Kitajska meteorološka uprava je sporočila, da zaradi negotovosti podnebnega sistema, ki jo je poslabšalo globalno segrevanje, ekstremno visoke temperature in ekstremno močne padavine na Kitajskem postajajo vse pogostejše in močnejše.
Od industrijske revolucije dalje toplogredni plini, ki jih proizvajajo človeške dejavnosti, povzročajo nenormalno visoke globalne temperature, dvig morske gladine in ekstremne vremenske razmere, kot so nevihte, poplave in suše, ki se pojavljajo v različnih regijah z večjo gostoto in pogostostjo.
Svetovna zdravstvena organizacija je poudarila, da sta naraščajoče globalne temperature in prekomerno kurjenje fosilnih goriv postala ena največjih groženj za zdravje ljudi. Podnebne spremembe ne predstavljajo le grožnje vročinske kapi in srčno-žilnih bolezni, temveč lahko poslabšajo tudi več kot 50 % znanih človeških patogenov.
Podnebne spremembe so velik izziv, s katerim se sooča človeštvo v sodobnem času. Kitajska je kot glavna onesnaževalka s toplogrednimi plini leta 2020 napovedala cilj "ogljičnega vrha in ogljične nevtralnosti", se slovesno zavezala mednarodni skupnosti, pokazala odgovornost in zavezanost velike države ter odražala nujno potrebo države po spodbujanju preoblikovanja in nadgradnje gospodarske strukture ter spodbujanju harmoničnega sobivanja človeka in narave.
Izzivi turbulence v elektroenergetskem sistemu
Energetsko področje je zelo opazovano bojišče za uvedbo "dvojnega ogljika".
Za vsako stopinjo Celzija, ki se dvigne v povprečni svetovni temperaturi, premog prispeva več kot 0,3 stopinje Celzija. Za nadaljnje spodbujanje energetske revolucije je treba nadzorovati porabo fosilnih goriv in pospešiti gradnjo novega energetskega sistema. Kitajska je v letih 2022–2023 izdala več kot 120 politik »dvojnega ogljika«, pri čemer je še posebej poudarila ključno podporo razvoju in uporabi obnovljivih virov energije.
Kitajska je s pomočjo močnega spodbujanja politik postala največja država na svetu po uporabi nove energije in obnovljivih virov energije. Po podatkih Nacionalne uprave za energijo je bila v prvi polovici leta 2024 nova nameščena zmogljivost proizvodnje električne energije iz obnovljivih virov energije v državi 134 milijonov kilovatov, kar predstavlja 88 % nove nameščene zmogljivosti; proizvodnja električne energije iz obnovljivih virov energije je znašala 1,56 bilijona kilovatnih ur, kar predstavlja približno 35 % celotne proizvodnje električne energije.
V elektroenergetsko omrežje se vključuje več vetrne in fotovoltaične energije, kar prinaša čistejšo zeleno elektriko v proizvodnjo in življenje ljudi, hkrati pa izziva tradicionalni način delovanja elektroenergetskega omrežja.
Tradicionalni način napajanja električnega omrežja je takojšen in načrtovan. Ko vklopite napajanje, to pomeni, da je nekdo vnaprej izračunal vaše potrebe in hkrati nekje proizvaja električno energijo za vas. Krivulja proizvodnje električne energije elektrarne in krivulja prenosa električne energije prenosnega kanala sta vnaprej načrtovani glede na zgodovinske podatke. Tudi če se povpraševanje po električni energiji nenadoma poveča, ga je mogoče pravočasno zadostiti z zagonom rezervnih termoelektrarn, da se doseže varno in stabilno delovanje elektroenergetskega omrežja.
Vendar pa je z uvedbo velikega števila vetrnih in fotovoltaičnih elektrarn čas in količino proizvedene električne energije odvisno od vremena, ki ga je težko načrtovati. Ko so vremenske razmere dobre, nove energetske enote delujejo s polno zmogljivostjo in proizvajajo veliko količino zelene električne energije, če pa se povpraševanje ne poveča, te električne energije ni mogoče povezati z internetom; ko je povpraševanje po električni energiji veliko, se zgodi, da je deževno in oblačno, vetrne turbine se ne vrtijo, fotovoltaični paneli se ne segrevajo in pride do izpada električne energije.
