Die Stromerzeugung durch Wasserkraft zählt zu den ausgereiftesten Energieerzeugungsmethoden und wurde im Zuge der Entwicklung des Stromnetzes kontinuierlich weiterentwickelt. Sie hat erhebliche Fortschritte hinsichtlich der Größe der Inselanlagen, der technischen Ausstattung und der Steuerungstechnik erzielt. Als stabile und zuverlässige, qualitativ hochwertige, geregelte Stromquelle umfasst Wasserkraft in der Regel konventionelle Wasserkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke. Neben ihrer Funktion als wichtiger Stromlieferant spielen sie auch eine wichtige Rolle bei der Spitzenkappung, der Frequenzmodulation, der Phasenmodulation, dem Schwarzstart und der Notstromversorgung während des gesamten Betriebs des Stromnetzes. Mit der rasanten Entwicklung neuer Energiequellen wie Windkraft und Photovoltaik, der zunehmenden Spitzen-Tal-Unterschiede in Stromnetzen und der Verringerung der Rotationsträgheit durch die zunehmende Verwendung leistungselektronischer Geräte und Anlagen stehen grundlegende Fragen wie Planung und Bau von Stromnetzen, sicherer Betrieb und wirtschaftlicher Einsatz vor enormen Herausforderungen und stellen auch beim zukünftigen Bau neuer Stromnetze wichtige Fragen dar. Angesichts der Ressourcenausstattung Chinas wird die Wasserkraft in dem neuen Energiesystem eine immer wichtigere Rolle spielen. Sie ist mit erheblichen innovativen Entwicklungsanforderungen und -chancen konfrontiert und ist für die wirtschaftliche Sicherheit beim Aufbau eines neuen Energiesystems von großer Bedeutung.
Analyse zur aktuellen Situation und innovativen Entwicklungssituation der Wasserkrafterzeugung
Innovative Entwicklungssituation
Die globale Energiewende beschleunigt sich, und der Anteil erneuerbarer Energien wie Windkraft und Photovoltaik nimmt rapide zu. Planung, Bau, sicherer Betrieb und wirtschaftliche Nutzung traditioneller Energiesysteme stehen vor neuen Herausforderungen und Problemen. Von 2010 bis 2021 verzeichnete der weltweite Zubau von Windkraftanlagen ein rasantes Wachstum mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 15 %. In China lag die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate bei 25 %. Die weltweite Photovoltaik-Zubaurate betrug in den letzten zehn Jahren 31 %. Energiesysteme mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien stehen vor großen Herausforderungen wie dem Ausgleich von Angebot und Nachfrage, zunehmenden Schwierigkeiten bei der Systembetriebssteuerung und Stabilitätsrisiken durch die reduzierte Rotationsträgheit sowie einem deutlichen Anstieg des Bedarfs an Spitzenlastkapazität, was zu höheren Systembetriebskosten führt. Die Lösung dieser Probleme muss dringend von der Stromversorgungs-, Netz- und Verbraucherseite gemeinsam vorangetrieben werden. Die Wasserkraft ist eine wichtige regulierte Energiequelle mit Eigenschaften wie hoher Rotationsträgheit, schneller Reaktionszeit und flexibler Betriebsweise. Es bietet natürliche Vorteile bei der Lösung dieser neuen Herausforderungen und Probleme.
