Помпено-акумулиращите електроцентрали са най-широко използваната и зряла технология за съхранение на енергия в голям мащаб, а инсталираният капацитет на електроцентралите може да достигне гигавати. В момента най-зрялото и най-голямо инсталирано съхранение на енергия в света са помпено-акумулиращите водноелектрически централи.
Технологията за помпено-акумулиращи електроцентрали е зряла и стабилна, с високи всеобхватни предимства и често се използва за регулиране на пиковите натоварвания и резервно захранване. Помпено-акумулиращите електроцентрали са най-широко използваната и зряла технология за мащабно съхранение на енергия, а инсталираният капацитет на електроцентралите може да достигне гигавати.
Според непълната статистика на Професионалния комитет по съхранение на енергия към Китайската асоциация за енергийни изследвания, помпено-акумулиращите водноелектрически централи (ПАЦ) са най-зрялото и най-голямо инсталирано съхранение на енергия в света. Към 2019 г. оперативният капацитет за съхранение на енергия в света достигна 180 милиона киловата, а инсталираният капацитет на помпено-акумулиращите електроцентрали надхвърли 170 милиона киловата, което представлява 94% от общото съхранение на енергия в света.
Помпено-акумулиращите електроцентрали използват електроенергията, генерирана по време на периода на ниско натоварване на електроенергийната система, за да изпомпват вода до по-високо място за съхранение и да освобождават вода за генериране на електроенергия по време на пикови периоди на натоварване. Когато натоварването е ниско, помпено-акумулиращата електроцентрала е потребител; когато натоварването е пиково, това е електроцентралата.
Помпено-акумулиращата електроцентрала има две основни функции: изпомпване на вода и генериране на електроенергия. Агрегатът работи като водна турбина, когато натоварването на електроенергийната система е най-високо. Отварянето на направляващата лопатка на водната турбина се регулира чрез регулаторната система и потенциалната енергия на водата се преобразува в механична енергия на въртенето на агрегата, а след това механичната енергия се преобразува в електрическа енергия чрез генератора;
Когато натоварването на енергийната система е ниско, водната помпа се използва за изпомпване на вода от долния резервоар към горния резервоар. Чрез автоматичното регулиране на регулаторната система, отворът на направляващата лопатка се регулира автоматично според повдигането на помпата, а електрическата енергия се преобразува във воден потенциал и се съхранява.
Помпено-акумулиращите електроцентрали са отговорни основно за регулиране на пиковите натоварвания, регулиране на честотата, аварийно резервно захранване и стартиране без захранване на електроенергийната система, което може да подобри и балансира натоварването на електроенергийната система, да подобри качеството на електрозахранването и икономическите ползи от електроенергийната система, и са гръбнакът за осигуряване на безопасна, икономична и стабилна работа на електроенергийната мрежа. Помпено-акумулиращите електроцентрали са известни като „стабилизатори“, „регулатори“ и „балансери“ в безопасната експлоатация на електроенергийните мрежи.
Тенденцията за развитие на световните помпено-акумулиращи електроцентрали е висок напор, голям капацитет и висока скорост. Високият напор означава, че агрегатът развива по-висок напор, големият капацитет означава, че капацитетът на един агрегат непрекъснато се увеличава, а високата скорост означава, че агрегатът приема по-висока специфична скорост.
Структура и характеристики на електроцентралата
Основните сгради на помпено-акумулиращата електроцентрала обикновено включват: горен резервоар, долен резервоар, система за водоснабдяване, работилница и други специални сгради. В сравнение с конвенционалните водноелектрически централи, хидравличните конструкции на помпено-акумулиращите електроцентрали имат следните основни характеристики:
Има горни и долни резервоари. В сравнение с конвенционалните водноелектрически централи със същия инсталиран капацитет, капацитетът на резервоарите на помпено-акумулиращите електроцентрали обикновено е сравнително малък.
Нивото на водата в резервоара се колебае значително и често се покачва и спада. За да се изпълни задачата за намаляване на пиковете и запълване на долини в електропреносната мрежа, дневните колебания на нивото на водата в резервоара на помпено-акумулиращата електроцентрала обикновено са сравнително големи, обикновено надвишаващи 10-20 метра, а някои електроцентрали достигат 30-40 метра. Скоростта на промяна на нивото на водата в резервоара е сравнително бърза, обикновено достигайки 5 ~ 8 м/ч и дори 8 ~ 10 м/ч.
Изискванията за предотвратяване на просмукване от резервоари са високи. Ако изцяло помпено-акумулиращата електроцентрала причини големи загуби на вода поради просмукване от горния резервоар, производството на електроенергия от електроцентралата ще бъде намалено. Същевременно, за да се предотврати просмукването на вода от влошени хидрогеоложки условия в района на проекта, което води до щети от просмукване и концентрирано просмукване, се поставят и по-високи изисквания към предотвратяването на просмукване от резервоари.