Prej je bila opustitev vetrne in svetlobne energije v provincah Gansu, Xinjiang in drugih novih energetskih provincah povezana s sezonskim pomanjkanjem električne energije v regiji in nezmožnostjo elektroenergetskega omrežja, da bi jo pravočasno absorbiralo. Neobvladljivost čiste energije prinaša izzive pri dispečiranju elektroenergetskega omrežja in povečuje obratovalna tveganja elektroenergetskega sistema. Danes, ko so ljudje za proizvodnjo in življenje zelo odvisni od stabilne oskrbe z električno energijo, bo imelo vsako neskladje med proizvodnjo in porabo energije resne gospodarske in družbene posledice.
Med nameščeno zmogljivostjo nove energije in dejansko proizvodnjo električne energije obstaja določena razlika, pri čemer povpraševanje po električni energiji uporabnikov in energija, ki jo proizvajajo elektrarne, ne moreta doseči ravnovesja »vir sledi obremenitvi« in »dinamičnega ravnovesja«. »Svežo« električno energijo je treba pravočasno porabiti ali shraniti, kar je nujen pogoj za stabilno delovanje dobro organiziranega elektroenergetskega omrežja. Za dosego tega cilja je poleg izgradnje natančnega modela napovedovanja čiste energije z natančno analizo vremena in zgodovinskih podatkov o proizvodnji električne energije treba povečati tudi fleksibilnost dispečiranja elektroenergetskega sistema z orodji, kot so sistemi za shranjevanje energije in virtualne elektrarne. Država poudarja »pospešitev načrtovanja in gradnje novega energetskega sistema«, shranjevanje energije pa je nepogrešljiva tehnologija.
»Zelena banka« v novem energetskem sistemu
V času energetske revolucije je vloga črpalnih elektrarn postala vse bolj izrazita. Ta tehnologija, ki se je rodila konec 19. stoletja, je bila prvotno zgrajena za uravnavanje sezonskih vodnih virov v rekah za proizvodnjo električne energije. Hitro se je razvila in postopoma dozorela v ozadju pospešene industrializacije in gradnje jedrskih elektrarn.
Njegovo načelo je zelo preprosto. Na gori in ob vznožju gore sta zgrajena dva rezervoarja. Ko pride noč ali konec tedna, se povpraševanje po električni energiji zmanjša, poceni in presežna elektrika pa se uporabi za črpanje vode v gorvodni rezervoar; ko je poraba električne energije največja, se voda sprosti za proizvodnjo električne energije, tako da se elektrika lahko prilagodi in porazdeli v času in prostoru.
Črpalno shranjevanje energije, kot stoletna tehnologija shranjevanja energije, je dobilo novo nalogo v procesu »dvojnega ogljika«. Ko je zmogljivost proizvodnje energije iz fotovoltaike in vetrne energije velika in se povpraševanje uporabnikov po električni energiji zmanjša, lahko črpalno shranjevanje shrani presežek električne energije. Ko se povpraševanje po električni energiji poveča, se elektrika sprosti, da pomaga elektroenergetskemu omrežju doseči ravnovesje med ponudbo in povpraševanjem.
Je prilagodljiv in zanesljiv, s hitrim zagonom in zaustavitvijo. Od zagona do proizvodnje energije s polno obremenitvijo traja manj kot 4 minute. Če se v električnem omrežju zgodi večja nesreča, se lahko črpalna elektrarna hitro zažene in obnovi oskrbo z električno energijo v električnem omrežju. Velja za zadnjo "vžigalico", ki prižge temno električno omrežje.
Kot ena najbolj zrelih in široko uporabljenih tehnologij shranjevanja energije je črpalno shranjevanje trenutno največja "baterija" na svetu, saj predstavlja več kot 86 % nameščene zmogljivosti shranjevanja energije na svetu. V primerjavi z novimi shranjevalniki energije, kot sta elektrokemično shranjevanje energije in shranjevanje vodikove energije, ima črpalno shranjevanje prednosti stabilne tehnologije, nizkih stroškov in velike zmogljivosti.
Črpalna elektrarna ima načrtovano življenjsko dobo 40 let. Lahko deluje od 5 do 7 ur na dan in neprekinjeno prazni vodo. Kot "gorivo" uporablja vodo, ima nizke stroške obratovanja in vzdrževanja ter ni odvisna od nihanja cen surovin, kot so litij, natrij in vanadij. Njene ekonomske koristi in zmogljivosti delovanja so ključne za zmanjšanje stroškov zelene električne energije in zmanjšanje emisij ogljika iz elektroenergetskega omrežja.
