Tengo un amigo que está en la flor de la vida y goza de muy buena salud. Aunque no he tenido noticias suyas en muchos días, se espera que todo vaya bien. Hoy lo encontré por casualidad, pero se veía muy demacrado. No pude evitar preocuparme por él. Fui a preguntarle por los detalles.
Suspiró y dijo lentamente: "Últimamente me he enamorado de una chica". Se podría decir que "hermosas sonrisas y hermosos ojos" me conmueven profundamente. Sin embargo, los padres en casa siguen en clase y tienen dudas, por lo que no han sido contratados durante mucho tiempo. "Mi cinturón se está ensanchando y no me arrepentiré, y estaré demacrado por Irak", lo que me hace sentir así hoy. Siempre supe que tienes mucho conocimiento. Ahora que están destinados a encontrarse hoy, me gustaría pedirles que ayuden al personal. Si el destino lo determina la naturaleza, ya que se han cumplido los Seis Ritos, los dos apellidos se casarán y harán un contrato en una misma casa. La buena relación nunca terminará, coincidiendo con el mismo nombre. Con la promesa de cabeza blanca, escribe a Hongjian, para que la alianza de hojas rojas pueda registrarse en el mandarín. Si hay alguna discordia, también deberíamos “resolver el agravio y romper el nudo, y mucho menos odiarnos; uno se separa y el otro se perdona, y ambos son felices”. Por cierto, esta chica tiene un doble nombre para bombear agua y otro para almacenar energía.
Después de escuchar esto, no me enojo en absoluto. Claramente, fue su líder quien le pidió que evaluara si la central de bombeo tenía valor de inversión, pero usted dijo que era muy original y refinado. "Un buen matrimonio se forja por naturaleza, y una buena pareja se forja por naturaleza". No puedo opinar sobre sentimientos. Pero en cuanto a las centrales de bombeo, acabo de preguntarle a un alto cargo sobre el sistema de evaluación de "integración de cinco dimensiones" tras la práctica de construcción de más de 100 proyectos de este tipo. Se trata de la ubicación geográfica, las condiciones de construcción, las condiciones externas, el diseño de ingeniería y los indicadores económicos. Si quiere, escúcheme.
1、 Ubicación geográfica
Hay un viejo dicho en el sector inmobiliario que dice que «ubicación, ubicación, ubicación» es «ubicación, ubicación o ubicación». Este famoso dicho de Wall Street se difundió ampliamente tras ser citado por Li Ka-shing.
En la evaluación integral de proyectos de almacenamiento por bombeo, la ubicación geográfica también es primordial. La función del almacenamiento por bombeo se centra principalmente en la red eléctrica o en el desarrollo de nuevas grandes centrales energéticas. Por lo tanto, la ubicación geográfica de la central de almacenamiento por bombeo se basa principalmente en dos puntos: la proximidad al centro de carga y la proximidad a la nueva central energética.
Actualmente, la mayoría de las centrales eléctricas de bombeo construidas o en construcción en China se ubican en el centro de carga de la red. Por ejemplo, la central eléctrica de bombeo de Guangzhou (2,4 millones de kilovatios) se encuentra a 90 kilómetros de Guangzhou; la central eléctrica de bombeo de las Tumbas Ming (0,8 millones de kilovatios) a 40 kilómetros de Pekín; la central eléctrica de bombeo de Tianhuangping (1,8 millones de kilovatios) a 57 kilómetros de Hangzhou; y la central eléctrica de bombeo de Shenzhen (1,2 millones de kilovatios) se encuentra en el área urbana de Shenzhen.
Además, para satisfacer las necesidades del rápido desarrollo de nuevas energías, en torno al desarrollo integrado del agua y el paisaje, y al desarrollo de nuevas bases energéticas en el desierto y el desierto de Gobi, también se puede planificar un nuevo conjunto de centrales eléctricas de bombeo cerca de estas nuevas bases. Por ejemplo, las centrales eléctricas de bombeo actualmente planificadas en Xinjiang, Gansu, Shaanxi, Mongolia Interior, Shanxi y otras localidades, además de satisfacer las necesidades de la red eléctrica local, se destinan principalmente a servicios de nuevas bases energéticas.
Por lo tanto, el primer punto de una evaluación integral de una central eléctrica de bombeo es determinar dónde se originó. En general, el almacenamiento por bombeo debe seguir el principio de distribución descentralizada, centrándose en la distribución cerca del centro de carga de la red y la nueva zona de concentración energética. Además, en las zonas sin centrales de bombeo, también se debe dar prioridad cuando existan buenas condiciones de recursos.
