Pumpne hidroelektrane su najšire korištena i najzrelija tehnologija u skladištenju energije velikih razmjera, a instalirani kapacitet elektrana može doseći gigavate. Trenutno je najzrelija i najveća instalirana tehnologija za skladištenje energije na svijetu pumpna hidroelektrana.
Tehnologija pumpno-akumulacijskog skladištenja je zrela i stabilna, s visokim sveobuhvatnim prednostima, i često se koristi za regulaciju vršnih opterećenja i rezervno kopiranje. Pumpno-akumulacijsko skladištenje je najšire korištena i zrela tehnologija u skladištenju energije velikih razmjera, a instalirani kapacitet elektrana može doseći gigavate.
Prema nepotpunim statistikama Stručnog odbora za skladištenje energije Kineskog udruženja za istraživanje energije, pumpne hidroelektrane su trenutno najzrelije i najveće instalirano skladištenje energije na svijetu. Zaključno s 2019. godinom, svjetski operativni kapacitet skladištenja energije dostigao je 180 miliona kilovata, a instalirani kapacitet pumpnih hidroelektrana premašio je 170 miliona kilovata, što čini 94% ukupnog svjetskog skladištenja energije.
Reverzibilne elektrane koriste električnu energiju proizvedenu tokom perioda niskog opterećenja elektroenergetskog sistema za pumpanje vode na više mjesto radi skladištenja i ispuštanje vode za proizvodnju električne energije tokom perioda vršnog opterećenja. Kada je opterećenje nisko, reverzibilna elektrana je korisnik; kada je opterećenje vršno, to je elektrana.
Reverzibilna hidroelektrana ima dvije osnovne funkcije: pumpanje vode i proizvodnju električne energije. Jedinica radi kao vodna turbina kada je opterećenje elektroenergetskog sistema na vrhuncu. Otvaranje upravljačke lopute vodne turbine podešava se putem regulatora, a potencijalna energija vode se pretvara u mehaničku energiju rotacije jedinice, a zatim se mehanička energija pretvara u električnu energiju putem generatora;
Kada je opterećenje elektroenergetskog sistema nisko, vodena pumpa se koristi za pumpanje vode iz donjeg rezervoara u gornji rezervoar. Automatskim podešavanjem sistema regulatora, otvor usmjerivača se automatski podešava u skladu sa podizanjem pumpe, a električna energija se pretvara u potencijalnu energiju vode i skladišti.
Reverzibilne elektrane su uglavnom odgovorne za regulaciju vršnog napona, regulaciju frekvencije, rezervno napajanje u slučaju nužde i pokretanje elektroenergetskog sistema bez napona, što može poboljšati i uravnotežiti opterećenje elektroenergetskog sistema, poboljšati kvalitet napajanja i ekonomske koristi elektroenergetskog sistema, te predstavljaju osnovu za osiguranje sigurnog, ekonomičnog i stabilnog rada elektroenergetske mreže. Reverzibilne elektrane su poznate kao "stabilizatori", "regulatori" i "balanseri" u sigurnom radu elektroenergetskih mreža.
Trend razvoja svjetskih reverzibilnih elektrana je visok pritisak, veliki kapacitet i velika brzina. Visok pritisak znači da jedinica razvija veći pritisak, veliki kapacitet znači da se kapacitet jedne jedinice kontinuirano povećava, a velika brzina znači da jedinica usvaja veću specifičnu brzinu.
Struktura i karakteristike elektrane
Glavne zgrade pumpno-akumulacijske elektrane obično uključuju: gornji rezervoar, donji rezervoar, sistem za dovod vode, radionicu i druge posebne zgrade. U poređenju sa konvencionalnim hidroelektranama, hidraulične strukture pumpno-akumulacijskih elektrana imaju sljedeće glavne karakteristike:
Postoje gornji i donji rezervoari. U poređenju sa konvencionalnim hidroelektranama istog instaliranog kapaciteta, kapacitet rezervoara pumpno-akumulacionih elektrana je obično relativno mali.
