L'emmagatzematge de bombament és la tecnologia més utilitzada i madura en l'emmagatzematge d'energia a gran escala, i la capacitat instal·lada de les centrals elèctriques pot arribar als gigawatts. Actualment, l'emmagatzematge d'energia instal·lat més madur i gran del món és la hidroelèctrica de bombament.
La tecnologia d'emmagatzematge per bombament és madura i estable, amb alts beneficis integrals, i sovint s'utilitza per a la regulació de pics i la còpia de seguretat. L'emmagatzematge per bombament és la tecnologia més utilitzada i madura en l'emmagatzematge d'energia a gran escala, i la capacitat instal·lada de les centrals elèctriques pot arribar als gigawatts.
Segons les estadístiques incompletes del Comitè Professional d'Emmagatzematge d'Energia de l'Associació Xinesa de Recerca Energètica, l'energia hidroelèctrica de bombeig és actualment l'emmagatzematge d'energia instal·lat més madur i gran del món. A partir del 2019, la capacitat d'emmagatzematge d'energia operativa del món va arribar als 180 milions de quilowatts, i la capacitat instal·lada d'energia d'emmagatzematge de bombeig va superar els 170 milions de quilowatts, cosa que representa el 94% de l'emmagatzematge d'energia total del món.
Les centrals elèctriques de bombament utilitzen l'electricitat generada durant el període de baixa càrrega del sistema elèctric per bombar aigua a un lloc elevat per emmagatzemar-la i alliberar aigua per generar electricitat durant els períodes de càrrega punta. Quan la càrrega és baixa, la central elèctrica de bombament és l'usuari; quan la càrrega és punta, és la central elèctrica.
La unitat d'emmagatzematge per bombament té dues funcions bàsiques: bombar aigua i generar electricitat. La unitat funciona com una turbina hidràulica quan la càrrega del sistema elèctric està en el seu punt màxim. L'obertura de la pala guia de la turbina hidràulica s'ajusta mitjançant el sistema regulador, i l'energia potencial de l'aigua es converteix en energia mecànica de la rotació de la unitat, i després l'energia mecànica es converteix en energia elèctrica a través del generador;
Quan la càrrega del sistema elèctric és baixa, la bomba d'aigua s'utilitza per bombar aigua des del dipòsit inferior fins al dipòsit superior. Mitjançant l'ajust automàtic del sistema regulador, l'obertura de la pala guia s'ajusta automàticament segons l'elevació de la bomba i l'energia elèctrica es converteix en energia potencial de l'aigua i s'emmagatzema.
Les centrals elèctriques de bombament són les principals responsables de la regulació de pics, la regulació de freqüència, la còpia de seguretat d'emergència i l'arrencada en negreta del sistema elèctric, que poden millorar i equilibrar la càrrega del sistema elèctric, millorar la qualitat del subministrament elèctric i els beneficis econòmics del sistema elèctric, i són l'eix vertebrador per garantir el funcionament segur, econòmic i estable de la xarxa elèctrica. Les centrals elèctriques de bombament es coneixen com a "estabilitzadors", "reguladors" i "equilibradors" en el funcionament segur de les xarxes elèctriques.
La tendència de desenvolupament de les centrals elèctriques de bombament d'emmagatzematge del món és d'alta alçada, gran capacitat i alta velocitat. Una alçada elevada significa que la unitat es desenvolupa fins a una alçada més alta, una gran capacitat significa que la capacitat d'una sola unitat augmenta contínuament i una alta velocitat significa que la unitat adopta una velocitat específica més alta.
Estructura i característiques de la central elèctrica
Els edificis principals de la central elèctrica de bombament generalment inclouen: dipòsit superior, dipòsit inferior, sistema de subministrament d'aigua, taller i altres edificis especials. En comparació amb les centrals hidroelèctriques convencionals, les estructures hidràuliques de les centrals elèctrices de bombament tenen les següents característiques principals:
Hi ha embassaments superiors i inferiors. En comparació amb les centrals hidroelèctriques convencionals amb la mateixa capacitat instal·lada, la capacitat de l'embassament de les centrals de bombament sol ser relativament petita.
