刚刚过去的2023年是中国的新能源大年。
截至2023年底,国内新能源发电总装机量,已经占到全球40%。新能源汽车产销量,已经连续第9年位居全球第一。
按照“赢学”观点,这可不是小赢,也不是大赢,而是赢麻了。
回想2020年的时候,中国提出2030年碳达峰、2060年碳中和目标,其中提到2030年中国风电光伏装机容量将超过12亿千瓦。
结果2023年的数据一拉,好么,风电4.4亿千瓦,光伏6.1亿千瓦,加起来已经干到了10.5亿千瓦。
今年,中国风电光伏,别说再创新高了,只要装机量达到去年的一半,我们2030年的装机目标就提前达成了。整整提前了6年。岂不是,赢得麻了又麻。
那么,新能源麻成这样,有没有副作用呢?
当然有,那就是国内的天更蓝、水更绿、雾霾更少……
除此外,还有没有副作用?
当然有。
新能源产业发展,不只是需要风电光伏这些急先锋。还需要充足的后勤,跟它们“打配合”。目前来看,先锋们跑得太快,后勤部队有点跟不上了。
比方说很多地方的变压器就被光伏接满了……
变压器这个东西大家在街上都见过,打个不恰当的比方,它就像一个插线板有几个孔,它能接入的容量是有限的。
然而,2023年一年的光伏装机量,就达到了此前4年的总和。“插板”不够用了。
所以,去年底,光伏行业铺天盖地的新闻就是各地电网承压、变压器满负荷、分布式光伏紧急叫停……
既然“插板”不够用了,加足马力生产“插板”不就行了吗?
不行,并不是“插板”真的不够用,而是光伏发电规律很难琢磨。阴雨天、晚上、或者多云的天气,光伏要么不发电要么发电锐减,大家都不来用变压器。等到晴天,光伏哐哐发电,又扎堆来抢变压器。
即便增加再多的变压器,还是出现这个现象,一会儿河床干枯一滴水也没有,一会儿又像三峡泄洪似的。新增多少变压器都不够,新增多少也都多余。
所以,很多人就说光伏是“垃圾电”。这实际上是一种误解。
单靠光伏自己,它确实比不上煤电那么稳定,发多发少都是人说了算,光伏风电都要靠天吃饭。
以光伏来说,对于这种时而冷淡、时而狂暴的猛兽,业内人士给出的驯服办法是,发电+储能。
发多了,先存起来;缺电了,再从储能池里放电。
专业术语就叫“削峰填谷”。
但是,光伏的优势就是白嫖太阳的能量,主打的就是便宜。而储能需要是另一笔成本,光伏加上储能,价格上还有优势吗?
现在全中国居民用电大概在一度电5毛钱左右,工商业用电更贵,能达到1块钱上下。
全国光伏发电平均上网电价,也就是光伏电站卖给电网的价格大概是0.38元一度电(2022年)。
光伏电和火电价格,按居民用电来算,这里头的空间只剩下1毛钱左右了(别忘了,国家电网也得挣钱啊)。这就是留给储能的市场空间。
也就是说,储能要挣钱,得做到极其便宜才行。
储能方式有很多。而这两年大家炒得火热的,则是锂电池储能,但事实上它的价格相当贵,储一度电收好几毛钱,这怎么行?
国内很多地方建的锂电池储能电站,多是拿着补贴的示范项目,市场价值还存疑。
越贵,电网不想用,利用率越低,新的储能项目测算的投资回报周期就会越长,储能的吸引力就越差,这是一个恶性循环。
是不是所有储能都这么贵呢?真正经济实惠的储能形式是什么?
有一头房间里的大象,业内的人都知道,老百姓却对它知之甚少,就是抽水蓄能。
事实上大家现在一说储能想到的就是锂电池,但锂电池为代表的电化学储能在整个储能市场中占比并不高。
截至2021年末,全世界和全中国超过86%的储能装机量都是抽水蓄能,讨论热火朝天的电化学储能只占个位数百分比。
有人说,你说的这个是水电站吗?