Nivo vode u rezervoaru znatno varira i često raste i pada. Kako bi se izvršio zadatak uklanjanja vršnih talasa i popunjavanja dolina u elektroenergetskoj mreži, dnevne varijacije nivoa vode u rezervoaru reverzibilne hidroelektrane su obično relativno velike, uglavnom preko 10-20 metara, a neke elektrane dostižu 30-40 metara, a brzina promjene nivoa vode u rezervoaru je relativno brza, uglavnom dostižući 5 ~ 8 m/h, pa čak i 8 ~ 10 m/h.
Zahtjevi za sprječavanje procjeđivanja iz akumulacije su visoki. Ako čisto pumpno-akumulacijska elektrana uzrokuje veliki gubitak vode zbog procjeđivanja iz gornjeg rezervoara, proizvodnja energije elektrane će se smanjiti. Istovremeno, kako bi se spriječilo procjeđivanje vode zbog pogoršanja hidrogeoloških uslova u području projekta, što rezultira oštećenjem od procjeđivanja i koncentriranim procjeđivanjem, postavljaju se i viši zahtjevi za sprječavanje procjeđivanja iz akumulacije.
Visina pada vode je visoka. Visina pada u reverzibilnoj elektrani je uglavnom visoka, uglavnom 200-800 metara. Reverzibilna elektrana Jixi, ukupnog instaliranog kapaciteta 1,8 miliona kilovata, prvi je projekat u mojoj zemlji sa vršnim dijelom od 650 metara, a reverzibilna elektrana Dunhua, ukupnog instaliranog kapaciteta 1,4 miliona kilovata, prvi je projekat u mojoj zemlji sa vršnim dijelom od 700 metara. Kontinuiranim razvojem tehnologije reverzibilnih elektrana, broj elektrana sa visokim padom i velikim kapacitetom u mojoj zemlji će se povećavati.
Jedinica je instalirana na niskoj nadmorskoj visini. Kako bi se prevazišao uticaj uzgona i procjeđivanja na elektranu, velike pumpno-akumulacijske elektrane izgrađene u zemlji i inostranstvu posljednjih godina uglavnom su u obliku podzemnih elektrana.
Najranija svjetska pumpno-akumulacijska elektrana je pumpno-akumulacijska elektrana Netra u Zürichu, u Švicarskoj, izgrađena 1882. godine. Izgradnja pumpno-akumulacijskih elektrana u Kini započela je relativno kasno. Prva reverzibilna jedinica s kosim tokom instalirana je u akumulaciji Gangnan 1968. godine. Kasnije, s brzim razvojem domaće energetske industrije, instalirani kapacitet nuklearne i termoelektrane naglo se povećao, što je zahtijevalo opremanje elektroenergetskog sistema odgovarajućim pumpno-akumulacijskim jedinicama.
Od 1980-ih, Kina je počela intenzivno graditi velike reverzibilne hidroelektrane. Posljednjih godina, s brzim razvojem ekonomije i elektroenergetske industrije moje zemlje, moja zemlja je postigla plodna naučna i tehnološka dostignuća u autonomiji opreme velikih reverzibilnih hidroelektrana.
Do kraja 2020. godine, instalirani kapacitet reverzno-akumulacijskih elektrana u mojoj zemlji iznosio je 31,49 miliona kilovata, što predstavlja povećanje od 4,0% u odnosu na prethodnu godinu. U 2020. godini, nacionalni kapacitet reverzno-akumulacijskih elektrana iznosio je 33,5 milijardi kWh, što predstavlja povećanje od 5,0% u odnosu na prethodnu godinu; novododani kapacitet reverzno-akumulacijskih elektrana u zemlji iznosio je 1,2 miliona kWh. Reverzno-akumulacijske elektrane u mojoj zemlji, kako u proizvodnji tako i u izgradnji, rangirane su na prvom mjestu u svijetu.
Kineska državna elektroenergetska korporacija (State Grid Corporation) oduvijek je pridavala veliki značaj razvoju reverzibilnih hidroelektrana. Trenutno, State Grid ima 22 reverzibilne hidroelektrane u pogonu i 30 reverzibilnih hidroelektrana u izgradnji.
