Die schnelle und groß angelegte Entwicklung und der Bau haben Sicherheits- und Qualitätsprobleme sowie Personalmangel mit sich gebracht. Um den Baubedarf des neuen Stromnetzes zu decken, werden jährlich mehrere Pumpspeicherkraftwerke genehmigt. Die erforderliche Bauzeit wurde zudem deutlich von 8–10 Jahren auf 4–6 Jahre verkürzt. Die schnelle Entwicklung und der Bau des Projekts werden unweigerlich Sicherheits- und Qualitätsprobleme sowie Personalmangel mit sich bringen.
Um eine Reihe von Problemen zu lösen, die durch die rasante Entwicklung und den Bau von Projekten entstehen, müssen Bau- und Projektmanagementeinheiten zunächst technische Forschungen durchführen und die Mechanisierung und Intelligenz des Tiefbaus von Pumpspeicherkraftwerken praktisch anwenden. Für den Aushub einer großen Zahl unterirdischer Kavernen wird die TBM-Technologie (Tunnelbohrmaschine) eingeführt. Die TBM-Ausrüstung wird in Übereinstimmung mit den Merkmalen von Pumpspeicherkraftwerken entwickelt und ein technischer Bauplan wird formuliert. Im Hinblick auf verschiedene Betriebsszenarien wie Aushub, Transport, Abstützung und inverses Gewölbe während des Tiefbaus wurde ein unterstützendes Anwendungsschema für den gesamten Prozess des mechanisierten und intelligenten Bauens entwickelt und Forschungen zu Themen wie dem intelligenten Betrieb einzelner Prozessausrüstungen, der Automatisierung des gesamten Prozessbausystems, der Digitalisierung von Ausrüstungsbauinformationen, dem unbemannten Bau ferngesteuerter mechanischer Ausrüstung, der intelligenten Wahrnehmungsanalyse der Bauqualität usw. durchgeführt. Entwickelt werden verschiedene mechanisierte und intelligente Bauausrüstungen und -systeme.
Im Hinblick auf die Mechanisierung und Intelligenz des Maschinenbaus und der Elektrotechnik können wir den Anwendungsbedarf und die Möglichkeiten der Mechanisierung und Intelligenz unter den Gesichtspunkten der Reduzierung des Bedienpersonals, der Verbesserung der Arbeitseffizienz, der Reduzierung von Arbeitsrisiken usw. analysieren und verschiedene mechanisierte und intelligente Baugeräte und -systeme für den Maschinenbau und die Elektrotechnik für verschiedene Betriebsszenarien der Installation mechanischer und elektrischer Geräte entwickeln.
Darüber hinaus können mithilfe der 3D-Konstruktions- und Simulationstechnologie auch bestimmte Anlagen und Geräte vorab vorgefertigt und simuliert werden. Dadurch können nicht nur Teile der Arbeiten im Voraus abgeschlossen und die Bauzeit vor Ort verkürzt werden, sondern auch die Funktionsabnahme und Qualitätskontrolle im Voraus durchgeführt werden, wodurch das Qualitäts- und Sicherheitsmanagement effektiv verbessert wird.
Der Großbetrieb von Kraftwerken bringt Probleme mit sich, die einen zuverlässigen Betrieb sowie eine intelligente und intensive Nachfrage erfordern. Der Großbetrieb von Pumpspeicherkraftwerken bringt Probleme wie hohe Betriebs- und Wartungskosten sowie Personalmangel mit sich. Um die Betriebs- und Wartungskosten zu senken, ist die Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit der Pumpspeicherkraftwerke entscheidend. Um den Personalmangel zu lösen, ist ein intelligentes und intensives Betriebsmanagement des Kraftwerks erforderlich.
Um die Betriebssicherheit der Anlage zu verbessern, müssen Techniker bei der Auswahl und Konstruktion von Gerätetypen die praktischen Erfahrungen aus Konstruktion und Betrieb von Pumpspeicherkraftwerken umfassend nutzen, Optimierungsdesign, Typenauswahl und Standardisierungsforschung an relevanten Anlagensubsystemen durchführen und diese anhand der Erfahrungen mit Inbetriebnahme, Störungsbehebung und Wartung iterativ aktualisieren. Bei der Anlagenherstellung traditioneller Pumpspeicherkraftwerke liegen einige Schlüsseltechnologien noch immer in der Hand ausländischer Hersteller. Lokale Forschung zu diesen sogenannten „Drosselanlagen“ und die Einbeziehung langjähriger Betriebs- und Wartungserfahrungen sowie -strategien sind notwendig, um die Produktqualität und Betriebssicherheit dieser wichtigen Kernanlagen effektiv zu verbessern. Im Hinblick auf die Anlagenüberwachung müssen Techniker systematisch Konfigurationsstandards für die Überwachungselemente des Anlagenzustands im Hinblick auf die Beobachtbarkeit und Messbarkeit des Anlagenzustands entwickeln, Anlagensteuerungsstrategien, Statusüberwachungsstrategien und Methoden zur Zustandsbewertung basierend auf den Anforderungen der Eigensicherheit gründlich erforschen, eine intelligente Analyse- und Frühwarnplattform für die Anlagenzustandsüberwachung aufbauen, versteckte Gefahren in den Anlagen frühzeitig erkennen und rechtzeitig warnen.