Der Grad der Elektrifizierung nimmt stetig zu, und die Anforderungen an eine sichere und zuverlässige Stromversorgung für Wirtschaft und Gesellschaft steigen stetig. In den letzten 50 Jahren hat sich der Grad der globalen Elektrifizierung kontinuierlich verbessert, und der Anteil von Strom am Endenergieverbrauch ist schrittweise gestiegen. Die Substitution von Strom durch Elektrofahrzeuge hat sich beschleunigt. Die moderne Wirtschaft ist zunehmend auf Elektrizität angewiesen, und Strom ist zum grundlegenden Produktionsmittel für Wirtschaft und Gesellschaft geworden. Eine sichere und zuverlässige Stromversorgung ist eine wichtige Garantie für die Produktion und das Leben der modernen Menschen. Großflächige Stromausfälle bringen nicht nur enorme wirtschaftliche Verluste mit sich, sondern können auch ernstes soziales Chaos verursachen. Die Stromversorgungssicherheit ist zum Kernelement der Energiesicherheit, ja sogar der nationalen Sicherheit geworden. Die externe Inbetriebnahme neuer Stromversorgungssysteme erfordert eine kontinuierliche Verbesserung der Zuverlässigkeit der sicheren Stromversorgung, während die interne Entwicklung mit einem kontinuierlichen Anstieg der Risikofaktoren konfrontiert ist, die eine ernsthafte Bedrohung für die Stromversorgungssicherheit darstellen.
Ständig kommen neue Technologien in Energiesystemen zum Einsatz, die deren Intelligenz und Komplexität deutlich steigern. Der weit verbreitete Einsatz leistungselektronischer Geräte in verschiedenen Bereichen der Stromerzeugung, -übertragung und -verteilung hat zu signifikanten Veränderungen der Last- und Systemeigenschaften des Energiesystems und damit zu tiefgreifenden Veränderungen der Funktionsweise des Energiesystems geführt. Informationskommunikations-, Steuerungs- und Intelligenztechnologien finden in allen Bereichen der Energieerzeugung und -steuerung breite Anwendung. Der Intelligenzgrad der Energiesysteme hat sich deutlich verbessert und sie können an umfangreiche Online-Analysen und Entscheidungsunterstützungsanalysen angepasst werden. Die dezentrale Stromerzeugung ist großflächig mit der Verbraucherseite des Verteilnetzes verbunden, und die Stromflussrichtung im Netz hat sich von einseitig auf zweiseitig oder sogar mehrseitig geändert. Es entstehen immer mehr verschiedene Arten intelligenter elektrischer Geräte, intelligente Zähler sind weit verbreitet, und die Anzahl der Netzzugangsterminals steigt exponentiell an. Informationssicherheit ist zu einer wichtigen Risikoquelle für das Energiesystem geworden.
Die Reform und Entwicklung der Stromwirtschaft entwickeln sich allmählich positiv, und die politischen Rahmenbedingungen, wie beispielsweise die Strompreise, verbessern sich kontinuierlich. Mit der rasanten Entwicklung der chinesischen Wirtschaft und Gesellschaft hat die Stromwirtschaft einen enormen Sprung von klein zu groß, von schwach zu stark und von der Nachfolge zur Führungskraft vollzogen. Systematisch gesehen – von der Regierung zum Unternehmen, von einer Fabrik zu einem Netz, zur Trennung von Fabriken und Netzen, moderater Wettbewerb und der schrittweise Übergang von der Planung zum Markt – haben einen Weg der Stromentwicklung eingeschlagen, der den nationalen Gegebenheiten Chinas gerecht wird. Die Produktions- und Baukapazität sowie das Niveau der chinesischen Stromtechnologie und -ausrüstung gehören zu den weltweit führenden. Die Universaldienstleistungs- und Umweltindikatoren für die Stromwirtschaft verbessern sich kontinuierlich, und das weltweit größte und technologisch fortschrittlichste Stromnetz wurde errichtet und betrieben. Der chinesische Strommarkt entwickelt sich stetig weiter und verfolgt einen klaren Weg zum Aufbau eines einheitlichen Strommarktes von der lokalen über die regionale bis zur nationalen Ebene. Er folgt der chinesischen Linie, Wahrheit anhand von Fakten zu suchen. Politische Mechanismen wie die Strompreise wurden schrittweise rationalisiert und ein für die Entwicklung der Pumpspeicherenergie geeigneter Strompreismechanismus wurde zunächst eingeführt, wodurch ein politisches Umfeld geschaffen wurde, in dem der wirtschaftliche Wert von Innovation und Entwicklung im Bereich der Wasserkraft realisiert werden konnte.
