Η υδροηλεκτρική παραγωγή ενέργειας είναι μια από τις πιο ώριμες μεθόδους παραγωγής ενέργειας και έχει συνεχώς καινοτομήσει και αναπτυχθεί στη διαδικασία ανάπτυξης του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο όσον αφορά την αυτόνομη κλίμακα, το επίπεδο τεχνικού εξοπλισμού και την τεχνολογία ελέγχου. Ως μια σταθερή και αξιόπιστη, υψηλής ποιότητας, ρυθμιζόμενη πηγή ενέργειας, η υδροηλεκτρική ενέργεια συνήθως περιλαμβάνει συμβατικούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς και σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια. Εκτός από το ότι χρησιμεύει ως σημαντικός προμηθευτής ηλεκτρικής ενέργειας, διαδραματίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αποκοπή αιχμής, τη διαμόρφωση συχνότητας, τη διαμόρφωση φάσης, την εκκίνηση από μαύρη γραμμή και την κατάσταση έκτακτης ανάγκης κατά τη διάρκεια ολόκληρης της λειτουργίας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Με την ταχεία ανάπτυξη νέων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική ενέργεια και η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας, την αύξηση των διαφορών κορυφής-κοιλάδας στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και τη μείωση της περιστροφικής αδράνειας που προκαλείται από την αύξηση του ηλεκτρονικού εξοπλισμού και εξοπλισμού ισχύος, βασικά ζητήματα όπως ο σχεδιασμός και η κατασκευή του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, η ασφαλής λειτουργία και η οικονομική κατανομή αντιμετωπίζουν τεράστιες προκλήσεις και αποτελούν επίσης σημαντικά ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν στη μελλοντική κατασκευή νέων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Στο πλαίσιο του πλούτου των πόρων της Κίνας, η υδροηλεκτρική ενέργεια θα διαδραματίσει σημαντικότερο ρόλο στο νέο τύπο συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, αντιμετωπίζοντας σημαντικές ανάγκες και ευκαιρίες καινοτόμου ανάπτυξης, και είναι πολύ σημαντική για την οικονομική ασφάλεια της οικοδόμησης ενός νέου τύπου συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.
Ανάλυση της τρέχουσας κατάστασης και της καινοτόμου ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής παραγωγής
Καινοτόμος αναπτυξιακή κατάσταση
Ο παγκόσμιος μετασχηματισμός της καθαρής ενέργειας επιταχύνεται και το ποσοστό των νέων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική ενέργεια και η φωτοβολταϊκή, αυξάνεται ραγδαία. Ο σχεδιασμός και η κατασκευή, η ασφαλής λειτουργία και ο οικονομικός προγραμματισμός των παραδοσιακών συστημάτων ενέργειας αντιμετωπίζουν νέες προκλήσεις και ζητήματα. Από το 2010 έως το 2021, η παγκόσμια εγκατάσταση αιολικής ενέργειας διατήρησε ταχεία ανάπτυξη, με μέσο ρυθμό ανάπτυξης 15%. Ο μέσος ετήσιος ρυθμός ανάπτυξης στην Κίνα έχει φτάσει το 25%. Ο ρυθμός ανάπτυξης της παγκόσμιας εγκατάστασης φωτοβολταϊκής ενέργειας τα τελευταία 10 χρόνια έχει φτάσει το 31%. Το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας με υψηλό ποσοστό νέας ενέργειας αντιμετωπίζει σημαντικά ζητήματα, όπως δυσκολία στην εξισορρόπηση προσφοράς και ζήτησης, αυξημένη δυσκολία στον έλεγχο της λειτουργίας του συστήματος και κινδύνους σταθερότητας που προκαλούνται από τη μειωμένη περιστροφική αδράνεια, και σημαντική αύξηση της ζήτησης μέγιστης χωρητικότητας, με αποτέλεσμα αυξημένο λειτουργικό κόστος του συστήματος. Είναι επείγον να προωθηθεί από κοινού η επίλυση αυτών των ζητημάτων από την πλευρά της παροχής ενέργειας, του δικτύου και του φορτίου. Η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι μια σημαντική ρυθμιζόμενη πηγή ενέργειας με χαρακτηριστικά όπως μεγάλη περιστροφική αδράνεια, γρήγορη ταχύτητα απόκρισης και ευέλικτο τρόπο λειτουργίας. Έχει φυσικά πλεονεκτήματα στην επίλυση αυτών των νέων προκλήσεων και προβλημάτων.
