Kako bi se postigao cilj „dostizanja vrhunca ugljika, neutralizacije ugljika“ i izgradio novi elektroenergetski sistem, China Southern Power Grid Corporation je jasno predložila da se do 2030. godine u osnovi izgradi novi elektroenergetski sistem u južnoj regiji, a do 2060. godine u potpunosti izgradi novi elektroenergetski sistem. U ovom procesu, snažno ćemo razvijati pumpno-akumulacijske elektrane. Planirano je povećanje instaliranog kapaciteta na 6 miliona kilovata, 15 miliona kilovata i 15 miliona kilovata tokom perioda „Četrnaestog, Petnaestog i Šesnaestog petogodišnjeg plana“. Težit ćemo da dostignemo oko 44 miliona kilovata kapaciteta pumpno-akumulacijskih elektrana u južnoj regiji do 2035. godine, što će ih učiniti novom vrstom uravnoteživača poremećaja elektroenergetskog sistema, uravnoteživača opterećenja i stabilizatora električne mreže.
Izvor: Službeni WeChat račun „China Energy Media Intelligent Manufacturing“
Autor: Peng Yumin, Institut za istraživanje skladištenja energije kompanije China Southern Power Grid, koja se bavi uklanjanjem vršnih vrijednosti i modulacijom frekvencije u energetskom sektoru.
Glavne karakteristike novog elektroenergetskog sistema
Novi elektroenergetski sistem dominira čistom energijom, a udio nove energije u potrošnji energije će nastaviti rasti, postepeno formirajući oblik korištenja energije s novom energijom, hidroenergijom i nuklearnom energijom kao glavnim oblikom proizvodnje energije. Udio potrošnje fosilne energije će se postepeno smanjivati kako bi se postigao cilj ugljične neutralnosti, a preostali instalirani kapacitet fosilne energije će se koristiti kao rezervno napajanje novog elektroenergetskog sistema. U novom elektroenergetskom sistemu, nova energija će biti povezana na elektroenergetsku mrežu na centralizovan i distribuiran način. Što se tiče centralizovanog pristupa, južna regija teži da do 2025. godine postigne energiju vjetra na kopnu veću od 24 miliona kilovata, energiju vjetra na moru veću od 20 miliona kilovata i fotonaponski pristup veću od 56 miliona kilovata. Što se tiče distribuiranog pristupa, distribuirani izvori energije s malim kapacitetom, niskim naponom pristupne mreže i mogućnošću potrošnje u blizini će se graditi u različitim regijama u skladu s lokalnim uslovima.
U novom elektroenergetskom sistemu sa novom energijom kao glavnim dijelom, stvarna proizvodnja nove opreme za proizvodnju energije je uveliko pod uticajem meteorološkog okruženja, koje ima očigledne karakteristike slučajnosti, volatilnosti i intermitentnosti. Široka primjena zamjene električne energije, opreme za skladištenje energije u domaćinstvima i pametnih domova dovodi do razvoja opterećenja na strani korisnika u raznolikom i interaktivnom smjeru, a korisnički terminal ulazi u novi režim koji je i potrošač i proizvođač. Novi elektroenergetski sistem sa novom energijom kao glavnim dijelom pokazuje karakteristike "dvostrukog maksimuma" visokog udjela nove energije i visokog udjela energetske elektronske opreme. Da bi se nosilo sa velikim fluktuacijama nove energije i raznim ekstremnim situacijama, potrebno je uskladiti instalirani kapacitet pumpno-akumulacijskih elektrana sa odgovarajućom skalom prema instaliranom kapacitetu i skali proizvodnje nove energije. Kada je proizvodnja nove energije abnormalna, pumpno-akumulacijske elektrane trebaju što je više moguće održavati stanje novog elektroenergetskog sistema mreže i spriječiti transformaciju novog elektroenergetskog sistema u tradicionalni elektroenergetski sistem. Stoga će razvoj i izgradnja pumpno-akumulacijskih elektrana biti brži i većeg obima.
Problemi i protumjere brzog i velikog razvoja pumpno-akumulacijskih hidroelektrana
Brz i obiman razvoj i izgradnja doveli su do problema sigurnosti, kvalitete i nedostatka osoblja. Kako bi se zadovoljile potrebe izgradnje novog elektroenergetskog sistema, svake godine se odobrava izgradnja određenog broja reverzibilnih hidroelektrana. Potreban period izgradnje također je znatno skraćen sa 8-10 godina na 4-6 godina. Brzi razvoj i izgradnja projekta neminovno će donijeti probleme sigurnosti, kvalitete i nedostatka osoblja.