Die Rahmenbedingungen für Planung, Entwurf und Betrieb von Wasserkraftwerken haben sich deutlich verändert. Kernaufgabe der traditionellen Wasserkraftwerksplanung ist die Auswahl einer technisch machbaren und wirtschaftlich sinnvollen Kraftwerksgröße und Betriebsart. Die Planung von Wasserkraftwerken erfolgt in der Regel unter der Prämisse der optimalen Nutzung der Wasserressourcen. Anforderungen wie Hochwasserschutz, Bewässerung, Schifffahrt und Wasserversorgung müssen umfassend berücksichtigt und der wirtschaftliche, soziale und ökologische Nutzen umfassend abgewogen werden. Angesichts kontinuierlicher technologischer Fortschritte und des steigenden Anteils von Wind- und Photovoltaikenergie muss das Stromnetz die hydraulischen Ressourcen umfassender nutzen, die Betriebsarten der Wasserkraftwerke erweitern und Spitzenlastausgleich, Frequenzmodulation und Niveauausgleich stärker berücksichtigen. Viele Ziele, die bisher technisch, ausrüstungstechnisch und baulich nicht realisierbar waren, sind nun wirtschaftlich und technisch realisierbar. Der ursprüngliche Einbahnstraßenmodus der Wasserspeicherung und -entladung als Stromerzeugungsart für Wasserkraftwerke kann den Anforderungen neuer Energiesysteme nicht mehr gerecht werden. Daher ist eine Kombination mit Pumpspeicherkraftwerken erforderlich, um die Regelkapazität von Wasserkraftwerken deutlich zu verbessern. Gleichzeitig sind Pumpspeicherkraftwerke mit kurzfristiger Regelungskapazität bei der Förderung neuer Energiequellen wie Windkraft und Photovoltaik nur begrenzt einsetzbar und es ist schwierig, eine sichere und bezahlbare Stromversorgung zu gewährleisten. Daher ist es objektiv notwendig, die Speicherkapazität zu erhöhen, um den Regelzyklus der konventionellen Wasserkraft zu verbessern und so die Lücke in der Systemregelkapazität zu schließen, die bei der Abschaltung der Kohlekraftwerke entsteht.
Innovativer Entwicklungsbedarf
Der Ausbau der Wasserkraft muss dringend beschleunigt und ihr Anteil am neuen Stromsystem erhöht werden. Im Rahmen des dualen CO2-Ziels soll die installierte Gesamtleistung von Wind- und Photovoltaikanlagen bis 2030 über 1,2 Milliarden Kilowatt erreichen; bis 2060 wird ein Anstieg auf 5 bis 6 Milliarden Kilowatt erwartet. Der Bedarf an Regelenergie für neue Stromsysteme wird zukünftig enorm sein, und die Wasserkraft ist die hochwertigste Regelenergiequelle. Chinas Wasserkrafttechnologie kann eine installierte Leistung von 687 Millionen Kilowatt entwickeln. Bis Ende 2021 wurden 391 Millionen Kilowatt installiert, was einer Entwicklungsrate von etwa 57 % entspricht und damit deutlich unter der Entwicklungsrate von 90 % in einigen Industrieländern Europas und der USA liegt. Wenn man bedenkt, dass der Entwicklungszyklus von Wasserkraftprojekten lang ist (normalerweise 5–10 Jahre), während der Entwicklungszyklus von Windkraft- und Photovoltaikprojekten relativ kurz ist (normalerweise 0,5–1 Jahr oder sogar noch kürzer) und sich schnell entwickelt, ist es dringend erforderlich, den Entwicklungsfortschritt von Wasserkraftprojekten zu beschleunigen, sie so schnell wie möglich abzuschließen und ihre Rolle so schnell wie möglich zu spielen.
