要想在2060年前實現(xiàn)碳中和，中國必須構(gòu)建并將更多可再生能源并入其能源體系，從而減少對燃煤發(fā)電的依賴。
然而，僅靠建設(shè)更多的太陽能和風(fēng)力發(fā)電場并不夠。由于依賴天氣的太陽能和風(fēng)能發(fā)電具有不可預(yù)知性，中國的電力系統(tǒng)需要具有高度的靈活性。這一電力系統(tǒng)應(yīng)在可再生能源無法滿足需求時能夠適應(yīng)并提高電力生產(chǎn);一旦可再生能源恢復(fù)供電，該系統(tǒng)又可迅速關(guān)停。為此，在將可再生能源并入電網(wǎng)時，燃氣內(nèi)燃機(ICE)發(fā)電廠和儲能系統(tǒng)(ESS)等靈活技術(shù)必須在中國的電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。
雄心勃勃的目標(biāo)與重大挑戰(zhàn)
2019年夏，芬蘭公司瓦錫蘭(Wärtsilä)與中國電力規(guī)劃設(shè)計總院(EPPEI)展開合作，研究如何優(yōu)化中國江蘇省電力系統(tǒng)。這項題為“增強電力系統(tǒng)靈活性：芬蘭經(jīng)驗在江蘇的應(yīng)用”的研究，旨在探索江蘇向更多可再生能源(RES)轉(zhuǎn)型的最佳路徑以及確保電網(wǎng)穩(wěn)定所需的靈活技術(shù)。
瓦錫蘭中國有限公司市場發(fā)展總經(jīng)理周秦聲在談到這項研究時表示：
“這項研究啟動時，我們想要確定為了將可再生能源大規(guī)模并入江蘇電力系統(tǒng)，我們需要什么樣以及究竟多少靈活技術(shù);其次，電力系統(tǒng)靈活性能給我們帶來哪些好處。根據(jù)瓦錫蘭在全球50多個類似的電力系統(tǒng)建模研究的經(jīng)驗，我們得知將靈活技術(shù)與可再生能源整合相結(jié)合可以帶來巨大的成本效益，那么我們也想了解這可以給江蘇帶來多大的效益。”
江蘇省成為一個理想的研究對象，其原因在于以下幾點：首先，江蘇省位于長江經(jīng)濟帶，全省人口超過8050萬，對中國的經(jīng)濟增長至關(guān)重要。其次，江蘇省四季分明、夏熱冬冷的氣候特點顯著增加了峰值負荷需求。這兩個因素給能源系統(tǒng)帶來了相當(dāng)沉重的壓力，目前江蘇省超過18%的能源必須靠進口來滿足需求。
電力規(guī)劃設(shè)計總院國際合作部負責(zé)人王順超博士在談及這項研究時說道：
“這項研究需要我們向政府機構(gòu)以及當(dāng)?shù)氐哪茉雌髽I(yè)給出明確的建議。為此，我們必須清楚他們的觀點，因為他們所面對的是一個競爭更加激烈、更加不穩(wěn)定、且由于管制寬松導(dǎo)致存在很多不確定因素的市場。
能源企業(yè)一方面需要保證穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，另一方面需要整合更多的可再生能源，而這種能源的供給呈波動態(tài)勢。因此需要我們提供有切實依據(jù)的結(jié)論和建議，幫助企業(yè)應(yīng)對挑戰(zhàn)并了解做出投資選擇所產(chǎn)生的結(jié)果。”
中國向更大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)模式轉(zhuǎn)型之路
江蘇省一直走在了中國能源轉(zhuǎn)型的前列，其能源主管部門提出采取必要的措施，提高能源系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性，以確保能源生產(chǎn)的安全、高效、清潔和低碳化。據(jù)估計，2020年江蘇的太陽能光伏和風(fēng)力發(fā)電總裝機容量達到15吉瓦，但江蘇能源生產(chǎn)企業(yè)要想滿足不斷增長的能源需求，還需要大幅提高總裝機容量。
王順超博士描述了從該電力系統(tǒng)建模研究中得到的啟示，他說道：“研究報告表明，可再生能源并網(wǎng)可以在減少碳排放量和降低整體能源成本方面帶來巨大效益。為了使此類效益最大化，應(yīng)盡可能將更多的可再生能源并入電力系統(tǒng)中。但這種并網(wǎng)只有在采用了充足的靈活技術(shù)的情況下才有可能實現(xiàn)，因為這些技術(shù)為系統(tǒng)提供了至關(guān)重要的穩(wěn)定性。”
