpalne izgube črpalnih elektrarn so vključeni v enotno obračunavanje obratovalnih stroškov lokalnega pokrajinskega elektroenergetskega omrežja (ali regionalnega elektroenergetskega omrežja) kot faktor prilagoditve prodajne cene električne energije, vendar kanal prenosa stroškov ni poravnan. Nacionalna komisija za razvoj in reforme je nato v letih 2016 in 2019 zaporedoma izdala dokumente, v katerih je določila, da ustrezni stroški črpalnih elektrarn niso vključeni v dovoljeni dohodek podjetij elektroenergetskega omrežja, stroški črpalnih elektrarn pa niso vključeni v stroške oblikovanja cen prenosa in distribucije, kar še dodatno otežuje usmerjanje stroškov črpalnih elektrarn. Poleg tega je bil obseg razvoja črpalnih elektrarn v obdobju "13. petletke" precej nižji od pričakovanega zaradi nezadostnega razumevanja funkcionalnega položaja črpalnih elektrarn v tistem času in ene same naložbene teme.
Zaradi te dileme je Nacionalna komisija za razvoj in reforme maja 2021 objavila mnenja o nadaljnjem izboljšanju mehanizma oblikovanja cen črpalne elektrarne (FGJG [2021] št. 633). Ta politika je znanstveno opredelila politiko cen električne energije iz črpalne elektrarne. Po eni strani je bila v kombinaciji z objektivnim dejstvom, da je javna lastnost črpalne elektrarne močna in stroškov ni mogoče pokriti z električno energijo, uporabljena metoda oblikovanja cen v obratovalnem obdobju za preverjanje cene zmogljivosti in pokrivanje stroškov s ceno prenosa in distribucije; po drugi strani pa se je v kombinaciji s hitrostjo reforme trga z električno energijo raziskal promptni trg cen električne energije. Uvedba politike je močno spodbudila naložbeno pripravljenost družbenih subjektov in postavila trdne temelje za hiter razvoj črpalne elektrarne. Po statističnih podatkih je zmogljivost projektov črpalne elektrarne, ki so bili dani v obratovanje, v gradnji in v promociji, dosegla 130 milijonov kilovatov. Če bodo vsi projekti v gradnji in promociji zagnani pred letom 2030, bo to več od pričakovanj, da bo do leta 2030 zagnanih v proizvodnjo 120 milijonov kilovatov, kot je navedeno v srednjeročnem in dolgoročnem razvojnem načrtu za črpalne elektrarne (2021–2035). V primerjavi s tradicionalnim načinom proizvodnje energije iz fosilnih virov so mejni stroški proizvodnje energije iz novih virov energije, kot sta veter in elektrika, skoraj nični, vendar so ustrezni stroški porabe sistema ogromni in jim manjka mehanizem za dodeljevanje in prenos. V tem primeru sta v procesu energetske transformacije za vire z močnimi javnimi lastnostmi, kot so črpalne elektrarne, v zgodnji fazi razvoja potrebna politična podpora in smernice, da se zagotovi hiter razvoj industrije. V objektivnem okolju, ko je kitajska raven razvoja črpalnih elektrarn relativno zaostala in je obdobje nevtralizacije ogljičnega vrha relativno kratko, je uvedba nove cenovne politike električne energije igrala pomembno vlogo pri spodbujanju razvoja industrije črpalnih elektrarn.
Preobrazba ponudbe energije iz konvencionalne fosilne energije v občasno obnovljivo energijo določa, da se glavni strošek električne energije spreminja od stroškov fosilnih goriv do stroškov obnovljive energije in prilagodljive regulacije gradnje virov. Zaradi težavnosti in dolgoročne narave preobrazbe bosta proces vzpostavitve kitajskega sistema za proizvodnjo energije na osnovi premoga in novega elektroenergetskega sistema na osnovi obnovljive energije dolgo časa sobivala, kar od nas zahteva nadaljnjo krepitev podnebnega cilja doseganja vrhov ogljika in nevtralizacije ogljika. Na začetku energetske preobrazbe bi morala biti gradnja infrastrukture, ki je močno prispevala k spodbujanju preobrazbe na čisto energijo, usmerjena v politiko in trg, da bi se zmanjšalo vmešavanje in napačno usmerjanje iskanja dobička kapitala v celotno strategijo ter zagotovila pravilna smer preobrazbe na čisto in nizkoogljično energijo.
Z razvojem obnovljivih virov energije in postopnim postajanjem glavnega dobavitelja energije se tudi gradnja kitajskega trga z električno energijo nenehno izboljšuje in dozoreva. V novem elektroenergetskem sistemu bodo viri fleksibilne regulacije postali glavno povpraševanje, ponudba črpalnih elektrarn in novih shranjevalnikov energije pa bo zadostnejša. Takrat bodo gradnjo obnovljivih virov energije in virov fleksibilne regulacije v glavnem poganjale tržne sile. Cenovni mehanizem črpalnih elektrarn in drugih glavnih organov bo resnično odražal razmerje med ponudbo in povpraševanjem na trgu ter polno konkurenčnost.