Die Entwicklung der Wasserkraft muss dringend angepasst werden, um den neuen Anforderungen der Spitzenlastkappung in neuen Stromnetzen gerecht zu werden. Unter den Bedingungen des dualen Kohlenstoffziels stellt die zukünftige Stromversorgungsstruktur enorme Anforderungen an den Netzbetrieb zur Spitzenlastkappung. Dies ist kein Problem, das durch Fahrplanmix und Marktkräfte gelöst werden kann, sondern vielmehr eine grundlegende Frage der technischen Machbarkeit. Ein wirtschaftlicher, sicherer und stabiler Betrieb des Stromnetzes kann nur durch Marktlenkung, Fahrplangestaltung und Betriebssteuerung unter der Voraussetzung der technologischen Machbarkeit erreicht werden. Für bestehende konventionelle Wasserkraftwerke ist es dringend erforderlich, die Nutzung bestehender Speicherkapazitäten und -anlagen systematisch zu optimieren, die Investitionen in die Umstellung gegebenenfalls entsprechend zu erhöhen und die Regelkapazität umfassend zu verbessern. Bei neu geplanten und errichteten konventionellen Wasserkraftwerken müssen die durch das neue Stromnetz bedingten erheblichen Veränderungen der Rahmenbedingungen berücksichtigt und flexible, regelbare Wasserkraftwerke mit einer Kombination aus langfristigen und kurzfristigen Laufzeiten entsprechend den lokalen Gegebenheiten geplant und gebaut werden. Der Bau von Pumpspeicherkraftwerken sollte angesichts der derzeitigen, kurzfristigen, erheblich unzureichenden Regelkapazität beschleunigt werden. Langfristig sollte der Bedarf des Systems an kurzfristigen Lastspitzenausgleichskapazitäten berücksichtigt und ein entsprechender Entwicklungsplan erstellt werden. Bei Pumpspeicherkraftwerken mit Wassertransfer ist es notwendig, den Bedarf der nationalen Wasserressourcen an überregionalem Wassertransfer zu bündeln, sowohl als beckenübergreifendes Wassertransferprojekt als auch als umfassende Nutzung der Ressourcen zur Stromnetzregulierung. Bei Bedarf kann dies auch mit der Gesamtplanung und -gestaltung von Meerwasserentsalzungsprojekten kombiniert werden.
Die Förderung der Wasserkraft ist dringend erforderlich, um einen größeren wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Mehrwert zu schaffen und gleichzeitig den wirtschaftlichen und sicheren Betrieb neuer Stromnetze zu gewährleisten. Basierend auf den Entwicklungszielen CO2-Spitzenwerte und CO2-Neutralität im Stromnetz werden erneuerbare Energien schrittweise zur treibenden Kraft in der Stromversorgungsstruktur der Zukunft werden, während der Anteil kohlenstoffintensiver Energiequellen wie Kohlekraft schrittweise sinkt. Daten verschiedener Forschungsinstitute zufolge wird Chinas installierte Kapazität an Wind- und Photovoltaikkraftwerken bis 2060 bei einem großflächigen Ausstieg aus der Kohleverstromung etwa 70 % betragen; die gesamte installierte Wasserkraftkapazität beträgt unter Berücksichtigung der Pumpspeicherung rund 800 Millionen Kilowatt, was etwa 10 % entspricht. Wasserkraft ist in der zukünftigen Stromstruktur eine relativ zuverlässige, flexible und anpassungsfähige Energiequelle und bildet die Grundlage für den sicheren, stabilen und wirtschaftlichen Betrieb neuer Stromnetze. Es ist dringend erforderlich, von der derzeitigen „stromerzeugungsbasierten, regulierungsgestützten“ Entwicklungs- und Betriebsweise zu einer „stromerzeugungsbasierten, regulierungsgestützten“ Betriebsweise überzugehen. Dementsprechend sollten die wirtschaftlichen Vorteile von Wasserkraftunternehmen im Kontext einer höheren Wertschöpfung zum Tragen kommen und die Vorteile von Wasserkraftunternehmen sollten auch die Einnahmen aus der Bereitstellung von Regulierungsdienstleistungen für das System auf der Grundlage der ursprünglichen Einnahmen aus der Stromerzeugung deutlich steigern.
