من دوستی دارم که در اوج زندگیاش است و بسیار سالم است. اگرچه روزهای زیادی از شما بیخبر بودهام، اما انتظار میرود که حالش خوب باشد. امروز بهطور اتفاقی او را دیدم، اما خیلی خسته به نظر میرسید. نتوانستم نگرانش نباشم. جلو رفتم تا جزئیات را بپرسم.
او آهی کشید و به آرامی گفت: «من اخیراً عاشق دختری شدهام.» میتوان گفت که «لبخندهای زیبا و چشمان زیبا» قلبم را به تپش میاندازد. با این حال، والدین در خانه هنوز در کلاس درس هستند و شک دارند، بنابراین مدت زیادی است که استخدام نشدهاند. «کمربند من پهنتر میشود و پشیمان نخواهم شد و برای عراق لاغر خواهم شد»، که باعث میشود امروز چنین احساسی داشته باشم. من همیشه میدانم که شما دانش زیادی دارید. حالا که قرار است امروز ملاقات کنید، میخواهم از شما بخواهم که به کارکنان کمک کنید. اگر سرنوشت به طور طبیعی تعیین شود، از آنجایی که شش آیین برآورده شدهاند، دو نام خانوادگی در یک خانه ازدواج میکنند و قرارداد میبندند. رابطه خوب هرگز به پایان نمیرسد، مطابق با همان نام. با وعده سر سفید، برای هونگجیان بنویسید، تا اتحاد برگهای قرمز در درخت نارنگی ثبت شود. اگر هرگونه ناهماهنگی وجود دارد، ما نیز باید «شکایت را حل کنیم و گره را باز کنیم، چه رسد به اینکه از یکدیگر متنفر باشیم؛ یکی جدا میشود و دیگری میبخشد، و هر دو خوشحال هستند.» ضمناً، این دختر یک نام دوگانه برای پمپاژ آب و یک نام دوگانه برای ذخیره انرژی دارد.
بعد از شنیدن این حرف، اصلاً عصبانی نیستم. واضح است که رهبر شما از شما خواسته است که قضاوت کنید که آیا نیروگاه تلمبه ذخیرهای ارزش سرمایهگذاری دارد یا خیر، اما شما گفتید که این نیروگاه بسیار تازه و با طراوت است. «یک ازدواج خوب به طور طبیعی ساخته میشود و یک زوج خوب به طور طبیعی». من نمیتوانم در مورد احساسات چیزی بگویم. اما وقتی صحبت از نیروگاههای تلمبه ذخیرهای میشود، من همین الان از یک مقام ارشد در مورد سیستم ارزیابی «ادغام پنج بعدی» پس از اجرای بیش از ۱۰۰ پروژه تلمبه ذخیرهای سوال کردم. این موارد شامل موقعیت جغرافیایی، شرایط ساخت و ساز، شرایط خارجی، طراحی مهندسی و شاخصهای اقتصادی است. اگر مایلید، فقط به حرف من گوش دهید.
۱- موقعیت جغرافیایی
یک ضربالمثل قدیمی در صنعت املاک و مستغلات وجود دارد که میگوید «مکان، مکان، مکان» همان «مکان، مکان، یا مکان» است. این ضربالمثل معروف وال استریت پس از نقل قول از لی کاشینگ به طور گسترده پخش شد.
در ارزیابی جامع پروژههای تلمبه ذخیرهای، موقعیت جغرافیایی نیز اولین عامل است. جهتگیری عملکردی تلمبه ذخیرهای عمدتاً در خدمت شبکه برق یا توسعه پایگاههای بزرگ انرژی نو است. بنابراین، موقعیت جغرافیایی نیروگاه تلمبه ذخیرهای عمدتاً دو نقطه است: یکی نزدیک به مرکز بار و دیگری نزدیک به پایگاه انرژی نو.