U 2016. godini započela je izgradnja pet pumpnih elektrana u Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian i Fukang, Xinjiang;
Godine 2017. započela je izgradnja šest pumpnih elektrana u okrugu Yi u okrugu Hebei, Zhirui u Unutrašnjoj Mongoliji, Ninghai u Zhejiangu, Jinyun u Zhejiangu, Luoningu u Henanu i Pingjiangu u Hunanu;
2019. godine počela je izgradnja pet pumpnih elektrana u Funingu u Hebeiju, Jiaohe u Jilinu, Qujiang u Zhejiangu, Weifang u Shandongu i Hami u Xinjiangu;
2020. godine, četiri elektrane s pumpnim akumulacijom u Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an i Shandong Tai'an, faza II će početi sa izgradnjom.
Prva pumpno-akumulacijska elektrana u mojoj zemlji s potpuno autonomnom opremom. U oktobru 2011. godine, elektrana je uspješno završena, što ukazuje na to da je moja zemlja uspješno savladala osnovnu tehnologiju razvoja opreme za pumpno-akumulacijske jedinice.
U aprilu 2013. godine, pumpno-akumulacijska elektrana Fujian Xianyou zvanično je puštena u rad za proizvodnju električne energije; u aprilu 2016. godine, pumpno-akumulacijska elektrana Zhejiang Xianju, kapaciteta 375.000 kilovata, uspješno je priključena na mrežu. Autonomna oprema za velike pumpno-akumulacijske jedinice u mojoj zemlji je popularizirana i kontinuirano se primjenjuje.
Prva pumpno-akumulacijska elektrana u mojoj zemlji s padom od 700 metara. Ukupni instalirani kapacitet je 1,4 miliona kilovata. Dana 4. juna 2021. godine, Blok 1 je pušten u rad za proizvodnju električne energije.
Trenutno se gradi pumpno-akumulacijska elektrana s najvećim instaliranim kapacitetom na svijetu. Ukupni instalirani kapacitet iznosi 3,6 miliona kilovata.
Reverzibilna akumulacija ima karakteristike osnovne, sveobuhvatne i javne. Može učestvovati u regulaciji usluga novog izvora elektroenergetskog sistema, mreže, opterećenja i veza za skladištenje, a sveobuhvatne prednosti su značajnije. Nosi siguran stabilizator napajanja elektroenergetskog sistema, čist niskougljični balanser i visoko efikasnu važnu funkciju regulatora rada.
Prvo je efikasno rješavanje nedostatka pouzdanih rezervnih kapaciteta elektroenergetskog sistema pod utjecajem visokog udjela nove energije. Prednošću dvostruke regulacije vršnih kapaciteta možemo poboljšati kapacitet regulacije vršnih kapaciteta elektroenergetskog sistema i ublažiti problem vršnog opterećenja uzrokovan nestabilnošću nove energije i vršnim opterećenjem uzrokovanim padom snage. Poteškoće u potrošnji uzrokovane velikim razvojem nove energije tokom tog perioda mogu bolje promovirati potrošnju nove energije.
Drugo je efikasno rješavanje neusklađenosti između izlaznih karakteristika nove energije i potražnje opterećenja, oslanjajući se na fleksibilnu sposobnost brzog odgovora, kako bi se bolje prilagodilo slučajnosti i nestabilnosti nove energije i zadovoljila fleksibilna potražnja za prilagođavanjem koju donosi nova energija „u zavisnosti od vremenskih uslova“.
Treće je efikasno rješavanje nedovoljnog momenta inercije novog energetskog sistema s visokim udjelom. Zahvaljujući prednosti visokog momenta inercije sinhronog generatora, može se efikasno poboljšati sposobnost sistema da se zaštiti od poremećaja i održati stabilnost frekvencije sistema.
