要想在2060年前實現(xiàn)碳中和，中國必須構建并將更多可再生能源并入其能源體系，從而減少對燃煤發(fā)電的依賴。
然而，僅靠建設更多的太陽能和風力發(fā)電場并不夠。由于依賴天氣的太陽能和風能發(fā)電具有不可預知性，中國的電力系統(tǒng)需要具有高度的靈活性。這一電力系統(tǒng)應在可再生能源無法滿足需求時能夠適應并提高電力生產(chǎn);一旦可再生能源恢復供電，該系統(tǒng)又可迅速關停。為此，在將可再生能源并入電網(wǎng)時，燃氣內(nèi)燃機(ICE)發(fā)電廠和儲能系統(tǒng)(ESS)等靈活技術必須在中國的電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。
雄心勃勃的目標與重大挑戰(zhàn)
2019年夏，芬蘭公司瓦錫蘭(Wärtsilä)與中國電力規(guī)劃設計總院(EPPEI)展開合作，研究如何優(yōu)化中國江蘇省電力系統(tǒng)。這項題為“增強電力系統(tǒng)靈活性：芬蘭經(jīng)驗在江蘇的應用”的研究，旨在探索江蘇向更多可再生能源(RES)轉型的最佳路徑以及確保電網(wǎng)穩(wěn)定所需的靈活技術。
瓦錫蘭中國有限公司市場發(fā)展總經(jīng)理周秦聲在談到這項研究時表示：
“這項研究啟動時，我們想要確定為了將可再生能源大規(guī)模并入江蘇電力系統(tǒng)，我們需要什么樣以及究竟多少靈活技術;其次，電力系統(tǒng)靈活性能給我們帶來哪些好處。根據(jù)瓦錫蘭在全球50多個類似的電力系統(tǒng)建模研究的經(jīng)驗，我們得知將靈活技術與可再生能源整合相結合可以帶來巨大的成本效益，那么我們也想了解這可以給江蘇帶來多大的效益。”
江蘇省成為一個理想的研究對象，其原因在于以下幾點：首先，江蘇省位于長江經(jīng)濟帶，全省人口超過8050萬，對中國的經(jīng)濟增長至關重要。其次，江蘇省四季分明、夏熱冬冷的氣候特點顯著增加了峰值負荷需求。這兩個因素給能源系統(tǒng)帶來了相當沉重的壓力，目前江蘇省超過18%的能源必須靠進口來滿足需求。
電力規(guī)劃設計總院國際合作部負責人王順超博士在談及這項研究時說道：
“這項研究需要我們向政府機構以及當?shù)氐哪茉雌髽I(yè)給出明確的建議。為此，我們必須清楚他們的觀點，因為他們所面對的是一個競爭更加激烈、更加不穩(wěn)定、且由于管制寬松導致存在很多不確定因素的市場。
能源企業(yè)一方面需要保證穩(wěn)定可靠的電力供應，另一方面需要整合更多的可再生能源，而這種能源的供給呈波動態(tài)勢。因此需要我們提供有切實依據(jù)的結論和建議，幫助企業(yè)應對挑戰(zhàn)并了解做出投資選擇所產(chǎn)生的結果。”
中國向更大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)模式轉型之路
江蘇省一直走在了中國能源轉型的前列，其能源主管部門提出采取必要的措施，提高能源系統(tǒng)的靈活性和適應性，以確保能源生產(chǎn)的安全、高效、清潔和低碳化。據(jù)估計，2020年江蘇的太陽能光伏和風力發(fā)電總裝機容量達到15吉瓦，但江蘇能源生產(chǎn)企業(yè)要想滿足不斷增長的能源需求，還需要大幅提高總裝機容量。
王順超博士描述了從該電力系統(tǒng)建模研究中得到的啟示，他說道：“研究報告表明，可再生能源并網(wǎng)可以在減少碳排放量和降低整體能源成本方面帶來巨大效益。為了使此類效益最大化，應盡可能將更多的可再生能源并入電力系統(tǒng)中。但這種并網(wǎng)只有在采用了充足的靈活技術的情況下才有可能實現(xiàn)，因為這些技術為系統(tǒng)提供了至關重要的穩(wěn)定性。”
