Para contribuir al objetivo de "alcanzar el pico de carbono y la neutralización de carbono" y construir un nuevo sistema eléctrico, China Southern Power Grid Corporation se propuso construir un nuevo sistema eléctrico en la región sur para 2030 y completarlo para 2060. En este proceso, desarrollaremos vigorosamente la acumulación por bombeo. Se prevé aumentar la capacidad instalada a 6 millones de kilovatios, 15 millones de kilovatios y 15 millones de kilovatios, respectivamente, durante los períodos del "Decimocuarto, Decimoquinto y Decimosexto Plan Quinquenal". Nos esforzaremos por alcanzar aproximadamente 44 millones de kilovatios de capacidad de acumulación por bombeo en la región sur para 2035, convirtiéndola en un nuevo tipo de equilibrador de perturbaciones del sistema eléctrico, equilibrador de carga y estabilizador de la red eléctrica.
Fuente: Cuenta oficial de WeChat “China Energy Media Intelligent Manufacturing”
Autor: Peng Yumin, Instituto de Investigación de Almacenamiento de Energía de China Southern Power Grid Peak Shaving and Frequency Modulation Power Generation Co., Ltd.
Características principales del nuevo sistema de energía
El nuevo sistema eléctrico está dominado por las energías limpias, y la proporción de nuevas energías en el consumo energético seguirá aumentando, conformando gradualmente una forma de utilización energética con nuevas energías, la energía hidroeléctrica y la energía nuclear como principales formas de generación de energía. La proporción de consumo de energía fósil se reducirá gradualmente para alcanzar el objetivo de neutralidad de carbono, y la capacidad instalada restante de energía fósil se utilizará como fuente de energía de respaldo del nuevo sistema eléctrico. En el nuevo sistema eléctrico, las nuevas energías se conectarán a la red eléctrica de manera centralizada y distribuida. En términos de acceso centralizado, la región sur se esfuerza por lograr energía eólica terrestre de más de 24 millones de kilovatios, energía eólica marina de más de 20 millones de kilovatios y acceso fotovoltaico de más de 56 millones de kilovatios para 2025. En términos de acceso distribuido, se construirán en diversas regiones, de acuerdo con las condiciones locales, fuentes de energía distribuidas de pequeña capacidad, bajo nivel de acceso a la red y que puedan ser consumidas en las cercanías.
En el nuevo sistema eléctrico, centrado en la nueva energía, la producción real de los equipos de generación de energía se ve afectada en gran medida por el entorno meteorológico, que presenta características evidentes de aleatoriedad, volatilidad e intermitencia. La amplia aplicación de la sustitución de energía eléctrica, los equipos de almacenamiento de energía domésticos y los hogares inteligentes ha propiciado el desarrollo de la carga del usuario en una dirección diversificada e interactiva, y el terminal de usuario entra en un nuevo modo de consumo y producción. Este nuevo sistema eléctrico, centrado en la nueva energía, presenta características de "doble alto": una alta proporción de nueva energía y una alta proporción de equipos electrónicos de potencia. Para hacer frente a las fluctuaciones a gran escala de la nueva energía y a diversas situaciones extremas, es necesario ajustar la capacidad instalada de almacenamiento por bombeo a la escala correspondiente, según la capacidad instalada y la escala de producción de la nueva energía. Cuando la producción de nueva energía sea anormal, el almacenamiento por bombeo debe mantener el estado del nuevo sistema eléctrico de la red en la medida de lo posible y evitar su transformación en el sistema eléctrico tradicional. Por lo tanto, el desarrollo y la construcción de centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo serán más rápidos y a mayor escala.
Problemas y contramedidas del desarrollo rápido y a gran escala del almacenamiento por bombeo
El rápido desarrollo y la construcción a gran escala han generado problemas de seguridad, calidad y escasez de personal. Para satisfacer las necesidades de construcción del nuevo sistema eléctrico, se ha aprobado la construcción de varias centrales de bombeo cada año. El plazo de construcción requerido también se ha acortado considerablemente de 8 a 10 años a 4 a 6 años. El rápido desarrollo y la construcción del proyecto inevitablemente generarán problemas de seguridad, calidad y escasez de personal.