Το επίπεδο ηλεκτροδότησης συνεχίζει να βελτιώνεται και οι απαιτήσεις για ασφαλή και αξιόπιστη παροχή ενέργειας από οικονομικές και κοινωνικές δραστηριότητες συνεχίζουν να αυξάνονται. Τα τελευταία 50 χρόνια, το επίπεδο της παγκόσμιας ηλεκτροδότησης συνέχισε να βελτιώνεται και το ποσοστό της ηλεκτρικής ενέργειας στην κατανάλωση ενέργειας των τερματικών σταθμών έχει σταδιακά αυξηθεί. Η υποκατάσταση της ηλεκτρικής ενέργειας των τερματικών σταθμών, που αντιπροσωπεύεται από τα ηλεκτρικά οχήματα, έχει επιταχυνθεί. Η σύγχρονη οικονομική κοινωνία βασίζεται ολοένα και περισσότερο στην ηλεκτρική ενέργεια και η ηλεκτρική ενέργεια έχει γίνει το βασικό μέσο παραγωγής για οικονομικές και κοινωνικές δραστηριότητες. Η ασφαλής και αξιόπιστη παροχή ενέργειας αποτελεί σημαντική εγγύηση για την παραγωγή και τη ζωή των σύγχρονων ανθρώπων. Οι διακοπές ρεύματος σε μεγάλες περιοχές όχι μόνο επιφέρουν τεράστιες οικονομικές απώλειες, αλλά μπορούν επίσης να προκαλέσουν σοβαρό κοινωνικό χάος. Η ασφάλεια της ενέργειας έχει γίνει το βασικό περιεχόμενο της ενεργειακής ασφάλειας, ακόμη και της εθνικής ασφάλειας. Η εξωτερική εξυπηρέτηση των νέων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας απαιτεί συνεχή βελτίωση της αξιοπιστίας της ασφαλούς παροχής ενέργειας, ενώ η εσωτερική ανάπτυξη αντιμετωπίζει μια συνεχή αύξηση των παραγόντων κινδύνου που αποτελούν σοβαρή απειλή για την ασφάλεια της ενέργειας.
Νέες τεχνολογίες συνεχίζουν να εμφανίζονται και να εφαρμόζονται στα συστήματα ισχύος, βελτιώνοντας σημαντικά τον βαθμό νοημοσύνης και την πολυπλοκότητα των συστημάτων ισχύος. Η ευρεία εφαρμογή ηλεκτρονικών συσκευών ισχύος σε διάφορες πτυχές της παραγωγής, μεταφοράς και διανομής ενέργειας έχει οδηγήσει σε σημαντικές αλλαγές στα χαρακτηριστικά φορτίου και τα χαρακτηριστικά του συστήματος ισχύος, οδηγώντας σε βαθιές αλλαγές στον μηχανισμό λειτουργίας του συστήματος ισχύος. Οι τεχνολογίες επικοινωνίας πληροφοριών, ελέγχου και νοημοσύνης χρησιμοποιούνται ευρέως σε όλες τις πτυχές της παραγωγής και της διαχείρισης συστημάτων ισχύος. Ο βαθμός νοημοσύνης των συστημάτων ισχύος έχει βελτιωθεί σημαντικά και μπορούν να προσαρμοστούν σε μεγάλης κλίμακας διαδικτυακή ανάλυση και ανάλυση υποστήριξης αποφάσεων. Η κατανεμημένη παραγωγή ενέργειας συνδέεται με την πλευρά του χρήστη του δικτύου διανομής σε μεγάλη κλίμακα και η κατεύθυνση ροής ισχύος του δικτύου έχει αλλάξει από μονόδρομη σε αμφίδρομη ή ακόμα και πολυκατευθυντική. Διάφοροι τύποι ευφυούς ηλεκτρικού εξοπλισμού αναδύονται σε μια ατελείωτη ροή, οι ευφυείς μετρητές χρησιμοποιούνται ευρέως και ο αριθμός των τερματικών πρόσβασης στο σύστημα ισχύος αυξάνεται εκθετικά. Η ασφάλεια των πληροφοριών έχει γίνει μια σημαντική πηγή κινδύνου για το σύστημα ισχύος.
Η μεταρρύθμιση και η ανάπτυξη της ηλεκτρικής ενέργειας εισέρχονται σταδιακά σε ευνοϊκή κατάσταση και το πολιτικό περιβάλλον, όπως οι τιμές της ηλεκτρικής ενέργειας, βελτιώνεται σταδιακά. Με την ταχεία ανάπτυξη της οικονομίας και της κοινωνίας της Κίνας, η βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας έχει βιώσει ένα τεράστιο άλμα από μικρό σε μεγάλο, από αδύναμο σε ισχυρό και από ακολουθία σε ηγετικό. Όσον αφορά το σύστημα, από την κυβέρνηση στις επιχειρήσεις, από ένα εργοστάσιο σε ένα δίκτυο, στον διαχωρισμό εργοστασίων και δικτύων, ο μέτριος ανταγωνισμός και η σταδιακή μετάβαση από τον σχεδιασμό στην αγορά έχουν οδηγήσει σε μια πορεία ανάπτυξης της ηλεκτρικής ενέργειας που είναι κατάλληλη για τις εθνικές συνθήκες της Κίνας. Η παραγωγική και κατασκευαστική ικανότητα και το επίπεδο της τεχνολογίας και του εξοπλισμού ηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας κατατάσσονται μεταξύ των κορυφαίων συστοιχιών παγκοσμίως. Οι δείκτες καθολικής υπηρεσίας και περιβάλλοντος για τις επιχειρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας βελτιώνονται σταδιακά και το μεγαλύτερο και πιο τεχνολογικά προηγμένο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο έχει κατασκευαστεί και λειτουργήσει. Η αγορά ηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας προχωρά σταθερά, με σαφή πορεία για την κατασκευή μιας ενοποιημένης αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας από τοπικό σε περιφερειακό και σε εθνικό επίπεδο, και έχει ακολουθήσει τη γραμμή της Κίνας να αναζητά την αλήθεια από τα γεγονότα. Μηχανισμοί πολιτικής, όπως οι τιμές της ηλεκτρικής ενέργειας, έχουν σταδιακά εξορθολογιστεί και αρχικά έχει καθιερωθεί ένας μηχανισμός τιμολόγησης ηλεκτρικής ενέργειας κατάλληλος για την ανάπτυξη ενέργειας με αντλησιοταμίευση, παρέχοντας ένα πολιτικό περιβάλλον για την υλοποίηση της οικονομικής αξίας της καινοτομίας και της ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής ενέργειας.