Um eine effiziente und nachhaltige Entwicklung der Wasserkraft sicherzustellen, müssen dringend die Standards, Richtlinien und Systeme der Wasserkrafttechnologie erneuert werden. Zukünftig muss die innovative Entwicklung der Wasserkraft beschleunigt werden, und die bestehenden relevanten technischen Standards, Richtlinien und Systeme müssen dieser innovativen Entwicklung dringend angepasst werden, um eine effiziente Entwicklung der Wasserkraft zu fördern. Standards und Spezifikationen für Planung, Entwurf, Betrieb und Wartung müssen dringend auf der Grundlage von Pilotdemonstrationen und -überprüfungen optimiert werden. Sie müssen den technischen Anforderungen neuer Energiesysteme für konventionelle Wasserkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Hybridkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke mit Wassertransfer (einschließlich Pumpstationen) entsprechen, um eine geordnete und effiziente Entwicklung innovativer Wasserkrafttechnologien zu gewährleisten. Richtlinien und Systeme müssen dringend Anreizmaßnahmen untersucht und formuliert werden, um die innovative Entwicklung der Wasserkraft zu lenken, zu unterstützen und zu fördern. Gleichzeitig besteht ein dringender Bedarf an institutionellen Strukturen wie Markt- und Strompreisen, um die neuen Werte der Wasserkraft in wirtschaftliche Vorteile umzuwandeln und Unternehmen zu ermutigen, aktiv in innovative Entwicklungstechnologien zu investieren, Pilotprojekte durchzuführen und groß angelegte Entwicklungen voranzutreiben.
Innovativer Entwicklungspfad und Perspektiven der Wasserkraft
Die innovative Entwicklung der Wasserkraft ist dringend erforderlich, um ein neuartiges Energiesystem aufzubauen. Dabei gilt es, Maßnahmen an die lokalen Gegebenheiten anzupassen und umfassende Strategien umzusetzen. Für die verschiedenen Arten von Wasserkraftprojekten, die bereits gebaut und geplant sind, sollten unterschiedliche technische Konzepte angewendet werden. Dabei müssen nicht nur die funktionalen Anforderungen an Stromerzeugung, Spitzenlastausgleich, Frequenzmodulation und -ausgleich berücksichtigt werden, sondern auch die umfassende Nutzung der Wasserressourcen, die bedarfsgerechte Auslegung der Stromlast und weitere Aspekte. Das optimale Konzept sollte schließlich durch eine umfassende Nutzenbewertung ermittelt werden. Durch die Verbesserung der Regelkapazität konventioneller Wasserkraft und den Bau umfassender Pumpspeicherkraftwerke (Pumpwerke) mit Wassertransfer zwischen den Becken ergeben sich im Vergleich zu neu errichteten Pumpspeicherkraftwerken erhebliche wirtschaftliche Vorteile. Insgesamt gibt es keine unüberwindbaren technischen Hindernisse für die innovative Entwicklung der Wasserkraft. Der Entwicklungsspielraum ist enorm und die Vorteile für Wirtschaft und Umwelt sind hervorragend. Groß angelegte Entwicklungen auf der Grundlage von Pilotprojekten sollten mit großer Aufmerksamkeit verfolgt und beschleunigt werden.