还真不是。像我们熟悉的葛洲坝、三峡,都是水电站,是大坝一拦,利用上下游水位差来发电。
而抽水蓄能电站是干嘛的呢?是人为修出来俩水库,一高一低,上下水库并不会像长江黄河那样奔流不息,而是大部分时候像静止的湖泊一样。
电网里电太多,比如光伏中午发很多电,价格便宜的时候,用电从下水库抽水,装到上水库里。
当电网缺电的时候,比如晚上光伏不发电,这时候电价可能更贵,就从上水库放水,驱动上下水库之间的机组发电送给电网,水流到下水池里。
就这么来回倒腾,像电池的充放电一样。
像我们熟悉的锂电池、钠电池,那个叫电化学储能,一般充放电效率能达到90%以上。
抽水蓄能的效率是多少呢?大概75%,也就是“抽四发三”。
听起来是不是有点浪费?但即便如此,抽水蓄能也是目前我们可以利用的所有储能形式当中最便宜的一种。
如果利用得好,一度电一两毛钱,甚至几分钱一度电都有可能的,要看具体的建设成本和电站利用率。
而且不知道你听说过没有,锂电池储能跟电动车里的锂电池一样,也有安全风险,可能会起火。
但是抽水蓄能就非常安全。
而且这种巨型充电宝,它的储电容量一般都很大。
一座典型的抽水蓄能电站储存的能量,可以充满大约12万辆电动车。
全中国只需要2800座这样的抽水蓄能电站,就足够支撑中国100%采用可再生能源电力系统了。
还有一点很重要,我们往往会忽略,就是充放电功率。
锂电池储能,往往要求储能器件以恒定功率充放电。
但是居民区,或者工厂,用电需求很复杂,人家有时需要8个小时、12个小时持续地大功率用电,有时需要低功率用电。锂电池储能,很难满足这种需求。
但抽水蓄能就不一样,它充放电时长非常灵活,比如一池子水,可以1小时就抽上去,也可以1小时就把水放干净,充放电功率都很大。它还能“慢悠悠”地充放,比如12小时充电+12小时放电,还有很多种灵活的组合来配合你电网的需求,基本做到“想咋的就咋的”。
而且无论是中国还是全球,适合开发抽水蓄能的(潜在)站点都很多,2020年底中国普查一共筛选出了抽水蓄能资源站点1500多个,总装机规模可达1600GW(百万千瓦),这是啥概念呢?
如果我们真的在这些地方建成了这么大规模的抽水蓄电站,它们全部满负荷工作,充放电功率能达到16亿千瓦。
也就是说,假设某一时刻中国发电功率很大,用电功率很小,所有这些抽水蓄能电站能让中国的发电功率瞬间减少54.8%,为电网削峰。
反之,如果全国大范围阴天、少风、枯水(光伏、风电、水电不给力),发电功率很小,用电功率很大,那么这些抽水蓄能电站能让中国发电功率瞬间提升一大半,给电网填谷。
当然这是一个非常理想化的状态,只是为了表明抽水蓄能调节电网的巨大潜力,事实上并不会出现这样的“极限操作”。
但是现在大家都明白了,以后新能源发电比例越来越高,发电功率输出容易不稳定的时候,抽水蓄能能起到多么“给力”的作用。
并且,建好抽水蓄能更像是“铁公基”建设,我们很擅长。也不需要大规模征用稀缺矿产资源,不像大量生产锂电池,还要考虑锂资源卡不卡脖子的问题。
这个东西的好处到这还没完呢。
我们知道光伏电站一般寿命能达到25年以上,这只是一般来说。实际上,现在中国服役时间最长的光伏电站寿命甚至超过了40年,还在发电。
但是锂电池储能根本做不到这么久,就像电动车的电池一样,可能十几年就得报废了。
那抽水蓄能呢?
电站坝体可以使用100年左右,电机设备使用寿命也能达到50年左右。
中国上个世纪90年代开始建设的天荒坪抽水蓄电站就是个很好的例子,到现在依然在稳定运行着,如果它是个电化学储能电站早就已经报废或者更换电芯了。
更加值得一提的是,现在天荒坪抽水蓄电站所在的地方已经被评为了4A级景区,被称作“江南天池”。一张门票80元,经常有游客骑行、散步、开车登山来这里游玩。
你瞅瞅,建一座抽水蓄电站,还顺带搞出了“外快”。
事实上,除了挣外快,在远离自然河流的地方,修建离河的抽水蓄能电站,还能起到类似湿地公园的效果。
众所周知,湿地被称为“城市之肺”。正如我们初中物理课上学的,水的比热容,夏天能起到降温作用,冬天起到增温作用。因此,抽水储能甚至可以算作一项城市工程。
之所以猛夸离河抽水储能电站,还有一个原因就是,传统的沿河而建的抽水蓄能电站,剩余的潜在点位不断减少,开发成本不断提升。并且,沿河抽水蓄能电站建设太多,不论是发生自然灾害还是人为灾害,容易对下游居民造成次生灾害。
说到这,肯定有读者会质疑,离河抽水储能电站这么好的“充电宝”,又便宜又大又灵活又安全又皮实资源又多对环境又好,那还发展啥锂电池储能,玩命建它不就完事了?