Para resolver los problemas derivados del rápido desarrollo y la construcción de proyectos, las unidades de construcción y gestión de proyectos deben, en primer lugar, realizar investigación técnica y práctica sobre la mecanización e inteligencia de la ingeniería civil de centrales eléctricas de bombeo. Se introduce la tecnología TBM (Tuneladora) para la excavación de un gran número de cavernas subterráneas, y se desarrolla el equipo TBM en combinación con las características de las centrales eléctricas de bombeo, formulando así un plan técnico de construcción. Considerando diversos escenarios operativos, como excavación, transporte, soporte y arco invertido durante la construcción civil, se ha desarrollado un plan de aplicación de soporte para todo el proceso de construcción mecanizada e inteligente, y se han realizado investigaciones sobre temas como la operación inteligente de equipos de proceso único, la automatización de todo el sistema de construcción del proceso, la digitalización de la información de construcción de los equipos, la construcción no tripulada de equipos mecánicos de control remoto, el análisis inteligente de la percepción de la calidad de la construcción, etc., para desarrollar diversos equipos y sistemas de construcción mecanizados e inteligentes.
En términos de mecanización e inteligencia de la ingeniería mecánica y eléctrica, podemos analizar la demanda de aplicaciones y la posibilidad de mecanización e inteligencia desde los aspectos de reducción de operadores, mejora de la eficiencia del trabajo, reducción de riesgos laborales, etc., y desarrollar varios equipos y sistemas de construcción de mecanización e inteligencia de ingeniería mecánica y eléctrica para varios escenarios de operación de instalación de equipos mecánicos y eléctricos.
Además, la tecnología de simulación y diseño de ingeniería 3D también se puede utilizar para prefabricar y simular algunas instalaciones y equipos por adelantado, lo que no solo puede completar parte del trabajo por adelantado, acortar el período de construcción en el sitio, sino también realizar la aceptación funcional y el control de calidad por adelantado, mejorando efectivamente el nivel de gestión de calidad y seguridad.
La operación a gran escala de las centrales eléctricas plantea el problema de la fiabilidad, la inteligencia y la alta demanda. La operación a gran escala de centrales de bombeo conlleva problemas como altos costos de operación y mantenimiento, escasez de personal, etc. Para reducir los costos de operación y mantenimiento, es fundamental mejorar la fiabilidad de las unidades de bombeo. Para solucionar la escasez de personal, es necesario implementar una gestión inteligente e intensiva de la operación de la central.
Para mejorar la confiabilidad operativa de la unidad, en cuanto a la selección y el diseño de equipos, los técnicos deben profundizar en la experiencia práctica en diseño y operación de centrales eléctricas de bombeo, realizar estudios de optimización, selección de tipos y estandarización de los subsistemas relevantes de las centrales, y actualizarlos iterativamente según la experiencia en la puesta en servicio, la gestión de averías y el mantenimiento. En cuanto a la fabricación de equipos, las unidades de bombeo tradicionales aún conservan algunas tecnologías clave en manos de fabricantes extranjeros. Es necesario realizar estudios de localización de estos equipos de "estrangulación" e integrar años de experiencia y estrategias de operación y mantenimiento para mejorar eficazmente la calidad del producto y la confiabilidad operativa de estos equipos clave. En términos de monitoreo del funcionamiento del equipo, los técnicos necesitan formular sistemáticamente estándares de configuración de elementos de monitoreo del estado del equipo desde la perspectiva de la observabilidad y mensurabilidad del estado del equipo, realizar investigaciones profundas sobre estrategias de control del equipo, estrategias de monitoreo del estado y métodos de evaluación de la salud basados en requisitos de seguridad intrínseca, construir una plataforma de análisis inteligente y alerta temprana para el monitoreo del estado del equipo, encontrar peligros ocultos en el equipo con anticipación y realizar una alerta temprana de manera oportuna.