Četvrto je efikasno rješavanje potencijalnog utjecaja "dvostruko visokog" oblika na novi elektroenergetski sistem, preuzimanje funkcije rezervnog napajanja u slučaju nužde i reagovanje na iznenadne potrebe za prilagođavanjem u bilo kojem trenutku uz brze mogućnosti pokretanja i zaustavljanja te brzog povećanja snage. Istovremeno, kao prekidno opterećenje, može sigurno ukloniti nazivno opterećenje pumpne jedinice s odzivom od nekoliko milisekundi i poboljšati siguran i stabilan rad sistema.
Peti je efikasno rješavanje visokih troškova prilagođavanja koje donosi povezivanje velikih novih energetskih mreža. Kroz razumne metode rada, u kombinaciji s termoenergijom, smanjuje se emisija ugljika i povećava efikasnost, smanjuje se napuštanje energije vjetra i svjetla, promovira se alokacija kapaciteta, poboljšava ukupna ekonomija i čistiji rad cijelog sistema.
Jačati optimizaciju i integraciju infrastrukturnih resursa, koordinirati upravljanje sigurnošću, kvalitetom i napretkom 30 projekata u izgradnji, snažno promovirati mehaniziranu gradnju, inteligentnu kontrolu i standardiziranu gradnju, optimizirati period izgradnje i osigurati da kapacitet pumpno-akumulacijskih hidroelektrana premaši 20 miliona kilovata tokom perioda „14. petogodišnjeg plana“, a operativni instalirani kapacitet premaši 70 miliona kilovata do 2030. godine.
Drugo je naporan rad na vitkoj upravljanju. Jačanje smjernica za planiranje, fokusiranje na cilj "dvostrukog ugljika" i implementaciju strategije kompanije, visokokvalitetna priprema "14. petogodišnjeg" plana razvoja za pumpno-akumulacijske hidroelektrane. Naučna optimizacija preliminarnih radnih procedura projekta i unapređenje studije izvodljivosti i odobrenja projekta na uredan način. Fokusirajući se na sigurnost, kvalitet, period izgradnje i troškove, snažno promovirati inteligentno upravljanje i kontrolu, mehaniziranu gradnju i zelenu gradnju inženjerskih konstrukcija kako bi se osiguralo da projekti u izgradnji mogu ostvariti koristi što je prije moguće.
Produbiti upravljanje životnim ciklusom opreme, produbiti istraživanje o uslugama elektroenergetske mreže jedinica, optimizirati strategiju rada jedinica i u potpunosti služiti sigurnom i stabilnom radu elektroenergetske mreže. Produbiti višedimenzionalno vitko upravljanje, ubrzati izgradnju modernog pametnog lanca snabdijevanja, poboljšati sistem upravljanja materijalima, naučno alocirati kapital, resurse, tehnologiju, podatke i druge proizvodne faktore, snažno poboljšati kvalitet i efikasnost, te sveobuhvatno poboljšati efikasnost upravljanja i operativnu efikasnost.
Treći je traženje proboja u tehnološkim inovacijama. Dubinska implementacija „Novog akcionog plana za skok naprijed“ za naučne i tehnološke inovacije, povećanje ulaganja u naučna istraživanja i poboljšanje sposobnosti nezavisnih inovacija. Povećanje primjene tehnologije jedinica promjenjive brzine, jačanje tehnoloških istraživanja i razvoja jedinica velikog kapaciteta od 400 megavata, ubrzanje izgradnje laboratorija za modele pumpnih turbina i simulacijskih laboratorija, te ulaganje svih napora u izgradnju nezavisne platforme za naučne i tehnološke inovacije.
Optimizirati raspored naučnih istraživanja i alokaciju resursa, ojačati istraživanje ključne tehnologije pumpno-akumulacijskih hidroelektrana i nastojati prevazići tehnički problem "zaglavljenog vrata". Produbiti istraživanje primjene novih tehnologija kao što je "Big Cloud IoT Smart Chain", sveobuhvatno primijeniti izgradnju digitalnih inteligentnih elektrana i ubrzati digitalnu transformaciju preduzeća.
Vrijeme objave: 07.03.2022.