Julija 2024 je bil v Guangdongu uradno izdan prvi provincialni izvedbeni načrt moje države za sodelovanje črpalnih elektrarn na trgu električne energije. Črpalne elektrarne bodo na trgu električne energije učinkovito in prilagodljivo trgovale z vso električno energijo na mestu na nov način »navajanja količine in ponudbe« ter »črpale vodo za shranjevanje električne energije« in »spuščale vodo za pridobivanje električne energije«, s čimer bodo igrale novo vlogo shranjevanja in dostopa do nove energetske »zelene banke električne energije« ter odprle novo pot za pridobivanje tržno usmerjenih koristi.
»Znanstveno bomo oblikovali strategije kotacij, aktivno sodelovali pri trgovanju z električno energijo, izboljšali celovito učinkovitost enot in si prizadevali za pridobivanje spodbudnih ugodnosti od električne energije in stroškov električne energije, hkrati pa spodbujali povečanje deleža nove porabe energije,« je dejal Wang Bei, namestnik generalnega direktorja oddelka za načrtovanje in finance shranjevanja energije pri Southern Power Grid.
Zrela tehnologija, ogromne zmogljivosti, prilagodljivo shranjevanje in dostop, dolgotrajna proizvodnja, nizki stroški skozi celoten življenjski cikel in vse bolj izboljšani tržno usmerjeni mehanizmi so črpalne elektrarne naredili za najbolj ekonomično in praktično »vsestransko« orodje v procesu energetske revolucije, ki igra ključno vlogo pri spodbujanju učinkovite uporabe obnovljivih virov energije ter zagotavljanju varnosti in stabilnosti elektroenergetskega sistema.
Kontroverzni veliki projekti
Glede na prilagajanje nacionalne energetske strukture in hiter razvoj novih virov energije so črpalne elektrarne sprožile gradbeni razcvet. V prvi polovici leta 2024 je skupna nameščena zmogljivost črpalnih elektrarn na Kitajskem dosegla 54,39 milijona kilovatov, stopnja rasti naložb pa se je v primerjavi z enakim obdobjem lani povečala za 30,4 odstotne točke. V naslednjih desetih letih bo naložbeni prostor moje države za črpalne elektrarne dosegel skoraj en bilijon juanov.
Avgusta 2024 sta Centralni komite Komunistične partije Kitajske in Državni svet izdala »Mnenja o pospešitvi celovite zelene preobrazbe gospodarskega in družbenega razvoja«. Do leta 2030 bo nameščena zmogljivost črpalnih elektrarn presegla 120 milijonov kilovatov.
Čeprav se priložnosti pojavljajo, povzročajo tudi problem pregretih naložb. Gradnja črpalnih elektrarn je strog in kompleksen sistemski inženiring, ki vključuje več členov, kot so predpisi, pripravljalna dela in odobritve. V času investicijskega razcveta nekatere lokalne oblasti in lastniki pogosto ignorirajo znanstveno naravo izbire lokacije in nasičenosti zmogljivosti ter pretirano zasledujejo hitrost in obseg razvoja projektov, kar prinaša vrsto negativnih učinkov.
Pri izbiri lokacije za črpalne elektrarne je treba upoštevati geološke razmere, geografsko lego (blizu središča obremenitve, blizu energetske baze), ekološko rdečo mejo, padec tlaka, pridobivanje zemljišč in priseljevanje ter druge dejavnike. Nerazumno načrtovanje in postavitev bosta povzročila, da gradnja elektrarn ne bo ustrezala dejanskim potrebam elektroenergetskega omrežja ali pa bo neuporabna. Ne le, da bodo stroški gradnje in obratovanja nekaj časa težko prebavljivi, temveč se bodo pojavile tudi težave, kot je poseganje v ekološko rdečo mejo med gradnjo; če po zaključku tehnična raven, raven obratovanja in vzdrževanja ne bosta na ravni standardov, bo to povzročilo varnostna tveganja.
