Pumpspeicherkraftwerke sind die am weitesten verbreitete und ausgereifteste Technologie zur großtechnischen Energiespeicherung, und ihre installierte Leistung kann Gigawatt-Niveau erreichen. Derzeit weisen Pumpspeicherkraftwerke weltweit den höchsten Entwicklungsstand auf.
Pumpspeicherkraftwerke verfügen über ausgereifte und stabile Technologie und bieten hohe Gesamtvorteile. Sie werden häufig zur Spitzenlastabdeckung und als Reservekraftwerke eingesetzt. Pumpspeicherkraftwerke sind die am weitesten verbreitete und ausgereifteste Technologie zur großtechnischen Energiespeicherung, und die installierte Leistung dieser Kraftwerke kann Gigawatt-Niveau erreichen.
Laut den unvollständigen Statistiken des Fachkomitees für Energiespeicherung der Chinesischen Energieforschungsvereinigung ist derzeit das Pumpspeicherkraftwerk die weltweit am weitesten entwickelte Technologie mit der größten installierten Leistung. Bis 2019 erreichte die globale Energiespeicherkapazität 180 Millionen kW, wobei die installierte Leistung von Pumpspeicherkraftwerken 170 Millionen kW überstieg und damit 94 % der gesamten globalen Energiespeicherkapazität ausmachte.
Pumpspeicherkraftwerke nutzen die Energie bei geringer Netzlast, um Wasser in höher gelegene Speicherbecken zu pumpen und es bei Spitzenlastzeiten zur Stromerzeugung abzuleiten. Bei geringer Last ist das Pumpspeicherkraftwerk der Nutzer, bei Spitzenlast hingegen das Kraftwerk.
Die Einheit des Pumpspeicherkraftwerks hat zwei grundlegende Funktionen: Pumpen und Stromerzeugung. Die Einheit arbeitet während der Spitzenlast des Stromnetzes als Wasserturbine. Die Öffnung der Leitschaufeln der Wasserturbine wird durch das Reglersystem gesteuert, um die potenzielle Energie des Wassers in die mechanische Energie der Rotation der Einheit umzuwandeln, und diese mechanische Energie wird dann durch den Generator in elektrische Energie umgewandelt;
Bei geringer Last im Stromnetz dient die Anlage als Wasserpumpe. Die elektrische Energie im Niedriglastbereich wird genutzt, um Wasser vom unteren in den oberen Speicher zu pumpen. Durch die automatische Regelung des Reglersystems wird die Öffnung der Leitschaufeln entsprechend der Förderhöhe angepasst, und die elektrische Energie wird in die potenzielle Energie des gespeicherten Wassers umgewandelt.
Pumpspeicherkraftwerke sind hauptsächlich für die Spitzenlastkappung, Frequenzmodulation, Notstromversorgung und den Schwarzstart des Stromnetzes verantwortlich. Sie verbessern und gleichen die Netzlast aus, erhöhen die Versorgungsqualität und steigern die Wirtschaftlichkeit des Stromnetzes. Sie bilden eine tragende Säule für den sicheren, wirtschaftlichen und stabilen Betrieb des Stromnetzes. Pumpspeicherkraftwerke fungieren daher als „Stabilisatoren“, „Regler“ und „Ausgleichsorgane“ für den sicheren Netzbetrieb.
Der Entwicklungstrend von Pumpspeicherkraftwerken weltweit geht hin zu hoher Fallhöhe, großer Kapazität und hoher Drehzahl. Hohe Fallhöhe bedeutet, dass die Anlage auf eine höhere Fallhöhe ausgelegt ist. Große Kapazität bedeutet, dass die Leistung einer einzelnen Einheit erhöht wird. Hohe Drehzahl bedeutet, dass die Anlage eine höhere spezifische Drehzahl aufweist.
Struktur und Eigenschaften
Die Hauptgebäude eines Pumpspeicherkraftwerks umfassen im Allgemeinen das Oberbecken, das Unterbecken, das Wasserleitungssystem, das Kraftwerk und weitere Spezialgebäude. Im Vergleich zu konventionellen Wasserkraftwerken weisen die hydraulischen Anlagen von Pumpspeicherkraftwerken folgende Hauptmerkmale auf:
Es gibt zwei Stauseen. Im Vergleich zu konventionellen Wasserkraftwerken mit gleicher installierter Leistung ist das Speichervolumen von Pumpspeicherkraftwerken in der Regel gering.
Der Wasserstand in Stauseen schwankt stark und steigt und fällt häufig. Um Lastspitzen im Stromnetz auszugleichen, ist die tägliche Schwankungsbreite des Wasserstands in Pumpspeicherkraftwerken üblicherweise groß, in der Regel über 10 bis 20 m, bei einigen Kraftwerken sogar 30 bis 40 m. Die Änderungsrate des Wasserstands ist hoch und beträgt üblicherweise bis zu 5 bis 8 m/h, in manchen Fällen sogar 8 bis 10 m/h.
Die Anforderungen an die Sickerwasserabdichtung des Stausees sind hoch. Verliert ein reines Pumpspeicherkraftwerk aufgrund von Leckagen im oberen Speicherbecken viel Wasser, sinkt seine Stromerzeugung. Daher sind die Anforderungen an die Sickerwasserabdichtung des Stausees besonders hoch. Gleichzeitig werden, um eine Verschlechterung der hydrogeologischen Bedingungen im Projektgebiet sowie durch Sickerwasser verursachte Schäden und konzentrierte Leckagen zu verhindern, noch höhere Anforderungen an die Sickerwasserabdichtung des Stausees gestellt.
Die Fallhöhe ist hoch. Pumpspeicherkraftwerke weisen im Allgemeinen eine hohe Fallhöhe von meist 200 bis 800 Metern auf. Das Pumpspeicherkraftwerk Jixi mit einer installierten Gesamtleistung von 1,8 Millionen kW war das erste Projekt in China mit einer Fallhöhe von 650 Metern, und das Pumpspeicherkraftwerk Dunhua mit einer installierten Gesamtleistung von 1,4 Millionen kW war das erste Projekt in China mit einer Fallhöhe von 700 Metern. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung des technischen Niveaus von Pumpspeicherkraftwerken wird die Anzahl von Wasserkraftwerken mit hoher Fallhöhe und großer Kapazität in China stetig zunehmen.
Die Anlage befindet sich in geringer Höhe. Um den Einfluss von Auftrieb und Sickerwasser auf das Kraftwerk zu minimieren, werden große Pumpspeicherkraftwerke im In- und Ausland in den letzten Jahren überwiegend als unterirdische Kraftwerke errichtet.
Veröffentlichungsdatum: 25. April 2022