در حال حاضر، اکثر نیروگاههای تلمبه ذخیرهای که در چین ساخته شدهاند یا در دست ساخت هستند، در مرکز بار شبکه برق، جایی که قرار دارند، واقع شدهاند. به عنوان مثال، نیروگاه تلمبه ذخیرهای گوانگژو (با ظرفیت ۲.۴ میلیون کیلووات) در ۹۰ کیلومتری گوانگژو، نیروگاه تلمبه ذخیرهای مینگ تامبز (با ظرفیت ۰.۸ میلیون کیلووات) در ۴۰ کیلومتری پکن، نیروگاه تلمبه ذخیرهای تیانهوانگپینگ (با ظرفیت ۱.۸ میلیون کیلووات) در ۵۷ کیلومتری هانگژو و نیروگاه تلمبه ذخیرهای شنژن (با ظرفیت ۱.۲ میلیون کیلووات) در منطقه شهری شنژن واقع شدهاند.
علاوه بر این، به منظور پاسخگویی به نیازهای توسعه سریع انرژیهای نو، پیرامون توسعه یکپارچه آب و مناظر و توسعه پایگاه انرژیهای نو در بیابان و صحرای گبی، میتوان مجموعهای جدید از نیروگاههای تلمبه ذخیرهای را نیز در نزدیکی پایگاه انرژیهای نو برنامهریزی کرد. به عنوان مثال، نیروگاههای تلمبه ذخیرهای که در حال حاضر در سین کیانگ، گانسو، شانشی، مغولستان داخلی، شانشی و سایر نقاط برنامهریزی شدهاند، علاوه بر تأمین نیازهای شبکه برق محلی، عمدتاً برای خدمات پایگاه انرژیهای نو نیز هستند.
بنابراین اولین نکته در ارزیابی جامع نیروگاه تلمبه ذخیرهای این است که ببینیم او ابتدا در کجا متولد شده است. به طور کلی، نیروگاه تلمبه ذخیرهای باید از اصل توزیع غیرمتمرکز پیروی کند و بر توزیع در نزدیکی مرکز بار شبکه و منطقه تمرکز انرژی جدید تمرکز کند. علاوه بر این، برای مناطقی که ایستگاههای تلمبه ذخیرهای ندارند، در صورت وجود شرایط مناسب منابع، باید اولویت نیز داده شود.
۲. شرایط ساخت و ساز
۱. شرایط توپوگرافی
تحلیل شرایط توپوگرافی عمدتاً شامل هد آب، نسبت فاصله به ارتفاع و ظرفیت ذخیرهسازی مؤثر طبیعی مخازن بالایی و پایینی است. انرژی ذخیره شده در مخزن تلمبهای اساساً انرژی پتانسیل گرانشی آب است که برابر با حاصلضرب اختلاف ارتفاع و گرانش آب در مخزن میباشد. بنابراین برای ذخیره همان انرژی، یا اختلاف ارتفاع بین مخازن بالایی و پایینی را افزایش دهید، یا ظرفیت ذخیرهسازی تنظیمشده مخازن بالایی و پایینی تلمبهای را افزایش دهید.