Σημαντικές αλλαγές έχουν σημειωθεί στις οριακές συνθήκες για τον σχεδιασμό, τον σχεδιασμό και τη λειτουργία της υδροηλεκτρικής ενέργειας. Το βασικό καθήκον του παραδοσιακού σχεδιασμού και σχεδιασμού υδροηλεκτρικών σταθμών είναι η επιλογή μιας τεχνικά εφικτής και οικονομικά λογικής κλίμακας και τρόπου λειτουργίας του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Συνήθως, τα ζητήματα σχεδιασμού υδροηλεκτρικών έργων εξετάζονται υπό την προϋπόθεση του βέλτιστου στόχου της ολοκληρωμένης αξιοποίησης των υδάτινων πόρων. Είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη διεξοδικά απαιτήσεις όπως ο έλεγχος των πλημμυρών, η άρδευση, η ναυτιλία και η παροχή νερού, και να διεξαχθούν ολοκληρωμένες συγκρίσεις οικονομικών, κοινωνικών και περιβαλλοντικών οφελών. Στο πλαίσιο των συνεχών τεχνολογικών καινοτομιών και της συνεχούς αύξησης του ποσοστού της αιολικής και της φωτοβολταϊκής ενέργειας, το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας αντικειμενικά πρέπει να αξιοποιήσει πλήρως τους υδραυλικούς πόρους, να εμπλουτίσει τον τρόπο λειτουργίας των υδροηλεκτρικών σταθμών και να διαδραματίσει μεγαλύτερο ρόλο στην εξομάλυνση των αιχμών, τη διαμόρφωση συχνότητας και την προσαρμογή της ισοπέδωσης. Πολλοί στόχοι που δεν ήταν εφικτοί στο παρελθόν όσον αφορά την τεχνολογία, τον εξοπλισμό και την κατασκευή έχουν γίνει οικονομικά και τεχνικά εφικτοί. Η αρχική μονόδρομη λειτουργία αποθήκευσης και εκκένωσης νερού για τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς δεν μπορεί πλέον να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις των νέων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας και είναι απαραίτητο να συνδυαστεί η λειτουργία των αντλιοστασιών για να βελτιωθεί σημαντικά η ρυθμιστική ικανότητα των υδροηλεκτρικών σταθμών. Ταυτόχρονα, δεδομένων των περιορισμών των βραχυπρόθεσμων ρυθμιζόμενων πηγών ενέργειας, όπως οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια, στην προώθηση της κατανάλωσης νέων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική ενέργεια και η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας, και της δυσκολίας ανάληψης του έργου της ασφαλούς και οικονομικά προσιτής παροχής ενέργειας, είναι αντικειμενικά απαραίτητο να αυξηθεί η χωρητικότητα των ταμιευτήρων για να βελτιωθεί ο χρονικός κύκλος ρύθμισης της συμβατικής υδροηλεκτρικής ενέργειας, προκειμένου να καλυφθεί το κενό στην χωρητικότητα ρύθμισης του συστήματος που προκύπτει όταν αποσύρεται η ενέργεια από άνθρακα.
Ανάγκες για καινοτόμο ανάπτυξη
Υπάρχει επείγουσα ανάγκη να επιταχυνθεί η ανάπτυξη των υδροηλεκτρικών πόρων, να αυξηθεί το ποσοστό της υδροηλεκτρικής ενέργειας στο νέο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας και να διαδραματιστεί μεγαλύτερος ρόλος. Στο πλαίσιο του στόχου του «διπλού άνθρακα», η συνολική εγκατεστημένη ισχύς της αιολικής και φωτοβολταϊκής παραγωγής ενέργειας θα ξεπεράσει τα 1,2 δισεκατομμύρια κιλοβάτ έως το 2030. Αναμένεται να φτάσει τα 5 έως 6 δισεκατομμύρια κιλοβάτ το 2060. Στο μέλλον, θα υπάρξει τεράστια ζήτηση για ρυθμιστικούς πόρους σε νέα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και η υδροηλεκτρική παραγωγή είναι η πιο υψηλής ποιότητας ρυθμιστική πηγή ενέργειας. Η υδροηλεκτρική τεχνολογία της Κίνας μπορεί να αναπτύξει εγκατεστημένη ισχύ 687 εκατομμυρίων κιλοβάτ. Μέχρι το τέλος του 2021, έχουν αναπτυχθεί 391 εκατομμύρια κιλοβάτ, με ρυθμό ανάπτυξης περίπου 57%, πολύ χαμηλότερο από το ρυθμό ανάπτυξης 90% ορισμένων ανεπτυγμένων χωρών στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο κύκλος ανάπτυξης των υδροηλεκτρικών έργων είναι μακρύς (συνήθως 5-10 έτη), ενώ ο κύκλος ανάπτυξης των έργων αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας είναι σχετικά σύντομος (συνήθως 0,5-1 έτος ή και μικρότερος) και εξελίσσεται ραγδαία, είναι επείγον να επιταχυνθεί η πρόοδος ανάπτυξης των υδροηλεκτρικών έργων, να ολοκληρωθούν το συντομότερο δυνατό και να διαδραματίσουν τον ρόλο τους το συντομότερο δυνατό.
