晚上是用電低谷嗎?事實是不一定還有就是,我國太陽能目前白天發電量過剩了_風聞
交通寰舆-2022-07-09 17:21
【本文來自《全電化、智能化、可再生,抽水蓄能+電動車拉動改造中國》評論區,標題為小編添加】
其實這和電價沒有太大關係,只和發電量有關係。根本原因是:我國太陽能目前白天發電量增長太快了,需要存儲下來。
1)抽水蓄能電站具有調峯、填谷、調頻、調相、儲能、事故備用和黑啓動等多種功能。國外抽水蓄能電站發展已有一百多年;我國的發展比較晚,但起點卻較高。特別是新能源的迅速發展需要加速抽水蓄能電站建設。因此我國的抽水蓄能水庫和國外的有巨大差別,他伴生新能源的高速增長。[1] 國家能源局發佈《抽水蓄能中長期發展規劃(2021-2035年)》,明確表示:“當前,正處於能源綠色低碳轉型發展的關鍵時期,風、光等新能源大規模高比例發展,新型電力系統對調節電源的需求更加迫切。”[2]
2)我國的太陽能,風電發電量增長迅猛。根據國家統計局數據顯示:2021年1-12月中國太陽能發電量累計產量為1836.6億千瓦時,累計增長14.1%;2016-2021年中國太陽能發電量產量穩步上升(見圖1)。[3] 在2021年,風電發電量整體達到了5667億千瓦時,同比增長29.8%。2021年,我國規模以上風電、太陽能發電量累計為7504億千瓦時,佔比約9.25%(火電發電量佔比73.36%;水電發電量佔比11.10%;核電發電量佔比4.97%)[4]。根據國家能源局綜合司今年4月份發佈的《關於2021年風電、光伏發電開發建設有關事項的通知(徵求意見稿)》,2021年全國風電、光伏發電量佔全社會用電量的比重達到11%左右;到2025年達到16.5%左右。[5]

圖1. 2021年中國太陽能發電量當月產量及累計產量統計圖(來源於產業信息網)[3]
3)我國76%的國土光照充沛,光能資源分佈較為均勻;太陽能發電的最大短板就是“晝出夜伏”的週期性。比如2021年,每天太能發電平均發電5億千瓦時(白天),但到了黃昏後太陽能發生瞬間歸零。隨着太陽能產業的進一步發展,其晝夜的巨幅波動會進一步擴大。因此,目前太陽能發電除大規模併網發電和離網應用外,太陽能還需要通過抽水、超導、蓄電池、制氫等多種方式儲存。如果能徹底解決太陽能蓄能問題,理論上太陽能+蓄能幾乎可以滿足中國未來穩定的能源需求。[6] 所以,目前我國蓄能水庫大大力發展 的初衷之一,就是和太陽能發電強互補。其基本邏輯是:白天太陽能發電多的時候,將一部分電力通過抽水到蓄能水庫而儲備起來,太陽落山後,迅速發電補齊太陽能發電斷崖下降的短板,從而太陽能和風能+蓄能水庫就可以形成平穩的供電了。
4)由於水電、火電和核電非常穩定;風電也比較穩定(可以近似於穩定);但太陽能光電的“晝夜”週期性、波動性太強,所以太陽能發電的波峯在白天,波谷在黃昏後。晚上是用電低谷嗎?事實是不一定,太陽落山後(比如晚上7:00)到11:00是居民用電的高峯,同時企業生成用電,市政用電(照明、地鐵等),高鐵等都是用電大户。當然晚上22:00到第二天6:00是用電低谷,必然有多餘的電會儲存。但是通過上述分析發現太陽能光電才是大頭,而且未來的比重會越來越高。
5)白天太陽能發電能用完嗎?根本用不完。太陽能完全靠天吃飯,根本無法預測,不能平穩發電,發電量忽高忽低(一片烏雲,下一陣雨,發電量就下來了),所以,單純依賴太陽能搞工業生產問題很大,説不定電機幾次衝擊後就燒掉了。更加麻煩的是太陽能只能白天/晴天發電,太陽落山/陰雨天就完全無法保障。但有了蓄能水庫就不一樣了,太陽能每天發5億千瓦時的電,一半白天用(或者60%),剩餘的蓄能晚上用,就可以平穩地提供2.5億千瓦時/天的穩定用電,就可以併網發電了。