در صورت برآورده شدن شرایط، مناسبتر است که اختلاف ارتفاع بیشتری بین مخازن بالایی و پایینی وجود داشته باشد که میتواند اندازه مخازن بالایی و پایینی و اندازه نیروگاه و تجهیزات الکترومکانیکی را کاهش داده و سرمایهگذاری پروژه را کاهش دهد. با این حال، با توجه به سطح تولید فعلی واحدهای تلمبه ذخیرهای، اختلاف ارتفاع خیلی زیاد نیز منجر به مشکلات بیشتر در تولید واحد میشود، بنابراین هر چه بزرگتر باشد، بهتر است. طبق تجربه مهندسی، افت کلی بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ متر است. به عنوان مثال، ارتفاع مجاز نیروگاه تلمبه ذخیرهای مقبره مینگ ۴۳۰ متر است؛ ارتفاع مجاز نیروگاه تلمبه ذخیرهای شیانجو ۴۴۷ متر است؛ ارتفاع مجاز نیروگاه تلمبه ذخیرهای تیانچی ۵۱۰ متر است؛ ارتفاع مجاز نیروگاه تلمبه ذخیرهای تیانهوانگپینگ ۵۲۶ متر است؛ ارتفاع مجاز نیروگاه تلمبه ذخیرهای زیلونگچی ۶۴۰ متر است؛ ارتفاع مجاز نیروگاه تلمبه ذخیرهای دانهوا ۶۵۵ متر است. در حال حاضر، نیروگاه تلمبه ذخیرهای چانگلونگشان با ارتفاع بهرهبرداری ۷۱۰ متر مکعب، بالاترین ارتفاع بهرهبرداری را دارد که در چین ساخته شده است؛ بالاترین ارتفاع بهرهبرداری از نیروگاه تلمبه ذخیرهای در حال ساخت، نیروگاه تلمبه ذخیرهای تیانتای با ارتفاع بهرهبرداری ۷۲۴ متر مکعب است.
نسبت فاصله به عمق، نسبت بین فاصله افقی و اختلاف ارتفاع بین مخازن بالایی و پایینی است. به طور کلی، مناسب است که کوچکتر باشد، که میتواند کمیت مهندسی سیستم انتقال آب را کاهش داده و در سرمایهگذاری مهندسی صرفهجویی کند. با این حال، طبق تجربه مهندسی، نسبت فاصله به ارتفاع خیلی کم میتواند به راحتی مشکلاتی مانند طرح مهندسی و شیبهای زیاد و تند ایجاد کند، بنابراین به طور کلی مناسب است که نسبت فاصله به ارتفاع بین 2 تا 10 باشد. به عنوان مثال، نسبت فاصله به ارتفاع ایستگاه ذخیره تلمبه چانگلونگشان 3.1 است؛ نسبت فاصله به ارتفاع ایستگاه ذخیره تلمبه هویژو 8.3 است.
وقتی زمین حوضههای مخزن بالا و پایین نسبتاً باز باشد، نیاز به ذخیرهسازی انرژی میتواند در ناحیه کوچکی از حوضه مخزن ایجاد شود. در غیر این صورت، لازم است مساحت حوضه مخزن گسترش یابد یا ظرفیت مخزن از طریق انبساط و حفاری تنظیم شود و اشغال زمین و کمیت مهندسی افزایش یابد. برای نیروگاههای تلمبه ذخیرهای با ظرفیت نصبشده ۱.۲ میلیون کیلووات و ساعات بهرهبرداری کامل ۶ ساعت، ظرفیت ذخیرهسازی برای تنظیم تولید برق به ترتیب حدود ۸ میلیون متر مکعب، ۷ میلیون متر مکعب و ۶ میلیون متر مکعب زمانی که ارتفاع آب ۴۰۰ متر، ۵۰۰ متر و ۶۰۰ متر باشد، نیاز است. بر این اساس، لازم است ظرفیت ذخیرهسازی مرده، ظرفیت ذخیرهسازی ذخیره از دست رفته آب و سایر عوامل نیز در نظر گرفته شود تا در نهایت ظرفیت ذخیرهسازی کل مخزن تعیین شود. برای برآورده کردن الزامات ظرفیت مخزن، باید با ایجاد سد یا گسترش حفاری در مخزن در ترکیب با زمین طبیعی، آن را ایجاد کرد.
علاوه بر این، حوضه آبریز مخزن بالایی عموماً کوچک است و کنترل سیل پروژه را میتوان با افزایش مناسب ارتفاع سد حل کرد. بنابراین، دره باریک در خروجی حوضه مخزن بالایی مکانی ایدهآل برای ساخت سد است که میتواند میزان پر شدن سد را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
۲. شرایط زمینشناسی
فقط کوههای سبز وقتی به شش سلسله اشاره میکنند، مانند دیوار هستند.
