فرص جديدة لتطوير الطاقة الكهرومائية في أنظمة الطاقة الجديدة

يُعد توليد الطاقة الكهرومائية من أكثر طرق توليد الطاقة تطورًا، وقد شهد تطورًا وابتكارًا مستمرين في عملية تطوير نظام الطاقة. وقد حقق تقدمًا ملحوظًا من حيث الحجم المستقل، ومستوى المعدات التقنية، وتكنولوجيا التحكم. وبصفتها مصدر طاقة منظمًا عالي الجودة ومستقرًا وموثوقًا، تشمل الطاقة الكهرومائية عادةً محطات الطاقة الكهرومائية التقليدية ومحطات تخزين الطاقة بالضخ. بالإضافة إلى كونها موردًا مهمًا للطاقة الكهربائية، فقد لعبت أيضًا دورًا هامًا في تقليل ذروة الاستهلاك، وتعديل التردد، وتعديل الطور، وبدء التشغيل في حالة انقطاع التيار، والاستعداد للطوارئ طوال فترة تشغيل نظام الطاقة. مع التطور السريع لمصادر الطاقة الجديدة، مثل طاقة الرياح وتوليد الطاقة الكهروضوئية، وزيادة فروق الذروة إلى الحضيض في أنظمة الطاقة، وانخفاض القصور الذاتي الدوراني الناتج عن زيادة المعدات والأجهزة الإلكترونية للطاقة، تواجه قضايا أساسية مثل تخطيط وبناء نظام الطاقة، والتشغيل الآمن، والتوزيع الاقتصادي، تحديات هائلة، وهي أيضًا قضايا رئيسية يجب معالجتها في بناء أنظمة الطاقة الجديدة في المستقبل. وفي سياق موارد الصين الغنية، سوف تلعب الطاقة الكهرومائية دورا أكثر أهمية في نظام الطاقة الجديد، وتواجه احتياجات وفرصا تنموية مبتكرة كبيرة، وهي مهمة للغاية للأمن الاقتصادي لبناء نظام طاقة جديد.

تحليل الوضع الحالي وحالة التطوير المبتكر لتوليد الطاقة الكهرومائية
حالة التنمية المبتكرة
يتسارع التحول العالمي للطاقة النظيفة، وتتزايد نسبة الطاقة الجديدة مثل طاقة الرياح وتوليد الطاقة الكهروضوئية بسرعة. يواجه التخطيط والبناء والتشغيل الآمن والجدولة الاقتصادية لأنظمة الطاقة التقليدية تحديات وقضايا جديدة. من عام 2010 إلى عام 2021، حافظت منشأة طاقة الرياح العالمية على نمو سريع، بمتوسط ​​معدل نمو قدره 15٪؛ وصل متوسط ​​معدل النمو السنوي في الصين إلى 25٪؛ وصل معدل نمو منشأة توليد الطاقة الكهروضوئية العالمية في السنوات العشر الماضية إلى 31٪. يواجه نظام الطاقة الذي يحتوي على نسبة عالية من الطاقة الجديدة قضايا رئيسية مثل صعوبة موازنة العرض والطلب، وزيادة صعوبة التحكم في تشغيل النظام ومخاطر الاستقرار الناجمة عن انخفاض القصور الذاتي الدوراني، وزيادة كبيرة في الطلب على سعة الحلاقة القصوى، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف تشغيل النظام. من الملح أن نعزز بشكل مشترك حل هذه القضايا من جوانب إمدادات الطاقة والشبكة والحمل. يُعدّ توليد الطاقة الكهرومائية مصدرًا مهمًا للطاقة المُنظّمة، يتميز بخصائص مثل القصور الذاتي الدوراني الكبير، وسرعة الاستجابة العالية، ومرونة التشغيل. ويتمتع بمزايا طبيعية في حل هذه التحديات والمشاكل الجديدة.

