積極參與全球碳中和進程，瓦錫蘭公司為中國新型電力系統(tǒng)提供靈活性技術(shù)方案

作為芬蘭的一家歷史悠久的科技創(chuàng)新型能源企業(yè)，瓦錫蘭公司（W?rtsil?）積極參與全球碳中和進程，并為中國新型電力系統(tǒng)提供靈活性技術(shù)方案。

芬蘭的碳中和目標(biāo)

地處北歐的芬蘭一直是能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的堅定倡導(dǎo)者和積極推動者，芬蘭煤炭和石油資源匱乏，能源消費依賴進口，然而通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新，當(dāng)前芬蘭是歐盟國家中可再生能源利用率最高的國家之一。2019年，芬蘭終端能源消費中可再生能源占比43．1％，在歐盟國家排名僅次于瑞典排名第二。

芬蘭確定了2035年碳中和的目標(biāo)，并決定2029年淘汰煤電。芬蘭的能源轉(zhuǎn)型還在不斷加快速度。芬蘭在智慧能源和電力系統(tǒng)靈活性等領(lǐng)域的很多技術(shù)有助于提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益并處于世界領(lǐng)先地位，擁有諸多在世界范圍內(nèi)被廣泛認(rèn)可的知名能源企業(yè)和解決方案。隨著風(fēng)光等可再生能源比例的不斷提高，電力系統(tǒng)對于靈活性的要求隨之提高。芬蘭的火力發(fā)電廠靈活性改造技術(shù)、熱電解耦技術(shù)，以及基于北歐電力現(xiàn)貨市場的智慧電廠運營技術(shù)等都對中國電力系統(tǒng)提升靈活性具有借鑒意義。如果同時考慮靈活性和效率因素，內(nèi)燃機（ICE）發(fā)電機組靈活性更高且效率更高，而瓦錫蘭公司在此領(lǐng)域具有領(lǐng)先技術(shù)。

瓦錫蘭公司簡介

現(xiàn)在瓦錫蘭是一家在芬蘭赫爾辛基的納斯達克上市的公司。追溯歷史，瓦錫蘭創(chuàng)立于1834年，起初是一家小小的鋸木廠。1851年，由鋸木廠發(fā)展為鋼鐵廠，在1908年，瓦錫蘭發(fā)展為現(xiàn)代化的鋼鐵廠。經(jīng)一戰(zhàn)和二戰(zhàn)，瓦錫蘭逐步成長為一家多元化經(jīng)營的全球化公司，成為芬蘭最大的企業(yè)。至1961年，在著名的Wilhelm Wahlforss卸任公司CEO之時，他留給瓦錫蘭的是六大產(chǎn)業(yè)，鋼鐵、柴油機、玻璃、門鎖、船舶和造紙機。

進入21世紀(jì)，低碳能源技術(shù)成為瓦錫蘭公司的核心技術(shù)。從柴油機技術(shù)起步，瓦錫蘭快速發(fā)展為海洋和能源市場智能技術(shù)和全生命周期解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者。今天的瓦錫蘭，“以智能技術(shù)驅(qū)動可持續(xù)發(fā)展社會”為愿景，凈營業(yè)額達52億歐元，員工人數(shù)約19，000人，在全球80多個國家開展業(yè)務(wù)。在能源方面，瓦錫蘭的產(chǎn)品包括靈活的發(fā)電廠、能源管理系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)，優(yōu)化客戶的能源系統(tǒng)和對其資產(chǎn)進行未來規(guī)劃，幫助客戶釋放能源轉(zhuǎn)型的價值。

瓦錫蘭（W?rtsil?）的靈活發(fā)電技術(shù)和儲能解決方案，可幫助中國能源行業(yè)在大規(guī)模并網(wǎng)的同時維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性，從而減少電力系統(tǒng)對煤炭的依賴，進而降低二氧化碳排放水平。并且，在未來燃?xì)鈨?nèi)燃機（ICE）發(fā)電廠可以過渡到使用合成燃料發(fā)電，以進一步實現(xiàn)中國2060年的碳中和目標(biāo)。

瓦錫蘭公司的碳中和目標(biāo)

瓦錫蘭公司也為自己制定了2030年碳中和的目標(biāo)，包括兩個主要目標(biāo)。一個是在2030年實現(xiàn)公司運營的碳中和。第二個目標(biāo)是提供為零碳燃料做好準(zhǔn)備的產(chǎn)品組合。

