巴西電力建設始于19世紀末。最初的電力系統特點(diǎn)為孤網(wǎng)運行、分散監管,主要用于照明、公共交通和工業(yè)。
1934年,巴西國內進(jìn)行了電價(jià)和電力特許經(jīng)營(yíng)公司獲利問(wèn)題的辯論,頒布了《水法》,規范了水力資源的所有權、使用權,電力服務(wù)運營(yíng)的特許經(jīng)營(yíng)權,并確定了該公共服務(wù)的費率。
1930年起,隨著(zhù)國家工業(yè)發(fā)展進(jìn)步,在里約和圣保羅地區,電力成為經(jīng)濟發(fā)展的制約因素,已建發(fā)電廠(chǎng)進(jìn)行了擴機,擁有區域性電力特許經(jīng)營(yíng)權的私營(yíng)企業(yè)投資建造了最早的可逆式水力發(fā)電廠(chǎng)。
多年來(lái),監管框架、市場(chǎng)結構以及電網(wǎng)的物理特征等發(fā)生了大量改變。常規水電站蓬勃發(fā)展并參與到國家發(fā)電結構中,且許多水電站擁有調節性水庫,也就滿(mǎn)足了電網(wǎng)的調節需求,推遲了如抽水蓄能等特定儲能技術(shù)的使用,也延后了相關(guān)市場(chǎng)設計和監管問(wèn)題的解決。
到目前為止,巴西總共安裝了四座抽水蓄能電站:三座位于圣保羅州,分別是1939年、1940年和1955年投產(chǎn)的Pedreira電站、Traição電站和Edgard de Souza電站;一座位于里約熱內盧州,是1952年投產(chǎn)Vigário電站。Edgard de Souza電站現已退役,而由于下文所述的運行限制,其余電站也未正常作為可逆發(fā)電廠(chǎng)運行。
Pedreira(100MW)和Traição(22MW)發(fā)電站隸屬于圣保羅州Henry Borden水利綜合體,主要功能是將Pinheiros河水泵入Billings水庫,以次增加Henry Borden水力發(fā)電廠(chǎng)水頭。
然而,自1992年以來(lái),為了保證圣保羅大都市區供水水質(zhì),僅允許這兩座抽水蓄能電廠(chǎng)在防洪時(shí)將Pinheiros河水泵入Billings水庫。
Edgard de Souza電站建于1902年,最初規劃為常規水力發(fā)電站;自建成后該電廠(chǎng)不斷擴建,1916年裝機容量達到16兆瓦;1955年,電廠(chǎng)裝設了水泵,以及一臺14MW可逆式機組,該機組于1984年退役。
Vigário電站(88MW)是里約熱內盧州Lajes水利綜合體的一部分,見(jiàn)圖4,雖然它擁有可逆式機組,但主要功能還是將Paraíba do Sul河的水泵入Vigário水庫,以用于Nilo Peçanha水電站發(fā)電。為滿(mǎn)足里約熱內盧市供水需求,Lajes水利綜合體的運行現也受限。
近年來(lái),隨著(zhù)圖5所示電力能源結構演變,電網(wǎng)產(chǎn)生了諸如靈活性等相關(guān)功能需求,這正與抽水蓄能電站功能相匹配。
巴西能源擴張10年計劃(PDE 2030)指出,未來(lái)10年,風(fēng)電和光伏發(fā)電將增長(cháng)30%以上,而水電發(fā)展將趨于緩和,這勢必加速未來(lái)巴西電力結構轉型。
第四章 巴西新建抽水蓄能的挑戰
從工程建設角度來(lái)看,抽水蓄能電站建設面臨的挑戰與常規水電站相似,二者都需要解決技術(shù)和環(huán)境問(wèn)題。除此之外,抽水蓄能電站還面臨監管和投資回報問(wèn)題,且這些問(wèn)題在全球各不同的電力市場(chǎng)呈現出不同特點(diǎn)。
根據Barbour(2016, P425)數據顯示,全球超過(guò)95%的抽水蓄能電站都是由壟斷型和垂直一體化型企業(yè)計劃、建設和調試,且這些企業(yè)大部分為國有型。
在此類(lèi)市場(chǎng)結構中,電價(jià)是固定不變的,用以覆蓋投資成本,而投資是由監管者或國家計劃/批準(Perez-Arriaga,2013,P132)。在這種形式下,企業(yè)投資收益的不可預見(jiàn)性風(fēng)險降低,投資回報得到保障,構建利于新建電站的融資環(huán)境。
根據Head(2000, P ix),隨著(zhù)傳統來(lái)源公共融資逐漸枯竭,電力市場(chǎng)重建和改革浪潮從1990年代起席卷了全球多個(gè)不同國家,其中包括電力公司的去垂直化(筆者注:去垂直化可理解為壟斷一體型企業(yè)的分拆)、私有化,而這些私營(yíng)單元卻未進(jìn)行同樣的電力系統擴張投資,因此新建水電站、包括新建抽水蓄能電站數量顯著(zhù)下降。
一些研究作者認為,該現象并非由于水電站技術(shù)或經(jīng)濟收益特性改變,而是私營(yíng)資本更傾向于低風(fēng)險、非資本密集、建造周期短并快速收益的項目,例如燃氣電站。
綜上可以看出,盡管抽水蓄能電站在技術(shù)和經(jīng)濟領(lǐng)域上具備相當的吸引力,但在許多自由市場(chǎng)國家,這類(lèi)項目的新建仍是一項富有挑戰性的工作。
為了更好地分析理解影響抽水蓄能進(jìn)入巴西的因素及可能的障礙,以下第4.1至4.10節將介紹抽水蓄能投資收益吸引、監管和市場(chǎng)設計的相關(guān)特點(diǎn)和問(wèn)題。