„Stromerzeugung+Pumpen“
Beim Modus „Stromerzeugung + Pumpen“ werden hydraulische Strukturen wie bestehende Wasserkraftwerke und Staudämme sowie Anlagen zur Stromübertragung und -umwandlung genutzt. An geeigneten Standorten unterhalb des Wasserauslasses des Wasserkraftwerks wird ein Umleitungsdamm errichtet, der ein Unterbecken bildet. Pumpen, Rohrleitungen und weitere Anlagen werden hinzugefügt, und das ursprüngliche Becken wird als Oberbecken genutzt. Basierend auf der Stromerzeugungsfunktion des ursprünglichen Wasserkraftwerks wird die Pumpleistung des Stromnetzes bei geringer Last erhöht, während die ursprünglichen hydraulischen Turbinengeneratoren weiterhin zur Stromerzeugung genutzt werden. Dadurch wird die Pump- und Speicherkapazität des ursprünglichen Wasserkraftwerks erhöht und dessen Regelleistung verbessert (siehe Abbildung 1). Das Unterbecken kann auch separat an geeigneter Stelle unterhalb des Wasserkraftwerks errichtet werden. Beim Bau eines Unterbeckens unterhalb des Wasserauslasses eines Wasserkraftwerks ist eine Wasserstandsregelung ratsam, um die Stromerzeugungseffizienz des ursprünglichen Wasserkraftwerks nicht zu beeinträchtigen. Um den Betriebsmodus zu optimieren und die funktionalen Anforderungen für die Nivellierung zu erfüllen, empfiehlt es sich, die Pumpe mit einem Synchronmotor auszustatten. Dieser Modus eignet sich allgemein für die funktionale Umgestaltung von Wasserkraftwerken im Betrieb. Die Ausrüstung und Einrichtungen sind flexibel und einfach und zeichnen sich durch geringe Investitionen, kurze Bauzeiten und schnelle Ergebnisse aus.
„Stromerzeugung + Pumpspeicherkraftwerk“
Der Hauptunterschied zwischen den Betriebsarten „Stromerzeugung + Pumpspeicherkraftwerk“ und „Stromerzeugung + Pumpspeicherkraftwerk“ besteht darin, dass durch die Umstellung der Pumpspeicherkraftwerke auf Pumpspeicherkraftwerke die Pumpspeicherfunktion des konventionellen Wasserkraftwerks direkt erhöht und so dessen Regelleistung verbessert wird. Das Grundprinzip des Unterbeckens entspricht dem des „Stromerzeugung + Pumpspeicherkraftwerks“. Auch bei diesem Modell kann das ursprüngliche Reservoir als Unterbecken genutzt und an geeigneter Stelle ein Oberbecken errichtet werden. Bei neuen Wasserkraftwerken können neben konventionellen Generatoren auch Pumpspeicherkraftwerke mit einer bestimmten Kapazität installiert werden. Angenommen, die maximale Leistung eines Wasserkraftwerks beträgt P1 und die erhöhte Pumpspeicherleistung P2, erweitert sich der Leistungsbereich des Kraftwerks im Verhältnis zum Stromnetz von (0, P1) auf (- P2, P1 + P2).
Recycling von Kaskadenkraftwerken
Das Kaskadensystem wird beim Ausbau vieler Flüsse in China angewendet und eine Reihe von Wasserkraftwerken, wie zum Beispiel am Jinsha und am Dadu, errichtet. Bei einem neuen oder bestehenden Kaskadenkraftwerksverbund dient bei zwei nebeneinander liegenden Wasserkraftwerken das Reservoir des oberen Kaskadenkraftwerks als Oberbecken und das untere als Unterbecken. Je nach Gelände können entsprechende Wassereinlassöffnungen ausgewählt und der Ausbau durch die Kombination der beiden Betriebsarten „Stromerzeugung + Pumpen“ und „Stromerzeugung + Pumpenstromerzeugung“ durchgeführt werden. Dieses Verfahren eignet sich für den Wiederaufbau von Kaskadenkraftwerken und kann deren Regelungskapazität und Regelungszeitzyklus deutlich verbessern, was erhebliche Vorteile mit sich bringt. Abbildung 2 zeigt den Aufbau eines Wasserkraftwerks, das in einer Kaskade eines Flusses in China errichtet wurde. Die Entfernung vom Dammstandort des flussaufwärts gelegenen Wasserkraftwerks zur flussabwärts gelegenen Wassereinlassöffnung beträgt grundsätzlich weniger als 50 Kilometer.