El nivell de l'aigua del pantà fluctua molt i puja i baixa amb freqüència. Per tal de dur a terme la tasca de reduir els pics i omplir les valls de la xarxa elèctrica, la variació diària del nivell de l'aigua del pantà de la central elèctrica d'emmagatzematge per bombament sol ser relativament gran, generalment superior als 10-20 metres, i algunes centrals arriben als 30-40 metres, i la velocitat de canvi del nivell de l'aigua del pantà és relativament ràpida, generalment arribant als 5 ~ 8 m/h, i fins i tot als 8~10 m/h.
Els requisits de prevenció de filtracions al dipòsit són elevats. Si la central elèctrica d'emmagatzematge per bombament pur causa una gran quantitat de pèrdua d'aigua a causa de la filtració del dipòsit superior, la generació d'energia de la central es reduirà. Al mateix temps, per evitar que la filtració d'aigua deteriori les condicions hidrogeològiques a la zona del projecte, provocant danys per filtració i filtracions concentrades, també s'imposen requisits més elevats a la prevenció de filtracions al dipòsit.
La alçada de l'aigua és alta. La alçada de la central elèctrica de bombament d'acumulació és generalment alta, majoritàriament de 200 a 800 metres. La central elèctrica de bombament d'acumulació de Jixi, amb una capacitat instal·lada total d'1,8 milions de quilowatts, és el primer projecte de secció d'alçada de 650 metres del meu país, i la central elèctrica de bombament d'acumulació de Dunhua, amb una capacitat instal·lada total d'1,4 milions de quilowatts, és el primer projecte de secció d'alçada de 700 metres del meu país. Amb el desenvolupament continu de la tecnologia de bombament d'acumulació, augmentarà el nombre de centrals elèctriques d'alta alçada i gran capacitat al meu país.
La unitat està instal·lada a baixa elevació. Per tal de superar la influència de la flotabilitat i les filtracions a la central elèctrica, les grans centrals elèctriques de bombament construïdes al país i a l'estranger en els darrers anys adopten majoritàriament la forma de centrals subterrànies.
La central elèctrica de bombament més antiga del món és la central elèctrica de bombament Netra a Zuric, Suïssa, construïda el 1882. La construcció de centrals elèctriques de bombament a la Xina va començar relativament tard. La primera unitat reversible de flux oblic es va instal·lar al pantà de Gangnan el 1968. Més tard, amb el ràpid desenvolupament de la indústria energètica nacional, la capacitat instal·lada d'energia nuclear i tèrmica va augmentar ràpidament, cosa que va requerir que el sistema elèctric estigués equipat amb les unitats d'emmagatzematge de bombament corresponents.
Des de la dècada de 1980, la Xina ha començat a construir amb vigor centrals elèctriques de bombament d'emmagatzematge a gran escala. En els darrers anys, amb el ràpid desenvolupament de l'economia i la indústria energètica del meu país, el meu país ha aconseguit èxits científics i tecnològics fructífers en l'autonomia dels equips de les unitats de bombament d'emmagatzematge a gran escala.
A finals del 2020, la capacitat instal·lada de generació d'energia per bombament del meu país era de 31,49 milions de quilowatts, un augment del 4,0% respecte a l'any anterior. El 2020, la capacitat nacional de generació d'energia per bombament va ser de 33.500 milions de kWh, un augment del 5,0% respecte a l'any anterior; la nova capacitat de generació d'energia per bombament del país va ser d'1,2 milions de kWh. Les centrals elèctriques per bombament del meu país, tant en producció com en construcció, ocupen el primer lloc a nivell mundial.