يستمر مستوى الكهربة في التحسن، وتتزايد متطلبات إمدادات الطاقة الآمنة والموثوقة للعمليات الاقتصادية والاجتماعية. على مدار الخمسين عامًا الماضية، استمر مستوى الكهربة العالمي في التحسن، وزادت نسبة الطاقة الكهربائية في استهلاك الطاقة الطرفية تدريجيًا. وتسارعت وتيرة استبدال الطاقة الكهربائية الطرفية التي تمثلها المركبات الكهربائية. يعتمد المجتمع الاقتصادي الحديث بشكل متزايد على الكهرباء، وأصبحت الكهرباء وسيلة الإنتاج الأساسية للعمليات الاقتصادية والاجتماعية. يُعدّ الإمداد الآمن والموثوق بالطاقة ضمانًا مهمًا لإنتاج وحياة الناس المعاصرين. لا يؤدي انقطاع التيار الكهربائي في مناطق واسعة إلى خسائر اقتصادية فادحة فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى فوضى اجتماعية خطيرة. أصبح أمن الطاقة جوهر أمن الطاقة، وحتى الأمن القومي. تتطلب الخدمة الخارجية لأنظمة الطاقة الجديدة تحسينًا مستمرًا لموثوقية إمدادات الطاقة الآمنة، بينما يواجه التطوير الداخلي زيادة مستمرة في عوامل الخطر التي تشكل تهديدًا خطيرًا لأمن الطاقة.

تستمر التقنيات الجديدة في الظهور والتطبيق في أنظمة الطاقة، مما يُحسّن بشكل كبير من مستوى ذكاء هذه الأنظمة وتعقيدها. وقد أدى الاستخدام الواسع لأجهزة الطاقة الإلكترونية في مختلف جوانب توليد الطاقة ونقلها وتوزيعها إلى تغييرات كبيرة في خصائص الأحمال وخصائص النظام، مما أدى إلى تغييرات جذرية في آلية تشغيله. وتُستخدم تقنيات الاتصالات والتحكم والذكاء المعلوماتي على نطاق واسع في جميع جوانب إنتاج وإدارة أنظمة الطاقة. وقد تحسن مستوى ذكاء أنظمة الطاقة بشكل ملحوظ، ويمكنها التكيف مع التحليلات الإلكترونية واسعة النطاق وتحليلات دعم القرار. ويرتبط توليد الطاقة الموزعة بجهة المستخدم في شبكة التوزيع على نطاق واسع، وقد تغير اتجاه تدفق الطاقة في الشبكة من أحادي الاتجاه إلى ثنائي الاتجاه أو حتى متعدد الاتجاهات. وتظهر أنواع مختلفة من المعدات الكهربائية الذكية في تدفق لا ينضب، وتُستخدم العدادات الذكية على نطاق واسع، ويتزايد عدد محطات الوصول إلى أنظمة الطاقة بشكل كبير. وأصبح أمن المعلومات مصدر خطر رئيسي على نظام الطاقة.

يشهد قطاع الطاقة الكهربائية إصلاحًا وتطويرًا تدريجيًا، كما تشهد بيئة السياسات، مثل أسعار الكهرباء، تحسنًا تدريجيًا. ومع التطور السريع للاقتصاد والمجتمع في الصين، شهدت صناعة الطاقة الكهربائية قفزة هائلة من صغيرة إلى كبيرة، ومن ضعيفة إلى قوية، ومن تابعة إلى رائدة. ومن حيث النظام، ومن الحكومة إلى الشركات، ومن مصنع واحد إلى شبكة واحدة، إلى فصل المصانع والشبكات، والمنافسة المعتدلة، والانتقال التدريجي من التخطيط إلى السوق، كل ذلك أدى إلى مسار تطوير طاقة كهربائية مناسب للظروف الوطنية الصينية. وتُصنف قدرة التصنيع والبناء ومستوى تكنولوجيا ومعدات الطاقة الكهربائية في الصين من بين أفضل المصفوفات العالمية. وتتحسن مؤشرات الخدمة الشاملة والبيئة لأعمال الطاقة الكهربائية تدريجيًا، وتم بناء وتشغيل أكبر نظام طاقة كهربائية وأكثرها تقدمًا من الناحية التكنولوجية في العالم. ويشهد سوق الكهرباء في الصين تقدمًا مطردًا، مع مسار واضح لبناء سوق كهرباء موحد من المستويات المحلية والإقليمية والوطنية، ملتزمًا بالنهج الصيني القائم على استخلاص الحقيقة من الوقائع. وقد تم تدريجيا ترشيد آليات السياسة مثل أسعار الكهرباء، وتم في البداية إنشاء آلية لتسعير الكهرباء مناسبة لتطوير طاقة التخزين المضخوخة، مما يوفر بيئة سياسية لتحقيق القيمة الاقتصادية للابتكار والتطوير في مجال الطاقة الكهرومائية.