Lokaler Ausgleich
Der Modus „Lokaler Ausgleich“ bezieht sich auf den Bau von Windkraft- und Photovoltaikanlagen in der Nähe von Wasserkraftwerken sowie auf die automatische Anpassung und den Ausgleich des Kraftwerksbetriebs, um eine stabile Leistungsabgabe gemäß den Planungsanforderungen zu erreichen. Da die wichtigsten Wasserkraftwerke alle nach der Netzsteuerung betrieben werden, eignet sich dieser Modus für Radialströmungskraftwerke und einige Kleinwasserkraftwerke, die nicht für die großflächige Umwandlung geeignet sind und üblicherweise nicht mit herkömmlichen Spitzenlastausgleichs- und Frequenzmodulationsfunktionen ausgestattet sind. Die Betriebsleistung der Wasserkraftwerke kann flexibel gesteuert, ihre kurzfristige Regelungskapazität genutzt und ein lokaler Ausgleich sowie eine stabile Leistungsabgabe erreicht werden, während gleichzeitig die Anlagenauslastung bestehender Übertragungsleitungen verbessert wird.
Spitzenlastregulierungskomplex für Wasser und Strom
Der „Wasserregulierungs- und Spitzenlastausgleichskomplex“ basiert auf dem Baukonzept von Pumpspeicherkraftwerken zur Wasserregulierung und wird mit großen Wasserschutzprojekten wie der großflächigen Wasserumleitung zwischen Wasserbecken kombiniert. Dabei werden mehrere Reservoirs und Umleitungsanlagen errichtet. Das Gefälle zwischen den Reservoirs wird genutzt, um Pumpstationen, konventionelle Wasserkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke zu errichten und so einen Stromerzeugungs- und -speicherkomplex zu bilden. Beim Umleiten von Wasser aus hochgelegenen Quellen in tiefer gelegene Gebiete kann der „Wasserumleitungs- und Spitzenlastausgleichskomplex“ das Gefälle optimal nutzen, um Stromerzeugungsvorteile zu erzielen und gleichzeitig die Wasserumleitung über große Entfernungen zu ermöglichen und die Kosten der Wasserumleitung zu senken. Gleichzeitig kann der „Wasser- und Spitzenlastausgleichskomplex“ als großflächige, bedarfsgerechte Last und Stromquelle für das Stromnetz dienen und dessen Regelungsleistungen erbringen. Darüber hinaus kann der Komplex mit Meerwasserentsalzungsprojekten kombiniert werden, um eine umfassende Anwendung der Wasserressourcenentwicklung und der Stromnetzregulierung zu erreichen.
Meerwasser-Pumpspeicher
Meerwasser-Pumpspeicherkraftwerke können einen geeigneten Standort an der Küste wählen, um ein oberes Reservoir zu errichten, wobei das Meer als unteres Reservoir dient. Angesichts der zunehmenden Herausforderungen bei der Standortwahl für konventionelle Pumpspeicherkraftwerke haben Meerwasser-Pumpspeicherkraftwerke die Aufmerksamkeit der zuständigen nationalen Behörden auf sich gezogen und Ressourcenuntersuchungen sowie zukunftsweisende technische Forschungstests durchgeführt. Meerwasser-Pumpspeicher können zudem mit der umfassenden Entwicklung von Gezeitenenergie, Wellenenergie, Offshore-Windkraft usw. kombiniert werden, um Pumpspeicherkraftwerke mit großer Speicherkapazität und langen Regelzyklen zu errichten.