Υπάρχει επείγουσα ανάγκη να μετασχηματιστεί ο τρόπος ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής ενέργειας ώστε να ανταποκριθεί στις νέες απαιτήσεις της εξάλειψης της αιχμής στα νέα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Υπό τους περιορισμούς του στόχου του «διπλού άνθρακα», η μελλοντική δομή της παροχής ενέργειας καθορίζει τις τεράστιες απαιτήσεις λειτουργίας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας για την εξάλειψη της αιχμής, και αυτό δεν είναι ένα πρόβλημα που μπορούν να λύσουν το μείγμα προγραμματισμού και οι δυνάμεις της αγοράς, αλλά μάλλον ένα βασικό ζήτημα τεχνικής σκοπιμότητας. Η οικονομική, ασφαλής και σταθερή λειτουργία του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσω της καθοδήγησης της αγοράς, του προγραμματισμού και του ελέγχου λειτουργίας με την προϋπόθεση ότι η τεχνολογία είναι εφικτή. Για τους παραδοσιακούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς που λειτουργούν, υπάρχει επείγουσα ανάγκη να βελτιστοποιηθεί συστηματικά η αξιοποίηση της υπάρχουσας χωρητικότητας και των εγκαταστάσεων αποθήκευσης, να αυξηθεί κατάλληλα η επένδυση μετασχηματισμού όταν είναι απαραίτητο και να καταβληθεί κάθε δυνατή προσπάθεια για τη βελτίωση της χωρητικότητας ρύθμισης. Για τους συμβατικούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς που σχεδιάζονται και κατασκευάζονται πρόσφατα, είναι επείγον να ληφθούν υπόψη οι σημαντικές αλλαγές στις οριακές συνθήκες που προκαλεί το νέο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας και να σχεδιαστούν και να κατασκευαστούν ευέλικτοι και ρυθμιζόμενοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί με συνδυασμό μακροπρόθεσμων και βραχυπρόθεσμων χρονικών κλιμάκων ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες. Όσον αφορά την αντλιοστάσια, η κατασκευή θα πρέπει να επιταχυνθεί υπό την τρέχουσα κατάσταση όπου η βραχυπρόθεσμη ρυθμιστική χωρητικότητα είναι σοβαρά ανεπαρκής. Μακροπρόθεσμα, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η ζήτηση του συστήματος για βραχυπρόθεσμες δυνατότητες αιχμής και να διατυπωθεί επιστημονικά το σχέδιο ανάπτυξής του. Για τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια τύπου μεταφοράς νερού, είναι απαραίτητο να συνδυαστούν οι ανάγκες των εθνικών υδάτινων πόρων για διαπεριφερειακή μεταφορά νερού, τόσο ως έργο μεταφοράς νερού σε όλες τις λεκάνες όσο και ως ολοκληρωμένη αξιοποίηση των πόρων ρύθμισης του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν είναι απαραίτητο, μπορεί επίσης να συνδυαστεί με τον συνολικό σχεδιασμό και σχεδιασμό έργων αφαλάτωσης θαλασσινού νερού.
Υπάρχει επείγουσα ανάγκη να προωθηθεί η υδροηλεκτρική παραγωγή για να δημιουργηθεί μεγαλύτερη οικονομική και κοινωνική αξία, διασφαλίζοντας παράλληλα την οικονομική και ασφαλή λειτουργία των νέων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Με βάση τους περιορισμούς του αναπτυξιακού στόχου της κορυφής άνθρακα και της ουδετερότητας άνθρακα στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, η νέα ενέργεια θα γίνει σταδιακά η κύρια δύναμη στη δομή της παροχής ενέργειας του μελλοντικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας και το ποσοστό των πηγών ενέργειας με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, όπως η ενέργεια από άνθρακα, θα μειωθεί σταδιακά. Σύμφωνα με δεδομένα από πολλά ερευνητικά ιδρύματα, στο σενάριο της μεγάλης κλίμακας απόσυρσης της ενέργειας από άνθρακα, έως το 2060, η εγκατεστημένη ισχύς της Κίνας σε αιολική και φωτοβολταϊκή ενέργεια αντιπροσώπευε περίπου το 70%. Η συνολική εγκατεστημένη ισχύς της υδροηλεκτρικής ενέργειας, λαμβάνοντας υπόψη την αντλιοστάσια, είναι περίπου 800 εκατομμύρια κιλοβάτ, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 10%. Στη μελλοντική δομή ηλεκτρικής ενέργειας, η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι μια σχετικά αξιόπιστη, ευέλικτη και ρυθμιζόμενη πηγή ενέργειας, η οποία αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο για τη διασφάλιση της ασφαλούς, σταθερής και οικονομικής λειτουργίας των νέων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι επείγον να μεταβούμε από τον τρέχοντα τρόπο ανάπτυξης και λειτουργίας «βασισμένος στην παραγωγή ενέργειας, συμπληρωμένος με κανονισμούς» στον «βασισμένο σε κανονισμούς, συμπληρωμένο με κανονισμούς». Συνεπώς, τα οικονομικά οφέλη των υδροηλεκτρικών επιχειρήσεων θα πρέπει να αξιοποιηθούν στο πλαίσιο της μεγαλύτερης αξίας και τα οφέλη των υδροηλεκτρικών επιχειρήσεων θα πρέπει επίσης να αυξήσουν σημαντικά τα έσοδα από την παροχή υπηρεσιών ρύθμισης στο σύστημα με βάση τα αρχικά έσοδα από την παραγωγή ενέργειας.