——یوان سادورا
شرایط زمینشناسی عمدتاً شامل پایداری ساختاری منطقهای، شرایط زمینشناسی مهندسی مخازن بالایی و پایینی و نواحی اتصال آنها، شرایط زمینشناسی مهندسی سیستم انتقال آب و تولید برق و مصالح ساختمانی طبیعی است.
سازههای نگهدارنده و تخلیه نیروگاه تلمبه ذخیرهای باید از گسلهای فعال دوری کنند و منطقه مخزن نباید دارای رانش زمین بزرگ، ریزش، جریانهای واریزهای و سایر پدیدههای نامطلوب زمینشناسی باشد. مغارهای زیرزمینی نیروگاه باید از تودههای سنگی ضعیف یا شکسته دوری کنند. هنگامی که از طریق طرح مهندسی نتوان از این شرایط اجتناب کرد، شرایط زمینشناسی، ساخت نیروگاه تلمبه ذخیرهای را محدود میکند.
حتی اگر نیروگاه تلمبه ذخیرهای از محدودیتهای فوق اجتناب کند، شرایط زمینشناسی نیز تأثیر زیادی بر هزینه پروژه دارد. به طور کلی، هرچه زلزله در منطقه پروژه نادرتر و سنگ سختتر باشد، برای کاهش هزینه ساخت نیروگاههای تلمبه ذخیرهای مساعدتر است.
با توجه به ویژگیهای ساختمانها و ویژگیهای بهرهبرداری از نیروگاه تلمبه ذخیرهای، مشکلات اصلی زمینشناسی مهندسی را میتوان به شرح زیر خلاصه کرد:
(1) در مقایسه با نیروگاههای متعارف، فضای بیشتری برای مقایسه و انتخاب محل نیروگاه و محل مخزن نیروگاههای تلمبه ذخیرهای وجود دارد. مکانهایی با شرایط زمینشناسی ضعیف یا عملیات مهندسی دشوار را میتوان از طریق کار زمینشناسی در مرحله بررسی محل نیروگاه و برنامهریزی نیروگاه حذف کرد. نقش اکتشافات زمینشناسی در این مرحله از اهمیت ویژهای برخوردار است.
با این حال، شگفتیها و عجایب جهان اغلب در خطر و دوری نهفته است، و آنچه نادرترین افراد است، بنابراین رسیدن به آن برای هر کسی که ارادهای داشته باشد، غیرممکن است.
——سلسله سونگ، وانگ آنشی
بررسی محل سد بالایی نیروگاه تلمبه ذخیرهای شیتای در استان آنهویی
(2) غارهای مهندسی زیرزمینی زیادی، بخشهای تونلی طویل با فشار بالا، فشار آب داخلی زیاد، دفن عمیق و مقیاس بزرگ وجود دارد. لازم است پایداری سنگ اطراف به طور کامل اثبات شود و روش حفاری، نوع تکیهگاه و پوشش، محدوده و عمق سنگ اطراف تونل تعیین شود.
(3) ظرفیت ذخیرهسازی مخزن ذخیره پمپشده عموماً کم است و هزینه پمپاژ در طول دوره بهرهبرداری بالا است، بنابراین میزان نشت مخزن بالایی باید به شدت کنترل شود. مخزن بالایی عمدتاً در بالای کوه واقع شده است و عموماً درههای مجاور کمارتفاع در اطراف آن وجود دارد. تعداد قابل توجهی از ایستگاهها در مناطقی با اشکال زمین کارست منفی انتخاب میشوند تا از زمینهای مساعد استفاده شود. مشکلات نشت دره مجاور مخزن و نشت کارست نسبتاً رایج است که باید بر آنها تمرکز شود و کیفیت ساخت باید به خوبی کنترل شود.
