For at bidrage til at nå målet om "kulstofpeaking, kulstofneutralisering" og opbygning af et nyt elsystem, har China Southern Power Grid Corporation klart foreslået at bygge et nyt elsystem i den sydlige region inden 2030 og fuldt ud bygge et nyt elsystem inden 2060. I denne proces vil vi kraftigt udvikle pumpekraftlagring. Det er planlagt at øge den installerede kapacitet med henholdsvis 6 millioner kilowatt, 15 millioner kilowatt og 15 millioner kilowatt i løbet af perioderne med "fjortende, femtende og sekstende femårsplan". Vi vil stræbe efter at nå omkring 44 millioner kilowatt pumpekraftlagringskapacitet i den sydlige region inden 2035, hvilket gør det til en ny type balancer til forstyrrelser i elsystemet, belastningsbalancer og elnetstabilisator.
Kilde: Officiel WeChat-konto “China Energy Media Intelligent Manufacturing”
Forfatter: Peng Yumin, Energy Storage Research Institute of China Southern Power Grid Peak shaving and Frequency Modulation Power Generation Co., Ltd.
Hovedtræk ved det nye elsystem
Det nye elsystem er domineret af ren energi, og andelen af ny energi i energiforbruget vil fortsætte med at stige og gradvist danne en form for energiudnyttelse med ny energi, vandkraft og atomkraft som den primære form for elproduktion. Andelen af fossilt energiforbrug vil gradvist blive reduceret for at nå målet om CO2-neutralitet, og den resterende installerede kapacitet af fossil energi vil blive brugt som backup-strømforsyning til det nye elsystem. I det nye elsystem vil ny energi blive forbundet til elnettet på en centraliseret og distribueret måde. Med hensyn til centraliseret adgang stræber den sydlige region efter at opnå en landbaseret vindkraft på mere end 24 millioner kilowatt, havbaseret vindkraft på mere end 20 millioner kilowatt og solcelleadgang på mere end 56 millioner kilowatt inden 2025. Med hensyn til distribueret adgang vil der blive bygget distribuerede strømkilder med lille kapacitet, lavt spændingsniveau i adgangsnettet, der kan forbruges i nærheden, i forskellige regioner i henhold til lokale forhold.
I det nye elsystem med ny energi som hoveddel påvirkes den faktiske produktion af nyt energiproduktionsudstyr i høj grad af det meteorologiske miljø, som har tydelige karakteristika som tilfældighed, volatilitet og intermittensitet. Den brede anvendelse af erstatning af elektrisk energi, energilagringsudstyr til husholdninger og smart home får brugerens belastning til at udvikle sig i en diversificeret og interaktiv retning, og brugerterminalen går ind i en ny tilstand, der både er forbruger og producent. Det nye elsystem med ny energi som hoveddel præsenterer "dobbelt høj"-karakteristika med en høj andel af ny energi og en høj andel af effektelektronisk udstyr. For at håndtere de store udsving i ny energi og forskellige ekstreme situationer er det nødvendigt at matche den installerede kapacitet af pumpekraftværker med den tilsvarende skala i henhold til den installerede kapacitet og produktionsskalaen af ny energi. Når produktionen af ny energi er unormal, bør pumpekraftværker opretholde tilstanden af det nye elsystem i nettet så meget som muligt og forhindre omdannelsen af det nye elsystem til det traditionelle elsystem. Derfor vil udviklingen og konstruktionen af pumpekraftværker være hurtigere og mere storstilet.
Problemer og modforanstaltninger ved hurtig og storstilet udvikling af pumpekraftværker
Den hurtige og omfattende udvikling og konstruktion har medført problemer med sikkerhed, kvalitet og mangel på personale. For at imødekomme konstruktionsbehovene i det nye elsystem er et antal pumpekraftværker blevet godkendt til opførelse hvert år. Den nødvendige byggeperiode er også blevet kraftigt forkortet fra 8-10 år til 4-6 år. Den hurtige udvikling og konstruktion af projektet vil uundgåeligt medføre problemer med sikkerhed, kvalitet og mangel på personale.