2、 Condiciones de construcción
1. Condiciones topográficas
El análisis de las condiciones topográficas incluye principalmente la carga hidrostática, la relación distancia-altura y la capacidad de almacenamiento efectiva natural de los embalses superior e inferior. La energía almacenada en el almacenamiento por bombeo es esencialmente la energía potencial gravitacional del agua, igual al producto de la diferencia de altura por la gravedad del agua en el embalse. Por lo tanto, para almacenar la misma energía, se debe aumentar la diferencia de altura entre los embalses superior e inferior, o bien aumentar la capacidad de almacenamiento regulada de los embalses superior e inferior.
Si se cumplen las condiciones, es más apropiado tener una mayor diferencia de altura entre los depósitos superior e inferior, lo que puede reducir el tamaño de los depósitos superior e inferior y el tamaño de la planta y el equipo electromecánico, y reducir la inversión del proyecto. Sin embargo, según el nivel actual de fabricación de unidades de almacenamiento por bombeo, una diferencia de altura demasiado grande también conducirá a una mayor dificultad en la fabricación de la unidad, por lo que cuanto mayor sea, mejor. Según la experiencia de ingeniería, la caída general está entre 400 y 700 m. Por ejemplo, la altura nominal de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de las Tumbas Ming es de 430 m; la altura nominal de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Xianju es de 447 m; la altura nominal de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Tianchi es de 510 m; la altura nominal de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Tianhuangping es de 526 m; la altura nominal de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Xilongchi es de 640 m; la altura nominal de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Dunhua es de 655 m. En la actualidad, la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Changlongshan tiene la mayor altura de utilización de 710 m, que se ha construido en China; la mayor altura de utilización de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo en construcción es la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Tiantai, con una altura nominal de 724 m.
La relación espacio-profundidad es la relación entre la distancia horizontal y la diferencia de elevación entre los embalses superior e inferior. En general, es recomendable que sea menor, lo que permite reducir la cantidad de ingeniería del sistema de transporte de agua y ahorrar inversión en ingeniería. Sin embargo, según la experiencia en ingeniería, una relación espacio-altura demasiado baja puede causar fácilmente problemas como el diseño de la obra y pendientes altas y pronunciadas. Por lo tanto, generalmente es recomendable tener una relación espacio-altura entre 2 y 10. Por ejemplo, la relación espacio-altura de la estación de almacenamiento por bombeo de Changlongshan es de 3,1; la de la estación de almacenamiento por bombeo de Huizhou es de 8,3.
Cuando el terreno de las cuencas superior e inferior del embalse es relativamente abierto, la necesidad de almacenamiento de energía puede formarse dentro de un área pequeña de la cuenca del embalse. De lo contrario, es necesario expandir el área de la cuenca del embalse o ajustar la capacidad del embalse mediante expansión y excavación, y aumentar la ocupación del terreno y la cantidad de ingeniería. Para centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo con una capacidad instalada de 1,2 millones de kilovatios y horas de utilización completa de 6 horas, la capacidad de almacenamiento para la regulación de la generación de energía necesita alrededor de 8 millones de m³, 7 millones de m³ y 6 millones de m³ respectivamente cuando la carga hidrográfica es de 400 m, 500 m y 600 m. Sobre esta base, también es necesario considerar la capacidad de almacenamiento muerto, la capacidad de almacenamiento de reserva de pérdida de agua y otros factores para finalmente determinar la capacidad total de almacenamiento del embalse. Para cumplir con los requisitos de capacidad del embalse, debe formarse mediante la construcción de una presa o la expansión de la excavación en el embalse en combinación con el terreno natural.
Además, la cuenca del embalse superior es generalmente pequeña, y el control de inundaciones del proyecto puede solucionarse aumentando adecuadamente la altura de la presa. Por lo tanto, el estrecho valle a la salida de la cuenca del embalse superior es un lugar ideal para la construcción de presas, lo que puede reducir significativamente el volumen de relleno.
2. Condiciones geológicas
Sólo las montañas verdes parecen muros cuando señalan las Seis Dinastías.
——Yuan Sadurah
Las condiciones geológicas incluyen principalmente la estabilidad estructural regional, las condiciones geológicas de ingeniería de los embalses superior e inferior y sus áreas de unión, las condiciones geológicas de ingeniería del sistema de transmisión de agua y generación de energía, y los materiales de construcción naturales.