Kako bi se riješio niz problema uzrokovanih brzim razvojem i izgradnjom projekata, građevinske i projektne jedinice za upravljanje prvo moraju provesti tehnička istraživanja i praksu u oblasti mehanizacije i inteligencije građevinskog inženjerstva pumpno-akumulacijskih elektrana. TBM (Tunnel Boring Machine) tehnologija je uvedena za iskopavanje velikog broja podzemnih jama, a TBM oprema je razvijena u kombinaciji s karakteristikama pumpno-akumulacijskih elektrana, te je formulirana građevinska tehnička shema. S obzirom na različite scenarije rada kao što su iskop, transport, podupiranje i obrnuti luk tokom građevinskih radova, razvijena je prateća aplikacijska shema za cijeli proces mehanizirane i inteligentne gradnje, a provedena su i istraživanja o temama kao što su inteligentni rad pojedinačne procesne opreme, automatizacija cijelog procesa građevinskog sistema, digitalizacija informacija o izgradnji opreme, bespilotna izgradnja mehaničke opreme s daljinskim upravljanjem, inteligentna analiza percepcije kvalitete gradnje itd. Razvijaju se različita mehanizirana i inteligentna građevinska oprema i sistemi.
U smislu mehanizacije i inteligencije mašinstva i elektrotehnike, možemo analizirati potražnju i mogućnosti primjene mehanizacije i inteligencije sa aspekata smanjenja broja operatera, poboljšanja efikasnosti rada, smanjenja radnih rizika itd., te razviti različitu građevinsku opremu i sisteme za mehanizaciju i inteligenciju mašinstva i elektrotehnike za različite scenarije rada instalacije mašinske i električne opreme.
Osim toga, 3D inženjersko projektovanje i tehnologija simulacije mogu se koristiti i za prefabrikaciju i simulaciju nekih objekata i opreme unaprijed, što ne samo da može unaprijed završiti dio posla i skratiti period izgradnje na gradilištu, već i unaprijed izvršiti funkcionalno prihvatanje i kontrolu kvaliteta, efikasno poboljšavajući nivo upravljanja kvalitetom i sigurnošću.
Veliki obim rada elektrane donosi problem pouzdanog rada, inteligentne i intenzivne potražnje. Veliki obim rada reverzibilnih elektrana donijet će probleme kao što su visoki troškovi rada i održavanja, nedostatak osoblja itd. Da bi se smanjili troškovi rada i održavanja, ključno je poboljšati pouzdanost rada reverzibilnih elektrana; Da bi se riješio problem nedostatka osoblja, potrebno je ostvariti inteligentno i intenzivno upravljanje radom elektrane.
Da bi se poboljšala pouzdanost rada jedinice, u smislu odabira i dizajna tipa opreme, tehničari trebaju detaljno sažeti praktično iskustvo u projektovanju i radu reverzibilnih elektrana, provesti optimizaciju dizajna, odabira tipa i istraživanja standardizacije relevantnih podsistema opreme reverzibilnih elektrana, te ih iterativno ažurirati u skladu s iskustvom u puštanju opreme u rad, rješavanju kvarova i održavanju. Što se tiče proizvodnje opreme, tradicionalne reverzibilne elektrane još uvijek imaju neke ključne tehnologije proizvodnje opreme u rukama stranih proizvođača. Potrebno je provesti istraživanje lokalizacije ove "gušilice" i u njih integrirati dugogodišnje iskustvo i strategije rada i održavanja, kako bi se efikasno poboljšao kvalitet proizvoda i pouzdanost rada ove ključne opreme. Što se tiče praćenja rada opreme, tehničari trebaju sistematski formulirati standarde konfiguracije elemenata za praćenje statusa opreme iz perspektive uočljivosti i mjerljivosti statusa opreme, detaljno istražiti strategije upravljanja opremom, strategije praćenja statusa i metode procjene ispravnosti na osnovu zahtjeva za intrinzičnu sigurnost, izgraditi inteligentnu platformu za analizu i rano upozoravanje za praćenje statusa opreme, unaprijed pronaći skrivene opasnosti u opremi i pravovremeno provesti rano upozoravanje.
