Китайське метеорологічне управління заявило, що через невизначеність кліматичної системи, що посилюється глобальним потеплінням, екстремально високі температури та надзвичайно сильні опади в Китаї стають все частішими та сильнішими.
З часів промислової революції парникові гази, що утворюються внаслідок діяльності людини, призвели до аномально високих глобальних температур, підвищення рівня моря, а екстремальні погодні явища, такі як дощі, повені та посухи, траплялися в різних регіонах з вищою щільністю та частотою.
Всесвітня організація охорони здоров'я зазначила, що підвищення глобальної температури та надмірне спалювання викопного палива стали однією з найбільших загроз здоров'ю людини. Зміна клімату може спричинити не лише загрозу теплового удару та серцево-судинних захворювань, але й погіршення стану понад 50% відомих людських патогенів.
Зміна клімату є серйозним викликом, з яким стикається людство в сучасну епоху. Як великий джерело викидів парникових газів, Китай у 2020 році оголосив про мету «піку викидів вуглецю та вуглецевої нейтральності», взяв на себе урочисте зобов'язання перед міжнародною спільнотою, продемонстрував відповідальність та відданість великої країни, а також відобразив нагальну потребу країни сприяти трансформації та модернізації економічної структури та гармонійному співіснуванню людини та природи.
Турбулентні проблеми енергосистеми
Енергетична галузь є пильно спостережуваним полем бою для впровадження «подвійного вуглецю».
На кожні 1 градус Цельсія підвищення середньої світової температури вугілля сприяє підвищенню температури понад 0,3 градуса Цельсія. Для подальшого сприяння енергетичній революції необхідно контролювати споживання викопного палива та прискорити будівництво нової енергетичної системи. У 2022-2023 роках Китай опублікував понад 120 політик «подвійного вуглецю», особливо підкреслюючи ключову підтримку розвитку та використання відновлюваної енергії.
Завдяки активній політиці просування Китай став найбільшою країною світу з використання нової та відновлюваної енергії. Згідно з даними Національного енергетичного управління, у першій половині 2024 року нова встановлена потужність виробництва електроенергії з відновлюваної енергії в країні становила 134 мільйони кіловат, що становить 88% нової встановленої потужності; виробництво електроенергії з відновлюваної енергії становило 1,56 трильйона кіловат-годин, що становить близько 35% від загального виробництва електроенергії.
Більше вітрової та фотоелектричної енергії підключається до енергомережі, що забезпечує виробництво та життя людей чистішою зеленою електроенергією, але також ставить під сумнів традиційний режим роботи енергомережі.
Традиційний режим живлення електромережі є миттєвим та плановим. Коли ви вмикаєте живлення, це означає, що хтось заздалегідь розрахував ваші потреби та одночасно десь виробляє для вас електроенергію. Крива виробництва електроенергії електростанцією та крива передачі електроенергії каналом передачі плануються заздалегідь відповідно до історичних даних. Навіть якщо попит на електроенергію раптово зросте, його можна вчасно задовольнити, запустивши резервні теплові енергоблоки, щоб досягти безпечної та стабільної роботи системи електромережі.
Однак, з появою великої кількості вітрових та фотоелектричних електростанцій, коли та скільки електроенергії може бути вироблено, залежить від погоди, яку важко спланувати. За сприятливих погодних умов нові енергоблоки працюють на повну потужність та виробляють велику кількість зеленої електроенергії, але якщо попит не зростає, цю електроенергію неможливо підключити до Інтернету; коли попит на електроенергію великий, буває дощово та хмарно, вітрові турбіни не обертаються, фотоелектричні панелі не нагріваються, і виникають проблеми з відключенням електроенергії.
