碳中和——未来40年最大的机遇(二)
我国的双碳目标为在2030年前碳达峰,在2060年前实现碳中和,这个目标相对于目前世界上的几大主要经济体而言,是要求最高,时间最紧迫的。
而目前我国的能源结构中,非化石能源占比仅仅为15.9%,清洁能源(包括水电)发电量占比36%,煤炭占比52%。
为助力实现双碳目标,在能源的供给端,提高可再生能源在电力供应和终端消费中的占比,是实现双碳目标最有效的途径。
但以风电、光伏为代表的电源侧可再生能源波动性强,不能持续稳定提供电能,这就引出了下一个亟待解决的问题——储能。
2.1 储能的必要性
近年来,随着光伏组件的成本进一步下探,无补贴下光伏电站已经可以盈利,大量资本涌入光伏产业,从生产到运营,整个光伏行业规模大幅度增长,但同时也带来了一个问题,那就是光伏只能在白天发电,晚上怎么办?风机只能在有风的情况下转动,没风的时候又怎么办?
每日风速波动较大
随着可再生能源(风电光伏)的用电量占比不断提升,风电和光伏的不稳定性带来的不单单是短时的无电可用,其波动性对于电网的冲击会引起配电网潮流变化,影响电能质量(电压、频率、波形),对电网侧和用户侧都有较大的影响。
在10年前,各地电网尚未像现在这般强大时,对于风电、光伏之类的垃圾电,电网公司向来是拒绝的,这也是为何在用电量较少的省份,弃风弃光限电的情况很多。
而将短时超发(用不完)的电储存起来,在没电的时候(晚上或者无风的时候)将这部分电能持续输出上网,就可以避免出现上述情况。
2.2 储能如何盈利
储能以前一直是政治任务,因为挣不了钱啊,但目前技术已经达到了将要盈利的瓶颈,国家就开始往储能行业里加火了。
随后没过几天,又出台了提高分时电价的政策:
文件的主旨就是继续拉开平峰和高峰时期的电价,条件具备区域,分时电价差距可达到4倍。 这两份文件一明一暗,都是在鼓励发展储能行业,在技术变革的前夕,政策层层加码,相信储能行业实现全面盈利只是时间问题。
目前大型电站并网侧的储能电站,在财务测算上,已经能实现盈利,只是以目前峰谷电的差价,盈利能力大概和存定期差不多。
2.3 电网侧储能
电网侧储能的主要作用就是调峰调频,保证用户用电质量,而最常见的用来调峰调频的手段就是抽水蓄能电站。
8月6日,国家能源局综合司印发关于征求对《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿)的函,提出到2035年我国抽水蓄能装机规模将增加到3亿千瓦,相对2020年将增长10倍,远超市场预期。此前业内预期2030年我国抽水蓄能总装机达到1.13亿千瓦,到2060年底总装机达到1.8亿千瓦。这意味着,到2030年投产总规划就将远远超过此前2060年的目标。抽水蓄能迎发展窗口期。
大规模的抽水蓄能电站投运,将大大增强现有电网的调峰能力,增加电网对可再生能源的消纳能力,最终提高我国电网用电中的清洁能源占比。
抽水蓄能是当前最成熟、装机最多的主流储能技术,在各种储能技术中度电成本最低,如上图所示,抽水蓄能电站由2个高度不同的水库组成,连接上下两个水库的是输水系统和发电机组。
在电网负荷低谷时段,电站利用廉价的谷电,将下水库里的水抽到上水库中储存起来,也就是将电能转化为重力势能。而等到电网负荷的高峰时段,电站再放出上水库的蓄水发电,这样就能以高价卖电。
抽水蓄能电站的缺点也显而易见,受地形影响较大,在地形复杂的情况下,建设成本会大幅上升,工期大约持续5-8年,而且电站建成后,由于长距离的管道输送和多个水轮机配合,机械能量损失较高,能量储存效率约70%。
目前国内做抽水蓄能电站的主要是各大地方电网公司,电站建设过程中所需的设计、施工或者总包方,几乎由一家央企垄断——中国电建。
中国电建公司囊括了中国几乎所有的头部水电系设计院,其中最为著名的是位于杭州的华东勘测设计研究院,其一年的营收就在百亿往上,超过了大部分上市公司。
其抽水蓄能市场占有率在国内达到了80%,全球达到了50%,可以说是当之无愧的 中国水电建设 第一股。
抽水蓄能电站的主设备为水轮机,在这方面,传统的汽轮机厂都有较为实力沉淀,比如东方电气和哈尔滨电气,但水轮机作为成熟的发电设备,技术已经较为成熟,在价格上少有溢价。
2.3 电源侧储能
2.3.1 其他储能形式
抽水蓄能电站属于机械储能的一种,其他较为成熟的机械储能方式还有:飞轮储能、压缩空气储能等等。
而根据储能介质不同,储能还可以分为电化学储能、化学储能、热储能及电磁储能等,但截至目前,机械储能依旧是其中最成熟,成本最低的储能方式。
电化学储能 的应用目前最为广泛也最有前景,新能源车产业链的核心部件,动力电池就是电化学储能应用的一种,按照介质不同,可分为锂离子电池、铅酸电池、钠离子电池等。
化学储能 概念简单,但操作过程异常复杂。顾名思义就是将电能转换为化学能储存起来,最常见的就是电解水制氢。
热储能 ,典型的应用就是光热电站,将阳光聚集后,把作为介质的熔盐融化,吸收大量热量,熔盐再继续加热水,形成水蒸气,推动汽轮机发电。太阳下山后,电站可以继续利用融化的熔盐所储存的热量来发电, 光热电站是为数不多的可以稳定供能的新能源电站。
某50MW光热电站效果图
电磁储能 ,主要有超导储能、电容储能、超级电容器储能等,其储能效率高,但距离实际应用还相当遥远。
目前电源侧的储能主要以电化学储能和化学储能为主,分别对应了并网型电站和分布式电站两种电站形式。
2.3.2 电化学储能
目前各地新上的集中式(并网型)新能源电站都要求适配储能,这部分储能主要是为在新能源电站波动较大时储能使用,由于集中式电站的上网电价均是固定的,其不存在利用峰谷电价差价盈利的情况,主要是增加电站上网电量,提高电站营收。
同时,在电网侧,也有大量的储能电站上马,其作用和抽水蓄能相同,调峰调频,其盈利模式就是对电能的低买高卖。
图片摘自某券商研报
这部分储能主要以电化学储能为主,而电化学储能中较为有前景的是:锂离子电池和钠离子电池。
以锂离子电池为代表,简单讲一下电化学储能的优劣:
1、成本下降迅速
在政策利好的推动下,这几年锂电的度电成本下降飞快,目前已经有成熟的锂电储能电站应用,在特定电价条件下,储能电站的内部收益率(IRR)可以达到8%,已经够着了大部分国企央企投项目的最低标准。
2、 几乎不受场地条件约束