For at løse en række problemer, der er opstået som følge af den hurtige udvikling og konstruktion af projekter, skal bygge- og projektledelsesenheder først udføre teknisk forskning og praksis inden for mekanisering og intelligens inden for anlægsarbejdet på pumpekraftværker. TBM-teknologi (Tunnel Boring Machine) introduceres til udgravning af et stort antal underjordiske huler, og TBM-udstyr udvikles i kombination med pumpekraftværkernes egenskaber, og en konstruktionsteknisk plan udarbejdes. I lyset af forskellige driftsscenarier såsom udgravning, forsendelse, understøtning og omvendt bue under anlægsarbejdet er der udviklet en understøttende anvendelsesplan for hele processen med mekaniseret og intelligent konstruktion, og der er udført forskning i emner som intelligent drift af enkeltprocesudstyr, automatisering af hele proceskonstruktionssystemet, digitalisering af udstyrskonstruktionsinformation, ubemandet konstruktion af fjernbetjent mekanisk udstyr, intelligent opfattelsesanalyse af konstruktionskvalitet osv. Udvikling af forskellige mekaniserede og intelligente byggeudstyr og -systemer.
Med hensyn til mekanisering og intelligens inden for maskin- og elektroteknik kan vi analysere applikationsbehovet og mulighederne for mekanisering og intelligens ud fra aspekter som reduktion af operatører, forbedring af arbejdseffektiviteten, reduktion af arbejdsrisici osv. og udvikle forskellige mekaniske og elektriske mekaniserings- og intelligenskonstruktionsudstyr og -systemer til forskellige driftsscenarier for installation af mekanisk og elektrisk udstyr.
Derudover kan 3D-ingeniørdesign og simuleringsteknologi også bruges til at præfabrikere og simulere visse faciliteter og udstyr på forhånd, hvilket ikke blot kan færdiggøre en del af arbejdet på forhånd, forkorte byggeperioden på stedet, men også udføre funktionel godkendelse og kvalitetskontrol på forhånd, hvilket effektivt forbedrer kvalitets- og sikkerhedsstyringsniveauet.
Storskaladrift af kraftværker medfører problemer med pålidelig drift, intelligent og intensiv efterspørgsel. Storskaladrift af pumpekraftværker vil medføre problemer såsom høje drifts- og vedligeholdelsesomkostninger, mangel på personale osv. For at reducere drifts- og vedligeholdelsesomkostningerne er nøglen at forbedre driftssikkerheden af pumpekraftværker. For at løse problemet med personalemangel er det nødvendigt at realisere intelligent og intensiv driftsstyring af kraftværket.
For at forbedre enhedens driftspålidelighed, med hensyn til valg af udstyrstype og design, skal teknikere grundigt opsummere den praktiske erfaring med design og drift af pumpekraftværker, udføre optimeringsdesign, typevalg og standardiseringsforskning på relevante udstyrsundersystemer i pumpekraftværker og opdatere dem iterativt i henhold til erfaringer med idriftsættelse af udstyr, fejlhåndtering og vedligeholdelse. Med hensyn til udstyrsfremstilling har traditionelle pumpekraftværker stadig nogle nøgleteknologier til udstyrsfremstilling i hænderne på udenlandske producenter. Det er nødvendigt at udføre lokaliseringsforskning på dette "choke"-udstyr og integrere mange års drifts- og vedligeholdelseserfaring og -strategier i dem for effektivt at forbedre produktkvaliteten og driftspålideligheden af dette centrale kerneudstyr. Med hensyn til overvågning af udstyrsdrift skal teknikere systematisk formulere konfigurationsstandarder for udstyrsstatusovervågningselementer ud fra perspektivet om observerbarhed og målbarhed af udstyrets status, udføre grundig forskning i udstyrskontrolstrategier, statusovervågningsstrategier og sundhedsevalueringsmetoder baseret på iboende sikkerhedskrav, opbygge en intelligent analyse- og tidlig varslingsplatform til overvågning af udstyrsstatus, finde skjulte farer i udstyr på forhånd og udføre tidlig varsling rettidigt.