لقد طرأت تغييرات جوهرية على الشروط الحدودية لتخطيط وتصميم وتشغيل محطات الطاقة الكهرومائية. وتتمثل المهمة الأساسية لتخطيط وتصميم محطات الطاقة الكهرومائية التقليدية في اختيار نطاق ونمط تشغيل مناسبين تقنيًا واقتصاديًا. وعادةً ما يتم النظر في قضايا تخطيط مشاريع الطاقة الكهرومائية انطلاقًا من الهدف الأمثل المتمثل في الاستخدام الشامل للموارد المائية. ومن الضروري دراسة متطلبات شاملة مثل التحكم في الفيضانات والري والشحن وإمدادات المياه، وإجراء مقارنات شاملة للفوائد الاقتصادية والاجتماعية والبيئية. وفي سياق التطورات التكنولوجية المستمرة والزيادة المستمرة في نسبة طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية، يحتاج نظام الطاقة، بموضوعية، إلى الاستفادة الكاملة من الموارد الهيدروليكية، وإثراء نمط تشغيل محطات الطاقة الكهرومائية، ولعب دور أكبر في خفض ذروة الاستهلاك، وتعديل التردد، وضبط التسوية. وقد أصبحت العديد من الأهداف التي لم تكن ممكنة في الماضي من حيث التكنولوجيا والمعدات والإنشاءات ممكنة اقتصاديًا وفنيًا. إن الوضع الأصلي أحادي الاتجاه لتخزين المياه وتوليد الطاقة بالتفريغ لمحطات الطاقة الكهرومائية لم يعد قادرًا على تلبية متطلبات أنظمة الطاقة الجديدة، ومن الضروري الجمع بين وضع محطات الطاقة المخزنة بالضخ لتحسين القدرة التنظيمية لمحطات الطاقة الكهرومائية بشكل كبير؛ وفي الوقت نفسه، ونظرًا لقيود مصادر الطاقة المنظمة قصيرة الأجل مثل محطات الطاقة المخزنة بالضخ في تعزيز استهلاك مصادر الطاقة الجديدة مثل طاقة الرياح وتوليد الطاقة الكهروضوئية، وصعوبة القيام بمهمة توفير إمدادات الطاقة الآمنة وبأسعار معقولة، فمن الضروري موضوعيًا زيادة سعة الخزان لتحسين دورة زمنية التنظيم للطاقة الكهرومائية التقليدية، من أجل سد الفجوة في قدرة تنظيم النظام التي تحدث عند سحب طاقة الفحم.