Υπάρχει επείγουσα ανάγκη για καινοτομία στα πρότυπα, τις πολιτικές και τα συστήματα τεχνολογίας υδροηλεκτρικής ενέργειας, ώστε να διασφαλιστεί η αποτελεσματική και βιώσιμη ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής ενέργειας. Στο μέλλον, η αντικειμενική απαίτηση για τα νέα συστήματα ενέργειας είναι η επιτάχυνση της καινοτόμου ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής ενέργειας και τα υπάρχοντα σχετικά τεχνικά πρότυπα, πολιτικές και συστήματα πρέπει επίσης επειγόντως να αντιστοιχούν στην καινοτόμο ανάπτυξη για την προώθηση της αποτελεσματικής ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής ενέργειας. Όσον αφορά τα πρότυπα και τις προδιαγραφές, είναι επείγον να βελτιστοποιηθούν τα πρότυπα και οι προδιαγραφές για τον προγραμματισμό, το σχεδιασμό, τη λειτουργία και τη συντήρηση με βάση πιλοτική επίδειξη και επαλήθευση σύμφωνα με τις τεχνικές απαιτήσεις του νέου συστήματος ενέργειας για συμβατικούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς, σταθμούς αντλιοταμίευσης, υβριδικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας και σταθμούς αντλιοταμίευσης μεταφοράς νερού (συμπεριλαμβανομένων των αντλιοστασίων), προκειμένου να διασφαλιστεί η ομαλή και αποτελεσματική ανάπτυξη της καινοτομίας στην υδροηλεκτρική ενέργεια. Όσον αφορά τις πολιτικές και τα συστήματα, υπάρχει επείγουσα ανάγκη να μελετηθούν και να διατυπωθούν πολιτικές κινήτρων για την καθοδήγηση, την υποστήριξη και την ενθάρρυνση της καινοτόμου ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής ενέργειας. Ταυτόχρονα, υπάρχει επείγουσα ανάγκη να γίνουν θεσμικοί σχεδιασμοί, όπως οι τιμές αγοράς και ηλεκτρικής ενέργειας, για τη μετατροπή των νέων αξιών της υδροηλεκτρικής ενέργειας σε οικονομικά οφέλη, και να ενθαρρυνθούν οι επιχειρήσεις να πραγματοποιήσουν ενεργά επενδύσεις σε καινοτόμες τεχνολογίες ανάπτυξης, πιλοτικές επιδείξεις και ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας.
Καινοτόμος αναπτυξιακή πορεία και προοπτική υδροηλεκτρικής ενέργειας
Η καινοτόμος ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής ενέργειας αποτελεί επείγουσα ανάγκη για την κατασκευή ενός νέου τύπου συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι απαραίτητο να τηρηθεί η αρχή της προσαρμογής των μέτρων στις τοπικές συνθήκες και της εφαρμογής ολοκληρωμένων πολιτικών. Θα πρέπει να υιοθετηθούν διαφορετικά τεχνικά σχέδια για διαφορετικούς τύπους υδροηλεκτρικών έργων που έχουν κατασκευαστεί και σχεδιαστεί. Είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη όχι μόνο οι λειτουργικές ανάγκες της παραγωγής ενέργειας και της εξισορρόπησης αιχμής, της διαμόρφωσης συχνότητας και της εξίσωσης, αλλά και η ολοκληρωμένη αξιοποίηση των υδάτινων πόρων, η κατασκευή ρυθμιζόμενου φορτίου ισχύος και άλλες πτυχές. Τέλος, το βέλτιστο σχέδιο θα πρέπει να καθοριστεί μέσω ολοκληρωμένης αξιολόγησης οφέλους. Με τη βελτίωση της ρυθμιστικής ικανότητας της συμβατικής υδροηλεκτρικής ενέργειας και την κατασκευή ολοκληρωμένων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια μεταφοράς νερού μεταξύ λεκανών (αντλιοστάσια), υπάρχουν σημαντικά οικονομικά οφέλη σε σύγκριση με τους νεόκτιστους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια. Συνολικά, δεν υπάρχουν ανυπέρβλητα τεχνικά εμπόδια στην καινοτόμο ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής ενέργειας, με τεράστιο χώρο ανάπτυξης και εξαιρετικά οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη. Αξίζει να δοθεί μεγάλη προσοχή και να επιταχυνθεί η ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας με βάση πιλοτικές πρακτικές.