Раніше відмова від вітрової та світлової енергетики в Ганьсу, Сіньцзяні та інших нових енергетичних провінціях була пов'язана із сезонним дефіцитом електроенергії в регіоні та нездатністю енергосистеми вчасно її поглинати. Неконтрольованість чистої енергії створює проблеми з диспетчеризацією енергосистеми та збільшує експлуатаційні ризики енергосистеми. Сьогодні, коли люди дуже залежать від стабільного енергопостачання для виробництва та життя, будь-який розрив між виробництвом та споживанням електроенергії матиме серйозні економічні та соціальні наслідки.
Існує певна різниця між встановленою потужністю нової енергії та фактичним виробництвом електроенергії, а попит на електроенергію споживачами та електроенергія, що виробляється електростанціями, не можуть досягти принципу «джерело слідує за навантаженням» та «динамічного балансу». «Свіжа» електроенергія повинна використовуватися вчасно або накопичуватися, що є необхідною умовою для стабільної роботи добре організованої енергосистеми. Для досягнення цієї мети, окрім побудови точної моделі прогнозування чистої енергії шляхом точного аналізу погодних та історичних даних про виробництво електроенергії, також необхідно підвищити гнучкість диспетчеризації енергосистеми за допомогою таких інструментів, як системи накопичення енергії та віртуальні електростанції. Країна наголошує на «прискоренні планування та будівництва нової енергосистеми», а накопичення енергії є незамінною технологією.
«Зелений банк» у новій енергетичній системі
В умовах енергетичної революції важлива роль гідроакумулюючих електростанцій стала дедалі помітнішою. Ця технологія, що виникла наприкінці 19 століття, спочатку була створена для регулювання сезонних водних ресурсів у річках для виробництва електроенергії. Вона швидко розвивалася та поступово дозрівала на тлі прискореної індустріалізації та будівництва атомних електростанцій.
Його принцип дуже простий. Два резервуари побудовані на горі та біля підніжжя гори. Коли настає ніч або вихідні, попит на електроенергію зменшується, а дешева та надлишкова електроенергія використовується для перекачування води до резервуара вище за течією; коли споживання електроенергії досягає піку, вода випускається для вироблення електроенергії, щоб електроенергію можна було скоригувати та розподілити в часі та просторі.
Як столітня технологія накопичення енергії, гідроакумулюючі електростанції (ГАЕ) отримали нове завдання в процесі «подвійного вуглецю». Коли потужність фотоелектричних та вітрових електростанцій для виробництва енергії висока, а попит споживачів на електроенергію зменшується, ГГА можуть накопичувати надлишок електроенергії. Коли попит на електроенергію зростає, електроенергія вивільняється, щоб допомогти енергомережі досягти балансу попиту та пропозиції.
Він гнучкий та надійний, зі швидким запуском та зупинкою. Від запуску до повного навантаження потрібно менше 4 хвилин. Якщо в енергосистемі трапляється масштабна аварія, гідроакумулююча електростанція може швидко запуститися та відновити електропостачання. Вона вважається останнім «сірником», який запалює темну енергосистему.
Як одна з найзріліших та широко використовуваних технологій накопичення енергії, гідроакумулюючі електростанції (ГАЕ) наразі є найбільшою у світі «батареєю», що становить понад 86% встановленої потужності накопичення енергії у світі. Порівняно з новими накопичувачами енергії, такими як електрохімічне накопичення енергії та накопичення водневої енергії, ГГА має переваги стабільної технології, низької вартості та великої ємності.
Гідроакумулююча електростанція має проектний термін служби 40 років. Вона може працювати від 5 до 7 годин на день та безперервно скидати воду. Вона використовує воду як «паливо», має низькі експлуатаційні та технічні витрати, і на неї не впливають коливання цін на сировину, таку як літій, натрій та ванадій. Її економічні переваги та експлуатаційні можливості мають вирішальне значення для зниження вартості зеленої електроенергії та зменшення викидів вуглецю в енергосистемі.