Da bi se ostvarilo inteligentno i intenzivno upravljanje radom elektrane, tehničari trebaju provesti istraživanje o automatskom upravljanju opremom ili jednoj ključnoj tehnologiji rada u smislu upravljanja i rada opreme, kako bi se ostvarilo potpuno automatsko pokretanje i isključivanje i regulacija opterećenja jedinice bez intervencije osoblja, te ostvarilo sekvenciranje rada i višedimenzionalnu inteligentnu potvrdu koliko je to moguće; U smislu inspekcije opreme, tehničari mogu provesti tehnička istraživanja o percepciji mašinskog vida, slušnoj percepciji mašina, inspekciji robota i drugim aspektima, te provesti tehničku praksu zamjene inspekcijskih mašina; U uslovima intenzivnog rada elektrane, potrebno je provesti istraživanje i praksu o centralizovanoj tehnologiji praćenja jedne osobe i više postrojenja kako bi se efikasno riješio problem nedostatka ljudskih resursa na dužnosti uzrokovan razvojem pumpno-akumulacijskih elektrana.
Miniaturizacija pumpno-akumulacijskih elektrana i integrirani rad višeenergetskog dopunjavanja uzrokovani su potrošnjom velikog broja distribuiranih novih izvora energije. Izvanredna karakteristika novog elektroenergetskog sistema je da postoji veliki broj malih novih izvora energije raspršenih u različitim područjima mreže, koji rade u niskonaponskoj mreži. Da bi se ovi distribuirani novi izvori energije što više apsorbirali i iskoristili i efikasno ublažilo zagušenje energije velike elektroenergetske mreže, potrebno je izgraditi distribuirane pumpno-akumulacijske jedinice u blizini distribuiranih novih izvora energije kako bi se ostvarilo lokalno skladištenje, potrošnja i korištenje nove energije putem niskonaponskih elektroenergetskih mreža. Stoga je potrebno riješiti probleme miniaturizacije pumpno-akumulacijskih elektrana i integriranog rada višeenergetskog dopunjavanja.
Neophodno je da inženjeri i tehničari intenzivno provode istraživanja o odabiru lokacije, projektovanju i proizvodnji, strategiji upravljanja i integriranoj primjeni više vrsta distribuiranih pumpno-akumulacijskih elektrana, uključujući male reverzibilne pumpno-akumulacijske jedinice, koaksijalni nezavisni rad pumpi i turbina, zajednički rad malih hidroelektrana i pumpnih stanica itd.; Istovremeno, provode se istraživanja i demonstracija projekata o integriranoj tehnologiji rada pumpno-akumulacijskih elektrana i energije vjetra, svjetla i hidroenergije kako bi se predložila tehnička rješenja za istraživanje energetske efikasnosti i ekonomske interakcije u novom elektroenergetskom sistemu.
Problem tehničkog "gušenja" pumpno-akumulacijskih jedinica s promjenjivom brzinom prilagođenih visokoelastičnoj elektroenergetskoj mreži. Pumpo-akumulacijske jedinice s promjenjivom brzinom imaju karakteristike brzog odziva na primarnu regulaciju frekvencije, podesive ulazne sile u radnim uvjetima pumpe i rada jedinice na optimalnoj krivulji, kao i osjetljivog odziva i visokog momenta inercije. Kako bi se efikasno obuzdala slučajnost i volatilnost elektroenergetske mreže, preciznije prilagodila i apsorbirala višak energije generirane novom energijom na strani proizvodnje i na strani korisnika, te bolje kontrolirao balans opterećenja visokoelastične i interaktivne elektroenergetske mreže, potrebno je povećati udio jedinica s promjenjivom brzinom u elektroenergetskoj mreži. Međutim, trenutno je većina ključnih tehnologija pumpno-akumulacijskih jedinica za vodu s promjenjivom brzinom još uvijek u rukama stranih proizvođača, a problem tehničkog "gušenja" treba riješiti.
Da bi se ostvarila nezavisna kontrola ključnih osnovnih tehnologija, potrebno je koncentrirati domaće naučno-istraživačke i tehničke snage na dubinsko provođenje projektovanja i razvoja generatorskih motora i pumpnih turbina s promjenjivom brzinom, razvoj strategija upravljanja i uređaja za AC pretvarače pobude, razvoj koordiniranih strategija upravljanja i uređaja za jedinice s promjenjivom brzinom, istraživanje strategija upravljanja regulatorima za jedinice s promjenjivom brzinom, istraživanje procesa konverzije radnih uvjeta i integriranih strategija upravljanja za jedinice s promjenjivom brzinom, te ostvariti potpunu lokalizaciju projektovanja, proizvodnje i inženjerske demonstracijske primjene velikih jedinica s promjenjivom brzinom.
Vrijeme objave: 09.12.2022.