事实上,即便抽水蓄能千好万好,我们也要做一套包含多种储能体系互补的新型电力系统。
因为,抽水蓄能电站有一个缺点,就是作为大型的基建项目,从早期的立项、踩点、可行性研究,到项目建成投产,可能要经历8~10年的时间。
如果你今天光伏、风电建设规模过大,导致电网消纳新能源电力压力很大,这时候你拍脑袋说我们要建设抽水蓄能电站,远水解不了近渴。
所以这个东西必须要做到适度的超前规划,就像特高压工程一样,你不能西北地区风、光大基地都建好了,眼巴巴等着把电送出去(或者存起来),你再张罗建设,就不赶趟了。
所以我们用储能,就像用新能源发电本身一样,要做到“多能互补”,做到未雨绸缪。
例如,随着锂电池价格不断降低,锂电储能新增装机规模大幅提升,同样具备了大规模应用的经济性。
此外,我国作为电动汽车产销量世界第一大国,每一辆电动汽车也可能成为一个微型储能电站,利用闲置时间和冗余充放电次数,用电高峰时向电网反向售电,用电低谷时存储过剩电量,不但为电网稳定作出贡献,还能获得充放电价差收益。
最近全国两会就要召开了,在众多碳中和制造业领域的参会代表中,我看到来自于通威集团董事局主席刘汉元的议案,很是不同寻常,也很让人敬佩。
很多人都知道通威和隆基是光伏双雄,但很多人不知道的是,通威一家企业囊括了三项“世界第一”:水产饲料世界第一、光伏多晶硅世界第一、太阳能电池片世界第一。2022年更是成为全球首个跻身世界500强的光伏企业。
按道理说,这样的领军企业代表一般会站在自己行业的角度来作两会议案,但刘汉元与众不同。
他的议案主题是加快多种储能建设,推进低碳中国进程。其中大力呼吁构建以抽水蓄能、新型储能为主,电动汽车等其他多种储能形式为辅的综合性储能系统。
换句话说,他的议案跟他的企业主营业务看上去“毫无关系”。从经济受益层面来说,通威也很难染指抽水蓄能这样大型的基建工程项目,因为主要是央国企在布局建设。
没想到,当很多商业领袖还在代表自己的行业找国家要政策、要支持的时候,刘汉元和通威想到的已经不只是光伏行业自己了,而是站在国家、站在全局的高度,俯瞰中国以新能源为主体的新型电力系统还需要做好哪些工作。
事实上,也只有整个新型电力系统发展好了,这个系统内的每个细分行业、每个企业,才能有更美好的未来。
可以说,在光伏“之外”,思考中国还需要做好哪些工作的刘汉元和通威,做的是长期主义的规划。
更难得是,光伏行业现在的日子并不好过。
中国光伏冠绝全球这已经是毋庸置疑的了。不过,当下阶段性地产能过剩,早晚会迎来落后产能的出清。在光伏行业面临集体“寒冬”的当下,一个光伏企业家不为自己产业呼吁,还能站在全局谋划,能做到这一点是殊为不易的。
前面我们大篇幅讲了抽水储能的好处,其实,抽水储能也面临很大的挑战。正如刘汉元的议案中所说,国内抽水储能产业,当下面临三大问题:
第一,抽水储能的发展规模,远远跟不上新能源发电装机增长的速度。
截至2023年9月底,中国抽水蓄能已建装机规模仅有5000万千瓦,在电力装机中的占比不到2%。靠这点储能,国内新能源产业怎么能赢麻呢?
第二,抽水储能存在空间上的矛盾。
粤港澳大湾区,占中国国土面积总量不到1%,但是靠近用电市场,抽水蓄能装机量接近全国装机总量的1/5。而广阔的西北、华东、华北这些地方,抽水蓄能的发展严重滞后。
第三,就是经济发展和环境保护的问题如何协调。
比如,在类似雅砻江这样水风光资源条件都较好的地区,是否可以考虑推广抽水蓄能与风电、光伏的一体化建设,对这类项目的生态保护问题如何进行规划。
无论存在多少困难,我们都要充分意识到,中国抽水蓄能产业已经是一个势不可挡的重点行业。因为这是事关能源安全的大事。
有件事,值得反复提醒,中国的石油70%依赖于进口,这是我们能源安全无法回避的痛。
而过去我们是利用时间能源来发电,是生物质在地下沉积几十亿年形成的化石能源,我们在极短时间内通过燃烧的方式,让它们的能量得到集中释放,支撑工业革命以后人类对能源爆炸式增长的需求。
在未来,我们在走向碳中和的路上,我们将大范围地利用空间能源——光伏、风电、水电、抽水蓄能、大范围的电化学储能……它们单位面积土地上可以利用的功率比化石能源矿产更低,但利用它们不是一次性开采式地竭泽而渔,而是绵延不绝的久久为功,是功在当代,利在千秋。
并且在开发可再生能源的过程中,我们有着得天独厚的优势:中国不仅是全世界国土面积第三的国家,而且是一个地理环境丰富多样的国家。抽水蓄能就是中国利用好空间能源的一种极佳的形式,这一种空间能源恰恰弥补了光伏、风电这些空间能源间歇性、波动性强的特点,让不同的空间能源交错互补,共同形成可以大范围替代化石能源的稳定能源供给。
总书记说,绿水青山,都是金山银山。在新能源时代,祖国的山川河流、草原沙漠,皆可为我所用。
大国能源,要有纵横捭阖、吞吐四方的气魄。不要把新能源的目光局限在光伏、风电上,未来40年的碳中和之路,抽水蓄能必将大有可为、大放异彩。