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零碳产业园——新型电力系统的一种尝试

  • 2022-04-14
  • 来源:能源杂志
破解“能源不可能三角”难题

从去年10月的1439号文(《国家发展改革委关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》)发布后,电价上涨的趋势就难以逆转。半年多过去了,无论是暂时的电网代购电价,还是市场化交易的电价,全国范围内都在大幅度上涨着。原本因为水电资源丰富而吸引了大量高耗能企业的云南,近期也被爆出取消部分高耗能企业的优惠电价政策,要求企业采取市场电价。

当可再生能源比更大规模的增长突破了电网现行体制的承受极限,现行政策下的电价机制自然无法继续。电力系统成本的增加推高了电价的上涨。在保证“稳定”“清洁”的前提下,“能源不可能三角”中的“低价”再难实现。

解决这一问题的答案或许要看富有煤海之称的鄂尔多斯。4月8日,全球首个零碳产业园——远景鄂尔多斯零碳产业园建成投产。远景基于“新型电力系统”“零碳数字认证系统”和“绿色新工业集群”打造了零碳产业园创新体系。这或许会成为新型电力系统在微电网范围内有效平衡“稳定” “低价” “清洁”的最佳尝试。

破解“能源不可能三角”难题

低的电价,是吸引企业入驻零碳产业园的直接原因。

在1439号文发布之前,蒙西电网一般工商业单一制电价最高为0.4772元/千瓦时。而2021年12月的电网代理购电工商业单一制最高电价则高达0.502925元/千瓦时。“我们在零碳产业园里可以实现比内蒙古工商业电价低20%左右。”远景科技集团高级战略总监张元说:“内蒙古是煤炭大省,电价本就相对较低。与目前东部地区接近0.7~0.8元/千瓦时的用电价格,零碳产业园无疑有着巨大的价格优势。”

如此巨大的价格优势来自于对内蒙古丰富可再生能源的利用。目前远景鄂尔多斯零碳产业园实现了100%绿色零碳能源供给,同时实现了低电价。

在零碳产业园的100%绿色零碳能源供给中,有80%来自于零碳产业园自备的风电、光伏发电。考虑到可再生能源发电的波动性,园区配备了4小时的电化学储能,再加上与电网合作,在绿电生产超量时出售给电网,在绿电不足时,从电网回购绿电。

2020年底,远景CEO张雷曾表示到2023年三北地区的风电综合度电成本将实现0.1元/千瓦时,彼时发电侧储能度电成本也将达到0.1元/度。尽管风电配备储能能实现如此低廉的度电成本,不过考虑到电化学储能目前较高的成本和放电时间劣势,这也只是零碳产业园同时实现零碳和低价的部分方式。

在新型电力系统中,不仅发电端由于可再生能源的大量接入导致波动较大,用户侧也依然要面对无规律的峰谷波动。在近年来数字化技术对电力系统的介入,特别强调了实现发电和用电之间的动态平衡,通过需求侧的灵活相应减少发电侧波动对电网的影响,从而降低电网系统成本,推动可再生能源的消纳。

在零碳产业园的实践中,远景率先通过智能物联网技术实现了这一目标。在发电端,配合远景的智能风机以及进行风功率预测的远景智能智慧风场软件,可再生能源发电可以实现精准的预测。在用电侧,大量的用电设备装配了传感器和控制系统,不仅可以精准掌握能耗,还可以灵活随机根据发电曲线实现需求侧响应。大大降低了储能配比的需求。

在“双碳”战略逐步推进的过程中,高电价和碳约束逐渐成为企业成本的重要部分。而类似光伏、动力电池这类绿色产业,更是从数年前就开始强调“用绿色生产绿色”的概念。在传统清洁能源低电价地区逐渐陷入“能源不可能三角”的当下,这些绿色产业迫切需要寻找新的清洁能源低价洼地。而远景鄂尔多斯零碳产业园投产带来的稳定、低价的100%绿色零碳能源供给,恰如“久旱逢甘霖”。

“溢出效应”更具意义

从字面上看,“零碳产业园”包含了降碳和经济上的双重意义。事实上,仅“零碳”二字就包含了多重内涵。

80%的自发绿电、100%的零碳能源供给,同时实现更低的电价,这本身就是实现了微缩版的“新型电力系统”。但这并非是远景在新型电力系统方面探索的重点。为了能实现更高比例的零碳能源直供,更长时间、更低成本的储能能力是必须解决的问题。“我们正在落地8小时,甚至是长达7天的储能模块。”张元说,“新的储能模块将会是基于氢能的零碳能源岛,它将作为长时间储能系统。”

作为备受瞩目的终极能源解决方案,氢能从去年开始就是绿色能源领域的最强劲风口。3月23日,国家发改委和国家能源局发布了首个氢能中长期发展规模,明确了“氢能是未来国家能源体系的重要组成部分;氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体;氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向”的战略地位。

成本是绿氢发展的核心障碍,这不仅指的是制造绿氢的成本,也意味着使用绿氢的成本。在远景对于新型电力系统的设计中,基于氢能的零碳能源岛也是类似于终极解决方案的存在,更重要的是,这或许是突破成本困局的有效路径。

由于绿电资源丰富,零碳能源岛可以充分利用用电负荷低谷期的绿电资源制备低成本的绿氢,实现储能的效果。而在用电尖峰时段,当电化学储能耗尽,电网绿电价格也处于高位的时候,绿氢发电就具备了足够的成本优势,保障了低成本的绿电供给。

低成本绿氢的实现不仅让“零碳”的内涵增加,也让“产业园”的意义实现了进一步的突破。率先在鄂尔多斯远景零碳产业园投产的是远景动力电池生产基地。初步规划20GWh高端动力与储能电池产能,第一条10GWh生产线已经在今年4月投产。而电池生产线的落地,将会带动上游材料、精密组件企业和下游的新能源汽车产业在园区落地。据悉,目前已经有包括新能源电池产业链、新能源装备制造产业链在内的相关企业正在远景鄂尔多斯零碳产业园进行产能布局。

用“零碳”的优势,聚合了零碳产业形成全新的绿色工业集群,这无疑是零碳产业园在“产业园”的概念上更重大的意义。鄂尔多斯作为煤炭资源丰富的地区,经济发展几乎全部围绕着煤炭。零碳产业园让鄂尔多斯不仅有了经济更进一步的增长,也成为经济转向“零碳”的一大助力。到2025年,远景鄂尔多斯零碳产业园预计将带动当地创造3000亿元绿色新工业产值,新增10万个绿色高科技岗位,并实现1亿吨二氧化碳年减排的目标。

目前,远景在鄂尔多斯辖区内已建成两座自主研发的智能重卡换电站,通过智能调度有效提高换电运营效率,为矿区重型卡车提供安全、迅捷的清洁能源补给,并参与电网负荷调度,实现削峰填谷、绿电消纳。

随着零碳理念的深入人心,各种零碳产业园、工业园也开始在中国大地上蜂拥而出。远景鄂尔多斯零碳产业园的成功落地,不仅跳出了传统的“零碳能源供给”固定思维,更通过一系列的溢出效应,成为实现区域经济平衡发展驱动力和绿色新工业革命的有效载体。

 

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