Las estructuras de contención y descarga de la central de bombeo deben evitar fallas activas, y el área del embalse no debe presentar grandes deslizamientos, derrumbes, flujos de escombros ni otros fenómenos geológicos adversos. Las cavernas subterráneas de la central deben evitar macizos rocosos débiles o fracturados. Cuando estas condiciones no puedan evitarse mediante el diseño de ingeniería, las condiciones geológicas restringirán la construcción de la central.
Incluso si la central de bombeo supera las limitaciones mencionadas, las condiciones geológicas también afectan considerablemente el costo del proyecto. En general, cuanto menos frecuentes sean los terremotos en la zona del proyecto y más dura sea la roca, mayor será la reducción del costo de construcción de las centrales de bombeo.
De acuerdo con las características de los edificios y las características de operación de la central de bombeo, los principales problemas geológicos de ingeniería se pueden resumir de la siguiente manera:
(1) En comparación con las centrales eléctricas convencionales, las centrales de bombeo ofrecen mayor margen de comparación y selección de la ubicación de la central y del embalse. Los emplazamientos con malas condiciones geológicas o con un tratamiento de ingeniería complejo pueden descartarse mediante el trabajo geológico en la fase de estudio y planificación de la central. La exploración geológica es especialmente importante en esta etapa.
Sin embargo, las maravillas y asombros del mundo residen a menudo en el peligro y la distancia, y lo más raro es que las personas lo consigan, por lo que resulta imposible para quien tenga voluntad alcanzarlo.
——Dinastía Song, Wang Anshi
Estudio del sitio de la presa superior de la central eléctrica de bombeo de Shitai, provincia de Anhui
(2) Existen numerosas cavernas de ingeniería subterráneas, largos tramos de túneles de alta presión, alta presión de agua interna, enterramientos profundos y gran escala. Es necesario demostrar plenamente la estabilidad de la roca circundante y determinar el método de excavación, el tipo de soporte y revestimiento, el alcance y la profundidad de la roca circundante del túnel.
(3) La capacidad de almacenamiento del embalse de bombeo suele ser pequeña y el coste de bombeo es elevado durante su funcionamiento, por lo que es necesario controlar estrictamente la cantidad de fugas del embalse superior. Este se ubica principalmente en la cima de la montaña, rodeado generalmente por valles bajos adyacentes. Se seleccionan numerosas estaciones en zonas con relieves kársticos negativos para aprovechar las ventajas del terreno. Los problemas de fugas en valles adyacentes al embalse y fugas kársticas son relativamente comunes, por lo que es necesario prestar atención a estos problemas y controlar rigurosamente la calidad de la construcción.
(4) La distribución de los materiales utilizados para el relleno de la presa en la cuenca del embalse de la central hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo es clave para determinar la tasa de utilización de la fuente de material. Cuando las reservas de materiales utilizados en el área de excavación de la cuenca del embalse, por encima del nivel de agua muerta, cubren justamente los requisitos de relleno de la presa y no hay material de desmonte superficial, se alcanza el equilibrio ideal entre la excavación y el relleno de la fuente de material. Cuando el material de desmonte superficial es de gran espesor, el problema de su uso en la presa se puede resolver dividiendo el material de la presa. Por lo tanto, es fundamental establecer un modelo geológico preciso de los embalses superior e inferior mediante métodos de exploración eficaces para el diseño del equilibrio entre la excavación y el relleno de la cuenca del embalse.
(5) Durante la operación del embalse, las subidas y bajadas repentinas del nivel del agua son frecuentes y considerables, y el modo de operación de la central de bombeo tiene un gran impacto en la estabilidad del talud del embalse, lo que impone mayores requisitos para las condiciones geológicas del talud. Cuando no se cumplen los requisitos del factor de seguridad de estabilidad, es necesario reducir la pendiente de excavación o aumentar la resistencia del soporte, lo que resulta en mayores costos de ingeniería.
(6) La base de toda la cuenca del depósito antifiltración de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo tiene altos requisitos de deformación, drenaje y uniformidad, especialmente para la base de toda la cuenca del depósito antifiltración en áreas kársticas, colapso kárstico en el fondo del depósito, deformación desigual de la base, elevación inversa del agua kárstica, presión negativa kárstica, colapso de la sobrecarga de la depresión kárstica y otros problemas a los que se debe prestar suficiente atención.
(7) Debido al gran desnivel de la central de bombeo, la unidad reversible presenta mayores requisitos para el control del contenido de sedimentos que pasa por la turbina. Es necesario prestar atención a la protección y el tratamiento de drenaje de la fuente de sólidos del barranco en el borde posterior del talud, en la entrada y la salida, y al almacenamiento de los sedimentos de la temporada de crecidas.