Напорът е висок. Напорът на помпено-акумулиращата електроцентрала обикновено е висок, предимно 200-800 метра. Помпено-акумулиращата електроцентрала Джиси с общ инсталиран капацитет от 1,8 милиона киловата е първият проект в моята страна с напор от 650 метра, а помпено-акумулиращата електроцентрала Дунхуа с общ инсталиран капацитет от 1,4 милиона киловата е първият проект в моята страна с напор от 700 метра. С непрекъснатото развитие на технологията за помпено-акумулиращи електроцентрали, броят на високонапорните електроцентрали с голям капацитет в моята страна ще се увеличи.
Агрегатът е инсталиран на ниска надморска височина. За да се преодолее влиянието на плаваемостта и просмукването върху електроцентралата, големите помпено-акумулиращи електроцентрали, построени в страната и чужбина през последните години, са предимно под формата на подземни електроцентрали.
Най-ранната помпено-акумулираща електроцентрала в света е помпено-акумулиращата електроцентрала „Нетра“ в Цюрих, Швейцария, построена през 1882 г. Строителството на помпено-акумулиращи електроцентрали в Китай започва сравнително късно. Първият обратим агрегат с наклонен поток е инсталиран в язовир Ганнан през 1968 г. По-късно, с бързото развитие на местната енергийна индустрия, инсталираният капацитет на ядрената и топлоенергията се увеличава бързо, което налага енергийната система да бъде оборудвана със съответните помпено-акумулиращи агрегати.
От 80-те години на миналия век Китай започна енергично да строи големи помпено-акумулиращи електроцентрали. През последните години, с бързото развитие на икономиката и енергийната индустрия на страната ми, тя постигна плодотворни научни и технологични постижения в автономността на оборудването на големи помпено-акумулиращи агрегати.
Към края на 2020 г. инсталираният капацитет на помпено-акумулиращите електроцентрали в моята страна е бил 31,49 милиона киловата, което е увеличение с 4,0% спрямо предходната година. През 2020 г. националният капацитет за производство на електроенергия от помпено-акумулиращи електроцентрали е бил 33,5 милиарда kWh, което е увеличение с 5,0% спрямо предходната година; новодобавеният капацитет за производство на електроенергия от помпено-акумулиращи електроцентрали в страната е бил 1,2 милиона kWh. Помпено-акумулиращите електроцентрали в моята страна, както в производство, така и в процес на изграждане, са на първо място в света.
Китайската държавна електропреносна корпорация винаги е отдавала голямо значение на развитието на помпено-акумулиращите електроцентрали. В момента Държавната електропреносна мрежа разполага с 22 помпено-акумулиращи електроцентрали в експлоатация и 30 помпено-акумулиращи електроцентрали в процес на изграждане.
През 2016 г. започна изграждането на пет помпено-акумулиращи електроцентрали в Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian и Fukang, Xinjiang;
През 2017 г. започна изграждането на шест помпено-акумулиращи електроцентрали в окръг Yi на Хъбей, Zhirui на Вътрешна Монголия, Ninghai на Zhejiang, Jinyun на Zhejiang, Luoning на Хенан и Pingjiang на Хунан;
През 2019 г. започна изграждането на пет помпено-акумулиращи електроцентрали във Funing в Хъбей, Jiaohe в Jilin, Qujiang в Zhejiang, Weifang в Шандонг и Хами в Синдзян;
През 2020 г. ще започне изграждането на четири помпено-акумулиращи електроцентрали в Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an и Shandong Tai'an Phase II.
Първата в моята страна помпено-акумулираща електроцентрала с напълно автономно оборудване. През октомври 2011 г. електроцентралата беше успешно завършена, което показва, че моята страна е усвоила успешно основната технология за разработване на оборудване за помпено-акумулиращи блокове.
През април 2013 г. помпено-акумулиращата електроцентрала Фудзиен Сянъю беше официално пусната в експлоатация за производство на електроенергия; през април 2016 г. помпено-акумулиращата електроцентрала Джъдзян Сянджу с мощност от 375 000 киловата беше успешно свързана към мрежата. Автономното оборудване за големи помпено-акумулиращи агрегати в моята страна е популяризирано и се прилага непрекъснато.
Първата в моята страна помпено-акумулираща електроцентрала с 700-метров напор. Общата инсталирана мощност е 1,4 милиона киловата. На 4 юни 2021 г. Блок 1 беше пуснат в експлоатация за производство на електроенергия.
Помпено-акумулиращата електроцентрала с най-голям инсталиран капацитет в света в момента е в процес на изграждане. Общата инсталирана мощност е 3,6 милиона киловата.
Помпено-акумулиращите електроцентрали имат характеристиките на базови, комплексни и обществени. Те могат да участват в регулирането на услугите на новата енергийна система - източник, мрежа, товар и акумулаторни връзки, като комплексните предимства са по-значителни. Те изпълняват функциите на стабилизатор на захранването, чист балансьор с ниски въглеродни емисии и високоефективен регулатор.