احتياجات التنمية المبتكرة
هناك حاجة ملحة لتسريع تطوير موارد الطاقة الكهرومائية، وزيادة نسبة الطاقة الكهرومائية في نظام الطاقة الجديد، ولعب دور أكبر. في سياق هدف "الكربون المزدوج"، سيصل إجمالي القدرة المركبة لتوليد طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية إلى أكثر من 1.2 مليار كيلوواط بحلول عام 2030؛ ومن المتوقع أن يصل إلى 5 مليارات إلى 6 مليارات كيلوواط في عام 2060. في المستقبل، سيكون هناك طلب كبير على تنظيم الموارد في أنظمة الطاقة الجديدة، وتوليد الطاقة الكهرومائية هو مصدر الطاقة التنظيمية الأكثر جودة. يمكن لتكنولوجيا الطاقة الكهرومائية في الصين تطوير قدرة مركبة تبلغ 687 مليون كيلوواط. بحلول نهاية عام 2021، تم تطوير 391 مليون كيلوواط، بمعدل تطوير يبلغ حوالي 57٪، وهو أقل بكثير من معدل تطوير 90٪ لبعض الدول المتقدمة في أوروبا والولايات المتحدة. وبما أن دورة تطوير مشاريع الطاقة الكهرومائية طويلة (عادة ما تكون من 5 إلى 10 سنوات)، في حين أن دورة تطوير مشاريع توليد الطاقة من الرياح والطاقة الكهروضوئية قصيرة نسبيا (عادة ما تكون من 0.5 إلى 1 سنة، أو حتى أقصر) وتتطور بسرعة، فمن الضروري تسريع تقدم تطوير مشاريع الطاقة الكهرومائية، وإكمالها في أسرع وقت ممكن، والقيام بدورها في أقرب وقت ممكن.
هناك حاجة ملحة لتغيير نمط تطوير الطاقة الكهرومائية لتلبية المتطلبات الجديدة لتقليص ذروة الاستهلاك في أنظمة الطاقة الجديدة. في ظل قيود هدف "الكربون المزدوج"، يُحدد هيكل إمدادات الطاقة المستقبلي المتطلبات الهائلة لتشغيل نظام الطاقة لتقليص ذروة الاستهلاك، وهذه ليست مشكلةً يمكن حلها من خلال مزيج الجدولة وقوى السوق، بل هي مسألة جدوى فنية أساسية. لا يمكن تحقيق التشغيل الاقتصادي والآمن والمستقر لنظام الطاقة إلا من خلال توجيه السوق والجدولة والتحكم في التشغيل، على أساس جدوى التكنولوجيا. بالنسبة لمحطات الطاقة الكهرومائية التقليدية العاملة، هناك حاجة ملحة لتحسين استخدام سعة التخزين والمرافق الحالية بشكل منهجي، وزيادة الاستثمار في التحويل بشكل مناسب عند الضرورة، وبذل كل جهد ممكن لتحسين سعة التنظيم. بالنسبة لمحطات الطاقة الكهرومائية التقليدية المُخطط لها والمُنشأة حديثًا، من المُلح مراعاة التغييرات الكبيرة في الظروف الحدودية التي أحدثها نظام الطاقة الجديد، وتخطيط وإنشاء محطات طاقة كهرومائية مرنة وقابلة للتعديل، مع مزيج من الجداول الزمنية الطويلة والقصيرة وفقًا للظروف المحلية. فيما يتعلق بتخزين المياه بالضخ، ينبغي تسريع وتيرة البناء في ظل الوضع الراهن الذي تعاني فيه القدرة التنظيمية قصيرة الأجل من نقص حاد. على المدى البعيد، ينبغي مراعاة احتياجات النظام من قدرات تقليص ذروة الاستهلاك على المدى القصير، ووضع خطة تطويرها علميًا. بالنسبة لمحطات توليد الطاقة بالتخزين بالضخ التي تعمل بنقل المياه، من الضروري الجمع بين احتياجات موارد المياه الوطنية لنقل المياه عبر المناطق، سواءً كمشروع نقل مياه عبر أحواض المياه أو كاستخدام شامل لموارد تنظيم نظام الطاقة. ويمكن، عند الضرورة، دمج ذلك مع التخطيط والتصميم الشامل لمشاريع تحلية مياه البحر.
هناك حاجة ملحة لتعزيز توليد الطاقة الكهرومائية لخلق قيمة اقتصادية واجتماعية أكبر مع ضمان التشغيل الاقتصادي والآمن لأنظمة الطاقة الجديدة. واستنادًا إلى قيود هدف التنمية المتمثلة في ذروة الكربون والحياد الكربوني في نظام الطاقة، ستصبح الطاقة الجديدة تدريجيًا القوة الرئيسية في هيكل إمدادات الطاقة لنظام الطاقة المستقبلي، وستنخفض تدريجيًا نسبة مصادر الطاقة عالية الكربون، مثل طاقة الفحم. ووفقًا لبيانات من مؤسسات بحثية متعددة، في ظل سيناريو الانسحاب الواسع النطاق من طاقة الفحم، بحلول عام 2060، ستشكل الطاقة المركبة لتوليد الطاقة من الرياح والطاقة الكهروضوئية في الصين حوالي 70%؛ ويبلغ إجمالي الطاقة المركبة للطاقة الكهرومائية مع الأخذ في الاعتبار التخزين بالضخ حوالي 800 مليون كيلوواط، وهو ما يمثل حوالي 10%. في هيكل الطاقة المستقبلي، تُعد الطاقة الكهرومائية مصدر طاقة موثوقًا ومرنًا وقابلًا للتعديل نسبيًا، وهو حجر الأساس لضمان التشغيل الآمن والمستقر والاقتصادي لأنظمة الطاقة الجديدة. من الضروري التحول من نمط التطوير والتشغيل الحالي "القائم على توليد الطاقة والمكمل بالتنظيم" إلى نمط "القائم على التنظيم والمكمل بالتوليد". وعليه، ينبغي استغلال الفوائد الاقتصادية لمشاريع الطاقة الكهرومائية في سياق القيمة الأكبر، وينبغي لفوائد مشاريع الطاقة الكهرومائية أيضاً أن تزيد بشكل كبير من الإيرادات الناتجة عن تقديم خدمات التنظيم للنظام على أساس إيرادات توليد الطاقة الأصلية.
هناك حاجة ملحة للابتكار في معايير وسياسات وأنظمة تكنولوجيا الطاقة الكهرومائية لضمان تطويرها بكفاءة واستدامة. في المستقبل، يتمثل المطلب الموضوعي لأنظمة الطاقة الجديدة في تسريع التطوير المبتكر للطاقة الكهرومائية، كما يجب أن تتوافق المعايير والسياسات والأنظمة الفنية الحالية ذات الصلة مع هذا التطوير لتعزيز التطوير الفعال للطاقة الكهرومائية. فيما يتعلق بالمعايير والمواصفات، من الضروري تحسين معايير ومواصفات التخطيط والتصميم والتشغيل والصيانة بناءً على التجارب والتحقق، بما يتوافق مع المتطلبات الفنية لنظام الطاقة الجديد لمحطات الطاقة الكهرومائية التقليدية، ومحطات الطاقة التي تعمل بالضخ والتخزين، ومحطات الطاقة الهجينة، ومحطات الطاقة التي تعمل بالضخ والتخزين لنقل المياه (بما في ذلك محطات الضخ)، وذلك لضمان التطوير المنظم والفعال لابتكارات الطاقة الكهرومائية. أما فيما يتعلق بالسياسات والأنظمة، فهناك حاجة ملحة لدراسة وصياغة سياسات تحفيزية لتوجيه ودعم وتشجيع التطوير المبتكر للطاقة الكهرومائية. وفي الوقت نفسه، هناك حاجة ملحة إلى وضع تصاميم مؤسسية مثل أسعار السوق والكهرباء لتحويل القيم الجديدة للطاقة الكهرومائية إلى فوائد اقتصادية، وتشجيع كيانات المؤسسات على تنفيذ استثمارات نشطة في تكنولوجيا التطوير المبتكرة، والتجارب التجريبية، والتطوير على نطاق واسع.

