Přečerpávací vodní elektrárny jsou nejrozšířenější a nejvyspělejší technologií pro velkokapacitní skladování energie a instalovaný výkon elektráren může dosáhnout gigawattů. V současné době je nejvyspělejším a největším instalovaným úložištěm energie na světě přečerpávací vodní elektrárna.
Technologie přečerpávacích elektráren je vyspělá a stabilní, s vysokými komplexními výhodami a často se používá pro regulaci špičkového výkonu a zálohování. Přečerpávací elektrárny jsou nejrozšířenější a nejvyspělejší technologií pro velkokapacitní skladování energie a instalovaný výkon elektráren může dosáhnout gigawattů.
Podle neúplných statistik Výboru pro ukládání energie Čínské asociace pro energetický výzkum je přečerpávací vodní elektrárna v současnosti nejvyspělejším a největším instalovaným úložištěm energie na světě. V roce 2019 dosáhla světová provozní kapacita úložiště energie 180 milionů kilowattů a instalovaná kapacita přečerpávacích vodních elektráren překročila 170 milionů kilowattů, což představuje 94 % celkového světového úložiště energie.
Přečerpávací elektrárny využívají elektřinu vyrobenou během období nízkého zatížení energetické soustavy k čerpání vody do výše položeného místa pro její skladování a k uvolňování vody k výrobě elektřiny během období špičkového zatížení. Při nízkém zatížení je uživatelem přečerpávací elektrárna; při špičkovém zatížení je to elektrárna.
Přečerpávací vodní jednotka má dvě základní funkce: čerpání vody a výrobu elektřiny. Jednotka pracuje jako vodní turbína, když je zatížení energetické soustavy na vrcholu. Otevření rozváděcí lopatky vodní turbíny se nastavuje pomocí regulačního systému a potenciální energie vody se přeměňuje na mechanickou energii otáčení jednotky a poté se mechanická energie pomocí generátoru přeměňuje na elektrickou energii.
Při nízkém zatížení energetické soustavy se vodní čerpadlo používá k čerpání vody ze spodní nádrže do horní nádrže. Díky automatickému nastavení regulačního systému se otvor vodicí lopatky automaticky nastavuje podle zdvihu čerpadla a elektrická energie se přeměňuje na vodní potenciál a ukládá se.
Přečerpávací elektrárny jsou zodpovědné především za regulaci špičkového výkonu, regulaci frekvence, nouzové zálohování a start energetické soustavy z nuly, což může zlepšit a vyrovnat zatížení energetické soustavy, zlepšit kvalitu dodávky energie a ekonomické přínosy energetické soustavy a je základem pro zajištění bezpečného, ekonomického a stabilního provozu energetické sítě. Přečerpávací elektrárny jsou v bezpečném provozu energetických sítí známé jako „stabilizátory“, „regulátory“ a „vyvažovače“.
Trendem vývoje světových přečerpávacích elektráren je vysoký spád, velká kapacita a vysoká rychlost. Vysoký spád znamená, že jednotka dosahuje vyššího spádu, velká kapacita znamená, že kapacita jedné jednotky se neustále zvyšuje, a vysoká rychlost znamená, že jednotka dosahuje vyšší specifické rychlosti.
Struktura a vlastnosti elektrárny
Hlavní budovy přečerpávací elektrárny obvykle zahrnují: horní nádrž, dolní nádrž, systém rozvodu vody, dílnu a další speciální budovy. Ve srovnání s konvenčními vodními elektrárnami mají hydraulické konstrukce přečerpávacích elektráren následující hlavní charakteristiky:
Existují horní a dolní nádrže. Ve srovnání s konvenčními vodními elektrárnami se stejnou instalovanou kapacitou je kapacita nádrží přečerpávacích elektráren obvykle relativně malá.
Hladina vody v nádrži značně kolísá a často stoupá a klesá. Aby bylo možné v elektrické síti vyrovnat vrcholy a vyplnit údolí, je denní kolísání hladiny vody v nádrži přečerpávací elektrárny obvykle relativně velké, obvykle přesahuje 10–20 metrů a některé elektrárny dosahují 30–40 metrů. Rychlost změny hladiny vody v nádrži je relativně rychlá a obvykle dosahuje 5–8 m/h a dokonce 8–10 m/h.
Požadavky na prevenci průsaků z nádrže jsou vysoké. Pokud čistě přečerpávací elektrárna způsobí velké ztráty vody v důsledku průsaků z horní nádrže, sníží se výroba energie elektrárny. Zároveň se kladou vyšší požadavky na prevenci průsaků z nádrže, aby se zabránilo průsakům vody v důsledku zhoršujících se hydrogeologických podmínek v oblasti projektu, což by vedlo k poškození průsaky a koncentrovaným průsakům.