Para lograr una gestión inteligente e intensiva de la operación de la planta de energía, los técnicos deben realizar investigaciones sobre el control automático de equipos o una tecnología de operación clave en términos de control y operación de equipos, a fin de realizar el arranque y apagado completamente automáticos y la regulación de carga de la unidad sin intervención del personal, y realizar la secuenciación de operaciones y la confirmación inteligente multidimensional en la medida de lo posible; En términos de inspección de equipos, los técnicos pueden realizar investigaciones técnicas sobre la percepción de la visión de la máquina, la percepción auditiva de la máquina, la inspección de robots y otros aspectos, y realizar prácticas técnicas sobre el reemplazo de las máquinas de inspección; En términos de operación intensiva de la central eléctrica, es necesario realizar investigaciones y prácticas sobre la tecnología de monitoreo centralizado de una persona y múltiples plantas para resolver eficazmente el problema de la escasez de recursos humanos de turno provocada por el desarrollo de centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo.
La miniaturización del almacenamiento por bombeo y la operación integrada de la complementación multienergética se deben al consumo de un gran número de nuevas fuentes de energía distribuidas. Una característica destacada del nuevo sistema eléctrico es la gran cantidad de nuevas fuentes de energía a pequeña escala distribuidas en diversas áreas de la red, operando en la red de baja tensión. Para absorber y utilizar estas nuevas fuentes de energía distribuidas al máximo y aliviar eficazmente la congestión energética de la gran red eléctrica, es necesario construir unidades de almacenamiento por bombeo distribuidas cerca de las nuevas fuentes de energía distribuidas para lograr el almacenamiento, el consumo y la utilización local de la nueva energía a través de las redes eléctricas de baja tensión. Por lo tanto, es necesario resolver los problemas de la miniaturización del almacenamiento por bombeo y la operación integrada de la complementación multienergética.
Es necesario que los ingenieros y técnicos realicen vigorosamente investigaciones sobre la selección del sitio, el diseño y la fabricación, la estrategia de control y la aplicación integrada de múltiples tipos de centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo distribuido, incluidas pequeñas unidades de almacenamiento por bombeo reversibles, operación coaxial independiente de bombas y turbinas, operación conjunta de pequeñas centrales hidroeléctricas y estaciones de bombeo, etc.; Al mismo tiempo, se llevan a cabo investigaciones y demostraciones de proyectos sobre la tecnología de operación integrada de almacenamiento por bombeo y energía eólica, luminosa e hidroeléctrica para proponer soluciones técnicas para la exploración de la eficiencia energética y la interacción económica en el nuevo sistema eléctrico.
El problema de la obstrucción técnica de las unidades de bombeo y almacenamiento de velocidad variable adaptadas a la red eléctrica de alta elasticidad. Estas unidades se caracterizan por una respuesta rápida a la regulación de frecuencia primaria, una fuerza de entrada ajustable en condiciones de funcionamiento de la bomba y una operación en la curva óptima, así como una respuesta sensible y un alto momento de inercia. Para reducir eficazmente la aleatoriedad y la volatilidad de la red eléctrica, ajustar y absorber con mayor precisión el exceso de energía generada por la nueva energía tanto en la generación como en el usuario, y controlar mejor el equilibrio de carga de la red eléctrica altamente elástica e interactiva, es necesario aumentar la proporción de unidades de velocidad variable en la red eléctrica. Sin embargo, actualmente, la mayoría de las tecnologías clave de las unidades de bombeo y almacenamiento de agua de velocidad variable aún están en manos de fabricantes extranjeros, por lo que es necesario resolver el problema de la obstrucción técnica.
Para lograr el control independiente de las tecnologías centrales clave, es necesario concentrar la investigación científica nacional y las fuerzas técnicas para llevar a cabo profundamente el diseño y desarrollo de motores generadores de velocidad variable y turbinas de bombeo, el desarrollo de estrategias de control y dispositivos para convertidores de excitación de CA, el desarrollo de estrategias de control coordinadas y dispositivos para unidades de velocidad variable, la investigación de estrategias de control del regulador para unidades de velocidad variable, la investigación del proceso de conversión de condiciones de trabajo y estrategias de control integradas para unidades de velocidad variable, Realizar el diseño de localización completo y la aplicación de demostración de fabricación e ingeniería de grandes unidades de velocidad variable.
Hora de publicación: 09-dic-2022