For at realisere intelligent og intensiv driftsstyring af kraftværket skal teknikere udføre forskning i automatisk styring af udstyr eller en central driftsteknologi med hensyn til udstyrsstyring og -drift for at realisere fuldautomatisk opstart og nedlukning samt belastningsregulering af enheden uden personaleindgriben og realisere driftssekvensering og flerdimensionel intelligent bekræftelse så vidt muligt. Med hensyn til udstyrsinspektion kan teknikere udføre teknisk forskning i maskinsynsopfattelse, maskiners auditive opfattelse, robotinspektion og andre aspekter samt udføre teknisk praksis i udskiftning af inspektionsmaskiner. Med hensyn til intensiv drift af kraftværket er det nødvendigt at udføre forskning og praksis i centraliseret overvågningsteknologi for én person og flere anlæg for effektivt at løse problemet med mangel på menneskelige ressourcer på vagt, som udviklingen af pumpekraftværker medfører.
Miniaturiseringen af pumpekraftværker og den integrerede drift af multienergikomplementering er forårsaget af forbruget af et stort antal distribuerede nye energikilder. Et bemærkelsesværdigt træk ved det nye elsystem er, at der er et stort antal småskala ny energi spredt i forskellige områder af nettet, der opererer i lavspændingsnettet. For at absorbere og udnytte disse distribuerede nye energikilder så meget som muligt og effektivt afhjælpe strømbelastningen i det store elnet, er det nødvendigt at bygge distribuerede pumpekraftværker i nærheden af de distribuerede nye energikilder for at realisere lokal lagring, forbrug og udnyttelse af ny energi gennem lavspændingsnet. Derfor er det nødvendigt at løse problemerne med miniaturisering af pumpekraftværker og integreret drift af multienergikomplementering.
Det er nødvendigt for ingeniører og teknikere at udføre energisk forskning i valg af lokation, design og fremstilling, kontrolstrategi og integreret anvendelse af flere typer distribuerede pumpekraftværker, herunder små reversible pumpekraftværker, koaksial uafhængig drift af pumper og turbiner, fælles drift af små vandkraftværker og pumpestationer osv. Samtidig udføres forskning og projektdemonstration af den integrerede driftsteknologi for pumpekraft og vind, lys og vandkraft for at foreslå tekniske løsninger til udforskning af energieffektivitet og økonomisk interaktion i det nye elsystem.
Problemet med teknisk "choke" i pumpelagerenheder med variabel hastighed, der er tilpasset til højelastiske elnet. Pumpelagerenheder med variabel hastighed har karakteristika som hurtig respons på primærfrekvensregulering, justerbar indgangskraft under pumpens driftsforhold, og enheden fungerer ved den optimale kurve, samt følsom respons og højt inertimoment. For effektivt at begrænse elnettets tilfældigheder og volatilitet, mere præcist justere og absorbere den overskydende strøm, der genereres af den nye energi på produktionssiden og brugersiden, og bedre kontrollere belastningsbalancen i det højelastiske og interaktive elnet, er det nødvendigt at øge andelen af enheder med variabel hastighed i elnettet. Imidlertid er de fleste af nøgleteknologierne til vandpumpe- og lagringsenheder med variabel hastighed i øjeblikket stadig i hænderne på udenlandske producenter, og problemet med teknisk "choke" skal løses.
For at realisere uafhængig kontrol af centrale kerneteknologier er det nødvendigt at koncentrere indenlandsk videnskabelig forskning og tekniske kræfter for at udføre dybdegående design og udvikling af generatormotorer og pumpeturbiner med variabel hastighed, udvikling af kontrolstrategier og -enheder til AC-excitationsomformere, udvikling af koordinerede kontrolstrategier og -enheder til enheder med variabel hastighed, forskning i regulatorkontrolstrategier for enheder med variabel hastighed, forskning i konverteringsprocesser for arbejdsforhold og integrerede kontrolstrategier til enheder med variabel hastighed, samt realisere fuld lokalisering af design, fremstilling og demonstrationsanvendelse af store enheder med variabel hastighed.
Opslagstidspunkt: 09. dec. 2022