La State Grid Corporation of China sempre ha donat molta importància al desenvolupament de l'emmagatzematge per bombament. Actualment, State Grid té 22 centrals elèctriques de bombament en funcionament i 30 centrals elèctriques de bombament en construcció.
El 2016, es va iniciar la construcció de cinc centrals d'emmagatzematge de bombeig a Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian i Fukang, Xinjiang;
El 2017, es va iniciar la construcció de sis centrals d'emmagatzematge de bombeig al comtat de Yi de Hebei, Zhirui de Mongòlia Interior, Ninghai de Zhejiang, Jinyun de Zhejiang, Luoning de Henan i Pingjiang de Hunan;
El 2019, es va iniciar la construcció de cinc centrals d'emmagatzematge de bombeig a Funing a Hebei, Jiaohe a Jilin, Qujiang a Zhejiang, Weifang a Shandong i Hami a Xinjiang;
El 2020, s'iniciaran la construcció de quatre centrals d'emmagatzematge per bombeig a Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an i Shandong Tai'an Phase II.
la primera central elèctrica de bombament d'emmagatzematge del meu país amb equips d'unitat totalment autònoms. A l'octubre de 2011, la central elèctrica es va completar amb èxit, cosa que indica que el meu país ha dominat amb èxit la tecnologia bàsica del desenvolupament d'equips d'unitats de bombament d'emmagatzematge.
L'abril de 2013, la central elèctrica de bombament d'emmagatzematge de Fujian Xianyou es va posar oficialment en funcionament per a la generació d'energia; l'abril de 2016, la central elèctrica de bombament d'emmagatzematge de Zhejiang Xianju amb una capacitat unitària de 375.000 quilowatts es va connectar amb èxit a la xarxa. L'equipament autònom de les unitats d'emmagatzematge de bombament a gran escala al meu país s'ha popularitzat i s'ha aplicat contínuament.
la primera central elèctrica de bombament de 700 metres d'alçada del meu país. La capacitat total instal·lada és d'1,4 milions de quilowatts. El 4 de juny de 2021, es va posar en funcionament la unitat 1 per generar electricitat.
La central elèctrica de bombament amb la capacitat instal·lada més gran del món està actualment en construcció. La capacitat total instal·lada és de 3,6 milions de quilowatts.
L'emmagatzematge per bombament té les característiques bàsiques, integrals i públiques. Pot participar en els serveis de regulació de la nova font del sistema elèctric, la xarxa, la càrrega i els enllaços d'emmagatzematge, i els beneficis integrals són més significatius. Porta l'estabilitzador de subministrament d'energia segur del sistema elèctric, un equilibrador net de baixes emissions de carboni i una funció important d'alta eficiència del regulador de funcionament.
El primer és abordar eficaçment la manca de capacitat de reserva fiable del sistema elèctric sota la penetració d'una alta proporció de nova energia. Amb l'avantatge de la regulació de pics de doble capacitat, podem millorar la capacitat de regulació de pics de gran capacitat del sistema elèctric i alleujar el problema de subministrament de càrrega punta causat per la inestabilitat de la nova energia i la càrrega punta causada per la depressió. Les dificultats de consum causades pel desenvolupament a gran escala de nova energia durant el període poden promoure millor el consum de nova energia.
El segon és abordar eficaçment la discrepància entre les característiques de sortida de la nova energia i la demanda de càrrega, basant-se en la capacitat d'ajust flexible de la resposta ràpida, per adaptar-se millor a l'aleatorietat i la volatilitat de la nova energia i satisfer la demanda d'ajust flexible que comporta la nova energia "segons el temps".
El tercer és tractar eficaçment el moment d'inèrcia insuficient del sistema d'energia de nova generació d'alta proporció. Amb l'avantatge de l'alt moment d'inèrcia del generador síncron, pot millorar eficaçment la capacitat anti-pertorbació del sistema i mantenir l'estabilitat de freqüència del sistema.