(8) Las centrales eléctricas de bombeo no forman presas altas ni grandes embalses. La altura de las presas y los taludes excavados manualmente en la mayoría de los embalses superior e inferior no superan los 150 m. Los problemas geológicos de ingeniería relacionados con la cimentación de las presas y los taludes elevados son más fáciles de abordar que los de las presas altas y los grandes embalses de las centrales eléctricas convencionales.
3. Condiciones de formación del almacén
Los embalses superior e inferior deben tener las condiciones del terreno adecuadas para la construcción de represas. En términos generales, se considera una carga de utilización de aproximadamente 400 a 500 m con base en la capacidad instalada de 1,2 millones de kilovatios y las horas de utilización de generación de energía completa de 6 horas, es decir, la capacidad de almacenamiento regulada de los embalses de agua superior e inferior de almacenamiento por bombeo es de aproximadamente 6 a 8 millones de m3. Algunas centrales de almacenamiento por bombeo tienen naturalmente una "barriga". Es fácil formar la capacidad del embalse mediante represas. En este caso, se puede embalsar mediante represas. Sin embargo, algunas centrales de almacenamiento por bombeo tienen una pequeña capacidad de almacenamiento natural y necesitan ser excavadas para formar la capacidad de almacenamiento. Esto traerá dos problemas, uno es el costo de desarrollo relativamente alto, el otro es que la capacidad de almacenamiento necesita ser excavada en grandes cantidades, y la capacidad de almacenamiento de energía de la central eléctrica no debe ser demasiado grande.
Además de los requisitos de capacidad de almacenamiento, el proyecto de embalse de almacenamiento por bombeo también debe considerar la prevención de filtraciones, la excavación de tierra y roca, el equilibrio del relleno, la selección del tipo de presa, etc., y determinar el esquema de diseño mediante una comparación técnica y económica exhaustiva. En general, si se puede formar un embalse mediante represas y se adopta un sistema de prevención de filtraciones local, las condiciones para su formación son relativamente buenas (véase la Fig. 2.3-1). Si se forma una cuenca mediante una gran excavación y se adopta un sistema de prevención de filtraciones para toda la cuenca, las condiciones para su formación son relativamente generales (véanse las Fig. 2.3-2 y 2.3-3).
Tomando como ejemplo la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Guangzhou con buenas condiciones de formación de yacimientos, las condiciones de formación de yacimientos superior e inferior son relativamente buenas y el yacimiento se puede formar mediante represas, con una capacidad del yacimiento superior de 24,08 millones de m3 y una capacidad del yacimiento inferior de 23,42 millones de m3.
Además, se toma como ejemplo la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Tianhuangping. El embalse superior se ubica en la depresión de la fuente del barranco de la zanja del ramal en la margen izquierda del río Daxi, rodeado por la presa principal, cuatro presas auxiliares, la entrada y la salida, y las montañas que lo rodean. La presa principal se ubica en la depresión del extremo sur del embalse, y la presa auxiliar se ubica en los cuatro pasos al este, norte, oeste y suroeste. Las condiciones de almacenamiento son medias, con una capacidad total de 9,12 millones de m³.
4. Condiciones de la fuente de agua
Las centrales hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo se diferencian de las convencionales, ya que un depósito de agua limpia se vierte entre los embalses superior e inferior. Al bombear agua, esta se vierte del embalse inferior al superior, y al generar electricidad, se baja del embalse superior al inferior. Por lo tanto, el problema de la fuente de agua de las centrales hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo radica principalmente en cubrir el almacenamiento inicial de agua, es decir, almacenar primero el agua en el embalse y complementar el volumen reducido por la evaporación y las fugas durante el funcionamiento diario. La capacidad de almacenamiento por bombeo suele ser del orden de 10 millones de m³, y los requisitos de volumen de agua no son elevados. Las condiciones de las fuentes de agua en zonas con abundantes precipitaciones y densas redes fluviales no son un factor limitante para la construcción de centrales hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo. Sin embargo, en regiones relativamente áridas, como el noroeste, las condiciones de las fuentes de agua se han convertido en un factor limitante importante. En algunos lugares, con las condiciones topográficas y geológicas adecuadas para la construcción de centrales de almacenamiento por bombeo, puede no existir una fuente de agua para almacenarla en decenas de kilómetros.
3、 Condiciones externas
La esencia de las cuestiones migratorias y ambientales reside en abordar la ocupación y compensación de los recursos públicos. Es un proceso que beneficia a todos y a múltiples partes.