瓦錫蘭公司自身運營碳中和目標(biāo)涵蓋公司自身運營的直接溫室氣體排放，包括研發(fā)和工廠發(fā)動機測試區(qū)域，即范圍1的溫室氣體排放，以及購買的能源，即范圍2的溫室氣體排放。瓦錫蘭的脫碳關(guān)鍵舉措包括節(jié)能、綠色電力采購、轉(zhuǎn)換燃料、使用更高效的技術(shù)以及對難以減少的排放使用抵消等措施。

第二個關(guān)鍵氣候目標(biāo)涉及瓦錫蘭的產(chǎn)品組合以及到 2030 年實現(xiàn)零碳燃料的準(zhǔn)備情況。在全球范圍內(nèi)，能源和海洋部門仍然依賴化石燃料的使用。瓦錫蘭目前的產(chǎn)品組合已經(jīng)使其客戶能夠改用碳中性燃料，例如生物燃料或合成甲烷。從化石燃料到碳中和或無碳燃料的轉(zhuǎn)變將逐漸發(fā)生。

瓦錫蘭與芬蘭Q Power公司簽署了一項協(xié)議，雙方計劃在2020年10月至2021年4月間建造一座生物甲烷化技術(shù)應(yīng)用移動示范設(shè)施，在全球拓展生物甲烷化技術(shù)，加速可再生燃料開發(fā)與應(yīng)用。生物甲烷化是一種生產(chǎn)合成甲烷的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。該技術(shù)從氫氣和二氧化碳中生產(chǎn)生物甲烷，甚至可以利用排放物和廢物作為原料，這將顯著提高生物甲烷的可再生性。

2021年，瓦錫蘭還要開展純氫和純氨發(fā)電的測試。不久前，瓦錫蘭啟動了氫氨無碳燃料測試項目。測試結(jié)果非常令人鼓舞，其中一臺測試的內(nèi)燃機在典型的船舶負(fù)載范圍內(nèi)在使用70％氨含量的燃料時運行良好，另一臺純氫運行的內(nèi)燃機測試也非常成功。據(jù)瓦錫蘭相關(guān)工作人員介紹，燃料測試將在未來幾年繼續(xù)進行，目的是為發(fā)電廠和海洋應(yīng)用確定最可行的內(nèi)燃機的解決方案，實現(xiàn)向綠色燃料脫碳未來的轉(zhuǎn)型。瓦錫蘭計劃在2023年完成第一個 power－to－X 和 X－to－power 演示項目。在能源市場，預(yù)計到2025年瓦錫蘭將有純氫運行的內(nèi)燃機和電廠，預(yù)計在2023年可以推出純氨燃料內(nèi)燃機。

瓦錫蘭總裁兼首席執(zhí)行官 H?kan Agnevall 評論道“這些新的雄心勃勃的“目標(biāo)30”氣候目標(biāo)表明了我們對實現(xiàn)可持續(xù)社會目標(biāo)的承諾。我們的目標(biāo)是支持我們的客戶的脫碳之旅，從而為海洋和能源行業(yè)塑造一個可持續(xù)的未來。我們的產(chǎn)品、解決方案和服務(wù)將滿足嚴(yán)格的環(huán)境要求，我們?yōu)檫@些行業(yè)提供動力的發(fā)動機的燃料靈活性是實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵?！?/p>

中國的新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要靈活性

近年來，我國可再生能源迅猛發(fā)展，但電力系統(tǒng)靈活性不足、調(diào)節(jié)能力不夠等短板和問題突出，制約更高比例和更大規(guī)模可再生能源發(fā)展。未來我國實現(xiàn)2030年前碳達峰和努力爭取2060年前碳中和的目標(biāo)任務(wù)艱巨，需要付出艱苦卓絕的努力。

2021年3月，中央財經(jīng)委員會指出，“十四五”是碳達峰的關(guān)鍵期、窗口期，要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。實現(xiàn)碳達峰關(guān)鍵在促進可再生能源發(fā)展，促進可再生能源發(fā)展關(guān)鍵在于消納，保障可再生能源消納關(guān)鍵在于電網(wǎng)接入、調(diào)峰和儲能。

國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達峰行動方案》特別強調(diào)在加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)方面，大力提升電力系統(tǒng)綜合調(diào)節(jié)能力，加快靈活調(diào)節(jié)電源建設(shè)，引導(dǎo)自備電廠、虛擬電廠等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，建設(shè)堅強智能電網(wǎng)，提升電網(wǎng)安全保障水平。