У липні 2024 року в Гуандуні було офіційно опубліковано перший у моїй країні провінційний план впровадження гідроакумулюючих електростанцій для участі в ринку електроенергії. Гідроакумулюючі електростанції торгуватимуть усією електроенергією на місці за новим способом «котирування кількості та котирування», а також ефективно та гнучко «перекачуватимуть воду для зберігання електроенергії» та «відпускатимуть воду для отримання електроенергії» на ринку електроенергії, відіграючи нову роль зберігання та доступу до нової енергії – «зеленого банку електроенергії», а також відкриваючи новий шлях для отримання ринкових переваг.
«Ми будемо науково розробляти стратегії котирування, активно брати участь у торгівлі електроенергією, підвищувати комплексну ефективність енергоблоків та прагнути отримувати стимулюючі вигоди від електроенергії та тарифів на електроенергію, одночасно сприяючи збільшенню частки нового споживання енергії», – сказав Ван Бей, заступник генерального директора Департаменту планування та фінансування накопичення енергії Південної енергомережі.
Зрілі технології, величезна ємність, гнучке зберігання та доступ, тривалий термін виробництва, низька вартість протягом життєвого циклу та дедалі вдосконаленіші ринково-орієнтовані механізми зробили гідроакумулюючі електростанції найекономічнішим та найпрактичнішим «універсалом» у процесі енергетичної революції, відіграючи ключову роль у сприянні ефективному використанню відновлюваної енергії та забезпеченні безпеки та стабільності енергосистеми.
Спірні великі проекти
На тлі коригування національної енергетичної структури та швидкого розвитку нової енергетики, гідроакумулюючі електростанції (ГАЕ) започаткували будівельний бум. У першій половині 2024 року сукупна встановлена потужність гідроакумулюючих електростанцій у Китаї досягла 54,39 мільйона кіловат, а темпи зростання інвестицій зросли на 30,4 процентних пункти порівняно з аналогічним періодом минулого року. У наступні десять років інвестиційний простір моєї країни для гідроакумулюючих електростанцій становитиме близько одного трильйона юанів.
У серпні 2024 року Центральний Комітет КПК і Державна рада опублікували «Висновок щодо прискорення комплексної зеленої трансформації економічного та соціального розвитку». До 2030 року встановлена потужність гідроакумулюючих електростанцій перевищить 120 мільйонів кіловат.
Хоча можливості з'являються, вони також створюють проблему перегрітих інвестицій. Будівництво гідроакумулюючих електростанцій – це ретельна та складна системна інженерія, що включає численні ланки, такі як регулювання, підготовча робота та затвердження. В умовах інвестиційного буму деякі місцеві органи влади та власники часто ігнорують наукову природу вибору місця та насичення потужностей, а також надмірно прагнуть швидкості та масштабу розвитку проекту, що призводить до низки негативних наслідків.
Вибір місця для гідроакумулюючих електростанцій повинен враховувати геологічні умови, географічне розташування (близько до центру навантаження, близько до енергетичної бази), екологічну червону межу, перепад напору, придбання землі та імміграцію, а також інші фактори. Необґрунтоване планування та планування призведуть до того, що будівництво електростанцій не відповідатиме фактичним потребам енергосистеми або стане непридатним для використання. Не тільки витрати на будівництво та експлуатацію будуть важко перетравлювати протягом певного часу, але й виникнуть такі проблеми, як перевищення екологічної червоної межі під час будівництва; після завершення будівництва, якщо технічний рівень та рівень експлуатації та технічного обслуговування не відповідатимуть стандартам, це створить ризики для безпеки.
«Досі трапляються випадки, коли вибір місця для деяких проектів є необґрунтованим». Лей Сінчунь, заступник генерального директора відділу інфраструктури компанії Southern Grid Energy Storage Company, сказав: «Суть гідроакумулюючої електростанції полягає в задоволенні потреб енергосистеми та забезпеченні доступу нової енергії до мережі. Вибір місця та потужність гідроакумулюючої електростанції повинні визначатися на основі характеристик розподілу електроенергії, характеристик роботи енергосистеми, розподілу навантаження та структури енергосистеми».