Um ein intelligentes und intensives Betriebsmanagement des Kraftwerks zu realisieren, müssen Techniker die automatische Steuerung der Ausrüstung oder eine zentrale Betriebstechnologie in Bezug auf die Ausrüstungssteuerung und den Betrieb erforschen, um ein vollautomatisches Starten und Herunterfahren und eine Lastregulierung der Einheit ohne Personaleingriff zu realisieren und so weit wie möglich eine Betriebssequenzierung und mehrdimensionale intelligente Bestätigung zu realisieren; in Bezug auf die Ausrüstungsprüfung können Techniker technische Forschungen zu maschineller Bildwahrnehmung, maschineller Hörwahrnehmung, Roboterprüfung und anderen Aspekten durchführen und technische Übungen zum Austausch von Prüfmaschinen durchführen; in Bezug auf den intensiven Betrieb des Kraftwerks ist es notwendig, Forschungen und Übungen zu zentralisierten Überwachungstechnologien für eine Person und mehrere Anlagen durchzuführen, um das Problem des Personalmangels im Dienst, der durch die Entwicklung von Pumpspeicherkraftwerken entsteht, wirksam zu lösen.
Die Miniaturisierung von Pumpspeichern und der integrierte Betrieb zur Energie-Komplementierung werden durch die Nutzung einer großen Anzahl dezentraler neuer Energiequellen ermöglicht. Ein bemerkenswertes Merkmal des neuen Stromsystems ist die große Anzahl kleiner neuer Energiequellen, die über verschiedene Netzbereiche verteilt sind und im Niederspannungsnetz betrieben werden. Um diese dezentralen neuen Energiequellen bestmöglich zu nutzen und die Stromüberlastung des großen Stromnetzes wirksam zu verringern, ist der Bau dezentraler Pumpspeicher in der Nähe der dezentralen neuen Energiequellen notwendig, um die lokale Speicherung, Nutzung und Nutzung der neuen Energie über das Niederspannungsnetz zu ermöglichen. Daher müssen die Probleme der Miniaturisierung von Pumpspeichern und des integrierten Betriebs zur Energie-Komplementierung gelöst werden.
Ingenieure und Techniker müssen intensive Forschungen zur Standortauswahl, Konstruktion und Herstellung, Steuerungsstrategie und integrierten Anwendung mehrerer Arten von verteilten Pumpspeicherkraftwerken durchführen, darunter kleine reversible Pumpspeichereinheiten, koaxial unabhängiger Betrieb von Pumpen und Turbinen, gemeinsamer Betrieb von kleinen Wasserkraftwerken und Pumpstationen usw. Gleichzeitig werden Forschungen und Projektdemonstrationen zur integrierten Betriebstechnologie von Pumpspeichern sowie Wind-, Licht- und Wasserkraft durchgeführt, um technische Lösungen für die Erforschung der Energieeffizienz und der wirtschaftlichen Interaktion im neuen Energiesystem vorzuschlagen.
Das Problem der technischen Drosselung von Pumpspeichern mit variabler Drehzahl, die an ein hochelastisches Stromnetz angepasst sind. Pumpspeicher mit variabler Drehzahl zeichnen sich durch eine schnelle Reaktion auf die Primärfrequenzregelung, eine regelbare Eingangskraft im Pumpbetrieb und einen optimalen Betrieb mit optimaler Kennlinie aus. Zudem zeichnen sie sich durch ein sensibles Ansprechverhalten und ein hohes Trägheitsmoment aus. Um die Unzufälligkeit und Volatilität des Stromnetzes wirksam einzudämmen, den durch neue Energie erzeugten Stromüberschuss auf Erzeuger- und Verbraucherseite präziser anzupassen und zu absorbieren und den Lastausgleich des hochelastischen und interaktiven Stromnetzes zu verbessern, ist es notwendig, den Anteil drehzahlgeregelter Anlagen im Stromnetz zu erhöhen. Derzeit befinden sich jedoch die meisten Schlüsseltechnologien für drehzahlgeregelte Wasserpump- und -speicheranlagen noch in der Hand ausländischer Hersteller, sodass das Problem der technischen Drosselung gelöst werden muss.
Um die unabhängige Steuerung wichtiger Kerntechnologien zu realisieren, ist es notwendig, die wissenschaftliche Forschung und die technischen Kräfte im Inland zu bündeln, um die Konstruktion und Entwicklung von Generatormotoren und Pumpturbinen mit variabler Drehzahl, die Entwicklung von Steuerungsstrategien und -geräten für Wechselstrom-Erregerumrichter, die Entwicklung koordinierter Steuerungsstrategien und -geräte für Einheiten mit variabler Drehzahl, die Erforschung von Reglersteuerungsstrategien für Einheiten mit variabler Drehzahl, die Erforschung von Arbeitsbedingungen-Umwandlungsprozessen und integrierten Steuerungsstrategien für Einheiten mit variabler Drehzahl gründlich durchzuführen und die vollständige lokale Konstruktion und Herstellung sowie die technische Demonstrationsanwendung großer Einheiten mit variabler Drehzahl zu realisieren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass angesichts der rasanten Entwicklung und des Baus neuer Energiesysteme die Forschung zu mechanisierten und intelligenten Bautechnologien, intelligenten und intensiven Kraftwerksbetriebstechnologien sowie zu multienergetisch komplementären und integrierten Betriebstechnologien für Pumpspeicherkraftwerke beschleunigt werden muss. Der Bau kleiner und mittelgroßer Pumpspeicherkraftwerke mit dezentraler Energieversorgung entsprechend den örtlichen Gegebenheiten sowie die energische Förderung der Lokalisierung und technischen Anwendung von Pumpspeicherkraftwerken mit variabler Drehzahl sind unerlässlich. Wissenschaftler und Techniker sollten die Entwicklungschancen nutzen, die richtige Forschungsrichtung finden und einen angemessenen Beitrag zum Aufbau eines neuen Energiesystems und zur Verwirklichung des „Dual Carbon“-Ziels leisten.
Veröffentlichungszeit: 28. Dezember 2022