«Παραγωγή ενέργειας + άντληση»
Η λειτουργία «παραγωγής ενέργειας+άντλησης» αναφέρεται στη χρήση υδραυλικών κατασκευών όπως υφιστάμενων υδροηλεκτρικών σταθμών και φραγμάτων, καθώς και εγκαταστάσεων μεταφοράς και μετασχηματισμού ενέργειας, για την επιλογή κατάλληλων τοποθεσιών κατάντη της εξόδου νερού του υδροηλεκτρικού σταθμού, για την κατασκευή ενός φράγματος εκτροπής νερού για τον σχηματισμό μιας κάτω δεξαμενής, την προσθήκη αντλιών άντλησης, αγωγών και άλλου εξοπλισμού και εγκαταστάσεων, και τη χρήση της αρχικής δεξαμενής ως άνω δεξαμενής. Με βάση τη λειτουργία παραγωγής ενέργειας του αρχικού υδροηλεκτρικού σταθμού, αυξήστε τη λειτουργία άντλησης του συστήματος ισχύος κατά τη διάρκεια χαμηλού φορτίου και εξακολουθήστε να χρησιμοποιείτε τις αρχικές μονάδες υδραυλικής γεννήτριας στροβίλου για την παραγωγή ενέργειας, προκειμένου να αυξηθεί η ικανότητα άντλησης και αποθήκευσης του αρχικού υδροηλεκτρικού σταθμού, βελτιώνοντας έτσι τη ρυθμιστική ικανότητα του υδροηλεκτρικού σταθμού (βλ. Σχήμα 1). Η κάτω δεξαμενή μπορεί επίσης να κατασκευαστεί ξεχωριστά σε κατάλληλη θέση κατάντη του υδροηλεκτρικού σταθμού. Κατά την κατασκευή μιας κάτω δεξαμενής κατάντη της εξόδου νερού ενός υδροηλεκτρικού σταθμού, συνιστάται να ελέγχεται η στάθμη του νερού, ώστε να μην επηρεάζεται η απόδοση παραγωγής ενέργειας του αρχικού υδροηλεκτρικού σταθμού. Λαμβάνοντας υπόψη τη βελτιστοποίηση του τρόπου λειτουργίας και τις λειτουργικές απαιτήσεις για τη συμμετοχή στην ισοπέδωση, συνιστάται η αντλία να είναι εξοπλισμένη με σύγχρονο κινητήρα. Αυτή η λειτουργία εφαρμόζεται γενικά στον λειτουργικό μετασχηματισμό των υδροηλεκτρικών σταθμών σε λειτουργία. Ο εξοπλισμός και οι εγκαταστάσεις είναι ευέλικτοι και απλοί, με χαρακτηριστικά χαμηλής επένδυσης, σύντομης περιόδου κατασκευής και γρήγορων αποτελεσμάτων.
«Παραγωγή ενέργειας + παραγωγή ενέργειας με άντληση»
Η κύρια διαφορά μεταξύ της λειτουργίας «παραγωγή ενέργειας + άντληση» και της λειτουργίας «παραγωγή ενέργειας + άντληση» είναι ότι η αλλαγή της αντλίας άντλησης σε μονάδα αποθήκευσης με άντληση αυξάνει άμεσα τη λειτουργία αποθήκευσης με άντληση του αρχικού συμβατικού υδροηλεκτρικού σταθμού, βελτιώνοντας έτσι την ρυθμιστική ικανότητα του υδροηλεκτρικού σταθμού. Η αρχή ρύθμισης της κάτω δεξαμενής είναι σύμφωνη με τη λειτουργία «παραγωγή ενέργειας + άντληση». Αυτό το μοντέλο μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει την αρχική δεξαμενή ως κάτω δεξαμενή και να κατασκευάσει μια άνω δεξαμενή σε κατάλληλη θέση. Για νέους υδροηλεκτρικούς σταθμούς, εκτός από την εγκατάσταση ορισμένων συμβατικών ηλεκτροπαραγωγών ζευγών, μπορούν να εγκατασταθούν μονάδες αποθήκευσης με άντληση με συγκεκριμένη χωρητικότητα. Υποθέτοντας ότι η μέγιστη απόδοση ενός μεμονωμένου υδροηλεκτρικού σταθμού είναι P1 και η αυξημένη ισχύς αποθήκευσης με άντληση είναι P2, το εύρος λειτουργίας ισχύος του σταθμού παραγωγής ενέργειας σε σχέση με το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας θα επεκταθεί από (0, P1) σε (- P2, P1+P2).
Ανακύκλωση υδροηλεκτρικών σταθμών καταρράκτη
Η λειτουργία ανάπτυξης καταρράκτη υιοθετείται για την ανάπτυξη πολλών ποταμών στην Κίνα και κατασκευάζεται μια σειρά από υδροηλεκτρικούς σταθμούς, όπως ο ποταμός Jinsha και ο ποταμός Dadu. Για μια νέα ή υπάρχουσα ομάδα υδροηλεκτρικών σταθμών καταρράκτη, σε δύο γειτονικούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς, η δεξαμενή του άνω υδροηλεκτρικού σταθμού καταρράκτη χρησιμεύει ως άνω δεξαμενή και ο κάτω υδροηλεκτρικός σταθμός καταρράκτη χρησιμεύει ως κάτω δεξαμενή. Ανάλογα με το πραγματικό έδαφος, μπορούν να επιλεγούν κατάλληλες εισροές νερού και η ανάπτυξη μπορεί να πραγματοποιηθεί συνδυάζοντας τους δύο τρόπους «παραγωγής ενέργειας + άντλησης» και «παραγωγής ενέργειας + άντλησης παραγωγής ενέργειας». Αυτή η λειτουργία είναι κατάλληλη για την ανακατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών καταρράκτη, η οποία μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα ρύθμισης και τον χρονικό κύκλο ρύθμισης των υδροηλεκτρικών σταθμών καταρράκτη, με σημαντικά οφέλη. Το Σχήμα 2 δείχνει τη διάταξη ενός υδροηλεκτρικού σταθμού που αναπτύχθηκε σε έναν καταρράκτη ενός ποταμού στην Κίνα. Η απόσταση από την τοποθεσία του φράγματος του ανάντη υδροηλεκτρικού σταθμού έως την κατάντη πρόσληψη νερού είναι ουσιαστικά μικρότερη από 50 χιλιόμετρα.