El quart és tractar eficaçment l'impacte potencial en la seguretat de la forma de "doble alçada" en el nou sistema d'energia, assumir la funció de còpia de seguretat d'emergència i respondre a les necessitats d'ajust sobtat en qualsevol moment amb capacitats d'arrencada i parada ràpides i rampa de potència ràpida. Al mateix temps, com a càrrega interrompible, pot eliminar amb seguretat la càrrega nominal de la unitat de bombament amb una resposta de mil·lisegons i millorar el funcionament segur i estable del sistema.
El cinquè és afrontar eficaçment els elevats costos d'ajust que comporta la nova connexió a la xarxa energètica a gran escala. Mitjançant mètodes d'operació raonables, combinats amb energia tèrmica per reduir el carboni i augmentar l'eficiència, reduir l'abandonament del vent i la llum, promoure l'assignació de capacitat i millorar l'economia general i el funcionament net de tot el sistema.
Enfortir l'optimització i la integració dels recursos d'infraestructura, coordinar la gestió de la seguretat, la qualitat i el progrés de 30 projectes en construcció, promoure enèrgicament la construcció mecanitzada, el control intel·ligent i la construcció estandarditzada, optimitzar el període de construcció i garantir que la capacitat d'emmagatzematge per bombament superi els 20 milions de quilowatts durant el període del "14è Pla Quinquennal". i la capacitat instal·lada operativa superi els 70 milions de quilowatts el 2030.
El segon és treballar de valent en la gestió eficient. Enfortir l'orientació de planificació, centrant-se en l'objectiu de "doble carboni" i la implementació de l'estratègia de l'empresa, la preparació d'alta qualitat del "14è pla de desenvolupament quinquennal" per a l'emmagatzematge per bombament. Optimitzar científicament els procediments de treball preliminars del projecte i avançar en l'estudi de viabilitat i l'aprovació del projecte de manera ordenada. Centrant-se en la seguretat, la qualitat, el període de construcció i el cost, promoure enèrgicament la gestió i el control intel·ligents, la construcció mecanitzada i la construcció verda de la construcció d'enginyeria per garantir que els projectes en construcció puguin obtenir beneficis el més aviat possible.
Aprofundir en la gestió del cicle de vida dels equips, aprofundir en la investigació sobre el servei de la xarxa elèctrica de les unitats, optimitzar l'estratègia d'operació de les unitats i servir plenament al funcionament segur i estable de la xarxa elèctrica. Aprofundir en la gestió multidimensional "lean", accelerar la construcció d'una cadena de subministrament intel·ligent moderna, millorar el sistema de gestió de materials, assignar científicament capital, recursos, tecnologia, dades i altres factors de producció, millorar enèrgicament la qualitat i l'eficiència, i millorar integralment l'eficiència de la gestió i l'eficiència operativa.
El tercer és buscar avenços en la innovació tecnològica. Implementació en profunditat del "Nou Pla d'Acció de Salt Endavant" per a la innovació científica i tecnològica, augmentar la inversió en recerca científica i millorar la capacitat d'innovació independent. Augmentar l'aplicació de la tecnologia d'unitats de velocitat variable, enfortir la recerca i el desenvolupament tecnològic d'unitats de gran capacitat de 400 megawatts, accelerar la construcció de laboratoris de models de bomba-turbina i laboratoris de simulació, i fer tot el possible per construir una plataforma d'innovació científica i tecnològica independent.
Optimitzar el disseny de la recerca científica i l'assignació de recursos, enfortir la recerca sobre la tecnologia bàsica de l'emmagatzematge per bombament i esforçar-se per superar el problema tècnic del "coll encallat". Aprofundir en la recerca sobre l'aplicació de noves tecnologies com la "Cadena intel·ligent Big Cloud IoT", desplegar completament la construcció de centrals elèctriques intel·ligents digitals i accelerar la transformació digital de les empreses.
Data de publicació: 07 de març de 2022