化学储能需要较大的场地和较高的安全生产标准,而锂电储能因为能量密度相对较低,体积也较小,对场地要求较低,适合在工业园区、充电站、高端仪器设备等场所应用。
3、成本下降恐怕进入瓶颈
锂矿资源有限,可以预见,按照目前的速度发展,不远的将来,锂电将会由于上游材料价格的上涨,而进入瓶颈,锂电的度电成本不可能保持目前的趋势下降。
4、能量密度提升陷入瓶颈
虽然锂电的能量密度在过去的几年已经得到了大幅度提升,但相较于人类对能源的利用量来说,依旧太小,而锂电能量密度提升的速度并不像半导体那样成指数式增长,而是缓慢得正比例提高,锂电能量密度的提升可能跟不上人类对储能容量的需求。
钠离子电池相较于锂离子电池的优势在于成本低,且钠的储量远大于锂(已探明储量约是锂的420倍),未来有大规模应用的可能,但钠离子电池目前的可重复充放电使用的次数仍然偏低,能量密度较小,还不具备经济性。
而锂电池的优势在于,随着新能源车的普及未来电动车所装备的动力电池退役后,可以继续用作储能电池使用。
在电化学储能领域,宁德时代是当之无愧的绝对龙头,其不但在近期发布了钠离子电池,且中报显示宁德时代的储能业务相比2020年,增长超过了7倍。
从宁德时代的身上,我们足以预见,未来的电化学储能市场将极为广阔。
2.3.3 化学储能
化学储能主要以制氢储能为主,对于氢储能,比较直接的盈利模式是由化工企业投资新建分布式光伏电站,利用光伏制氢,而氢气正好是大部分化工企业的制造原材料,比如氢制乙烯。
在光照条件不错又富含水资源的区域,化工企业很容易降低制造成本,从而盈利。
此外,还有海上风电制氢应用于沿海化工厂生产的,电解水制氢制甲醇作为燃料电池燃料的,盈利能力完全取决于自然条件(风/光资源以及运输管道长度)。
关于氢能产业链的分析由于篇幅不再展开,感兴趣的可以看往期文章,在未来新能源+氢储能的分布式电站建设,一定是一个重要的发展方向:
未来尚远——氢能源产业链简析
2.4 用户侧储能
用户侧储能目前以电化学储能为主,随着应用端电动车的普及,用户侧储能的需求缺口会越来越大。
做个简单的计算题:现在很多人都用上了电动车,一台电动车如果使用快充,大概1小时就能达到其电量的75%,而充电桩的功率大约为100-200kw,也就是1小时100度到200度电,在电动车尚没有全面普及前,这点小功率对于电网洒洒水而已。
但要是当一个几十万(百万)人口的十八线小县城全面普及电动车后,几千(万)辆车同时充电的场面,瞬时功率会达到一个恐怖的数值,大部分县一级的电网都承受不住如此高功率的冲击。
因此一些分布式的充电桩运营公司就应运而生,比如宁德时代投资的主打储充检一体化运营的快卜 科技 。
将光伏、电化学储能、充电桩结合在一起,不但可以大幅度降低充电站的运营成本(不需要向电网买电),还可以缩短充电站的建设审批时间(不需要获得电网配电许可),不过新增的光伏组件和电化学储能设备也会大幅度增加充电站的建设成本。
其他用户侧的应用,比如大型设备UPS,工业园区储能电站等,还有很多,就不一一举例了。
储能形式多样,这里主要分析最具前景的电化学储能产业链。
3.1 电化学储能系统原理
其中PCS:储能变流器,连接电池系统与电网,实现直流和交流电的双向转换。
BMS:电池管理系统,用于电池的充放电管理。
BS:电池组,核心部件,主要成本就在电池上。
EMS:能量管理系统。
电化学储能系统的成本如上图所示,其中EPC指的电化学储能电站建造的总承包费用占成本的比重,可以看到整个系统中电池成本占据了一半以上,其次是PCS储能变流器,而这两项也是储能系统中技术含量最高,壁垒最厚的版块。
3.2 各板块龙头
储能电池代表企业:宁德时代 、 派能 科技 、 比亚迪 、 亿纬锂能 。
宁德时代:无可争议的绝对龙头,中报显示储能业务同比增长7倍以上,在电池领域拥有绝对的话语权。
亿纬锂能:在5G和风光电站储能方面发展迅速,但依旧属于二线电池厂中的第一位。
比亚迪:全产业链覆盖,技术沉淀深厚,海外市场亮眼,但主业是整车,储能业务弹性可能一般。
派能 科技 :储能业务纯正,专注用户侧储能,目前业绩释放一般。
PCS(储能逆变器):阳光电源、固德威、锦浪 科技
阳光电源:储能逆变器和储能系统双龙头,在全球逆变器市场都处于龙头地位。
固德威:和派能 科技 类似,专注于用户侧储能逆变器市场。
锦浪 科技 :逆变器领域的新秀,发展没几年就从阳光电源手下抢来不少国内市场,后市可期。
系统集成:盛弘股份。
EPC:永福股份,垃圾,就是个破设计院,要不是宁德时代入股,就是个渣渣。
今天文章写得有点长,产业链部分简单了些,储能截止目前是在政策扶持下,刚刚能够实现国企投资需求的水平(大概就比定期强一点的收益率),离全面爆发尚远。
如果要投资储能领域,最先爆发的必然是价值量最高的电池和逆变器,至于其他,尽量别碰。
1、扩大居民参与需求响应的条件,鼓励引导居民用户主动参与意识,鼓励居民用户通过负荷集成商申请参与需求响应,具备智能家居控制系统或空调(家庭制冷/取暖设备)远程控制系统的居民用户,可通过需求响应平台申请参与需求响应。
2、鼓励储能、充电桩等直接运营及收益方以独立户号参与需求响应,区别于关联用户营销户号,提升参与需求响应积极性。
在需求响应可中断电价标准中增加响应速度系数
为更好的应对因新能源出力日内波动等突发情况导致的时段性电力供需矛盾,用户可在较短时间内完成与电网互动,弥补电力平衡缺口尤为重要,近年来我省重点加强了各地用户“快上快下”负荷调节能力建设。将需求响应可中断负荷电价响应速度系数由原来的3挡细分为6挡,可以更好的激励用户进一步提升响应速度,实现“快上快下”错避峰。
按此计算,普通用户需求响应可中断负荷电价最高为45元/千瓦。
对通过需求响应临时性增加(填谷)负荷,促进可再生能源电力消纳,执行可再生能源消纳补贴。约定响应谷时段可再生能源消纳补贴为5元/千瓦,平时段补贴为8元/千瓦。
明确尖峰电价收支平衡原则
尖峰电价增收的资金用于需求响应可中断电价和可再生能源消纳补贴的支出,按照公平、公开、透明原则安排使用。当年尖峰电价增收资金大于需求响应补贴需支出总额时,按照电价标准予以补贴,尖峰电价资金可跨年滚动使用;当年尖峰电价增收资金小于需求响应补贴需支出总额时,按照尖峰电价增收与补贴发放收支平衡原则,对补贴发放按比例折算。
详情如下:
江苏省电力需求响应实施细则
(修订征求意见稿)
