闯过“迎峰度夏”难关，中国能源变革迎来“系统化”时代

作者 | 斯丝

能源行业的“大考”还没结束。

立秋之后,暑气渐消,“迎峰度夏”的大考终于可以告一段落。今年夏天,全国各地高温天气频发,工商业和居民用电量蹭蹭上涨,最高负荷预计同比增长超过1亿千瓦,让电网承受了巨大压力。

可以说,评估一个国家能源管控实力的一大指标,就是看“迎峰度夏”期间,国家能源局、国家电网、南方电网等部门和企业能不能加足马力,保障全国工商业和居民用电需求。

而对不同省份来说,这一目标的实现难度是不一样的。经济发达,人口密集的东南地区,电网压力自然高于人口相对稀疏的中西部省份。

但是,在能源天平天然不平衡情况下,为什么用电量相当高的江苏省却守住了不拉闸限电的底线?

核心就是,以系统性思维灵活调动电力资源,应对来势汹汹的电网压力。

在电网压力达峰前,先建立实时气象预测产品体系,在前期就为电力调度管理提供决策支撑。一旦发生极端天气,立即启动应急联动机制,和能源、电力等部门建立专班,合力护好电力大网。应对极端天气,工作人员不仅现场紧盯用电负荷曲线,还通过对天气变化的预判,灵活借助海上风电来补充电力供应。

这个夏天,江苏省气象部门打通了能源和电力部门,融通了传统发电和风力发电,用系统性思维施以综合性布局,给全国气象部门都上了堂课——

面对“迎峰度夏”,光靠一个部门、一种能源是不够的,只有形成多部门合力协作,多元化能源交叉互补的格局,才能“化险为夷”。

事实上,不仅是“迎峰度夏”期间需要系统性布局,中国能源转型发展到今天,要跳出“旧能源”的束缚,重建一张能源大网,也需要多元、系统、综合性的眼光,才能集中力量办好大事。   

拒绝再“开盲盒”

能源之于国家的重要性就在于,能源结构,决定了经济结构,也决定了一个国家会以怎样的方式面向世界。

但石化能源就像是大自然开的盲盒,我们是以被动的姿态承接着自然的馈赠。

中国的盲盒里,是“富煤、贫油、少气”的能源结构。这意味着,为了养活14亿人口,中国在很长一段时间内,一边无止境地向大自然要煤炭,一边不得不进口大量石油和天然气。

这一能源结构带来的问题是,煤炭资源的大肆开发造成了严重的环境污染;石油和天然气的进口依赖导致中国容易被美国主导的石油体系“卡脖子”。

那么,如何实现能源上的“国产替代”呢?

长远来看,中国的解法,就是“碳中和”路线。

因为“双碳”目标的本质,就是以地上宝藏取代地下宝藏、以新能源取代石化能源的能源革命。

而中国早在上世纪五十年代,就将目光转向地上风能与光伏,开始了一场面向明天的宏大布局。

首先是风电。风电起步晚于光伏,但是最先做出成效的能源转型路线。

1986年,我国第一座风电场,山东荣成马兰风电场正式并网发电。其后数十年,中国风机企业勇于创新,国产风机迅速成为中国风力发电的主力军。从全球市场来看,2023年,全球风电新增装机容量达到118GW,而其中65%的市场份额都被中国企业占据。《日本经济新闻》也报道称,2023年,中国首次问鼎风力发电机专利竞争力排行榜榜首,说明中国风电的全球竞争力已经进入到“大而强”的新阶段。

值得一提的是,在2023年全球风电整机制造商新增容量排名中,中国企业占据了四席。其中,根据伍德麦肯兹的报告,远景能源在2023财年以创纪录的22GW风机订单位居全球风电整机商榜首,不仅向世界展示了中国企业绿色转型的决心,更让“中国风”吹遍全球。 

其次是光伏。光伏起步早于风电,也是目前红利最大的能源转型路线。

成为出口新三样之前,中国光伏产业的发展可谓是一波三折。早在1958年,中国就研制出了首块硅单晶,并在1971年首次应用于“东方红二号”人造卫星上。2007年以前,中国光伏产业在“中国光明工程”和“送电到乡”等政策扶持下,迎来井喷式发展,诞生了近1000家光伏企业。

但是光伏的发展遭遇到两轮几乎“灭顶之灾”。2008年,中国光伏产业受到美国金融危机的波及,也在原料和核心技术的“卡脖子”的情况下进入衰退期。仅2008年一年,就有超过300家光伏企业倒闭。而在政策推动下,当国产化取得巨大成绩时,光伏企业紧接着遭遇美国和欧洲的反倾销制裁。据统计,2013年,中国光伏产业链上下游有超过350家企业破产。   

“看不见的手”再次出手救市。从2014年开始,中国光伏在政策扶持下陆续回暖,取代服装、家电、家具,和电动车、锂电池一起组成出口新三样。最新数据显示,今年前7个月,我国太阳能发电装机容量约7.4亿千瓦,同比增长49.8%,红利释放仍未到尽头。

中国能源转型的“系统性”升华

风电和光伏,代表了中国新能源发电侧转型的两条独立路线。

这两条路线各有其发展节奏与行业周期,也有一个不可忽视的共同点:只要是自然资源,都存在分布不均衡的结构性矛盾。

比如说,以太阳能为动力源头的光伏发电,中国中西部地理面积广阔、太阳光照充足,但东南地区光照资源有限,工商业和居民用电却远高于中西部地区。

如何破除土地资源和自然资源的限制,让清洁能源均衡、稳定地供给全国用电呢?