مسار التنمية المبتكر وآفاق الطاقة الكهرومائية
يُعدّ التطوير المبتكر للطاقة الكهرومائية حاجةً ملحةً لبناء نظام طاقة جديد. ومن الضروري الالتزام بمبدأ تكييف الإجراءات مع الظروف المحلية وتطبيق سياسات شاملة. وينبغي اعتماد مخططات تقنية مختلفة لمختلف أنواع مشاريع الطاقة الكهرومائية التي تم بناؤها والتخطيط لها. ومن الضروري مراعاة ليس فقط الاحتياجات الوظيفية لتوليد الطاقة وتقليل ذروة الاستهلاك، وتعديل التردد، والموازنة، بل أيضاً الاستخدام الشامل للموارد المائية، وتصميم أحمال الطاقة القابلة للتعديل، وغيرها من الجوانب. وأخيراً، ينبغي تحديد المخطط الأمثل من خلال تقييم شامل للفوائد. ومن خلال تحسين القدرة التنظيمية للطاقة الكهرومائية التقليدية وإنشاء محطات طاقة شاملة لنقل المياه بين الأحواض وتخزينها بالضخ، تُحقق فوائد اقتصادية كبيرة مقارنةً بمحطات الطاقة الحديثة التخزين بالضخ. وبشكل عام، لا توجد عوائق تقنية تُعيق التطوير المبتكر للطاقة الكهرومائية، مع مساحة تطوير ضخمة وفوائد اقتصادية وبيئية بارزة. ومن الجدير إيلاء اهتمام كبير لتسريع التطوير واسع النطاق القائم على الممارسات التجريبية.