周秦聲也表示，“像江蘇這樣的省份已經(jīng)是一個很大的電力市場，多種各具優(yōu)勢的靈活技術(shù)在這里都有廣闊的發(fā)展空間。電池中儲存的電力可以在幾秒鐘內(nèi)加到系統(tǒng)中，儲能成本不斷降低。瓦錫蘭的燃氣內(nèi)燃機發(fā)電廠可以在兩分鐘內(nèi)啟動，并可擴展至提供數(shù)百兆瓦的電力，能夠極大地滿足靈活性需求。我們相信，儲能技術(shù)與高效靈活的燃氣內(nèi)燃機發(fā)電廠的結(jié)合將為江蘇省部署可再生能源提供必要的調(diào)峰和調(diào)頻支持，在增加能源產(chǎn)出的同時，還能減少碳排放。”
“我們的系統(tǒng)建模預(yù)測了三種場景，第一種是基準(zhǔn)(低可再生能源)，要求在現(xiàn)有發(fā)展規(guī)劃的基礎(chǔ)上，到2030年新增風(fēng)電裝機容量與太陽能發(fā)電裝機容量均為30吉瓦;第二種是中等可再生能源，到2030年，新增風(fēng)電裝機容量將達到50吉瓦，新增太陽能發(fā)電裝機容量60吉瓦;還有一種是高再生能源，到2030年，要求新增風(fēng)電裝機容量85吉瓦、新增太陽能發(fā)電裝機容量80吉瓦。過去，能源行業(yè)一直致力于以更循序漸進的方式減少碳排放。直到去年9月，習(xí)主席宣布了碳中和目標(biāo)，促使業(yè)內(nèi)各方做出更多的承諾。因此，瓦錫蘭認(rèn)為我們在系統(tǒng)建模中預(yù)測的第三種高再生能源場景是完全可以實現(xiàn)的。”
在高再生能源場景下，報告計算出到2030年總碳排放量將減少25%，合計節(jié)約成本640億元人民幣。這是兩個不可忽視的巨大收益。如果再考慮到靈活的燃氣內(nèi)燃機發(fā)電廠未來可以改用氫氣或不含化石的合成燃料，這將加速減少碳排放，幫助中國實現(xiàn)碳中和。
周秦聲補充道："中國在可再生能源裝機容量和可再生能源產(chǎn)量方面已經(jīng)位居世界前列。當(dāng)然，中國目前的基本載荷還是以燃煤能源生產(chǎn)為主。但瓦錫蘭相信，未來十年中國能源行業(yè)將發(fā)生重大變化?？梢灶A(yù)見的是可再生能源將提供另一層基載，大大減少中國對煤炭的依賴。將基載從化石燃料中轉(zhuǎn)移出來，將對中國邁向碳中和之路產(chǎn)生重大影響。”
中國在全球抗擊氣候變化中的作用
中國在能源轉(zhuǎn)型方面所取得的成功，對世界其他國家實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中把“全球平均氣溫升高幅度需控制在2攝氏度以內(nèi)”的目標(biāo)具有重要意義。雖然中國的能源行業(yè)只是碳排放中的一環(huán)，但如果沒有它對降低碳排放的積極貢獻，碳中和是不可能實現(xiàn)的。
中國的能源行業(yè)越來越清楚地認(rèn)識到，利用現(xiàn)有的靈活能源技術(shù)，加速可再生能源在能源系統(tǒng)中的部署是非常可行的。燃氣內(nèi)燃機發(fā)電廠和儲能技術(shù)可以在提供必要的靈活性方面做出應(yīng)有的貢獻。
如今，大量的成本節(jié)約為實現(xiàn)環(huán)境效益提供了支持，最終帶來一個更加穩(wěn)定可靠的電網(wǎng)，為中國經(jīng)濟的持續(xù)增長提供動力?？紤]到中國取得的這些成就和其實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的意愿，我們有充分的理由相信中國將成為可再生能源轉(zhuǎn)型的世界領(lǐng)導(dǎo)者。
引領(lǐng)中歐合作進程
談及中國電力規(guī)劃設(shè)計總院與瓦錫蘭的合作，王順超博士最后說道：
“與瓦錫蘭的合作讓我們收獲頗豐。他們不僅是優(yōu)秀的技術(shù)提供商，而且對電力系統(tǒng)有著深刻見解。瓦錫蘭在電力系統(tǒng)模型開發(fā)、模型模擬和場景開發(fā)方面給予了極大幫助，而我們在白皮書中總結(jié)的經(jīng)驗對其他省份也非常適用。
此次合作也是基于中國和歐洲在諸多領(lǐng)域愈發(fā)緊密聯(lián)系的大背景下，這一點我們可以從最近的《中歐全面投資協(xié)定》中看出。我認(rèn)為可再生能源和低碳能源將是中歐合作的重要領(lǐng)域，瓦錫蘭在該領(lǐng)域發(fā)揮了非常積極的作用，我們雙方的合作模式同樣可以復(fù)制到其他領(lǐng)域。
與瓦錫蘭合作開展江蘇電力系統(tǒng)研究是一個非常好的起點。中國是一個巨大的市場，歡迎國際企業(yè)的參與，我們期待與瓦錫蘭的更多合作，在中國各地區(qū)推廣其低碳技術(shù)和先進的專業(yè)建模知識。"