道理很简单。把能源储存起来,用时供电,闲时储备,就是在自然规律不可回避的前提下,人类能动性的最好体现。   

过去十年,储能更多是风电、光伏领域的伴成品。但当技术红利的外溢达到一定界限,远景集团高级副总裁田庆军表示:“从发展阶段看,储能正成为风电光伏等新的增长极”。

从能源结构上看,中国要实现双碳目标,至少需要100亿千瓦的风电光伏装机,目前刚刚超过12亿千瓦。但风电光伏的发电量渗透率已经达到20%,接近电网承受极限。要维持电网的安全稳定运行,电力系统要兼容高比例风电、光伏,大规模配储是必然。

相对风电和光伏而言,储能的优势就是受土地资源和资源禀赋的限制少。“发电侧和负荷侧的天然不平衡注定‘有电就有储’。未来电力系统发用电和电价都将更波动,发用电和电价波动越大,储能创造的价值就越大,发展前景就越好。”田庆军表示,当前储能正向更高能量密度、更低度电成本和极致安全快速发展,应用场景不断涌现。   

传统能源以火电为主,电网调节是“源随荷动”,但在“双碳”目标背景下,以新能源为主体的新型电力系统是大势所趋,高比例新能源、高比例电力电子设备对电网安全稳定运行的挑战也愈发严峻,构网型技术就显得尤为重要。储能不仅将成为电网的“稳压器”,帮助电网调频调峰,还会通过构网功能,支撑新型能源系统安全稳定运行。

远景储能推动AI与构网技术融合,自研GenGrid生成式电网技术,“1+4”全栈构网,通过对源侧、网侧、用户侧数据的感知和识别,结合历史数据大模型,可实现自主调校惯量、阻抗、频率、电压等参数,具有惯量支撑、电压支撑、宽频震荡抑制、增强电网强度、场站级黑启动等构网能力,灵活适应孤网、弱网、新能源大基地等各种场景,支撑新型能源系统安全稳定运行。

对远景自身而言,目前远景在全球参与了超过200个大型储能项目,连续被彭博新能源财经评为全球一级储能厂商,出货量排名全球第五,交付超过15GWh,包括新加坡裕廊岛项目、英国Wormald Green项目等大型储能项目,在手订单超25GWh。

在第三届EESA储能展上,远景也正式发布了新一代系统级储能,包括全场景系统级产品、系统级技术、系统级方案和系统级服务,旨在解决高比例新能源带来的灵活性、稳定性和经济性挑战。

产品方面,远景发布了全球最大容量储能系统,20尺集装箱容量突破至8MWh+,单位面积能量密度达541kWh/㎡,创行业新高。另外,215 kWh、256 kWh、372 kWh三款工商业一体柜及480kW零碳超充桩,还将推动远景用户侧储能方案向更细颗粒度发展,不仅降低用电成本,还拓展了储能场景。

技术方面,EnOS储能管理平台,基于AI和大模型,推动生产、交易、运维一体化、智能化、自动化,可以实现交易策略优化及控制闭环。借助远景交易AI,可以实时查询电力交易信息,解读交易规则,降低储能参与电力市场交易的专业门槛。

另外,根据用户的不同需求,远景的“系统级方案”可以提供“储能+X”综合解决方案,通过风储、光储、源网荷储等交叉结构,灵活性解决绿电需求。而进入储能建设阶段,远景“系统级服务”,又能深入到前期“选址、网架结构分析、电力供需预测、服务电站投资、规划决策”、中期高质量快速交付、后期运维和环保回收等各阶段,为用户提供全生命周期的储能保障。

很明显,远景新一代储能的关键词就是“系统性”。对比传统储能方式,远景“系统性”储能打破了“储电-放电”的简单线性思维,通过精细化用户需求,针对性输出方案,将用户侧储能向智能化延伸,也实现对用户侧储能“前期规划-中期建设-后期保障”的全流程闭环跟踪。更重要的是,通过产品、技术、方案和服务的系统性集成,远景新一代储能将降低用户储能的成本和心理门槛,提高用户侧的储能渗透率。

同时,随着储能在业务结构上的意义凸显,远景的绿电布局也走向“系统性”升华,达成“发电-用电-储电-放电-用电”的清洁电力内循环。在远景的绿电生态系统中,电源侧以光伏或风能发电,负荷侧将剩余用电量进行储存,再在需要供电且电力资源紧张时,回馈负荷侧。