"توليد الطاقة + الضخ"
يشير نمط "توليد الطاقة + الضخ" إلى استخدام الهياكل الهيدروليكية، مثل محطات الطاقة الكهرومائية والسدود القائمة، بالإضافة إلى مرافق نقل وتحويل الطاقة، لاختيار مواقع مناسبة أسفل مخرج مياه محطة الطاقة الكهرومائية لبناء سد تحويل المياه لتشكيل خزان سفلي، وإضافة مضخات ضخ وخطوط أنابيب ومعدات ومرافق أخرى، واستخدام الخزان الأصلي كخزان علوي. بناءً على وظيفة توليد الطاقة في محطة الطاقة الكهرومائية الأصلية، يتم زيادة وظيفة الضخ في نظام الطاقة أثناء انخفاض الحمل، مع الاستمرار في استخدام وحدات المولد التوربيني الهيدروليكي الأصلية لتوليد الطاقة، وذلك لزيادة سعة الضخ والتخزين لمحطة الطاقة الكهرومائية الأصلية، وبالتالي تحسين قدرتها التنظيمية (انظر الشكل 1). يمكن أيضًا بناء الخزان السفلي بشكل منفصل في موقع مناسب أسفل مخرج مياه محطة الطاقة الكهرومائية. عند إنشاء خزان سفلي أسفل مخرج مياه محطة الطاقة الكهرومائية، يُنصح بالتحكم في مستوى المياه لتجنب التأثير على كفاءة توليد الطاقة في محطة الطاقة الكهرومائية الأصلية. نظرًا لتحسين وضع التشغيل والمتطلبات الوظيفية للمشاركة في التسوية، يُنصح بتزويد المضخة بمحرك متزامن. يُستخدم هذا الوضع عمومًا في التحويل الوظيفي لمحطات الطاقة الكهرومائية العاملة. تتميز المعدات والمرافق بالمرونة والبساطة، مع انخفاض تكلفة الاستثمار، وقصر مدة البناء، وسرعة النتائج.

"توليد الطاقة + توليد الطاقة بالضخ"
الفرق الرئيسي بين وضع "توليد الطاقة + توليد الطاقة بالضخ" ووضع "توليد الطاقة + الضخ" هو أن تغيير مضخة الضخ إلى وحدة تخزين مضخوخة يزيد بشكل مباشر من وظيفة التخزين المضخوخ لمحطة الطاقة الكهرومائية التقليدية الأصلية، وبالتالي تحسين القدرة التنظيمية لمحطة الطاقة الكهرومائية. يتوافق مبدأ ضبط الخزان السفلي مع وضع "توليد الطاقة + الضخ". يمكن لهذا النموذج أيضًا استخدام الخزان الأصلي كخزان سفلي وبناء خزان علوي في موقع مناسب. بالنسبة لمحطات الطاقة الكهرومائية الجديدة، بالإضافة إلى تركيب مجموعات مولدات تقليدية معينة، يمكن تركيب وحدات تخزين مضخوخة بسعة معينة. بافتراض أن الحد الأقصى لإنتاج محطة طاقة كهرومائية واحدة هو P1 وأن ​​طاقة التخزين المضخوخة المتزايدة هي P2، فسيتم توسيع نطاق تشغيل الطاقة لمحطة الطاقة بالنسبة لنظام الطاقة من (0، P1) إلى (- P2، P1+P2).

إعادة تدوير محطات الطاقة الكهرومائية المتتالية
يُعتمد نمط التطوير المتتالي لتنمية العديد من الأنهار في الصين، ويتم بناء سلسلة من محطات الطاقة الكهرومائية، مثل نهر جينشا ونهر دادو. بالنسبة لمجموعة محطات الطاقة الكهرومائية المتتالية الجديدة أو القائمة، في محطتين متجاورتين، يكون خزان محطة الطاقة الكهرومائية المتتالية العلوية بمثابة الخزان العلوي ومحطة الطاقة الكهرومائية المتتالية السفلية بمثابة الخزان السفلي. وفقًا للتضاريس الفعلية، يمكن اختيار مداخل المياه المناسبة، ويمكن إجراء التطوير من خلال الجمع بين نمطي "توليد الطاقة + الضخ" و"توليد الطاقة + ضخ توليد الطاقة". هذا النمط مناسب لإعادة بناء محطات الطاقة الكهرومائية المتتالية، مما يمكن أن يحسن بشكل كبير من قدرة التنظيم ودورة تنظيم محطات الطاقة الكهرومائية المتتالية، مع فوائد كبيرة. يوضح الشكل 2 مخطط محطة طاقة كهرومائية تم تطويرها في سلسلة من الأنهار في الصين. تبلغ المسافة من موقع سد محطة الطاقة الكهرومائية المنبع إلى مدخل المياه المصب أقل من 50 كيلومترًا تقريبًا.