圖2. 2022年火水風核光電晝夜發電佔比簡化示意圖(太陽能佔比3%)
這也體現在《“十四五”現代能源體系規劃》中,“十四五”期間將全面推進風電和太陽能發電大規模開發和高質量發展。《規劃》還指出,加快推進抽水蓄能電站建設,實施全國新一輪抽水蓄能中長期發展規劃,推動已納入規劃、條件成熟的大型抽水蓄能電站開工建設;力爭到2025年,抽水蓄能裝機容量總規模較“十三五”翻一番,達到6200萬千瓦以上、在建裝機容量達到6000萬千瓦左右;到2030年,抽水蓄能投產總規模較“十四五”再翻一番,達到1.2億千瓦左右。[7] 按照我國的能源規劃,2050年中國可再生能源佔能源消費比例60%以上,假如未來太陽能發電佔比將會超過14%,屆時太陽能發電的晝夜波動將更加突出,必須要通過進一步蓄能來解決。[8] 而按照美國能源部在《太陽能未來研究報告》中規劃,到2050年美國太陽能佔比將達到45%。[9]

圖2. 2050年後火水風核光電晝夜發電佔比簡化示意圖(太陽能佔比14%)
6)當然,天氣變化無常,也不能簡單的歸於“白天抽上去,晚上發電”。事實上,蓄能水庫是智能的,他會動態調節。説白了蓄能水庫就是救火隊員,只要檢查到有多餘電的時候就抽水上去,缺電的時候就馬上發電。和太陽能發電配合就可以提供穩定的能源。這裏的“穩定”非常重要,是大工業生產的前提。
7)除了蓄能水庫,還有熔鹽發電,原理和蓄能水庫差不多,不過是儲熱,都是克服太陽能發電的大幅波動,提供穩定電力輸出和供應:“但這種塔式光熱發電站的優勢相當明顯,由於吸熱板既可以吸熱,又可以儲熱,即便是在夜晚,這種發電站也依然能夠保持運行。”[10]
【注】:對內容中有些不嚴謹、錯誤的地方進行修改。
[1] 抽水蓄能電站, https://baike.baidu.com/item/%E6%8A%BD%E6%B0%B4%E8%93%84%E8%83%BD%E7%94%B5%E7%AB%99/2372732?fr=aladdin.
[2] 抽水蓄能中長期發展規劃(2021-2035年).http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-09/17/c_1310193456.htm.
[3] 2021年1-12月中國太陽能發電量產量為1836.6億千瓦時 西北地區產量最高(佔比36.1%) . https://www.chyxx.com/shuju/1100275.html.
[4] 目前我國的風能、太陽能的實際發電量有多少? https://www.163.com/dy/article/H7M0SDID055317X1.html.
[5] 2021年國內規模以上太陽能發電量1837億千瓦時,增長提速. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1722199998686994459&wfr=spider&for=pc.
[6] 我國光伏產業迎來歷史性發展機遇,國內光伏發電量佔比快速提升 利好! . https://view.inews.qq.com/a/20220704A09ET500.
[7]“十四五”現代能源體系規劃:全面推進風電和太陽能發電大規模開發和高質量發展.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1727993738604543078&wfr=spider&for=pc.
[8] 2050年中國可再生能源佔能源消費比例60%以上.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1721249970078105053&wfr=spider&for=pc.
[9] 美國低碳方案:到2050年太陽能佔比45%. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1710384674183782340&wfr=spider&for=pc.
[10] 亞洲第一,中國用20000噸熔鹽建成一超級工程,為國創收幾十億. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1717406968544444775&wfr=spider&for=pc.