1. Adquisición de tierras y reasentamiento para la construcción
El alcance de la adquisición de terrenos para la construcción de una central hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo incluye las zonas de inundación de los embalses superior e inferior, así como el área de construcción del proyecto hidroeléctrico. Si bien la central cuenta con dos embalses, debido a su tamaño relativamente pequeño (algunos utilizan lagos naturales o embalses existentes), el alcance de la adquisición de terrenos para la construcción suele ser mucho menor que el de las centrales hidroeléctricas convencionales. Dado que la mayoría de las cuencas de los embalses son excavadas, el área de construcción del proyecto hidroeléctrico suele incluir el área de inundación del embalse, por lo que la proporción del área de construcción del proyecto hidroeléctrico en el alcance de la adquisición de terrenos es mucho mayor que la de las centrales hidroeléctricas convencionales.
El área de inundación del embalse incluye principalmente el área de inundación debajo del nivel normal del embalse, así como el área de remanso de inundación y el área afectada por el embalse.
El área de construcción del proyecto hidroeléctrico incluye principalmente los edificios del proyecto y el área de gestión permanente del proyecto. El área de construcción del proyecto central se define como área temporal y área permanente según el propósito de cada parcela. El terreno temporal puede recuperar su uso original después de su uso.
Se ha determinado el alcance de la adquisición de terrenos para la construcción, y el importante trabajo de seguimiento consiste en investigar los indicadores físicos de la adquisición de terrenos para la construcción, con el fin de "conocerse a sí mismo y a los demás". Se trata principalmente de investigar la cantidad, la calidad, la propiedad y otros atributos de la población, el terreno, los edificios, las estructuras, las reliquias culturales y los sitios históricos, los yacimientos minerales, etc., dentro del alcance de la adquisición de terrenos para la construcción.
Para la toma de decisiones, la principal preocupación es si la adquisición de tierras para la construcción involucra factores sensibles importantes, como la escala y cantidad de tierras agrícolas básicas permanentes, bosques de bienestar público de primera clase, pueblos y ciudades importantes, reliquias culturales y sitios históricos importantes y depósitos minerales.
2. Protección del medio ambiente ecológico
La construcción de centrales de bombeo debe respetar el principio de “prioridad ecológica y desarrollo verde”.
Evitar las zonas ambientalmente sensibles es un requisito importante para la viabilidad del proyecto. Se refieren a todo tipo de áreas de protección a todos los niveles establecidas por ley, así como a áreas particularmente sensibles al impacto ambiental del proyecto de construcción. Al seleccionar los emplazamientos, se deben evaluar y evitar prioritariamente las zonas ambientalmente sensibles, incluyendo principalmente las líneas rojas de protección ecológica, parques nacionales, reservas naturales, lugares escénicos, sitios de patrimonio cultural y natural mundial, áreas de protección de fuentes de agua potable, parques forestales, parques geológicos, parques de humedales, zonas de protección de recursos de germoplasma acuático, etc. Además, es necesario analizar el cumplimiento y la coordinación entre el emplazamiento y la planificación pertinente, como el espacio territorial, la construcción urbana y rural, y el principio de "tres líneas y una sola".
Las medidas de protección ambiental son importantes para reducir el impacto ambiental. Si el proyecto no afecta a zonas ambientalmente sensibles, es básicamente viable desde el punto de vista de la protección ambiental; sin embargo, su construcción inevitablemente tendrá un impacto en el entorno hídrico, gasífero, sonoro y ecológico, por lo que se deben tomar medidas específicas para eliminar o mitigar los efectos adversos, como el tratamiento de aguas residuales de producción y domésticas, y la descarga de caudales ecológicos.
La construcción paisajística es un factor clave para el desarrollo de alta calidad de las centrales de bombeo y almacenamiento. Las centrales de bombeo y almacenamiento se ubican generalmente en zonas montañosas con un entorno ecológico favorable. Tras la finalización del proyecto, se formarán dos embalses. Tras la restauración ecológica y la construcción paisajística, podrán integrarse en lugares escénicos o atracciones turísticas para lograr un desarrollo armonioso entre la central y el medio ambiente. La implementación del concepto de "agua verde y montañas verdes es como montañas doradas y montañas plateadas". Por ejemplo, la central de bombeo de almacenamiento de Zhejiang Changlongshan se ha incluido en el área escénica principal del Área Escénica Provincial de Tianhuangping - Jiangnan Tianchi, y la central de bombeo de almacenamiento de Qujiang se ha incluido en la zona de protección de tercer nivel del Área Escénica Provincial de Lankeshan-Wuxijiang.