2021年8月，國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布發(fā)改運行〔2021〕1138號文件《關(guān)于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》

文件明確，鼓勵發(fā)電企業(yè)自建儲能或調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模。在電網(wǎng)企業(yè)承擔(dān)風(fēng)電和太陽能發(fā)電等可再生能源保障性并網(wǎng)責(zé)任以外，仍有投資建設(shè)意愿的可再生能源發(fā)電企業(yè)，鼓勵在自愿的前提下自建儲能或調(diào)峰資源增加并網(wǎng)規(guī)模。對按規(guī)定比例要求配建儲能或調(diào)峰能力的可再生能源發(fā)電企業(yè)，經(jīng)電網(wǎng)企業(yè)按程序認(rèn)定后，可安排相應(yīng)裝機并網(wǎng)。

11月10日，國家能源局綜合司《關(guān)于推進2021年度電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展工作的通知》，文件要求各省級能源主管部門組織推進本?。▍^(qū)、市）的“一體化”項目電源開發(fā)地點與消納市場。文件強調(diào)，申報電力多能互補項目，應(yīng)強化電源側(cè)靈活調(diào)節(jié)作用，在不降低存量電源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的前提下，重點通過挖掘配套電源的調(diào)峰潛力，激發(fā)存量電源調(diào)節(jié)積極性與潛力，優(yōu)化配置增量調(diào)節(jié)性電源或儲能，進而實現(xiàn)各類電源互濟互補。

靈活發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。建設(shè)新型的電力系統(tǒng)需要中國的電網(wǎng)在未來擁有更多的靈活性。無論是靈活的天然氣、儲能的應(yīng)用，還是靈活的調(diào)節(jié)資源都非常的關(guān)鍵。

增強電力系統(tǒng)靈活性芬蘭經(jīng)驗在江蘇的應(yīng)用

瓦錫蘭公司增強電力系統(tǒng)靈活性的經(jīng)驗已經(jīng)開始探索在江蘇省的應(yīng)用。

江蘇省是中國經(jīng)濟發(fā)達省份，可再生能源發(fā)展也非?？?，其可再生能源發(fā)電量約占全省發(fā)電總量的17％。隨著可再生能源發(fā)電規(guī)模的迅速增加，江蘇省電力系統(tǒng)對靈活性的需求持續(xù)增長。2017 年，江蘇全社會最高負(fù)荷首次破億，成為國家電網(wǎng)公司首家負(fù)荷突破 1 億千瓦的省級電網(wǎng)。2018 年全社會用電量6128億千瓦時，同比增長 5．5％。在電量持續(xù)增長的同時，江蘇風(fēng)電、光伏機組的裝機容量有了迅猛的發(fā)展，2010－2018年期間，風(fēng)電裝機增加了4．8倍，而光伏裝機增加了約100倍，預(yù)計未來光伏裝機有進一步加快的趨勢。在江蘇省能源局發(fā)布的《江蘇省提高電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導(dǎo)意見》中，提出了對提高系統(tǒng)靈活性和適應(yīng)性的多措并舉，以此實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全、高效、清潔、低碳的發(fā)展路徑。

2018年中國和芬蘭兩國能源主管部門簽署《中芬能源合作工作計劃》，明確電力系統(tǒng)靈活性是下一步重點合作領(lǐng)域之一。2019年，在中芬雙邊能源合作的平臺上，瓦錫蘭與中國電力規(guī)劃設(shè)計總院共同發(fā)起了中芬能源重點合作項目“增強電力系統(tǒng)靈活性芬蘭經(jīng)驗在江蘇的應(yīng)用”研究項目，該項目是旨在通過提高江蘇省電力系統(tǒng)靈活性，找到江蘇省發(fā)展可再生能源 （RES）的最佳路徑。

2020年11月13日，中芬智慧能源（南京）論壇在江蘇南京舉辦，《江蘇省電力系統(tǒng)靈活性提升展望》報告在論壇上正式發(fā)布。解釋了如何利用靈活技術(shù)，如燃?xì)鈨?nèi)燃機（ICE）發(fā)電廠等實現(xiàn)快速啟動，從而在平衡間歇性發(fā)電和波動性發(fā)電的同時，確保電網(wǎng)連續(xù)提供穩(wěn)定、可靠的服務(wù)。