Първото е ефективното справяне с липсата на надежден резервен капацитет на електроенергийната система при навлизането на висок дял нова енергия. С предимството на двойното регулиране на пиковите мощности можем да подобрим капацитета за регулиране на пиковите мощности с голям капацитет на електроенергийната система и да облекчим проблема с пиковите натоварвания, причинен от нестабилността на новата енергия и пиковите натоварвания, причинени от спада. Трудностите с потреблението, причинени от мащабното развитие на нова енергия през периода, могат по-добре да насърчат потреблението на нова енергия.
Второто е ефективно справяне с несъответствието между изходните характеристики на новата енергия и търсенето на товар, разчитайки на гъвкавата способност за бързо реагиране, за по-добро адаптиране към случайността и нестабилността на новата енергия и за посрещане на гъвкавото търсене на адаптация, породено от новата енергия „в зависимост от времето“.
Третото е ефективното справяне с недостатъчния момент на инерция на новата енергийна система с висок дял. С предимството на високия момент на инерция на синхронния генератор, той може ефективно да подобри способността на системата да се противодейства на смущенията и да поддържа стабилността на честотата на системата.
Четвъртото е ефективно справяне с потенциалното въздействие върху безопасността на формата „двойно високо“ върху новата енергийна система, поемане на функцията за аварийно резервиране и реагиране на внезапни нужди от корекции по всяко време с възможности за бързо стартиране-спиране и бързо увеличаване на мощността. В същото време, като прекъсваем товар, той може безопасно да премахне номиналното натоварване на помпения агрегат с милисекундна реакция и да подобри безопасната и стабилна работа на системата.
Петото е ефективно справяне с високите разходи за адаптация, породени от мащабното ново свързване към енергийната мрежа. Чрез разумни методи на работа, комбинирани с топлинна енергия, за намаляване на въглеродните емисии и повишаване на ефективността, намаляване на изоставянето на вятърна и светлинна енергия, насърчаване на разпределението на капацитета и подобряване на цялостната икономика и чистата работа на цялата система.
Засилване на оптимизацията и интеграцията на инфраструктурните ресурси, координиране на управлението на безопасността, качеството и напредъка на 30 проекта в процес на изграждане, енергично насърчаване на механизираното строителство, интелигентния контрол и стандартизираното строителство, оптимизиране на периода на строителство и гарантиране, че капацитетът на помпено-акумулиращите електроцентрали ще надхвърли 20 милиона киловата през периода на „14-ия петгодишен план“, а оперативният инсталиран капацитет ще надхвърли 70 милиона киловата до 2030 г.
Второто е да се работи усилено върху „lean“ управлението. Засилване на насоките за планиране, съсредоточаване върху целта за „двоен въглерод“ и прилагането на стратегията на компанията, висококачествена подготовка на „14-ия петгодишен“ план за развитие на помпено-акумулиращите електроцентрали. Научно оптимизиране на предварителните работни процедури по проекта и организирано ускоряване на проучването за осъществимост и одобрението на проекта. Фокусирайки се върху безопасността, качеството, срока на строителство и разходите, енергично насърчаване на интелигентното управление и контрол, механизираното строителство и зеленото строителство на инженерните конструкции, за да се гарантира, че проектите в процес на изграждане могат да постигнат ползи възможно най-скоро.
Задълбочаване на управлението на жизнения цикъл на оборудването, задълбочаване на изследванията върху обслужването на енергийната мрежа на агрегатите, оптимизиране на оперативната стратегия на агрегатите и пълноценно обслужване на безопасната и стабилна работа на енергийната мрежа. Задълбочаване на многоизмерното „lean“ управление, ускоряване на изграждането на модерна интелигентна верига за доставки, подобряване на системата за управление на материалите, научно разпределение на капитала, ресурсите, технологиите, данните и други производствени фактори, енергично подобряване на качеството и ефективността и цялостно подобряване на управленската ефективност и оперативната ефективност.
Третото е търсене на пробиви в технологичните иновации. Задълбочено прилагане на „Нов план за действие „Напред““ за научни и технологични иновации, увеличаване на инвестициите в научни изследвания и подобряване на способността за независими иновации. Увеличаване на приложението на технологията за блокове с променлива скорост, засилване на технологичните изследвания и разработки на блокове с голям капацитет от 400 мегавата, ускоряване на изграждането на лаборатории за модели на помпено-турбинни системи и симулационни лаборатории и полагане на всички усилия за изграждане на независима платформа за научни и технологични иновации.
Оптимизиране на структурата на научните изследвания и разпределението на ресурсите, засилване на изследванията върху основната технология на помпено-акумулиращите електроцентрали и стремеж към преодоляване на техническия проблем „заседналата шия“. Задълбочаване на изследванията върху приложението на нови технологии като „Big Cloud IoT Smart Chain“, всеобхватно внедряване на изграждането на цифрови интелигентни електроцентрали и ускоряване на цифровата трансформация на предприятията.
Време на публикуване: 07 март 2022 г.