التوازن المحلي
يشير وضع "التوازن المحلي" إلى إنشاء مشاريع توليد طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية بالقرب من محطات الطاقة الكهرومائية، والضبط الذاتي وموازنة عمليات محطات الطاقة الكهرومائية لتحقيق إنتاج طاقة مستقر وفقًا لمتطلبات الجدولة. ونظرًا لأن جميع وحدات الطاقة الكهرومائية الرئيسية تعمل وفقًا لتوزيع نظام الطاقة، يمكن تطبيق هذا الوضع على محطات الطاقة ذات التدفق الشعاعي وبعض محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة غير المناسبة للتحويلات واسعة النطاق، والتي عادةً ما لا تُجدول وفقًا لوظائف تخفيض الذروة وتعديل التردد التقليدية. ويمكن التحكم بمرونة في إنتاج وحدات الطاقة الكهرومائية، والاستفادة من قدرتها على التنظيم على المدى القصير، وتحقيق التوازن المحلي واستقرار إنتاج الطاقة، مع تحسين معدل استخدام أصول خطوط النقل الحالية.

مجمع تنظيم ذروة المياه والطاقة
يعتمد نموذج "مجمع تنظيم المياه وطاقة الذروة" على مفهوم بناء محطات توليد الطاقة الكهربائية المُضخّة المُخزّنة المُنظّمة للمياه، مع دمجها مع مشاريع رئيسية للحفاظ على المياه، مثل نقل المياه واسع النطاق بين الأحواض، لإنشاء مجموعة من الخزانات ومرافق التحويل، واستخدام التناقص بين الخزانات لإنشاء مجموعة من محطات الضخ، ومحطات الطاقة الكهرومائية التقليدية، ومحطات توليد الطاقة المُضخّة المُخزّنة، لتشكيل مجمع لتوليد الطاقة وتخزينها. في عملية نقل المياه من مصادر المياه عالية الارتفاع إلى المناطق منخفضة الارتفاع، يُمكن لمجمع "نقل المياه وطاقة الذروة" الاستفادة الكاملة من التناقص بين الخزانات لتحقيق فوائد توليد الطاقة، مع تحقيق نقل المياه لمسافات طويلة وخفض تكاليف نقل المياه. في الوقت نفسه، يُمكن لمجمع "نقل المياه وطاقة الذروة" أن يكون مصدرًا واسع النطاق للحمل والطاقة قابلاً للتوزيع لنظام الطاقة، موفرًا خدمات تنظيمية للنظام. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن دمج المجمع مع مشاريع تحلية مياه البحر لتحقيق تطبيق شامل لتنمية موارد المياه وتنظيم نظام الطاقة.