为进一步深化电力需求侧管理,优化资源配置,促进清洁能源消纳,保障电力系统安全、平稳、绿色、高效运行,推动能源高质量发展,根据国家《关于深入推进供给侧结构性改革做好新形势下电力需求侧管理工作的通知》(发改运行规〔2017〕1690号)、《电力需求侧管理办法(修定版)》、《有序用电管理办法》和《国家发改委关于江苏省实施季节性尖峰电价有关问题的复函》(发改价格〔2015〕1028号)《关于认真做好2022年迎峰度冬电力供应保障工作的通知》等文件,结合我省近年来开展电力需求响应工作实际和市场化改革情况,制订本实施细则。
一、实施需求响应的意义
需求响应是指电力市场价格明显升高(降低)或系统安全可靠性存在风险时,电力用户根据价格信号或激励措施,改变其用电行为,减少(增加)用电,从而促进电力供需平衡、保障电网稳定运行。
近年来,受电力需求刚性增长和近年来省内大型支撑性电源投产不足影响,全省电力供需总体趋紧。叠加冬季极端寒潮天气、夏季持续高温等因素影响,电力保供压力不断增大。主要呈现以下特点:一是电力供需总体处于“紧平衡、硬缺口”态势。近两年迎峰度夏(冬)用电高峰时期,我省电力供需总体处于“紧平衡、硬缺口”态势,局部短时段“缺电力”的现象频发,对保障大电网安全稳定运行,提升快速应急响应能力提出了更高要求。二是尖峰负荷供需矛盾突出。江苏电网近5年最高负荷95%以上尖峰负荷平均持续时间仅有35.6小时左右,为解决不足50小时的电网尖峰负荷缺口配置发供电资源既不经济也不科学,尖峰负荷供需矛盾凸显。三是新能源出力具有较强的波动性和间歇性。目前省内风电、光伏等新能源发电比例显著提高,总装机容量达到4370万千瓦。其出力与天气变化耦合紧密,风电出力最大时可达1924万千瓦,最小时仅有4.5万千瓦;光伏出力白天最大时可达1376万千瓦(全口径),晚间为0,大大增加电力平衡难度。四是空调、采暖等负荷逐年增长,加剧电网季节性峰谷差。近几年,第三产业及居民采暖、制冷负荷飞速增长,2022年夏季持续高温天气下,全省最高空调负荷约6000万千瓦,达到最高调度负荷49%,在全额保障大民生用电的原则下,电网调峰困难问题更加突出。
尽管通过传统的行政管理手段能够有效控制用电负荷,达到保障供用电秩序稳定的目的,但在一定程度上将对工业生产造成一定的影响,组织协调实施难度不断加大,同时也难以适应当前稳中求进的经济社会发展工作大局。因此,通过实施需求响应,运用经济杠杆,引导电力用户提高电能精细化管理水平,主动开展需求响应削峰填谷,最大限度的减小缺电对企业生产经营活动的影响,对切实做到保电力安全与保经济增长统筹兼顾,优化资源配置,提高全系统能源效率具有十分重要的意义。
二、实施原则与目标
(一)实施原则
需求响应工作坚持“安全可靠、公正平等、开放透明”的原则。安全可靠是需求响应量建设和响应执行的基础,既要保障电网运行稳定可靠,也要保障企业生产安全运行;公正平等原则是保障需求响应工作有效开展的前提,在实施过程中严格按照相关法律政策和约定规则公正执行,对所有参与用户公平公正;开放透明原则是保障需求响应工作持续推进的关键,参与规则简单清晰,面向社会公开,鼓励广大用户自愿参与。
(二)工作目标
一是建立完善需求响应体系。体系包括市场模式、响应规则、技术架构、数据管理等,实现用电与电网之间互联互通互动,促进电力资源优化配置,推动负荷管理科学化、用电服务个性化。
二是缓解电力供需矛盾。将市场化的需求响应作为需求侧负荷管理的前置手段和柔性措施,优先通过开展需求响应缓解供需矛盾,尽可能保障企业生产经营活动的正常开展,维护供用电秩序的稳定。
三是削减尖峰负荷。形成最大用电负荷5%以上的需求响应能力,当电网备用容量不足、局部过载或是峰谷差过大时,通过引导用户开展需求响应实现移峰填谷,减小峰谷差,提高电网负荷率和运行效率。
四是引导用户实施精细化负荷管理。大力推进企业电能管理系统建设,实现对参与响应的用电线路和设备在线监测,结合监测数据和能效分析,开展用户电力负荷优化,提高电能管理水平。
五是促进可再生能源消纳。建立可再生能源消纳激励机制,鼓励引导用户以填谷为目的主动提升负荷,更低成本、更环保地提高电力系统灵活性,适应可再生能源的波动性,充分保障可再生能源的正常消纳。
三、实施内容
(一)申请条件
申请参与需求响应的电力用户应满足以下条件:
1.具有独立省内电力营销户号;
2.非居民用户应具备完善的负荷管理设施及用户侧开关设备,且运行状态良好。
3.已实现电能在线监测,并接入江苏省电力需求侧管理平台和新型电力负荷管理系统。
4.鼓励居民用户通过负荷集成商申请参与需求响应,具备智能家居控制系统或空调(家庭制冷/取暖设备)远程控制系统的居民用户,可通过需求响应平台申请参与需求响应。
5.工业企业需符合国家相关产业政策和环保政策,具有较高的能源管理和利用水平。
6.负荷集成商作为单个用户申请参与需求响应,其集成的电力用户需满足上述条件。
7.拥有储能、充电桩设施、数据中心、基站等其他具备可中断负荷的用户和运营商可以独立户号参与需求响应。
8.鼓励智能家居企业等成为负荷集成商,参与需求响应。
(二)响应方式
需求响应分为约定需求响应和实时需求响应两种方式。
1.约定需求响应
在响应日或响应时段前,电力用户(负荷集成商)将收到省电力负荷管理中心通过新型电力负荷管理系统、手机APP、电话等多种方式发出的响应执行通知,告知响应时间段及响应量。电力用户(负荷集成商)在确定参与响应后,可协商确定计划响应量,并在响应时段自行调整用电负荷完成响应过程。
参与约定需求响应的用电设备须实现用电信息在线监测(数据采集周期为15分钟,包括用电信息采集系统、调度系统、调度一体化电量系统),并接入省电力需求侧管理平台。
2.实时需求响应
参与实时需求响应的设备应具备可立即中断或快速中断的负荷特性,响应方式以自动需求响应为主。省电力负荷管理中心通过江苏省电力需求侧管理平台或新型电力负荷管理系统以完全自动化(或半自动化)方式内与电力用户(负荷集成商)电能管理系统(生产管理系统、自动化系统、控制系统)、智能家居管理系统等完成指令发送、响应量确认和负荷下降全过程,响应速度应至少达到分钟级。
参与实时需求响应的用电设备应具备以下能力:
(1)在线监测:数据采集周期为30秒(包括用电信息采集系统、调度系统、调度一体化电量系统),上报江苏省电力需求侧管理平台。
(2)远程控制:可接收江苏省电力需求侧管理平台发出的负荷调控指令并及时执行。