4、 Diseño de ingeniería
El diseño de ingeniería de una central eléctrica de almacenamiento por bombeo incluye principalmente la escala del proyecto, las estructuras hidráulicas, el diseño de la organización de la construcción, las estructuras electromecánicas y metálicas, etc.
1. Escala del proyecto
La escala de ingeniería de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo incluye principalmente la capacidad instalada, el número de horas completas continuas, el nivel característico principal del agua del embalse y otros parámetros.
La selección de la capacidad instalada y el número de horas continuas de la central de bombeo debe considerar tanto la necesidad como la posibilidad. La necesidad se refiere a la demanda del sistema eléctrico y puede referirse a las condiciones de construcción de la propia central. El método general se basa en el análisis del posicionamiento funcional de diferentes sistemas eléctricos para centrales de bombeo y sus requisitos en cuanto al número de horas continuas, para elaborar un plan de capacidad instalada y el número de horas continuas, y seleccionar la capacidad instalada y el número de horas continuas mediante la simulación de la producción de energía y una comparación técnica y económica exhaustiva.
En la práctica, un método sencillo para planificar inicialmente la capacidad instalada y las horas de plena utilización consiste en determinar primero la capacidad de la unidad según el rango de altura de agua, y luego la capacidad instalada total y las horas de plena utilización según la energía de almacenamiento natural de la central de bombeo. Actualmente, en el rango de caída de nivel de agua de 300 a 500 m, la tecnología de diseño y fabricación de la unidad con una capacidad nominal de 300.000 kilovatios es madura, las condiciones de operación estables son buenas y la experiencia práctica en ingeniería es la más rica (por esta razón, la capacidad instalada de la mayoría de las centrales de bombeo en construcción es generalmente un número par de 300.000 kilovatios, teniendo en cuenta los requisitos de un diseño descentralizado, y finalmente la mayoría es de 1,2 millones de kilovatios). Una vez seleccionada la capacidad de la unidad, se analiza el almacenamiento de energía natural de la central de bombeo en función de las condiciones topográficas y geológicas de los embalses superior e inferior, y la pérdida de carga de las condiciones de generación de energía y bombeo. Por ejemplo, a través de un análisis preliminar, si la caída promedio del nivel del agua entre los embalses superior e inferior de una central eléctrica de almacenamiento por bombeo es de aproximadamente 450 m, es apropiado seleccionar 300000 kilovatios de capacidad unitaria; La energía de almacenamiento natural de los embalses superior e inferior es de aproximadamente 6,6 millones de kilovatios-hora, por lo que se pueden considerar cuatro unidades, es decir, la capacidad instalada total es de 1,2 millones de kilovatios; Combinado con la demanda del sistema eléctrico, después de alguna expansión y excavación del embalse en función de las condiciones naturales, el almacenamiento total de energía alcanzará los 7,2 millones de kilovatios-hora, lo que corresponde a las horas de generación de energía completa continua de 6 horas.
El nivel característico del agua del embalse incluye principalmente el nivel normal, el nivel de agua muerta y el nivel de inundación. Generalmente, el nivel característico de agua de estos embalses se determina según el número de horas de funcionamiento continuo y la capacidad instalada.
2. Estructuras hidráulicas
Frente a nosotros está el río ondulante, y detrás, las luces brillantes. Así es nuestra vida: luchando y avanzando.
—Canción de los constructores de la conservación del agua
Las estructuras hidráulicas para almacenamiento por bombeo generalmente incluyen un depósito superior, un depósito inferior, un sistema de conducción de agua, una central eléctrica subterránea y una estación de conmutación. El objetivo principal del diseño de los depósitos superior e inferior es obtener una gran capacidad de almacenamiento con un coste de ingeniería mínimo. La mayoría de los depósitos superiores combinan excavación y construcción de presas, y suelen ser presas de enrocamiento frontal. Según las condiciones geológicas, las fugas en el depósito de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo pueden solucionarse mediante la prevención de filtraciones en todo el depósito y la prevención de filtraciones por cortina que lo rodea. Los materiales de prevención de filtraciones pueden ser placas de hormigón asfáltico, geomembranas, mantas de arcilla, etc.