تخزين مياه البحر المضخوخة
يمكن لمحطات توليد الطاقة بتخزين مياه البحر اختيار موقع مناسب على الساحل لبناء خزان علوي، باستخدام البحر كخزان سفلي. ومع تزايد صعوبة تحديد مواقع محطات توليد الطاقة بتخزين المياه التقليدية، حظيت محطات توليد الطاقة بتخزين مياه البحر باهتمام الجهات الوطنية المعنية، وأجرت مسوحات للموارد واختبارات بحثية تقنية استشرافية. كما يمكن دمج تخزين مياه البحر مع التطوير الشامل لطاقة المد والجزر، وطاقة الأمواج، وطاقة الرياح البحرية، وغيرها، لبناء محطات توليد طاقة بتخزين المياه ذات سعة تخزين كبيرة ودورة تنظيم طويلة.
باستثناء محطات الطاقة الكهرومائية التي تعتمد على جريان الأنهار وبعض محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة التي تفتقر إلى سعة تخزين، فإن معظم محطات الطاقة الكهرومائية ذات سعة خزان معينة قادرة على دراسة وتنفيذ تحويل وظيفة التخزين بالضخ. في محطة الطاقة الكهرومائية المبنية حديثًا، يمكن تصميم وترتيب سعة معينة لوحدات التخزين بالضخ كوحدة واحدة. وتشير التقديرات الأولية إلى أن تطبيق أساليب التطوير الجديدة يمكن أن يزيد بسرعة من نطاق سعة تخفيض ذروة الطاقة عالية الجودة بما لا يقل عن 100 مليون كيلوواط؛ كما أن استخدام "مجمع تنظيم المياه وتخفيض ذروة الطاقة" وتوليد الطاقة من تخزين ضخ مياه البحر يمكن أن يحقق أيضًا سعة تخفيض ذروة عالية الجودة للغاية، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لبناء أنظمة الطاقة الجديدة وتشغيلها بشكل آمن ومستقر، مع فوائد اقتصادية واجتماعية كبيرة.

اقتراحات للابتكار والتطوير في مجال الطاقة الكهرومائية
أولاً، تنظيم التصميم رفيع المستوى لابتكار وتطوير الطاقة الكهرومائية في أسرع وقت ممكن، وإصدار توجيهات لدعم تطوير هذا الابتكار بناءً على هذا العمل. إجراء بحوث حول القضايا الرئيسية، مثل الأيديولوجية التوجيهية، وتوجهات التطوير، والمبادئ الأساسية، وأولويات التخطيط، ومخطط تطوير الطاقة الكهرومائية المبتكر، وبناءً على ذلك، إعداد خطط التطوير، وتوضيح مراحل التطوير وتوقعاته، وتوجيه جهات السوق لتنفيذ تطوير المشاريع بشكل منظم.
ثانيًا، تنظيم وتنفيذ دراسات الجدوى الفنية والاقتصادية والمشاريع التجريبية. بالتزامن مع بناء أنظمة الطاقة الكهربائية الجديدة، تنظيم وتنفيذ مسوحات موارد محطات الطاقة الكهرومائية، والتحليل الفني والاقتصادي للمشاريع، واقتراح خطط البناء الهندسي، واختيار المشاريع الهندسية النموذجية لإجراء تجاربها العملية، واكتساب الخبرة اللازمة للتطوير واسع النطاق.
ثالثًا، دعم البحث والتطبيق العملي للتقنيات الرئيسية. من خلال إقامة مشاريع علمية وتكنولوجية وطنية ووسائل أخرى، سندعم الإنجازات التقنية الأساسية والعالمية، وتطوير المعدات الرئيسية، وتطبيقات العرض العملي في مجال ابتكار وتطوير الطاقة الكهرومائية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر، مواد شفرات توربينات ضخ وتخزين مياه البحر، ومسح وتصميم مجمعات نقل المياه الإقليمية واسعة النطاق وتقليص ذروة الطاقة.
رابعًا، صياغة سياسات مالية وضريبية، وموافقة على المشاريع، وسياسات تسعير الكهرباء لتعزيز التطوير المبتكر للطاقة الكهرومائية. مع التركيز على جميع جوانب التطوير المبتكر لتوليد الطاقة الكهرومائية، ينبغي صياغة سياسات مثل خصومات الفوائد المالية، ودعم الاستثمار، والحوافز الضريبية، بما يتوافق مع الظروف المحلية في المراحل الأولى من تطوير المشروع، بما في ذلك الدعم المالي الأخضر، لتقليل التكاليف المالية للمشروع. بالنسبة لمشاريع تجديد وحدات التخزين بالضخ التي لا تُحدث تغييرًا جوهريًا في الخصائص الهيدرولوجية للأنهار، ينبغي تطبيق إجراءات موافقة مبسطة لتقليل دورة الموافقة الإدارية. ترشيد آلية تسعير الكهرباء لوحدات التخزين بالضخ وآلية تسعير الكهرباء لتوليد الطاقة بالضخ لضمان عوائد قيمة معقولة.