«Проект має великий масштаб і вимагає значних початкових інвестицій. Ще більш необхідно посилити комунікацію та координацію з відомствами природних ресурсів, екологічного середовища, лісового господарства, пасовищ, водного господарства та іншими, а також добре поєднати екологічну політику та відповідні плани», – додав Цзян Шувень, керівник відділу планування компанії Southern Grid Energy Storage Company.
Інвестиції в будівництво в десятки мільярдів або навіть десятки мільярдів, площа будівництва водосховищ у сотні гектарів та термін будівництва від 5 до 7 років також є причинами, чому багато людей критикують гідроакумулюючі електростанції за те, що вони не є «економічними та екологічними» порівняно з іншими накопичувачами енергії.
Але насправді, порівняно з обмеженим часом розрядки та 10-річним терміном експлуатації хімічних накопичувачів енергії, фактичний термін служби гідроакумулюючих електростанцій може сягати 50 років або навіть довше. Завдяки великоємному накопиченню енергії, необмеженій частоті перекачування та нижчій вартості кіловат-години, їхня економічна ефективність все ще набагато вища, ніж у інших накопичувачів енергії.
Чжен Цзін, старший інженер Китайського інституту водних ресурсів та планування і проектування гідроенергетики, провів дослідження: «Аналіз економічної ефективності проекту показує, що приведена вартість кіловат-години гідроакумулюючих електростанцій становить 0,207 юаня/кВт-год. Приведена вартість кіловат-години електрохімічного накопичення енергії становить 0,563 юаня/кВт-год, що в 2,7 раза більше, ніж у гідроакумулюючих електростанцій».
«Масштаби електрохімічного накопичення енергії стрімко зросли за останні роки, але існують різні приховані небезпеки. Необхідно постійно подовжувати життєвий цикл, знижувати собівартість одиниці, збільшувати масштаби електростанції та налаштовувати функцію регулювання фази з точки зору забезпечення безпеки, щоб її можна було порівняти з гідроакумулюючими електростанціями», – зазначив Чжен Цзін.
Побудуйте електростанцію, прикрасьте землю
Згідно з даними Південної енергомережі, у першій половині 2024 року сукупне виробництво електроенергії гідроакумулюючими електростанціями в південному регіоні склало майже 6 мільярдів кВт⋅год, що еквівалентно потребам 5,5 мільйона побутових користувачів за півроку, що на 1,3% більше, ніж у попередньому році; кількість запущених енергоблоків перевищила 20 000 разів, що на 20,9% більше, ніж у попередньому році. В середньому кожен блок кожної електростанції генерує пікову потужність більше 3 разів на день, що робить важливий внесок у стабільний доступ чистої енергії до енергомережі.
Допомагаючи енергомережі покращити її можливості накопичення енергії для зменшення пікових навантажень та забезпечити чистою електроенергією соціально-економічний розвиток, Southern Power Grid Energy Storage прагне будувати красиві електростанції та надавати місцевим жителям «зелені, відкриті та спільні» екологічні та екологічні продукти.
Щовесни гори вкриті квітучою сакурою. Велосипедисти та туристи вирушають до району Яньтянь міста Шеньчжень, щоб ознайомитися з місцевістю. Відбиваючись від озера та гір, прогулюючись у морі квітучої сакурі, ви відчуваєте себе немов у раю. Це верхнє водосховище Шеньчженської гідроакумулюючої електростанції, першої гідроакумулюючої електростанції, побудованої в центрі міста в країні, та «гірсько-морський парк» у вустах туристів.