(3)响应状态设置:出于安全性或经济性考虑,电力用户(负荷集成商)有权根据实际情况改变特定线路或设备的响应状态(参与或不参与响应),并通过系统接口实时告知江苏省电力需求侧管理平台。
(4)对用电线路或设备的负荷调控,可通过加装专用的远程控制终端或与电能管理系统(生产管理系统、自动化系统、控制系统)、智能家居管理系统等实现对接。实时需求响应过程必须确保安全,须充分考虑生产工艺、流程实际情况,结合用电设备运行特征,在要求响应时段内实现用电负荷科学有序调控。
(5)通信报文加密:监测数据上报及控制指令下发报文均按系统要求进行加密。(居民家庭用电参与实时需求响应暂不做此要求)。
出于用电安全考虑,省电力负荷管理中心在响应结束后只发出响应解除通知,不发送自动复电指令,各电力用户(负荷集成商)在收到响应解除通知后自行复电。
(三)响应原则
1.各地每年完成协议签订的需求响应可中断负荷容量应达到当年预计响应目标的150%,作为需求响应能力储备。
2.单个工业用户约定响应量一般为该企业最高用电负荷的5%-20%;如遇极端天气、设备突发故障、新能源出力大幅波动等不可抗力情况下,原则上在不影响企业用电安全前提下,约定响应量不受限制。
3.负荷集成商视为单个用户参与需求响应,每个负荷集成商约定的响应量原则上不小于1万千瓦。
4.约定和实时需求响应原则上1天不多于2次、每次不超过2小时。如遇极端天气、设备突发故障、新能源出力大幅波动等不可抗力情况下,按照调度指令执行。
5.居民用户原则上由负荷集成商代理参与实时需求响应。
6.若用户委托负荷集成商参与需求响应,应与负荷集成商签订需求响应可中断负荷业务委托协议,确定参与的设备以及负荷量,明确安全责任,并将协议上传至需求响应平台。
(四)响应启动条件
1.削峰需求响应启动条件
(1)全省或部分供电分区呈现电力供需平衡缺口时(但不包含发生全网或局部电网紧急事故状态下的电力缺口情况);
(2)全网用电负荷达到上一年度最高负荷的95%以上,或系统峰谷差率达到20%及以上;
(3)电网备用容量不足或局部负荷过载;
2.填谷需求响应启动条件
当用电负荷水平较低,电网调差能力不能适应峰谷差及可再生能源波动性、间歇性影响,难以保证电网安全稳定运行时,可启动填谷需求响应。
(五)响应实施
1、响应邀约
按照“一次申报、阶段邀约、随时调用”原则,电力用户(负荷集成商)每年年初根据自身实际自愿申报参与需求响应,省负荷管理中心分别在迎峰度夏和度冬前对申报成功的用户进行阶段性响应邀约(邀约时段一般为迎峰度夏和度冬相对应的时间节点),用户可再次确认参与响应的容量和时段,用户应邀后省电力负荷管理中心可根据电力供需形势随时调用需求响应资源。
2、响应启动
电力公司根据电力平衡缺口情况向省发改委提出需求响应启动申请,经同意后,省电力负荷管理中心向新型电力负荷管理系统发布各地需求响应调控指标信息,系统自动确定响应范围后通过新型电力负荷管理系统、手机APP、智能语音、电话等方式向用户(负荷集成商)发布响应执行通知,告知其负荷基线、响应量、响应时段。
当满足以下条件时,各设区市有权限自行启动需求响应执行,但事后必须向省发改委、省电力公司报备:地区或电网分区呈现供电缺口,且在当年省级调度或地区调度电网年度运行方式中已备案。
地市供电公司提出的需求响应启动请求经市发改委确认后,由地市发改委、供电公司根据实际需要确定负荷削减响应量,并向范围内的所有签约用户和负荷集成商发出响应通知。为统筹平衡全省需求响应资金使用,设区市自主发起的需求响应原则上全年不超过5次,否则需报省发改委、省电力公司同意后再实施。
3.响应量确认
收到需求响应通知的电力用户和负荷集成商应及时反馈是否参与响应及响应量,未反馈视为放弃参与。市电力负荷管理中心根据反馈信息统计汇总响应量,并决定是否扩大响应范围;响应量确认后,市电力负荷管理中心及时将信息反馈上报至省电力负荷管理中心。
4.响应执行
约定需求响应由电力用户和负荷集成商按照约定时间和容量执行已提前制定的需求响应方案。
实时需求响应电力用户(负荷集成商)的电能管理系统(生产管理系统、自动化系统、控制系统)或控制终端在接收到需求响应平台发出的响应指令后的1分钟内开始执行,在响应时段内完成响应负荷的调控。
约定响应结束时间为到达约定响应时刻,实时响应结束时间为下发允许恢复指令时刻。对于未按约定履行到位,且对电网安全产生严重影响的企业,纳入诚信评价体系,经向省发改委报备后可随时转为有序有电方式执行。
(六)效果评估
1.基线计算方法
约定需求响应选择电力用户在执行日前5个正常用电工作日所对应响应时段的负荷曲线(采集周期为15分钟)作为基线;实时需求响应选择电力用户在需求响应执行前2小时的负荷曲线(采集周期为30秒)作为基线。
负荷集成商的基线,以其集成的全体用户的基线合计得出。基线中出现的最大负荷称为基线最大负荷,根据基线计算出的平均负荷称为基线平均负荷。
其中以提升用电负荷为目标的填谷需求响应,基线一般选取相似日相应低谷时段负荷曲线(采集周期为15分钟)作为基线,具体将在响应邀约中予以明确;
2.评估标准
(1)通过新型电力负荷管理系统实时监测、自动记录并判断需求响应实施效果。省电力公司用电信息采集系统、调度系统、调度一体化电量系统等为核定用户关口负荷响应量和响应时间提供数据支撑。
(2)通过需求响应削减用电负荷时,电力用户(负荷集成商)在需求响应过程中如同时满足①响应时段最大负荷低于基线最大负荷;②响应时段平均负荷低于基线平均负荷,其差值大于等于响应量确认值的60%,则视为有效响应,否则视为无效响应。
(七)需求响应可中断负荷电价
1.对通过需求响应临时性减少(错避峰)的负荷按照其响应调控时间和响应速度执行可中断负荷电价。需求响应可中断负荷电价为调控时长对应电价标准乘以响应速度系数。
2.对通过需求响应临时性增加(填谷)负荷,促进可再生能源电力消纳,执行可再生能源消纳补贴。约定响应谷时段可再生能源消纳补贴为5元/千瓦,平时段补贴为8元/千瓦。
3.当地区电网需求小于申报容量时采用竞价模式,竞价上限不高于需求响应可中断负荷电价和可再生能源消纳补贴电价标准,优先选择申报价格低、响应容量大的用户(负荷集成商)参与响应。