《中國江蘇正邁向高可再生能源的未來》白皮書通過對電力系統(tǒng)建模，顯示了江蘇省將從可再生能源份額的增加和電力系統(tǒng)靈活性的提高當(dāng)中受益。白皮書還闡述了如何在保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的同時，構(gòu)建大規(guī)?？稍偕茉凑系淖罴淹緩?。

瓦錫蘭在江蘇省開展的電力系統(tǒng)建模分析，目的有三其一，理解電力系統(tǒng)的運用及基本要素，以闡明能源系統(tǒng)在未來可能遇到的挑戰(zhàn)；其二，量化不同電廠在系統(tǒng)層面的效益，理解靈活性在電力系統(tǒng)中的價值，以達到優(yōu)化電力系統(tǒng)總成本，找出優(yōu)化能源組成結(jié)構(gòu)；其三，理解和推廣高質(zhì)量建模，以幫助能源供應(yīng)與運行儲備協(xié)同優(yōu)化，并積極開發(fā)新的建模方法。

該課題的系統(tǒng)建模預(yù)測了三種場景第一種是基準(zhǔn)（低可再生能源），要求在現(xiàn)有發(fā)展規(guī)劃的基礎(chǔ)上，到2030年新增風(fēng)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(fēng)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(fēng)電裝機容量85吉瓦、新增太陽能發(fā)電裝機容量80吉瓦。根據(jù)高可再生能源情景建模顯示，到2030年，江蘇電力系統(tǒng)中風(fēng)能和太陽能發(fā)電的比例將增加到30％。隨著我國“雙碳”目標(biāo)的實施，瓦錫蘭認(rèn)為，在系統(tǒng)建模中預(yù)測的第三種高再生能源場景是完全可以實現(xiàn)的。未來，隨著可再生能源大規(guī)模的接入，電網(wǎng)對于調(diào)峰調(diào)頻的需求也會越來越顯著。

瓦錫蘭在白皮書中認(rèn)為，江蘇電網(wǎng)需要大規(guī)模的可再生能源，以降低電力系統(tǒng)成本，實現(xiàn)更可持續(xù)的能源生產(chǎn)。在可再生能源大規(guī)模接入的情景下，電力系統(tǒng)對靈活性電源的需求將大幅增加，通過保持現(xiàn)有煤電裝機規(guī)模并實施靈活性改造，同時通過新建燃?xì)廨啓C、高效靈活燃?xì)鈨?nèi)燃機、電池儲能等多種靈活性電源選項，能夠有效滿足未來電力需求增長，同時滿足系統(tǒng)可靠運行需要。瓦錫蘭的靈活發(fā)電技術(shù)和儲能解決方案，可幫助中國能源行業(yè)在大規(guī)模并網(wǎng)的同時維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性，從而減少電力系統(tǒng)對煤炭的依賴，進而降低二氧化碳排放水平。進一步挖掘現(xiàn)有天然氣電站調(diào)峰能力，同時推進多種形式的天然氣調(diào)峰電源建設(shè)，結(jié)合芬蘭先進技術(shù)經(jīng)驗和應(yīng)用實踐，綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟因素，適時引入超靈活內(nèi)燃機作為新的氣電調(diào)峰電源選項，作為傳統(tǒng)燃?xì)廨啓C電站的有益補充。

尤其值得注意的是，高效內(nèi)燃機電站具備負(fù)荷快速升降能力，這樣系統(tǒng)在整合可再生能源時能夠滿足短期快速響應(yīng)的需求。隨著更多的可再生能源并入江蘇電網(wǎng)系統(tǒng)，一些靈活技術(shù)的應(yīng)用，例如燃?xì)鈨?nèi)燃機（ICE）發(fā)電廠，可以通過迅速啟動，來滿足平衡間歇和電力波所帶來的快速響應(yīng)需求，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定和可靠。當(dāng)可再生能源電力恢復(fù)工作時，這些內(nèi)燃機也可以快速響應(yīng)停機”。

白皮書總結(jié)到，提高可再生能源占比將為江蘇電力系統(tǒng)節(jié)約近640億元人民幣的總成本，到2030年，總碳排放量將減少25％以上。

值得關(guān)注的是，2020年底，瓦錫蘭集團與中國華能集團子公司華能江蘇能源開發(fā)有限公司簽訂了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，雙方將基于燃?xì)鈨?nèi)燃機技術(shù)，研發(fā)出更可持續(xù)且更加靈活的發(fā)電方式。