可以说,储能的加入,打破了光伏或风能单一绿色发电方式,可以与后两种清洁能源打“时间差”或“地域差”,通过组合布局的方式形成系统性解决方案,让负荷侧兼得绿色用电和稳定用电。

打通园区和工商业的毛细血管

从历史角度来看,绿色与经济发展的传统关系是,哪里有绿色,哪里就没有经济发展。

但随着新能源供应结构的系统性完善,未来绿色与经济发展的主流关系将是,哪里有绿色,哪里就有经济发展。

当然,这是一项需要亿万人接力的系统性工程,但已经有先行者作出了表率。

在内蒙古,由远景携手鄂尔多斯打造的全球首个零碳产业园内,我们可以看到:

能源供给端,鄂尔多斯零碳产业园80%的能源直接来自风电、光伏和储能,另外20%与电网交易,实现100%零碳能源供给。

产业协同端,零碳产业园选择动力电池+汽车行业,鄂尔多斯还与头部车企合作,联合创新“换点重卡”等低碳、环保、高效、智能的整体运输解决方案和新型服务模式,替换当地33万辆煤炭运输柴油卡车,每年减少3000万吨的温室气体排放。   

碳足迹管理侧,远景方舟能碳管理平台能够实时跟踪和核算园区内生产产品的能耗和碳排,并形成海外市场认可的产品“零碳绿码”。目前,远景在鄂尔多斯零碳产业园内生产的第一批零碳电池产品,已经沿着亚欧铁路输入欧洲。

发现没有,在鄂尔多斯零碳产业园,远景精准捕捉到了内蒙古草原上的微风与光照,将之转化为生生不息、取之不尽的地上宝藏,共同赋能当地绿色产业发展,成为鄂尔多斯新的绿色经济支柱。

实际上,零碳产业园,是远景零碳园区源网荷储一体化融合产品的典型应用场景。据悉,园区源网荷储一体化融合产品主要面向高负荷、高耗能的用电企业和行业,包括数据中心、钢铁、化工、冶金、绿色氢氨、硅料、电池、化肥、高分子材料等。

上述行业企业的年用电量高达上亿,乃至几亿度电,对绿电和降低能源成本的有强需求。同时,这些行业的产品现在都多少受到CBAM或出口海外碳壁垒的影响,急需进行低碳绿色转型。

9月2日,远景零碳综合能源全球合作伙伴大会在上海举办。远景科技集团首席可持续发展官孙捷表示,远景将通过在风电、光伏、储能、充电、电池、绿氢绿氨、智能物联网、源网荷储协同管理等领域的技术积累,帮助园区、工厂、数据中心、港口码头等实现能源供给零碳化、运营管理数智化、能效水平标杆化、综合收益最大化,并让充足、低价、安全的清洁能源走进人们的生活。   

此外,对于单体建筑、小型工商业园区/工厂、港口码头、高速路服务区等中小负荷用电场景,远景针对性提供“零碳园区光储充荷一体化融合产品”,通过园区屋顶分布式光伏、工商业储能、充电桩,碳管理系统、园区微网协同控制器等,与负荷侧进行高效协同。

比如,位于江苏太仓的中国首个风光一体智慧零碳物流园——耐克中国智慧零碳物流园,就是远景零碳园区“光储充荷一体化融合产品”的最佳实践之一。

2024年5月,该物流园的低碳实践入选国家能源局经典绿色低碳转型案例。基于远景提供的风光储充荷一体化融合产品,园区中不同发电设备及负荷侧之间高效耦合,实现100%使用可再生能源电力。每年产生18GWh的绿色电力不仅每天持续为耐克物流园提供绿色电力,多余的电量则通过绿色权益交易,分配给耐克其他门店和办公室,实现协同绿色转型。既保证了耐克的绿色发展,又实现了大众的绿色消费。

而对远景自身而言,继布局发电侧和电网侧之后,面向用户侧的“零碳综合能源”服务业务,又系统性构建起“源网荷储能碳”协同化管理的多层次体系,补全了能源传输、利用和管理的产业链条。

结语

美国作家杰里米·里夫金曾断言,碳泡沫是人类历史上最大的经济泡沫,化石燃料文明的崩溃,可能发生在2023到2030年之间。

这并不是危言耸听。化石燃料文明的崩溃,将彻底改变现有的国际秩序格局。而中国基于碳中和展开的能源革命,就是以取代碳能源为最终目标。

这一目的的实现,不是靠风、光、氢、储能任一清洁能源单线条的发展,而是仰仗于以全局视角,以系统性思维,以需求为导向,对多元化的新能源进行针对性的综合布局,最终形成一张牢不可破、独立自主的能源大网。

基于这一宏大目标,中国各行各业都应该从底层逻辑去重新理解碳中和转型带给中国工业体系的革命性挑战与机遇。

然后,坚定不移地,投入这场建设。