4.尖峰电价增收的资金用于需求响应可中断电价和可再生能源消纳补贴的支出,按照公平、公开、透明原则安排使用。当年尖峰电价增收资金大于需求响应补贴需支出总额时,按照电价标准予以补贴,尖峰电价资金可跨年滚动使用;当年尖峰电价增收资金小于需求响应补贴需支出总额时,按照尖峰电价增收与补贴发放收支平衡原则,对补贴发放按比例折算。
5.负荷集成商视为单个用户参与响应,负荷集成商与电力用户的补贴分享比例由双方市场化协商确定。
6.负荷集成商和电力用户参与需求响应所得激励资金应优先用于电能在线监测系统建设,实现响应点的数据实时采集,并接入国家(省)电力需求侧管理在线监测平台。鼓励电能在线监测系统与工业自动化系统集成对接,促进实时自动需求响应能力建设。
(八)实施系统架构
需求响应的启动、沟通、执行和效果评估等各环节均需要数据和技术平台的支撑,整个响应过程涉及国家(省)电力需求侧管理平台、新型电力负荷管理系统、需求响应平台、负荷集成商电能管理系统以及电力用户电能管理系统(或需求响应系统等)等,其实施系统基本架构如下图:
其中,新型电力负荷管理系统提供用户关口负荷数据的监测,是统计约定响应实际效果的重要依据;国家(省)电力需求侧管理在线监测平台对响应点的实时负荷数据进行监测,是判定实时响应是否有效执行的重要依据。省电力负荷管理中心借助新型电力负荷管理系统,与电力用户(负荷集成商)实时双向互动,实现需求响应过程的组织协调。
四、有关工作流程
(一)组织申报
省发改委会同省电力公司根据电力供需形势编制年度需求响应方案,各设区市发改委、供电公司按照年度方案积极组织电力用户及负荷集成商申报需求响应。
1.自愿参与:原则上每年3月至5月期间,符合申报条件的电力用户(负荷集成商),可通过省电力需求侧管理平台中的需求响应平台进行网上申请,填写需求响应申请单并上传相关资料。电力负荷管理中心可根据电力供需情况在其他时段组织电力用户动态补报。
2、审核评估:各设区市发改委会同供电公司对申报用户进行资格审核和需求响应能力评估确认,负荷集成商由省发展改革委会同省电力公司审核。用户(负荷集成商)必须通过省负荷管理中心对负荷管理装置、能源管理系统以及参与响应设备运行状况的检查。
3.签订协议:省电力需求侧管理平台对通过审核的用户(负荷集成商)予以公示,公示结束后,需求响应平台自动生成用户(负荷集成商)、省(市)发改委、省(市)电力(供电)公司需求响应三方协议,具备三方电子签章,不需线下签订。
若用户委托负荷集成商参与需求响应,应与负荷集成商签订需求响应可中断负荷业务委托协议,确定参与的设备以及负荷量,明确安全责任,并将协议上传至需求响应平台。
(二)响应效果确认
1、核定:需求响应执行的次月,各市发改委、供电公司和负荷集成商根据效果评估标准,结合用户执行实际以及系统监测数据分别对独立用户和集成商子用户实际需求响应负荷容量进行效果核定和统计汇总,并盖章上报省发展改革委、省供电公司。负荷集成商集成响应效果核定由省发展改革委会同省电力公司负责。
2、公示:省电力负荷管理中心将经核定后的用户响应负荷容量予以公示,公示期7个工作日。并通过省电力需求侧管理平台、手机APP、电话等多种方式告知用户(负荷集成商),用户(负荷集成商)对响应评估情况如有疑议可提出申诉,省电力负荷管理中心将对响应结果进行复核,如确有错误,应予以修正并告知相关地市或负荷集成商。
3、归档:省电力负荷管理中心将公示完毕后的用户数据报送省电力公司和省发改委,并将最终结果归档。
(三)激励资金核发
1.测算
需求响应执行次月,省发改委会同省电力公司根据需求响应执行情况和尖峰电价资金增收情况按照当年收支平衡原则确定需求响应激励资金兑付总体方案。省电力公司根据总体方案完成对每个用户和负荷集成商激励资金的测算,并于7个工作日内报送省发改委。
2.结算
省发改委对省电力公司上报的用户(负荷集成商)激励资金金额进行审核确认后,省电力公司于10个工作日内完成相关资金结算和兑现。
3.资金管理
省电力公司、省电力负荷管理中心完成年度资金结算后,应将实施尖峰电价年度增收费用、实施需求响应可中断电价和可再生能源消纳补贴支出费用以及年度总体收支情况报送省发改委。省发改委适时对资金管理情况进行监督检查。
五、保障措施
(一)职责分工
需求响应组织实施工作由省发改委、省电力公司、省(市)电力负荷管理中心、各设区市发改委和供电公司、电力用户和负荷集成商等协同完成。
1.省发改委牵头研究完善需求响应实施细则。省电力负荷管理中心指导各设区市电力负荷管理中心在年度需求侧保供方案中同步完成需求响应方案编制。
2.省发改委、省电力公司负责需求响应整体组织协调,指导设区市发改委和供电公司做好参与需求响应用户的筛选、审核和协议签订工作;对需求响应组织实施不力的各设区市发改委和供电公司,将采取相应的惩罚措施,纳入本单位绩效考核。
3.省(市)电力负荷管理中心负责需求响应具体执行和实施效果评估;
4.用户(负荷集成商)负责制定自身需求响应预案,履约实施响应,对执行不力的用户,各设区市发改委可将其转为有序用电用户,供电公司负责提供技术保障。
(二)系统运行保障
1.省电力公司负责需求响应签约用户(包括负荷集成商聚合的用户)负荷管理装置的运维工作,指导市供电公司确保数据监测的准确性和实时性,及时消除数据异常或通讯不畅等故障。
2.需求响应签约用户应保证其负荷管理装置、电能管理系统正常运行,将用电设备监测数据实时传送至省电力需求侧管理平台和新型电力负荷管理系统。
3.负荷集成商应保证其所属用户的负荷管理装置、电能管理系统正常运行,将用电设备监测数据实时传送至省电力需求侧管理平台和新型电力负荷管理系统。
4.省电力负荷管理中心应保障省电力需求侧管理平台和新型电力负荷管理系统稳定运行,确保与用户(负荷集成商)之间的信息传输正确无误。
(三)监督检查
1.省发改委、各设区市发改委负责对省电力公司、各市供电公司、电力负荷管理中心及负荷集成商在需求响应实施过程中相关工作及成效的监督检查。
2.省电力公司负责组织各市供电公司对参与需求响应用户(包括负荷集成商聚合的用户)的负荷管理装置运行状态的监督检查。
3.电力负荷管理中心负责对参与需求响应用户(包括负荷集成商聚合的用户)的响应点设备和负荷监测装置运行状态的监督检查。
4.省发改委负责对专项资金收支情况的监督检查。
(四)评价机制
省(市)电力负荷管理中心负责对用户(负荷集成商)需求响应执行全过程进行效果评价,省发改委、省电力公司分别将各市发展改革委、供电公司需求响应组织实施成效纳入本单位绩效考核指标体系。