Diagrama esquemático de una central eléctrica de almacenamiento por bombeo
Cuando se deba adoptar un sistema integral de prevención de filtraciones en el embalse de una central eléctrica de bombeo, la forma de la presa y la forma de la forma de la cuenca del embalse deben considerarse en conjunto, a fin de evitar o reducir al máximo el tratamiento conjunto entre las diferentes estructuras de prevención de filtraciones y mejorar la fiabilidad. Se utilizará toda la cuenca del embalse con relleno alto para la prevención de filtraciones en el fondo del embalse. La estructura de prevención de filtraciones en el fondo del embalse debe ser adecuada para grandes deformaciones o deformaciones irregulares causadas por un relleno alto.
La columna de agua de la central de almacenamiento por bombeo es alta y la presión soportada por la estructura del canal de agua es elevada. Según la columna de agua, las condiciones geológicas de la roca circundante y el tamaño de la tubería bifurcada, se pueden adoptar revestimientos de acero, de hormigón armado y otros métodos.
Además, para garantizar la seguridad del control de inundaciones de la central eléctrica, la central eléctrica de almacenamiento por bombeo también necesita disponer estructuras de descarga de inundaciones, etc., que no se detallarán aquí.
3. Diseño de la organización de la construcción
Las principales tareas del diseño de la organización de la construcción de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo incluyen: estudiar las condiciones de construcción del proyecto, el desvío de la construcción, la planificación de la fuente de material, la construcción del proyecto principal, el transporte de la construcción, las instalaciones de la planta de construcción, el diseño general de la construcción, el cronograma general de construcción (período de construcción), etc.
En el trabajo de diseño, debemos hacer pleno uso de las condiciones topográficas y geológicas del sitio de la estación, combinar las condiciones de construcción y el plan de diseño de ingeniería y, en el principio de uso intensivo y económico de la tierra, elaborar inicialmente el plan de construcción de ingeniería, el balance de movimiento de tierras y el plan general de diseño de construcción, a fin de minimizar la ocupación de tierras cultivables y reducir el costo del proyecto.
Como importante país constructor, la gestión y el nivel de construcción de China son reconocidos mundialmente. En los últimos años, el almacenamiento por bombeo de China ha realizado importantes avances en construcción ecológica, I+D, aplicación de equipos clave y construcción inteligente. Algunas tecnologías de construcción han alcanzado o avanzado a nivel internacional. Esto se refleja principalmente en la creciente madurez de la tecnología de construcción de presas, los nuevos avances en la tecnología de construcción de tuberías bifurcadas de alta presión, el gran número de prácticas exitosas de excavación y soporte de grupos de cavernas para centrales eléctricas subterráneas en condiciones geológicas complejas, la continua innovación en tecnología y equipos de construcción de pozos inclinados, los notables logros de la construcción mecanizada e inteligente, y el avance de la tuneladora en la construcción de túneles.
4. Estructura electromecánica y metálica
Las unidades de almacenamiento reversible de flujo mixto de una sola etapa con eje vertical se utilizan generalmente en centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo. En términos de desarrollo hidráulico de turbinas-bomba, China tiene la capacidad de diseño y fabricación de turbinas-bomba con una sección de caída de 700 m y una capacidad de 400.000 kilovatios por unidad, así como el diseño, fabricación, instalación, puesta en marcha y producción de muchas unidades de almacenamiento con una sección de caída de 100 a 700 m y una capacidad de 400.000 kilovatios por unidad o menos. En términos de carga hidráulica de la central, las cargas hidráulicas nominales de las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo en construcción de Jilin Dunhua, Guangdong Yangjiang y Zhejiang Changlongshan superan todas los 650 m, lo que las sitúa a la vanguardia mundial. La carga hidráulica nominal aprobada de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Zhejiang Tiantai es de 724 m, la carga hidráulica nominal más alta de una central eléctrica de almacenamiento por bombeo del mundo. La dificultad general de diseño y fabricación de la unidad se encuentra a un nivel líder mundial. En el desarrollo de motores para generadores, los grandes motores para generadores de centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo, construidos y en construcción en China, son motores síncronos reversibles, trifásicos, de eje vertical y con refrigeración por aire. Dos unidades de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Zhejiang Changlongshan tienen una velocidad nominal de 600 rpm y una capacidad nominal de 350 000 kW. Algunas unidades de la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Guangdong Yangjiang ya se han puesto en funcionamiento con una velocidad nominal de 500 rpm y una capacidad nominal de 400 000 kW. La capacidad de fabricación de motores para generadores ha alcanzado un nivel avanzado a nivel mundial. Además, las estructuras electromecánicas y metálicas también incluyen maquinaria hidráulica, ingeniería eléctrica, control y protección, estructuras metálicas y otros aspectos que no se abordarán en este documento.