Hladina vody je vysoká. Hladina přečerpávacích elektráren je obecně vysoká, většinou 200–800 metrů. Přečerpávací elektrárna Jixi s celkovou instalovanou kapacitou 1,8 milionu kilowattů je prvním projektem v mé zemi s 650metrovou hlavicí a přečerpávací elektrárna Dunhua s celkovou instalovanou kapacitou 1,4 milionu kilowattů je prvním projektem v mé zemi s 700metrovou hlavicí. S neustálým rozvojem technologie přečerpávacích elektráren se počet vysokotlakových elektráren s velkou kapacitou v mé zemi bude zvyšovat.
Jednotka je instalována v nízké nadmořské výšce. Aby se překonal vliv vztlaku a průsaku na elektrárnu, velké přečerpávací elektrárny postavené v posledních letech v tuzemsku i v zahraničí většinou používají podobu podzemních elektráren.
Nejstarší přečerpávací elektrárnou na světě je přečerpávací elektrárna Netra v Curychu ve Švýcarsku, postavená v roce 1882. Výstavba přečerpávacích elektráren v Číně začala relativně pozdě. První šikmá reverzibilní jednotka byla instalována v přehradě Gangnan v roce 1968. Později, s rychlým rozvojem domácího energetického průmyslu, instalovaný výkon jaderné a tepelné energie rychle vzrostl, což vyžadovalo vybavení energetické soustavy odpovídajícími přečerpávacími jednotkami.
Od 80. let 20. století Čína začala energicky stavět velké přečerpávací elektrárny. V posledních letech, s rychlým rozvojem ekonomiky a energetického průmyslu mé země, dosáhla moje země plodných vědeckých a technologických úspěchů v autonomii zařízení velkých přečerpávacích elektráren.
Do konce roku 2020 činila instalovaná kapacita přečerpávacích elektráren v mé zemi 31,49 milionu kilowattů, což představuje nárůst o 4,0 % oproti předchozímu roku. V roce 2020 činila národní kapacita přečerpávacích elektráren 33,5 miliardy kWh, což představuje nárůst o 5,0 % oproti předchozímu roku; nově přidaná kapacita přečerpávacích elektráren v zemi činila 1,2 milionu kWh. Přečerpávací elektrárny v mé zemi, a to jak ve výrobě, tak ve výstavbě, se řadí na první místo na světě.
Čínská společnost State Grid Corporation vždy kladla velký důraz na rozvoj přečerpávacích elektráren. V současné době má State Grid v provozu 22 přečerpávacích elektráren a 30 přečerpávacích elektráren je ve výstavbě.
V roce 2016 byla zahájena výstavba pěti přečerpávacích elektráren v Zhen'anu, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian a Fukang, Xinjiang;
V roce 2017 byla zahájena výstavba šesti přečerpávacích elektráren v okrese Yi v Hebei, Zhirui ve Vnitřním Mongolsku, Ninghai v Zhejiang, Jinyun v Zhejiang, Luoning v Henanu a Pingjiang v Hunan;
V roce 2019 byla zahájena výstavba pěti přečerpávacích elektráren ve Funing v Hebei, Jiaohe v Jilin, Qujiang v Zhejiang, Weifang v Shandong a Hami v Xinjiang;
V roce 2020 se zahájí výstavba čtyř přečerpávacích elektráren v Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an a Shandong Tai'an Phase II.
První přečerpávací elektrárna v mé zemi s plně autonomním zařízením. V říjnu 2011 byla elektrárna úspěšně dokončena, což naznačuje, že moje země úspěšně zvládla základní technologii vývoje zařízení pro přečerpávací elektrárny.
V dubnu 2013 byla oficiálně uvedena do provozu přečerpávací elektrárna Fujian Xianyou pro výrobu elektřiny; v dubnu 2016 byla k síti úspěšně připojena přečerpávací elektrárna Zhejiang Xianju s jednotkovou kapacitou 375 000 kilowattů. Autonomní zařízení velkých přečerpávacích elektráren se v mé zemi popularizuje a neustále se používá.
První přečerpávací elektrárna v mé zemi s výškou sloupce 700 metrů. Celkový instalovaný výkon je 1,4 milionu kilowattů. 4. června 2021 byl uveden do provozu první blok k výrobě elektřiny.
Přečerpávací elektrárna s největším instalovaným výkonem na světě je v současné době ve výstavbě. Celkový instalovaný výkon je 3,6 milionu kilowattů.
Přečerpávací elektrárna má charakteristiky základní, komplexní a veřejné. Může se podílet na regulačních službách nového zdroje energetické soustavy, sítě, zátěže a úložných propojení a komplexní výhody jsou významnější. Nabízí bezpečný stabilizátor napájení energetické soustavy, čistý nízkouhlíkový vyvažovač a vysoce účinný důležitý regulátor provozu.