各设区市发改委完善对属地独立用户需求响应效果评价机制和奖惩措施,鼓励在省级需求响应可中断电价的基础上进一步出台激励措施和将用户(负荷集成商)需求响应履约执行情况纳入企业征信。
特点是:
1)资源丰富,普遍具备可再生特性,可供人类永续利用;
2)能量密度低,开发利用需要较大空间;
3)不含碳或含碳量很少,对环境影响小;
4)分布广,有利于小规模分散利用;
5)间断式供应,波动性大,对持续供能不利;
6)除水电外,可再生能源的开发利用成本较化石能源高。
可再生能源包括:太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等。
特点是它们在自然界可以循环再生。
共性:优于不可再生能源
火电短期内的前景依然会好于清洁能源(仅含水电、风电、光伏和燃气发电)。
原因有以下几点:
1、规模
单个项目火电的装机规模远大于清洁能源,随随便便一个火电项目就是几十万千瓦的装机,内陆风电一般都5万千瓦上下一期(分散式更小),光伏一般2~3万千瓦一期(屋面式分布式光伏基本都在1万千瓦上下),小水电一般也就5万以下装机;分布式能源站(即燃气发电)一般是冷热电三联供,其的装机受制于供热需求。
2、调度
火电机组出力的可控性要好于风电和光伏,不,换个说法,其实就是风电和光伏木有调节的方式,所谓的调节基本就是在弃风弃光,不能调峰是电网不喜欢风电光伏的原因之一。
3、电网购电价格
火电的标杆电价低,这个是主要原因……与光伏那接近1块的电价,风电六毛的电价相比,火电真特么便宜……同样便宜的有水电。
4、电厂度电成本
如果光伏和风电说自己的的度电成本远高于火电,分布式能源站就呵呵了……
综上所述,火电的优势在于规模大、便宜、能调峰、生产成本低,所以短期内还是有很好的前景。
以后的能源分布会呈两极化,这个我认同。当前光伏正在大力推分布式光伏发电,放宽分布式光伏的定义就是这样一种明示。将单个项目规模20MW以下,35KV以下电压等级接入,能够就地消纳的并网式光伏也算作分布式。传统的屋面式分布式是自发自用余电上网,即题主所讲路灯的例子;但是新的定义中最重要的一点不在于项目规模和电压等级,而在于就地消纳,这样某种程度上也算是自发自用(其实不是自用,只是就近用完避免线损)。
化石燃料-煤炭、石油与天然气,合计占全球现在使用能源总量的百分之八十五以上.但根据经济部能源委员会九十一年五月「台湾能源统计年报(九十年)」资料显示,在技术与成本的限制下,预估世界石油蕴藏量只可再开采四十年,天然气可开采六十二年,煤炭可开采二百二十七年,而核能发电的燃料源自铀矿,预估尚可开采七十七年,惟考虑用过之核燃料回收再处理后重复运用,则其使用年数可增加五十倍,约可达三千八百多年.可看出现在全世界依赖最深的主要能源-石油及天然气,在二十一世纪的前半,就将日趋枯竭.目前全球因为石油、天然气等能源生产设备过度投资,造成市场供过於求,因而油价尚相当稳定,但随著诸多产地蕴藏量降低甚至枯竭,全球将面临能源价格剧烈波动,将冲击全球经济发展.
二、全球能源需求的高度成长
依据美国能源部能源资讯署二OO二年三月出版之「International Energy Outlook 2002」,从一九九九年至二O二O年全球能源消费情势如下:
(一) 全球能源总消费量将成长百分之六十,其中开发中亚洲及中南美洲国家将成长一倍(每年成长百分之四;相对已开发国家每年成长百分之一点三).
(二) 石油:石油预估将成长五成九(以每年百分之二点二的成长率).此外,石油将维持占全球能源总消费量四成的比例.
(三) 天然气:争议较小的天然气将为成长最快的能源,预估将成长一倍.天然气占全球能源总消费量比重也将由百分之二十三升至百分之二十八.
(四) 煤:由於空气污染及二氧化碳排放等问题,煤炭占全球能源总消费量的比重将由百分之二十二降低到百分之二十.
(五) 核能:在政治问题影响下,全球核能发展情势尚难确立,但保守预估全球核能消费量将比现在略为成长.
(六) 再生能源(包含大水力):预估将成长百分之五十三.但再生能源占全球能源总消费量比重将由百分之九下降到百分之八.且最太阳能或风力等再生能源虽成长快速,但因其现阶段数量过少、成本高、能源密集度低且供应不稳定,因此再生能源成长动力,主要是开发中国家的大型水坝计画.
三、高度依赖石油进口的风险
石油是现代工业社会最重要、最具战略性的能源与基础原料,但全球一九七O年代两次石油危机,却导致油价暴涨及经济重挫.为避免石油问题再度冲击经济,各国曾积极寻求降低对石油的依赖度,但现在石油仍占全世界现有能源总消费量的四成,且未来二十年此趋势不会改变.
然而许多石油生产地区,尤其是中东地区,一直存在政治、外交及军事的动乱,在近期较大规模的战争就有一九八O年两伊战争、一九九O年波斯湾战争,一九九四年俄国出兵车臣,二OO一年阿富汗战争及近期可能开打的美伊战争,而其他小型区域冲突也非常多,当然这些战争背后,都存在企图掌控这些地区石油资源的因素.而每次争夺石油资源引发的动荡,使各石油进口国家经济发展及能源安全受到威胁.
为了避免受到中东地区不稳定局势影响,各石油进口国家多尝试分散石油进口来源,降低对中东石油进口的依赖,但中东地区拥有全世界三分之二油藏,且开采成本低廉,而中东以外的新油田,大多位於开采成本较高的深海和输送困难的内陆地区,故各石油进口国,未来还是无法避免中东石油进口依存度节节上升的局面.国际能源总署曾建议各石油进口国可考虑降低中东石油供应风险的方向,一是加强确保如航运与输油管等运油管道的顺畅,二是必须寻求增加原油安全存量.目前国际能源总署规范其会员国的原油储量是九十天,但为预防突发性的原油供给中断及油价急涨,此储量标准可能还会提高.
四、恐布活动增加石油及天然气输运风险及成本
自美国发生九一一恐怖攻击事件后,全球各地也陆续传出恐怖攻击行动.随著全球恐怖活动的升温,保护措施较为不足的石油及天然气供应等能源基础设施,成为恐怖分子攻击目标的可能性提高,例如二OO一年十月斯里兰卡一艘油轮遭受其境内恐怖组织攻击,二OO二年十月法国油轮在叶门遭受不明恐怖份子攻击,而在印尼十月遭受恐怖攻击后,也传出其石油及天然气设施是下一波攻击目标.各国为了预防恐怖攻击,正检讨加强能源设施的保护工作,而由於防范设施、人力及保险费用的增加,能源使用成本也面临逐渐上涨的压力.