»Še vedno obstajajo primeri, ko je izbira lokacije za nekatere projekte nerazumna.« Lei Xingchun, namestnik generalnega direktorja oddelka za infrastrukturo pri podjetju Southern Grid Energy Storage Company, je dejal: »Bistvo črpalne elektrarne je, da služi potrebam elektroenergetskega omrežja in zagotavlja dostop nove energije do omrežja. Izbira lokacije in zmogljivost črpalne elektrarne morata biti določeni na podlagi značilnosti distribucije električne energije, značilnosti delovanja elektroenergetskega omrežja, porazdelitve obremenitve in strukture električne energije.«
»Projekt je obsežen in zahteva veliko začetnih naložb. Še bolj je treba okrepiti komunikacijo in usklajevanje z oddelki za naravne vire, ekološko okolje, gozdarstvo, travinje, varstvo voda in drugimi oddelki ter dobro povezati z rdečo črto ekološke zaščite in s tem povezanimi načrti,« je dodal Jiang Shuwen, vodja oddelka za načrtovanje pri podjetju Southern Grid Energy Storage Company.
Gradbena naložba v višini več deset milijard ali celo več deset milijard, gradbena površina več sto hektarjev rezervoarjev in obdobje gradnje od 5 do 7 let so tudi razlogi, zakaj mnogi kritizirajo črpalne elektrarne, ker niso "ekonomične in okolju prijazne" v primerjavi z drugimi načini shranjevanja energije.
V resnici pa lahko v primerjavi z omejenimi časi praznjenja in 10-letno življenjsko dobo kemičnega shranjevanja energije dejanska življenjska doba črpalnih elektrarn doseže 50 let ali celo dlje. Zaradi velike zmogljivosti shranjevanja energije, neomejene frekvence črpanja in nižjih stroškov na kilovatno uro je njihova ekonomska učinkovitost še vedno veliko višja od drugih shranjevalcev energije.
Zheng Jing, višji inženir na Kitajskem inštitutu za vodne vire in načrtovanje ter projektiranje hidroelektrarn, je opravil študijo: »Analiza ekonomske učinkovitosti projekta kaže, da znašajo izravnalni stroški na kilovatno uro črpalnih elektrarn 0,207 juana/kWh. Izravnani stroški na kilovatno uro elektrokemičnega shranjevanja energije znašajo 0,563 juana/kWh, kar je 2,7-krat več kot pri črpalnih elektrarnah.«
»Obseg elektrokemičnega shranjevanja energije se je v zadnjih letih hitro povečal, vendar obstajajo različne skrite nevarnosti. Potrebno je nenehno podaljševati življenjski cikel, zmanjševati stroške enote, povečevati obseg elektrarne in konfigurirati funkcijo faznega prilagajanja z vidika zagotavljanja varnosti, tako da bo primerljiva s črpalnimi elektrarnami,« je poudaril Zheng Jing.
Zgradite elektrarno, polepšajte zemljo
Po podatkih družbe Southern Power Grid Energy Storage je bila v prvi polovici leta 2024 skupna proizvodnja električne energije v črpalnih elektrarnah v južni regiji skoraj 6 milijard kWh, kar ustreza povpraševanju po električni energiji 5,5 milijona gospodinjstev v pol leta, kar je 1,3-odstotno medletno povečanje; število zagonskih enot za proizvodnjo električne energije je preseglo 20.000-krat, kar je 20,9-odstotno medletno povečanje. V povprečju vsaka enota vsake elektrarne proizvede največjo moč več kot trikrat na dan, kar pomembno prispeva k stabilnemu dostopu čiste energije do električnega omrežja.
Z namenom, da bi elektroenergetskemu omrežju pomagali izboljšati zmogljivost shranjevanja energije za zmanjšanje konic in zagotoviti čisto električno energijo za družbeni in gospodarski razvoj, se je Southern Power Grid Energy Storage zavezal k izgradnji čudovitih elektrarn in zagotavljanju »zelenih, odprtih in skupnih« ekoloških in okoljskih izdelkov za lokalno prebivalstvo.
Vsako pomlad so gore polne češnjevih cvetov. Kolesarji in pohodniki se odpravijo v okrožje Shenzhen Yantian, da se tam oglasijo. Zrcalijo se v jezeru in gorah, sprehajajo se po morju češnjevih cvetov, kot da bi bili v raju. To je zgornji rezervoar črpalne elektrarne Shenzhen, prve črpalne elektrarne, zgrajene v središču mesta v državi, in "gorski in morski park" v ustih turistov.