La fabricación de equipos de centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo en China se está desarrollando rápidamente en la dirección de alta carga hidroeléctrica, gran capacidad, alta confiabilidad, amplio rango, velocidad variable y localización.
5. Indicadores económicos
Las condiciones de construcción y el impacto externo de un proyecto de almacenamiento por bombeo, una vez determinado el diseño del proyecto, se reflejarán principalmente en un indicador: la inversión estática por kilovatio del proyecto. Cuanto menor sea la inversión estática por kilovatio, mejor será la rentabilidad del proyecto.
Las diferencias individuales en las condiciones de construcción de las centrales eléctricas de bombeo son evidentes. La inversión estática por kilovatio está estrechamente relacionada con las condiciones de construcción y la capacidad instalada del proyecto. En 2021, China aprobó 11 centrales eléctricas de bombeo, con una inversión estática promedio de 5367 yuanes por kilovatio; 14 proyectos han completado el estudio de prefactibilidad, con una inversión estática promedio de 5425 yuanes por kilovatio.
Según las estadísticas preliminares, la inversión estática por kilovatio en grandes proyectos de almacenamiento por bombeo, en fase preliminar de construcción en 2022, se sitúa generalmente entre 5.000 y 7.000 yuanes/kilovatio. Debido a las diferentes condiciones geológicas regionales, el nivel promedio de inversión estática por kilovatio de energía de almacenamiento por bombeo varía considerablemente entre las distintas regiones. En general, las condiciones de construcción de las centrales eléctricas en el sur, este y centro de China son relativamente buenas, y la inversión estática por kilovatio es relativamente baja. Debido a las deficientes condiciones geológicas de ingeniería y a las deficientes condiciones de las fuentes de agua, el costo unitario en la región noroeste es relativamente alto en comparación con otras regiones de China.
Para las decisiones de inversión, debemos centrarnos en la inversión estática por kilovatio del proyecto. Sin embargo, no podemos limitarnos a considerar el factor clave de esta inversión, ya que esto podría impulsar a las empresas a expandir su escala a ciegas. Esto se refleja principalmente en los siguientes aspectos:
En primer lugar, aumentar la capacidad instalada propuesta inicialmente en la fase de planificación. Debemos considerar esta situación desde una perspectiva dialéctica. Tomemos como ejemplo un proyecto con una capacidad instalada planificada de 1,2 millones de kilovatios al inicio de la fase de planificación, y su composición unitaria es de cuatro unidades de 300.000 kilovatios. Si el rango de carga hidráulica es adecuado y, con el avance de la tecnología, se dan las condiciones para seleccionar una máquina de 350.000 kW, tras una exhaustiva comparación técnica y económica, se puede recomendar 1,4 millones de kW como esquema representativo en la fase de prefactibilidad. Sin embargo, si se considera que las 4 unidades de 300.000 kW planificadas originalmente se incrementan en 2 a 6 unidades de 300.000 kW, es decir, la capacidad instalada de la central eléctrica aumenta de 1,2 millones de kW a 1,8 millones de kW, se considera que este cambio ha modificado la orientación funcional del proyecto, y es necesario considerar exhaustivamente el cumplimiento de la planificación, las necesidades del sistema eléctrico, las condiciones de construcción del proyecto y otros factores. En general, el aumento del número de unidades debería considerarse como un ajuste de la planificación.
El segundo es reducir las horas de utilización completa. Si se compara la energía de almacenamiento por bombeo con un banco de carga, la capacidad instalada se puede usar como potencia de salida, y las horas de utilización completas son el tiempo que se puede usar el banco de energía. Para las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo, cuando la energía almacenada es la misma, las horas de utilización completa y la capacidad instalada se pueden comparar exhaustivamente. En la actualidad, según las necesidades del sistema eléctrico, las horas diarias de utilización completa de almacenamiento por bombeo reguladas se consideran 6 h. Si las condiciones de construcción de la central eléctrica son buenas, es apropiado aumentar adecuadamente las horas de utilización completa de la unidad a un bajo costo. Con la misma inversión estática por kilovatio, la central eléctrica con mayores horas de utilización completa puede desempeñar un papel más importante en el sistema. Sin embargo, se ha pensado que la capacidad instalada aumentará significativamente (1,2 millones de kW → 1,8 millones de kW) y las horas de utilización de la capacidad completa se reducirán (6 h → 4 h). De esta manera, aunque la inversión estática por kilovatio se puede reducir en gran medida, para el sistema, el corto tiempo de utilización no puede satisfacer la demanda del sistema y su papel en la red eléctrica también se reducirá en gran medida.
Hora de publicación: 08-mar-2023