在国际能源情势方面,石油、天然气等化石燃料,在二十一世纪前半就将枯竭,但能源需求仍持续成长,因此能源价格将剧烈波动.为了降低能源枯竭的冲击,各国企图掌控能源资源,更在近期引发多起战争.此外,自美国九一一事件后,能源设施的安全维护压力升高.化石能源危机时代的降临,能源使用成本面临上涨压力.
在我国能源情势方面,我国能源百分之九十七仰赖进口,因此化石燃料的枯竭问题与主要能源产地的动荡,都冲击我国的能源情势,使我国能源使用安全与成本受到挑战,而化石能源使用产生污染等问题所造成的外部社会成本,也越来越必须去面对.
在这种情势之下,我国的能源政策应兼顾经济发展、能源安全与环境保护,但目前政府能源政策却没有清楚蓝图,使我国相关能源立法工作、能源基础建设及国内外投资受到冲击.
根据以上结论建议如下,就能源供应稳定度与化石燃料供应问题而言,要以能源多元化及适当能源配比,尤其现阶段纳入相对供应稳定的核能,才可确保能源稳定供应.
就能源供应价格而言,我国水力与火力发电成本持续上涨,只有较便宜的核能发电成本还小幅下降.又核能发电有提拨核能后端基金来处理核废料,相对我国火力发电有高额外部社会成本.所以现阶段核能仍应是我国能源的重要选项.
就能源政策而言,目前政府应考虑长期能源供需、国际趋势及能源使用社会成本,确保我国能源政策兼顾经济发展、能源安全与环境保护,并迈向全球现阶段「低碳家园」的目标.
就长期能源发展的展望而言,虽然现阶段化石能源及核能还是必要的选择,但随著能源新科技的发展,当未来出现价格合理、可稳定供应、乾净、低社会成本的新能源或再生能源时,则不但满足我们经济发展及生活品质的需求,更将协助我国建立「非碳家园」及「非核家园」的无污染能源使用环境的终极目标.
能量转化
各种能源形式可以互相转化,在一次能源中,风、水、洋流和波浪等是以机械能(动能和位能)的形式提供的,可以利用各种风力机械(如风力机)和水力机械(如水轮机)转换为动力或电力.煤、石油和天然气等常规能源一般是通过燃烧将燃烧化学能转化为热能.热能可以直接利用,但大量的是将热能通过各种类型的热力机械(如内燃机、汽轮机和燃气轮机等)转换为动力,带动各类机械和交通运输工具工作;或是带动发电机送出电力,满足人们生活和工农业生产的需要.发电和交通运输需要的能源占能量总消费量的很大比例.据预测,20世纪末仅发电一项的能源需要量将大于一次能源开发量的40%.一次能源中转化为电力部分的比例越大,表明电气化程度越高,生产力越先进,生活水平越高.
旧燃料新能源:效率趋向100%
能源的可持续发展
必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源. 而目前人类面临的问题正是:能源资源枯竭;环境污染严重. 随着我国城镇化进程的不断推进,能源需求持续增长,能源供需矛盾也越来越突出,迫在眉睫的问题是,中国究竟该寻求一条怎样的能源可持续发展之路?业内官员和学者认为,为了实现能源的可持续发展,中国一方面必须“开源”,即开发核电、风电等新能源和可再生能源,另一方面还要“节流”,即调整能源结构,大力实施节能减排. 开发新能源和可再生能源是能源可持续发展的应有之义.我国的能源供应结构里,煤炭、石油与天然气等不可再生能源占绝大部分,新能源和可再生能源开发不足,这不仅造成环境污染等一系列问题,也严重制约能源发展,必须下大力气加快发展新能源和可再生能源,优化能源结构,增强能源供给能力,缓解压力. 我国的核电装机容量不到发电装机容量的2%,远低于世界17%的平均水平,应当采取有效的措施,解决技术路线、投资体制、燃料保障等问题,使我国核电发展的步子迈得更大一些.同时,我国的风电资源量在10亿千瓦左右,目前仅开发几百万千瓦,应当对风电发展进行正确引导,促进用电健康可持续发展. 走能源可持续发展之路,从大的能源结构来讲,还是要加快发展核电.最近一两年,从中央到国务院,都坚定了加快发展核电的信心,今年以来核电的工作力度也在加大.在今后一个时期,在优化能源结构方面,核电的比重、速度要保持相对快速的增长,规模要在短期内有比较大的提升.不光是沿海,还要逐步向中部地区发展. 节能减排是能源可持续发展的必由之路.侯云春表示,我国能源需求结构不合理突出表现在能源利用消耗高、浪费大、污染严重,缓解能源供需矛盾问题,从根本上就是大力节约和合理使用,提高其利用效率,严格控制钢铁、有色、化工、电力等高耗能产业发展,进一步淘汰落后的生产能力.同时,还要大力发展循环经济、积极开展清洁生产,全面推进管理节能,大力推广节能市场机制,促进节能发展,广泛开展全民节能活动.
1. 依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,走高效、清洁化的能源利用道路.中国有自己的国情,中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色,决定在可预见的未来,我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变,我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在,这就要求中国的能源政策,包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家.鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限,以及正处于工业化进程中等情况,应特别注意依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,寻求能源的清洁化利用,积极倡导能源、环境和经济的可持续发展. 2. 积极借鉴国际先进经验,建立和完善我国能源安全体系.为保障能源安全,我国一方面应借鉴国际先进经验,完善能源法律法规,建立能源市场信息统计体系,建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制,积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化,提高市场化程度;另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话,扩大能源供应网络,实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.新能源(或称可再生能源更贴切)主要有:太阳能、风能、地热能、生物质能等.生物质能在经过了几十年的探索后,国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展,它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源,更将会导致社会不健康发展;地热能的开发和空调的使用具有同样特性,如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏,必将引起再一次生态环境变化;而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源,他们必将成为今后替代能源主流. 太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点,应用面较广,现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电,在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%,随之而来的问题令我们意想不到,太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击,如何解决这一问题成为能源界的一大困惑. 风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台,在一百多年的发展中,一直是新能源领域的独孤求败,由于它造价相对低廉,成了各个国家争相发展的新能源首选,然而,随着大型风电场的不断增多,占用的土地也日益扩大,产生的社会矛盾日益突出,如何解决这一难题,成了我们又一困惑. 早在2001年,MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究,经过六年多研究和实践,终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广,这种系统采用了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机(H型)和太阳能发电进行10:3地结合,形成了相对稳定的电力输出.