Prvním je efektivní řešení nedostatku spolehlivé rezervní kapacity energetické soustavy při pronikání vysokého podílu nové energie. Díky výhodě dvojnásobné regulace špičkové kapacity můžeme zlepšit kapacitu špičkové regulace energetické soustavy pro velké kapacity a zmírnit problém se špičkovým zatížením způsobený nestabilitou nové energie a špičkovým zatížením způsobeným poklesem. Problémy se spotřebou způsobené rozsáhlým rozvojem nové energie v daném období mohou lépe podpořit spotřebu nové energie.
Druhým je efektivní řešení nesouladu mezi výstupními charakteristikami nové energie a poptávkou po zátěži, spoléhání se na flexibilní schopnost rychlé reakce, lepší adaptace na náhodnost a volatilitu nové energie a uspokojení flexibilní poptávky po adaptaci, kterou nová energie přináší „v závislosti na počasí“.
Třetím je efektivní řešení nedostatečného momentu setrvačnosti nové energetické soustavy s vysokým podílem energie. Díky výhodě vysokého momentu setrvačnosti synchronního generátoru lze efektivně zvýšit odolnost soustavy proti rušení a udržet frekvenční stabilitu soustavy.
Čtvrtým cílem je efektivně se vypořádat s potenciálním dopadem „dvojitého vysokého“ režimu na novou energetickou soustavu, převzít funkci nouzového zálohování a reagovat na náhlé potřeby úprav kdykoli pomocí rychlého startu a zastavení a rychlého zvyšování výkonu. Zároveň jako přerušitelná zátěž dokáže bezpečně odebrat jmenovité zatížení čerpací jednotky s milisekundovou odezvou a zlepšit bezpečný a stabilní provoz systému.
Pátým cílem je efektivně se vypořádat s vysokými náklady na úpravy, které přináší rozsáhlé nové připojení k energetické síti. Prostřednictvím rozumných provozních metod v kombinaci s tepelnou energií se sníží emise uhlíku a zvýší účinnost, omezí se opouštění větrné a světelné energie, podpoří se alokace kapacity a zlepší se celková ekonomika a čistý provoz celého systému.
Posílit optimalizaci a integraci infrastrukturních zdrojů, koordinovat bezpečnost, kvalitu a řízení postupu 30 rozestavěných projektů, energicky podporovat mechanizovanou výstavbu, inteligentní řízení a standardizovanou výstavbu, optimalizovat dobu výstavby a zajistit, aby kapacita přečerpávacích vodních elektráren během období „14. pětiletky“ překročila 20 milionů kilowattů a provozní instalovaná kapacita do roku 2030 překročila 70 milionů kilowattů.
Druhým je usilovná práce na štíhlém řízení. Posílení plánovacích pokynů se zaměřením na cíl „dvojího uhlíku“ a implementaci strategie společnosti, vysoce kvalitní příprava „14. pětiletého“ rozvojového plánu pro přečerpávací vodní elektrárny. Vědecká optimalizace předběžných pracovních postupů projektu a řádný postup při studii proveditelnosti a jejím schvalování. Se zaměřením na bezpečnost, kvalitu, dobu výstavby a náklady energicky prosazovat inteligentní řízení a kontrolu, mechanizovanou výstavbu a zelenou výstavbu inženýrských staveb, aby se zajistilo, že rozestavěné projekty budou moci co nejdříve dosáhnout přínosů.
Prohloubit řízení životního cyklu zařízení, prohloubit výzkum v oblasti služeb jednotek v energetické síti, optimalizovat provozní strategii jednotek a plně sloužit bezpečnému a stabilnímu provozu energetické sítě. Prohloubit vícerozměrné štíhlé řízení, urychlit výstavbu moderního inteligentního dodavatelského řetězce, zlepšit systém řízení materiálu, vědecky alokovat kapitál, zdroje, technologie, data a další výrobní faktory, energicky zlepšit kvalitu a efektivitu a komplexně zlepšit efektivitu řízení a provozní efektivitu.
Třetím cílem je usilovat o průlomy v technologických inovacích. Důkladná implementace „Akčního plánu nového skoku vpřed“ pro vědecké a technologické inovace, zvýšení investic do vědeckého výzkumu a zlepšení schopnosti nezávislých inovací. Zvýšení využití technologie jednotek s proměnnými otáčkami, posílení technologického výzkumu a vývoje velkokapacitních jednotek o výkonu 400 megawattů, urychlení výstavby modelových laboratoří čerpadel a turbín a simulačních laboratoří a vynaložení veškerého úsilí na vybudování nezávislé platformy pro vědecké a technologické inovace.
Optimalizovat rozvržení vědeckého výzkumu a alokaci zdrojů, posílit výzkum klíčové technologie přečerpávací elektrárny a usilovat o překonání technického problému „zaseklého krku“. Prohloubit výzkum aplikace nových technologií, jako je „Big Cloud IoT Smart Chain“, komplexně zavést výstavbu digitálních inteligentních elektráren a urychlit digitální transformaci podniků.
Čas zveřejnění: 7. března 2022