Črpalna elektrarna Shenzhen je že na začetku načrtovanja vključila zelene ekološke koncepte. Objekti in oprema za varstvo okolja in varčevanje z vodo so bili zasnovani, zgrajeni in zagnani sočasno s projektom. Projekt je prejel nagrade, kot sta »Nacionalni projekt kakovosti« in »Nacionalni demonstracijski projekt varstva tal in vode«. Po zagonu elektrarne je China Southern Power Grid Energy Storage nadgradil »deindustrializacijsko« pokrajino zgornjega rezervoarja s standardom ekološkega parka in sodeloval z vlado okrožja Yantian pri zasaditvi češnjevih cvetov okoli zgornjega rezervoarja, s čimer je ustvaril vizitko Yantiana »mesto gora, morja in rož«.
Poudarek na varstvu okolja ni poseben primer črpalne elektrarne Shenzhen. China Southern Power Grid Energy Storage je v celotnem procesu gradnje projekta oblikoval stroge sisteme upravljanja zelene gradnje in standarde ocenjevanja; vsak projekt združuje okoliško naravno okolje, kulturne značilnosti in ustrezne načrte lokalne oblasti ter v proračunu za varstvo okolja določa posebne stroške za obnovo in izboljšanje ekološkega okolja, da se zagotovi skladna integracija industrijske krajine projekta in okoliškega ekološkega okolja.
»Črpalne elektrarne imajo relativno visoke zahteve glede izbire lokacije. Da bi se izognili ekološkim rdečim črtam, je treba v primeru, da so na gradbišču redke zaščitene rastline ali starodavna drevesa, o tem predhodno obvestiti gozdarski oddelek in pod njegovim vodstvom sprejeti zaščitne ukrepe za izvedbo zaščite na lokaciji ali zaščito pred migracijami,« je dejal Jiang Shuwen.
V vsaki črpalni elektrarni podjetja Southern Power Grid Energy Storage si lahko ogledate ogromen elektronski zaslon, ki v realnem času prikazuje podatke o okolju, kot so vsebnost negativnih ionov, kakovost zraka, ultravijolični žarki, temperatura, vlažnost itd. »To smo zahtevali, da sami spremljamo, da lahko deležniki jasno vidijo kakovost okolja v elektrarni.« Jiang Shuwen je dejal: »Po izgradnji črpalnih elektrarn Yangjiang in Meizhou so se čaplje, znane kot 'ptice za spremljanje okolja', začele gnezditi v skupinah, kar je najbolj intuitivno prepoznavanje kakovosti ekološkega okolja, kot sta kakovost zraka in vode v rezervoarjih na območju elektrarne.«
Od izgradnje prve velike črpalne elektrarne na Kitajskem v mestu Guangzhou leta 1993 si je podjetje Southern Power Grid Energy Storage nabralo bogate izkušnje z izvajanjem zelenih projektov skozi celoten življenjski cikel. Leta 2023 je podjetje predstavilo »Metode upravljanja zelene gradnje in kazalnike vrednotenja za črpalne elektrarne«, ki so pojasnili odgovornosti in standarde vrednotenja zelene gradnje vseh sodelujočih enot v projektu med gradbenim procesom. Vsebuje praktične cilje in metode izvajanja, kar je zelo pomembno za vodenje industrije pri izvajanju okoljske zaščite.
Črpalne elektrarne so bile zgrajene iz nič, številne tehnologije in upravljanje pa nimajo precedensa, ki bi mu lahko sledili. Zanaša se na vodilne v panogi, kot je Southern Power Grid Energy Storage, da spodbujajo zgornje in spodnje industrijske verige k nenehnemu inoviranju, raziskovanju, preverjanju in spodbujanju industrijske nadgradnje korak za korakom. Varstvo okolja je prav tako nepogrešljiv del trajnostnega razvoja industrije črpalnih elektrarn. Ne predstavlja le odgovornosti podjetja, temveč tudi poudarja »zeleno« vrednost in zlato vsebino tega projekta zelenega shranjevanja energije.
Ura ogljične nevtralnosti zvoni in razvoj obnovljivih virov energije še naprej dosega nove preboje. Vloga črpalnih elektrarn kot »regulatorjev«, »energetskih bank« in »stabilizatorjev« v ravnovesju obremenitve elektroenergetskega omrežja postaja vse bolj pomembna.
Čas objave: 5. februar 2025