Mit Ausnahme von Laufwasserkraftwerken und einigen kleinen Wasserkraftwerken ohne Speicherkapazität können die meisten Wasserkraftwerke mit einer bestimmten Reservoirkapazität die Umwandlung von Pumpspeicherkraftwerken untersuchen und umsetzen. In dem neu gebauten Wasserkraftwerk kann eine bestimmte Kapazität von Pumpspeichereinheiten als Ganzes geplant und angeordnet werden. Vorläufige Schätzungen gehen davon aus, dass durch die Anwendung neuer Entwicklungsmethoden die Kapazität zur hochwertigen Spitzenlastkappung schnell um mindestens 100 Millionen Kilowatt erhöht werden kann. Der Einsatz des „Wasserregulierungs- und Leistungsspitzenlastkappungskomplexes“ und der Meerwasser-Pumpspeicherstromerzeugung kann ebenfalls eine äußerst signifikante Kapazität zur hochwertigen Spitzenlastkappung bringen, was für den Bau und den sicheren und stabilen Betrieb neuer Stromsysteme von großer Bedeutung ist und erhebliche wirtschaftliche und soziale Vorteile mit sich bringt.
Vorschläge für Innovation und Entwicklung der Wasserkraft
Erstens: Organisieren Sie so schnell wie möglich die Planung der Innovation und Entwicklung der Wasserkraft auf höchster Ebene und geben Sie auf dieser Grundlage Leitlinien heraus, die die Entwicklung der Innovation und Entwicklung der Wasserkraft unterstützen. Führen Sie Recherchen zu wichtigen Themen wie Leitidee, Entwicklungspositionierung, Grundprinzipien, Planungsprioritäten und Gestaltung der innovativen Entwicklung der Wasserkraft durch und erstellen Sie auf dieser Grundlage Entwicklungspläne, klären Sie Entwicklungsphasen und -erwartungen und leiten Sie Marktteilnehmer an, damit diese die Projektentwicklung ordnungsgemäß durchführen können.
Zweitens geht es darum, technische und wirtschaftliche Machbarkeitsanalysen und Demonstrationsprojekte zu organisieren und durchzuführen. Im Zusammenhang mit dem Bau neuer Elektrizitätssysteme werden Ressourcenuntersuchungen von Wasserkraftwerken sowie technische und wirtschaftliche Analysen von Projekten organisiert und durchgeführt, technische Baupläne erstellt, typische technische Projekte für die Durchführung technischer Demonstrationen ausgewählt und Erfahrungen für die Entwicklung im großen Maßstab gesammelt.
Drittens: Förderung der Forschung und Demonstration von Schlüsseltechnologien. Durch die Einrichtung nationaler Wissenschafts- und Technologieprojekte und andere Maßnahmen werden wir grundlegende und universelle technische Durchbrüche, die Entwicklung wichtiger Geräte und Demonstrationsanwendungen im Bereich der Innovation und Entwicklung der Wasserkraft fördern, darunter auch, aber nicht beschränkt auf, Schaufelmaterialien für Meerwasserpumpen und Speicherpumpenturbinen sowie die Untersuchung und Planung großflächiger regionaler Wassertransfer- und Spitzenlastausgleichsanlagen.
Viertens: Die Entwicklung innovativer Wasserkrafttechnologien sollte durch eine Steuer-, Projektgenehmigungs- und Strompreispolitik gefördert werden. Um alle Aspekte der innovativen Wasserkraftentwicklung zu berücksichtigen, sollten bereits in der frühen Projektphase Maßnahmen wie Zinsermäßigungen, Investitionszuschüsse und Steueranreize, einschließlich grüner Finanzierungshilfen, an die lokalen Gegebenheiten angepasst werden, um die Kosten zu senken. Für Pumpspeicher-Sanierungsprojekte, die die hydrologischen Eigenschaften von Flüssen nicht wesentlich verändern, sollten vereinfachte Genehmigungsverfahren eingeführt werden, um den Genehmigungszyklus zu verkürzen. Der Kapazitätspreismechanismus für Pumpspeicherkraftwerke und der Strompreismechanismus für die Pumpstromerzeugung sollten rationalisiert werden, um eine angemessene Wertschöpfung zu gewährleisten.
Veröffentlichungszeit: 22. März 2023