周秦聲也表示，“像江蘇這樣的省份已經(jīng)是一個很大的電力市場，多種各具優(yōu)勢的靈活技術在這里都有廣闊的發(fā)展空間。電池中儲存的電力可以在幾秒鐘內(nèi)加到系統(tǒng)中，儲能成本不斷降低。瓦錫蘭的燃氣內(nèi)燃機發(fā)電廠可以在兩分鐘內(nèi)啟動，并可擴展至提供數(shù)百兆瓦的電力，能夠極大地滿足靈活性需求。我們相信，儲能技術與高效靈活的燃氣內(nèi)燃機發(fā)電廠的結合將為江蘇省部署可再生能源提供必要的調(diào)峰和調(diào)頻支持，在增加能源產(chǎn)出的同時，還能減少碳排放。”
“我們的系統(tǒng)建模預測了三種場景，第一種是基準(低可再生能源)，要求在現(xiàn)有發(fā)展規(guī)劃的基礎上，到2030年新增風電裝機容量與太陽能發(fā)電裝機容量均為30吉瓦;第二種是中等可再生能源，到2030年，新增風電裝機容量將達到50吉瓦，新增太陽能發(fā)電裝機容量60吉瓦;還有一種是高再生能源，到2030年，要求新增風電裝機容量85吉瓦、新增太陽能發(fā)電裝機容量80吉瓦。過去，能源行業(yè)一直致力于以更循序漸進的方式減少碳排放。直到去年9月，習主席宣布了碳中和目標，促使業(yè)內(nèi)各方做出更多的承諾。因此，瓦錫蘭認為我們在系統(tǒng)建模中預測的第三種高再生能源場景是完全可以實現(xiàn)的。”
在高再生能源場景下，報告計算出到2030年總碳排放量將減少25%，合計節(jié)約成本640億元人民幣。這是兩個不可忽視的巨大收益。如果再考慮到靈活的燃氣內(nèi)燃機發(fā)電廠未來可以改用氫氣或不含化石的合成燃料，這將加速減少碳排放，幫助中國實現(xiàn)碳中和。
周秦聲補充道："中國在可再生能源裝機容量和可再生能源產(chǎn)量方面已經(jīng)位居世界前列。當然，中國目前的基本載荷還是以燃煤能源生產(chǎn)為主。但瓦錫蘭相信，未來十年中國能源行業(yè)將發(fā)生重大變化?？梢灶A見的是可再生能源將提供另一層基載，大大減少中國對煤炭的依賴。將基載從化石燃料中轉移出來，將對中國邁向碳中和之路產(chǎn)生重大影響。”
中國在全球抗擊氣候變化中的作用
中國在能源轉型方面所取得的成功，對世界其他國家實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中把“全球平均氣溫升高幅度需控制在2攝氏度以內(nèi)”的目標具有重要意義。雖然中國的能源行業(yè)只是碳排放中的一環(huán)，但如果沒有它對降低碳排放的積極貢獻，碳中和是不可能實現(xiàn)的。
中國的能源行業(yè)越來越清楚地認識到，利用現(xiàn)有的靈活能源技術，加速可再生能源在能源系統(tǒng)中的部署是非?？尚械摹Ｈ細鈨?nèi)燃機發(fā)電廠和儲能技術可以在提供必要的靈活性方面做出應有的貢獻。
如今，大量的成本節(jié)約為實現(xiàn)環(huán)境效益提供了支持，最終帶來一個更加穩(wěn)定可靠的電網(wǎng)，為中國經(jīng)濟的持續(xù)增長提供動力。考慮到中國取得的這些成就和其實現(xiàn)碳中和目標的意愿，我們有充分的理由相信中國將成為可再生能源轉型的世界領導者。
引領中歐合作進程
談及中國電力規(guī)劃設計總院與瓦錫蘭的合作，王順超博士最后說道：
“與瓦錫蘭的合作讓我們收獲頗豐。他們不僅是優(yōu)秀的技術提供商，而且對電力系統(tǒng)有著深刻見解。瓦錫蘭在電力系統(tǒng)模型開發(fā)、模型模擬和場景開發(fā)方面給予了極大幫助，而我們在白皮書中總結的經(jīng)驗對其他省份也非常適用。
此次合作也是基于中國和歐洲在諸多領域愈發(fā)緊密聯(lián)系的大背景下，這一點我們可以從最近的《中歐全面投資協(xié)定》中看出。我認為可再生能源和低碳能源將是中歐合作的重要領域，瓦錫蘭在該領域發(fā)揮了非常積極的作用，我們雙方的合作模式同樣可以復制到其他領域。
與瓦錫蘭合作開展江蘇電力系統(tǒng)研究是一個非常好的起點。中國是一個巨大的市場，歡迎國際企業(yè)的參與，我們期待與瓦錫蘭的更多合作，在中國各地區(qū)推廣其低碳技術和先進的專業(yè)建模知識。"