(4) توزیع مواد مورد استفاده برای پر کردن سد در حوضه مخزن نیروگاه تلمبه ذخیرهای، عامل کلیدی در تعیین میزان استفاده از منبع مواد است. هنگامی که ذخایر مواد مورد استفاده در ناحیه حفاری حوضه مخزن بالای سطح آب مرده، دقیقاً الزامات پر کردن سد را برآورده کند و هیچ ماده سلب سطحی وجود نداشته باشد، حالت ایدهآل تعادل حفاری و پر کردن منبع مواد حاصل میشود. هنگامی که ماده سلب سطحی ضخیم باشد، مشکل استفاده از مواد سلب روی سد را میتوان با تقسیم مواد سد حل کرد. بنابراین، ایجاد یک مدل زمینشناسی نسبتاً دقیق از مخازن بالا و پایین از طریق روشهای اکتشافی مؤثر برای طراحی تعادل حفاری و پر کردن حوضه مخزن بسیار مهم است.
(5) در طول بهرهبرداری از مخزن، بالا و پایین رفتن ناگهانی سطح آب مکرر و زیاد است و نحوه بهرهبرداری از نیروگاه تلمبه ذخیرهای تأثیر زیادی بر پایداری شیب دیواره مخزن دارد که الزامات بالاتری را برای شرایط زمینشناسی شیب دیواره مخزن مطرح میکند. هنگامی که الزامات ضریب ایمنی پایداری برآورده نشود، لازم است نسبت شیب حفاری کاهش یابد یا مقاومت تکیهگاه افزایش یابد که منجر به افزایش هزینههای مهندسی میشود.
(6) فونداسیون کل حوضچه مخزن ضد نشت نیروگاه تلمبه ذخیرهای الزامات بالایی برای تغییر شکل، زهکشی و یکنواختی دارد، به خصوص برای فونداسیون کل حوضچه مخزن ضد نشت در مناطق کارستی، ریزش کارست در کف مخزن، تغییر شکل ناهموار فونداسیون، جک زدن معکوس آب کارست، فشار منفی کارست، ریزش سربار فرورفتگی کارست و سایر موارد باید به اندازه کافی مورد توجه قرار گیرد.
(7) با توجه به اختلاف ارتفاع زیاد نیروگاه تلمبه ذخیرهای، واحد برگشتپذیر الزامات بالاتری برای کنترل محتوای رسوب عبوری از توربین دارد. لازم است به حفاظت و تصفیه زهکشی منبع جامد خندق در لبه عقبی شیب در ورودی و خروجی و ذخیره رسوبات فصل سیل توجه شود.
(8) نیروگاههای تلمبه ذخیرهای، سدهای بلند و مخازن بزرگ تشکیل نمیدهند. ارتفاع سد و شیبهای حفاریشده دستی اکثر مخازن بالایی و پایینی بیش از 150 متر نیست. مشکلات زمینشناسی مهندسی مربوط به پی سد و شیبهای بلند، در مقایسه با سدهای بلند و مخازن بزرگ نیروگاههای متعارف، کمتر قابل حل هستند.
۳. شرایط تشکیل انبار
مخازن بالایی و پایینی باید شرایط زمین مناسب برای سدسازی را داشته باشند. به طور کلی، بر اساس ظرفیت نصب شده ۱.۲ میلیون کیلووات و ساعات استفاده از تولید کامل برق ۶ ساعت، ارتفاع بهرهبرداری حدود ۴۰۰ تا ۵۰۰ متر در نظر گرفته میشود، یعنی ظرفیت ذخیرهسازی تنظیمشده مخازن آب تلمبهذخیرهای بالایی و پایینی حدود ۶ تا ۸ میلیون متر مکعب است. برخی از نیروگاههای تلمبهذخیرهای به طور طبیعی دارای "شکم" هستند. تشکیل ظرفیت مخزن از طریق سدسازی آسان است. در این حالت، میتوان از طریق سدسازی آن را مهار کرد. با این حال، برخی از نیروگاههای تلمبهذخیرهای ظرفیت ذخیرهسازی طبیعی کمی دارند و برای تشکیل ظرفیت ذخیرهسازی باید حفاری شوند. این امر دو مشکل ایجاد میکند، یکی هزینه توسعه نسبتاً بالا، دیگری این که ظرفیت ذخیرهسازی باید در مقادیر زیاد حفاری شود و ظرفیت ذخیرهسازی انرژی نیروگاه نباید خیلی زیاد باشد.