在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进行了实际应用,获得了大量可靠的使用数据.这一系统的研究成果将为我国乃至世界的新能源发展带来了新的动力. 新型垂直轴风力发电机(H型)突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点,采取了完全不同的设计理论,采用了新型结构和材料,达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能,可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合.以它为主建立的风光互补发电系统,具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点,也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响. 随着能源危机日益临近,新能源已经成为今后世界上的主要能源之一.其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活,风力发电偶尔可以看到或听到,可是它们作为新能源如何在实际中去应用?新能源的发展究竟会是怎样的格局?这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的.参考资料:民政局研究,百度百科内
新能源、常规能源、可再生能源三者均是现代社会所探索的能源种类。三者之间有3点不同:
一、三者的特点不同:
1、新能源的特点:能量密度低,开发利用需要较大空间;不含碳或含碳量很少,对环境影响小;分布广,有利于小规模分散利用;间断式供应,波动性大,对持续供能不利;除水电外,可再生能源的开发利用成本较化石能源高。
2、常规能源的特点:常规能源的储藏是有限的。
3、可再生能源的特点:属于取之不尽,用之不竭的能源,不需要人力参与便会自动再生,是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。
二、三者的概述不同:
1、新能源的概述:新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
2、常规能源的概述:常规能源也叫传统能源,是指已经大规模生产和广泛利用的能源。
3、可再生能源的概述:在自然界可以循环再生的能源。
三、三者的种类不同:
1、新能源的种类:包括太阳能、地热能、风能、海洋能等。
2、常规能源的种类:包括煤炭、石油、天然气、水等。
3、可再生能源的种类:再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。
参考资料来源:百度百科-新能源(能源资源学术语)
参考资料来源:百度百科-常规能源
参考资料来源:百度百科-再生能源
我只接触过可再生能源中的风能:风电机组的出力是一个与风速有关的随机变量,因此,风速的预测是风电出力预测最主要的方面。但是由于风能的随机性、波动性和间歇性,国内还没有研制出很精确风电厂出力短期预测系统,通常目前风电场风速预测的误差在25%~40%左右,因此给你提供一个简单、精度不高的:
假设风电厂出力与风速关系如图1所示,其切入风速、切出风速、额定风速分别为3、25、14m/s。取风电场模型中风速服从正态分布,均值为7.5,方差为2。如此可建立起24h内风电场的出力预测模型。根据这个我基于MATLAB简单建立模拟风电场24小时出力模型如图2所示,希望对您有帮助。
这种方法简答易行,但是不够精确,可以令风电机组的备用容量为其额定容量的30%来考虑
据国家电网介绍,今年1-7月,完成电网投资2364亿元,同比增长19%,目前在建项目总投资8832亿元,其中110千伏及以上电网和抽水蓄能电站3299项。到年底前,国家电网预计再完成近3000亿元电网投资,开工一大批重大工程,项目总投资4169亿元,其中110千伏及以上电网和抽水蓄能电站1173项,届时在建项目总投资有望创历史新高,达到1.3万亿元,带动上下游产业投资超过2.6万亿元。
此前国家电网董事长辛保安表示,未来五年国家电网计划投入3500亿美元,推进电网转型升级;其中研发投入90亿美元,用于突破构建新型电力系统的关键核心技术,电力信息化投资迎来新周期。
事实上,不管是宏观还是微观的角度来看,电网的投资都大有可为。具体来看,电网板块景气度主要受宏观、电网投资、关键事件等因素驱动。
电网改革的关键是提升新能源消纳能力:根据国家发改委等制定的《“十四五”可再生能源发展规划》,“十四五”期间,可再生能源发电量增量在全社会用电量增量中的占比要超过50%,风电和太阳能发电量实现翻倍。新能源未来将成为新增电源的主体,并在电源结构中占主导地位。新能源发电具有波动性和不稳定性,传统的电网设计无法适应新能源为主体的新型电力系统,因此电网改革的关键是提升新能源的消纳能力。
8月中旬,美国加州经历了19年来首次滚动停电。加州独立系统运营商发出警告, 由于电网吃紧,需要采取分区滚动式停电模式来防止电网崩溃。 消息一出,引发关注。正值美国大选之际,这一话题瞬间被政治化。据媒体报道,停电事件中,超过100万人失去了电力供应。
目前的初步原因汇总显示:停电是多种概率事件同时发生造成的,其中包括天然气机组的宕机;高温天气跨区联络线过热限流,部分老化线路容量不足;风电场宕机等等。系统调度与监管机构对于系统是否购置了足够充足的备用仍旧存在认定上的争论。
上一次加州下令滚动停电是在2001年能源危机期间。 从1月到5月,发生多次停电,其中一次影响150多万客户,其原因是能源短缺和能源批发商操纵市场合力发挥作用的结果。
加州州长纽森(Gavin Newsom)强调,加州电力短缺是“不可接受的”。他将电力短缺归因于加州从污染性的天然气过渡到太阳能、风力发电等“清洁”能源的结果,因为太阳下山之后或无风时,无法发电。他承诺释出更多能源,也将对电力短缺进行全面调查。纽森表示, 由于过去几天创纪录的高温,用电需求大增, 曝露 出可再生能源的不足。
光伏发电出力特性会给电网安全稳定运行造成巨大影响。截至2019年年底,美国加州光伏发电的装机容量为2740万千瓦,占美国光伏发电总装机容量比例约36%,居全美第一。光伏发电量通常情况下占加州总发电量的比例约为20%。
在高比例光伏发电接入的情况下,加州净负荷曲线为“鸭型”曲线,即负荷曲线在中午前后到达低点,在15时之后开始上升,负荷曲线峰谷差大,这为加州电力调度带来困难。
为此, 加州一直非常重视需求响应发展,通过相关激励手段调动负荷侧灵活资源积极性,以解决电力供需矛盾。 然而,此次罕见热浪袭击加州,加之疫情影响,居民大多居家,空调负荷等温度调节负荷激增,大大激化了原有的电力供需矛盾。
本次加州轮流停电事件一方面说明, 光伏发电、风电等电源出力具有波动性、反调峰性,对电网安全稳定运行造成的威胁不可忽视 。高比例新能源发电接入的情形下,亟须开展电力电子化电力系统稳定性基础分析、电力电子化电源的宽频带振荡特性等基础理论研究,完善电力系统稳定计算标准体系,突破海量超电磁暂态仿真技术瓶颈,提高电网仿真分析能力,支撑深度认知电网特性。
另一方面,本次加州轮流停电事件中,高比例光伏发电接入、罕见高温、疫情居家等多因素交织,充分表明在电网安全运行中,考虑单一因素具有一定的局限性,多种情景叠加则进一步考验电网供电能力。 电网企业需在规划、运行、营销乃至应急等环节充分考虑综合因素,确保供电可靠。
随着分布式电源、储能系统、新能源 汽车 等领域相关技术不断发展, 负荷侧灵活资源有着极大的开发利用空间 。我国经过多年摸索,在负荷侧灵活资源利用上取得了显著成效。据相关研究,我国负荷侧灵活资源超过2亿千瓦,通过相关政策、机制挖掘这些资源价值,意义重大。
电力服务具有普惠特点,涉及民生问题。本次加州轮流停电事件中,电力供需紧张在电力及上游能源市场上造成了一系列连锁影响。 电价快速上涨加重了防疫期间居民、企业的经济负担,对经济 社会 发展造成巨大影响。
反观国内,在防控新冠肺炎疫情期间,电网企业主动担当,坚决执行国家降低电价政策,有力支撑“六稳”“六保”目标实现,充分体现出我国的制度优势。可见,我国电网 健康 发展需要坚持制度自信,发挥“六个力量”,为经济 社会 发展和民生改善提供有力保障。