Τοπική εξισορρόπηση
Η λειτουργία «τοπικής εξισορρόπησης» αναφέρεται στην κατασκευή έργων παραγωγής αιολικής και φωτοβολταϊκής ενέργειας κοντά σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς, καθώς και στην αυτορύθμιση και εξισορρόπηση της λειτουργίας των υδροηλεκτρικών σταθμών για την επίτευξη σταθερής ισχύος εξόδου σύμφωνα με τις απαιτήσεις προγραμματισμού. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι κύριες υδροηλεκτρικές μονάδες λειτουργούν όλες σύμφωνα με την κατανομή του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, αυτή η λειτουργία μπορεί να εφαρμοστεί σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας ακτινικής ροής και σε ορισμένους μικρούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς που δεν είναι κατάλληλοι για μετασχηματισμό μεγάλης κλίμακας και συνήθως δεν προγραμματίζονται ως συμβατικές λειτουργίες αιχμής και διαμόρφωσης συχνότητας. Η ισχύς λειτουργίας των υδροηλεκτρικών μονάδων μπορεί να ελεγχθεί με ευελιξία, να αξιοποιηθεί η βραχυπρόθεσμη δυναμικότητά τους και να επιτευχθεί τοπική ισορροπία και σταθερή ισχύς εξόδου, βελτιώνοντας παράλληλα τον ρυθμό αξιοποίησης των περιουσιακών στοιχείων των υφιστάμενων γραμμών μεταφοράς.
Συγκρότημα ρύθμισης νερού και ισχύος αιχμής
Η λειτουργία «σύμπλεγμα ρύθμισης νερού και ρύθμισης μέγιστης ισχύος» βασίζεται στην ιδέα κατασκευής σταθμών παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια αποθήκευσης με ρύθμιση νερού, σε συνδυασμό με μεγάλα έργα εξοικονόμησης νερού, όπως η μεταφορά νερού μεγάλης κλίμακας μεταξύ λεκανών απορροής, για την κατασκευή μιας ομάδας ταμιευτήρων και εγκαταστάσεων εκτροπής, και για τη χρήση της πτώσης ύψους μεταξύ των ταμιευτήρων για την κατασκευή μιας ομάδας αντλιοστασίου, συμβατικών υδροηλεκτρικών σταθμών και σταθμών παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια αποθήκευσης για τον σχηματισμό ενός συγκροτήματος παραγωγής και αποθήκευσης ενέργειας. Κατά τη διαδικασία μεταφοράς νερού από πηγές νερού μεγάλου υψομέτρου σε περιοχές χαμηλού υψομέτρου, το «Σύμπλεγμα Μεταφοράς Νερού και Ξυρίσματος Αιχμής Ισχύος» μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως την πτώση ύψους για να επιτύχει οφέλη παραγωγής ενέργειας, επιτυγχάνοντας παράλληλα μεταφορά νερού σε μεγάλες αποστάσεις και μειώνοντας το κόστος μεταφοράς νερού. Ταυτόχρονα, το «σύμπλεγμα νερού και ξυρίσματος αιχμής ισχύος» μπορεί να χρησιμεύσει ως μια μεγάλης κλίμακας αποστέλλουσα πηγή φορτίου και ενέργειας για το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, παρέχοντας υπηρεσίες ρύθμισης για το σύστημα. Επιπλέον, το συγκρότημα μπορεί επίσης να συνδυαστεί με έργα αφαλάτωσης θαλασσινού νερού για την επίτευξη ολοκληρωμένης εφαρμογής της ανάπτυξης των υδάτινων πόρων και της ρύθμισης του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.
Αντλητική αποθήκευση θαλασσινού νερού
Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με άντληση θαλασσινού νερού μπορούν να επιλέξουν μια κατάλληλη τοποθεσία στην ακτή για να κατασκευάσουν μια άνω δεξαμενή, χρησιμοποιώντας τη θάλασσα ως την κάτω δεξαμενή. Με την ολοένα και πιο δύσκολη χωροθέτηση των συμβατικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με άντληση, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με άντληση θαλασσινού νερού έχουν τραβήξει την προσοχή των αρμόδιων εθνικών υπηρεσιών και έχουν διεξάγει έρευνες πόρων και δοκιμές τεχνικής έρευνας με προοπτική. Η αποθήκευση με άντληση θαλασσινού νερού μπορεί επίσης να συνδυαστεί με την ολοκληρωμένη ανάπτυξη της παλιρροιακής ενέργειας, της ενέργειας των κυμάτων, της υπεράκτιας αιολικής ενέργειας κ.λπ., για την κατασκευή σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με άντληση θαλασσινού νερού μεγάλης χωρητικότητας αποθήκευσης και μεγάλου κύκλου ρύθμισης.