Шеньчженська гідроакумулююча електростанція на початку планування врахувала концепції зеленої екології. Обладнання та споруди для захисту навколишнього середовища та водозбереження були спроектовані, побудовані та введені в експлуатацію одночасно з проектом. Проект отримав такі нагороди, як «Національний проект якості» та «Національний демонстраційний проект збереження ґрунтів та водних ресурсів». Після введення електростанції в експлуатацію компанія China Southern Power Grid Energy Storage модернізувала ландшафт «деіндустріалізації» верхньої частини водосховища до стандарту екологічного парку та співпрацювала з урядом району Яньтянь, щоб посадити квітучу сакуру навколо верхнього водосховища, створивши візитну картку Яньтяня — «міста гір, моря та квітів».
Акцент на екологічному захисті не є окремим випадком Шеньчженської гідроакумулюючої електростанції. China Southern Power Grid Energy Storage розробила суворі системи управління зеленим будівництвом та стандарти оцінки протягом усього процесу будівництва проекту; кожен проект поєднує навколишнє природне середовище, культурні особливості та відповідні плани місцевої влади, а також передбачає спеціальні витрати на відновлення та покращення екологічного середовища в бюджеті охорони навколишнього середовища, щоб забезпечити гармонійну інтеграцію промислового ландшафту проекту та навколишнього екологічного середовища.
«Газуючі електростанції мають відносно високі вимоги до вибору місця. Щоб уникнути екологічних червоних ліній, якщо в зоні будівництва є рідкісні рослини, що знаходяться під охороною, або стародавні дерева, необхідно заздалегідь повідомити про це департамент лісового господарства та вжити захисних заходів під його керівництвом для здійснення захисту на місці або захисту від міграції», – сказав Цзян Шувень.
На кожній гідроакумулюючій електростанції компанії Southern Power Grid Energy Storage можна побачити величезний електронний екран, який відображає дані в режимі реального часу, такі як вміст негативних іонів, якість повітря, ультрафіолетове випромінювання, температура, вологість тощо в навколишньому середовищі. «Саме це ми попросили контролювати самі, щоб зацікавлені сторони могли чітко бачити якість навколишнього середовища на електростанції». Цзян Шувень сказав: «Після будівництва гідроакумулюючих електростанцій Янцзян та Мейчжоу чаплі, відомі як «птахи моніторингу навколишнього середовища», почали влаштовуватися групами, що є найбільш інтуїтивним розпізнаванням якості екологічного середовища, такого як якість повітря та води у водосховищах у районі електростанції».
З моменту будівництва першої великомасштабної гідроакумулюючої електростанції в Китаї в Гуанчжоу в 1993 році, компанія Southern Power Grid Energy Storage накопичила зрілий досвід у впровадженні зелених проектів протягом усього життєвого циклу. У 2023 році компанія запустила «Методи управління зеленим будівництвом та показники оцінки гідроакумулюючих електростанцій», які уточнили відповідальність та стандарти оцінки зеленого будівництва всіх блоків, що беруть участь у проекті, під час процесу будівництва. Вони мають практичні цілі та методи впровадження, що має велике значення для керівництва галуззю до впровадження екологічного захисту.
Гідроакумулюючі електростанції були побудовані з нуля, і багато технологій та менеджменту не мають прецедентів для наслідування. Це залежить від лідерів галузі, таких як Southern Power Grid Energy Storage, які рухають промислові ланцюги вище та нижче за течією, щоб постійно впроваджувати інновації, досліджувати, перевіряти та поступово сприяти модернізації промисловості. Захист навколишнього середовища також є невід'ємною частиною сталого розвитку галузі гідроакумулюючих електростанцій. Це не лише відображає відповідальність компанії, але й підкреслює «зелену» цінність та золотий вміст цього проекту зеленого зберігання енергії.
Годинник вуглецевої нейтральності відбиває час, і розвиток відновлюваної енергетики продовжує досягати нових проривів. Роль гідроакумулюючих електростанцій як «регуляторів», «енергетичних банків» та «стабілізаторів» у балансі навантаження енергосистеми стає дедалі помітнішою.
Час публікації: 05 лютого 2025 р.