Pravilno razumevanje učinka črpalne hidroelektrarne na zmanjšanje emisij ogljika
Črpalne elektrarne imajo znatne prednosti pri varčevanju z energijo in zmanjševanju emisij. V tradicionalnem elektroenergetskem sistemu se vloga črpalnih elektrarn pri varčevanju z energijo in zmanjševanju emisij kaže predvsem v dveh vidikih. Prvi je nadomestitev termoelektrarn v sistemu za regulacijo konične obremenitve, proizvodnja energije pri konični obremenitvi, zmanjšanje števila zagonov in izklopov termoelektrarn za regulacijo konične obremenitve ter črpanje vode pri nizki obremenitvi, da se zmanjša območje tlačne obremenitve termoelektrarn in s tem igra vlogo varčevanja z energijo in zmanjševanja emisij. Drugi je vloga podpore varnosti in stabilnosti, kot so frekvenčna modulacija, fazna modulacija, rotacijska rezerva in rezerva za nujne primere, ter povečanje stopnje obremenitve vseh termoelektrarn v sistemu pri zamenjavi termoelektrarn za rezervo za nujne primere, da se zmanjša poraba premoga v termoelektrarnah in doseže vloga varčevanja z energijo in zmanjševanja emisij.
Z izgradnjo novega elektroenergetskega sistema kaže učinek črpalne elektrarne na varčevanje z energijo in zmanjšanje emisij na obstoječi osnovi nove značilnosti. Po eni strani bo imela večjo vlogo pri zmanjševanju konic, kar bo pomagalo pri veliki porabi vetrne energije in drugih novih energetskih elektrarn, priključenih na omrežje, kar bo prineslo ogromne koristi za zmanjšanje emisij celotnemu sistemu; po drugi strani pa bo imela varno in stabilno podporno vlogo, kot so frekvenčna modulacija, fazna modulacija in rotacijsko stanje pripravljenosti, da bi sistemu pomagala premagati težave, kot so nestabilna proizvodnja nove energije in pomanjkanje vztrajnosti zaradi visokega deleža energetske elektronske opreme, ter dodatno izboljšala delež prodiranja nove energije v elektroenergetski sistem, da bi zmanjšala emisije, ki jih povzroča poraba fosilnih energij. Med vplivne dejavnike povpraševanja po regulaciji elektroenergetskega sistema spadajo karakteristike obremenitve, delež novih priključkov na energetsko omrežje in regionalni zunanji prenos električne energije. Z izgradnjo novega elektroenergetskega sistema bo vpliv novih priključkov na energetsko omrežje na povpraševanje po regulaciji elektroenergetskega sistema postopoma presegel karakteristike obremenitve, vloga črpalne elektrarne pri zmanjševanju emisij ogljika v tem procesu pa bo še pomembnejša.
Kitajska ima kratko in težko nalogo, da doseže ogljični vrh in ogljično nevtralizacijo. Nacionalna komisija za razvoj in reforme je izdala Načrt za izboljšanje dvojnega nadzora nad intenzivnostjo porabe energije in skupno količino (FGHZ [2021] št. 1310), s katerim je vsem delom države določila kazalnike nadzora emisij za razumen nadzor porabe energije. Zato je treba temo, ki lahko igra vlogo pri zmanjševanju emisij, pravilno oceniti in ji nameniti ustrezno pozornost. Vendar pa trenutno koristi črpalne elektrarne za zmanjšanje emisij ogljika niso bile pravilno prepoznane. Prvič, ustreznim enotam manjka institucionalna osnova, kot je metodologija ogljika pri upravljanju energije črpalnih elektrarn, in drugič, funkcionalna načela črpalnih elektrarn na drugih področjih družbe zunaj elektroenergetske industrije še vedno niso dobro razumljena, kar vodi do trenutnega obračunavanja emisij ogljika v nekaterih pilotnih projektih trgovanja z emisijami ogljika za črpalne elektrarne v skladu s smernicami za obračunavanje in poročanje o emisijah ogljikovega dioksida podjetij (enot) in pri čemer se kot osnova za izračun emisij vzame vsa črpana električna energija. Črpalna elektrarna je postala "ključna izpustna enota", kar povzroča veliko nevšečnosti pri normalnem delovanju črpalne elektrarne in povzroča tudi veliko nerazumevanje javnosti.
Dolgoročno gledano je za pravilno razumevanje učinka črpalnih elektrarn na zmanjšanje emisij ogljika in izboljšanje njihovega mehanizma upravljanja porabe energije treba vzpostaviti ustrezno metodologijo v kombinaciji s splošnimi koristmi črpalnih elektrarn za zmanjšanje emisij ogljika v elektroenergetskem sistemu, kvantificirati koristi črpalnih elektrarn za zmanjšanje emisij ogljika in oblikovati interno izravnavo za nezadostno kvoto, ki jo je mogoče uporabiti za transakcije na zunanjem trgu z ogljikom. Vendar pa zaradi nejasnega začetka CCER in 5-odstotne omejitve izravnave emisij obstajajo tudi negotovosti pri razvoju metodologije. Glede na trenutno dejansko stanje je priporočljivo, da se celovita učinkovitost pretvorbe izrecno upošteva kot glavni kontrolni kazalnik skupne porabe energije in ciljev varčevanja z energijo črpalnih elektrarn na nacionalni ravni, da se zmanjšajo omejitve za zdrav razvoj črpalnih elektrarn v prihodnosti.
Čas objave: 29. november 2022