Εκτός από τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς ροής και ορισμένους μικρούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς χωρίς χωρητικότητα αποθήκευσης, οι περισσότεροι υδροηλεκτρικοί σταθμοί με μια ορισμένη χωρητικότητα ταμιευτήρα μπορούν να μελετήσουν και να πραγματοποιήσουν μετασχηματισμό της λειτουργίας αντλησιοταμίευσης. Στον νεόκτιστο υδροηλεκτρικό σταθμό, μια ορισμένη χωρητικότητα μονάδων αντλησιοταμίευσης μπορεί να σχεδιαστεί και να διαρρυθμιστεί ως σύνολο. Εκτιμάται προκαταρκτικά ότι η εφαρμογή νέων μεθόδων ανάπτυξης μπορεί να αυξήσει γρήγορα την κλίμακα της υψηλής ποιότητας μέγιστης χωρητικότητας ξυρίσματος κατά τουλάχιστον 100 εκατομμύρια κιλοβάτ. Η χρήση του «συγκροτήματος ρύθμισης νερού και ξυρίσματος αιχμής ισχύος» και της παραγωγής ενέργειας από αντλησιοταμίευση θαλασσινού νερού μπορεί επίσης να επιφέρει εξαιρετικά σημαντική υψηλής ποιότητας μέγιστη χωρητικότητα ξυρίσματος, η οποία έχει μεγάλη σημασία για την κατασκευή και την ασφαλή και σταθερή λειτουργία νέων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, με σημαντικά οικονομικά και κοινωνικά οφέλη.
Προτάσεις για καινοτομία και ανάπτυξη υδροηλεκτρικής ενέργειας
Πρώτον, οργάνωση του υψηλού επιπέδου σχεδιασμού της καινοτομίας και ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής ενέργειας το συντομότερο δυνατό και έκδοση κατευθυντήριων γραμμών για την υποστήριξη της ανάπτυξης της καινοτομίας και ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής ενέργειας με βάση αυτό το έργο. Διεξαγωγή έρευνας γύρω από σημαντικά ζητήματα όπως η καθοδηγητική ιδεολογία, η τοποθέτηση της ανάπτυξης, οι βασικές αρχές, οι προτεραιότητες σχεδιασμού και η διάταξη της καινοτόμου ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής ενέργειας και, σε αυτή τη βάση, προετοιμασία σχεδίων ανάπτυξης, διευκρίνιση των σταδίων και των προσδοκιών ανάπτυξης και καθοδήγηση των οντοτήτων της αγοράς για την ομαλή εκτέλεση της ανάπτυξης του έργου.
Το δεύτερο είναι η οργάνωση και η διεξαγωγή τεχνικοοικονομικής ανάλυσης σκοπιμότητας και έργων επίδειξης. Σε συνδυασμό με την κατασκευή νέων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, η οργάνωση και η διεξαγωγή ερευνών πόρων υδροηλεκτρικών σταθμών και η τεχνική και οικονομική ανάλυση των έργων, η πρόταση σχεδίων μηχανικής κατασκευής, η επιλογή τυπικών μηχανικών έργων για την εκτέλεση τεχνικών επιδείξεων και η συσσώρευση εμπειρίας για ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας.
Τρίτον, υποστήριξη της έρευνας και της επίδειξης βασικών τεχνολογιών. Με την ανάπτυξη εθνικών επιστημονικών και τεχνολογικών έργων και με άλλα μέσα, θα υποστηρίξουμε θεμελιώδεις και καθολικές τεχνικές ανακαλύψεις, την ανάπτυξη βασικού εξοπλισμού και εφαρμογές επίδειξης στον τομέα της καινοτομίας και ανάπτυξης υδροηλεκτρικής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων, ενδεικτικά, των υλικών λεπίδων για αντλιοστάσιους άντλησης και αποθήκευσης θαλασσινού νερού, καθώς και της έρευνας και του σχεδιασμού μεγάλης κλίμακας περιφερειακών συγκροτημάτων μεταφοράς νερού και εξοικονόμησης αιχμής ισχύος.
Τέταρτον, διατύπωση δημοσιονομικών και φορολογικών πολιτικών, έγκρισης έργων και πολιτικών τιμολόγησης ηλεκτρικής ενέργειας για την προώθηση της καινοτόμου ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής ενέργειας. Με επίκεντρο όλες τις πτυχές της καινοτόμου ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής παραγωγής ενέργειας, πολιτικές όπως οι εκπτώσεις οικονομικών επιτοκίων, οι επιδοτήσεις επενδύσεων και τα φορολογικά κίνητρα θα πρέπει να διαμορφώνονται σύμφωνα με τις τοπικές συνθήκες στα αρχικά στάδια ανάπτυξης του έργου, συμπεριλαμβανομένης της πράσινης οικονομικής υποστήριξης, για τη μείωση του οικονομικού κόστους του έργου. Για έργα ανακαίνισης αντλησιοταμίευσης που δεν αλλάζουν ουσιαστικά τα υδρολογικά χαρακτηριστικά των ποταμών, θα πρέπει να εφαρμόζονται απλουστευμένες διαδικασίες έγκρισης για τη μείωση του κύκλου διοικητικής έγκρισης. Ορθολογικοποίηση του μηχανισμού τιμολόγησης ηλεκτρικής ενέργειας δυναμικότητας για τις αντλησιοταμίευση και του μηχανισμού τιμολόγησης ηλεκτρικής ενέργειας για την αντλησιοταμίευση, ώστε να διασφαλίζονται εύλογες αποδόσεις αξίας.
Ώρα δημοσίευσης: 22 Μαρτίου 2023