علاوه بر الزامات ظرفیت ذخیرهسازی، پروژه مخزن تلمبه ذخیرهای باید پیشگیری از نشت مخزن، حفاری و تعادل پر شدن خاک و سنگ، انتخاب نوع سد و غیره را نیز در نظر بگیرد و طرح طراحی را از طریق مقایسه جامع فنی و اقتصادی تعیین کند. به طور کلی، اگر بتوان مخزنی را با سدسازی تشکیل داد و پیشگیری از نشت موضعی اتخاذ شود، شرایط تشکیل مخزن نسبتاً خوب است (شکل 2.3-1 را ببینید)؛ اگر یک "حوضه" با مقدار زیادی حفاری تشکیل شود و نوع ضد نشت کل حوضه اتخاذ شود، شرایط تشکیل مخزن نسبتاً عمومی است (شکل 2.3-2 و 2.3-3 را ببینید).
به عنوان مثال، نیروگاه تلمبه ذخیرهای گوانگژو با شرایط تشکیل مخزن خوب، شرایط تشکیل مخزن بالایی و پایینی نسبتاً خوب است و مخزن را میتوان با سدسازی تشکیل داد، با ظرفیت مخزن بالایی 24.08 میلیون متر مکعب و ظرفیت مخزن پایینی 23.42 میلیون متر مکعب.
علاوه بر این، نیروگاه تلمبه ذخیرهای تیانهوانگپینگ به عنوان نمونه در نظر گرفته شده است. مخزن بالایی در فرورفتگی منبع خندق خندق فرعی در ساحل چپ رودخانه داکسی واقع شده است که توسط سد اصلی، چهار سد کمکی، ورودی/خروجی و کوههای اطراف مخزن احاطه شده است. سد اصلی در فرورفتگی انتهای جنوبی مخزن قرار دارد و سد کمکی در چهار گذرگاه در شرق، شمال، غرب و جنوب غربی قرار گرفته است. شرایط ذخیرهسازی متوسط است و ظرفیت کل ذخیرهسازی آن 9.12 میلیون متر مکعب است.
۴. شرایط منبع آب
نیروگاههای تلمبه ذخیرهای با نیروگاههای برق آبی معمولی متفاوت هستند، یعنی یک "حوضچه" از آب زلال بین مخازن بالایی و پایینی به عقب و جلو ریخته میشود. هنگام پمپاژ آب، آب از مخزن پایینی به مخزن بالایی ریخته میشود و هنگام تولید برق، آب از مخزن بالایی به مخزن پایینی پایین آورده میشود. بنابراین، مشکل منبع آب نیروگاه تلمبه ذخیرهای عمدتاً تأمین ذخیره اولیه آب است، یعنی ابتدا آب را در مخزن ذخیره میکند و حجم آب کاهش یافته به دلیل تبخیر و نشت در طول عملیات روزانه را تکمیل میکند. ظرفیت ذخیره تلمبه عموماً در حدود 10 میلیون متر مکعب است و الزامات حجم آب زیاد نیست. شرایط منبع آب در مناطقی با بارندگی زیاد و شبکههای رودخانهای متراکم، شرایط محدودکنندهای برای ساخت نیروگاههای تلمبه ذخیرهای نخواهد بود. با این حال، برای مناطق نسبتاً خشک مانند شمال غربی، وضعیت منبع آب به یک عامل محدودکننده مهم تبدیل شده است. برخی از مکانها شرایط توپوگرافی و زمینشناسی برای ساخت نیروگاه تلمبه ذخیرهای را دارند، اما ممکن است تا دهها کیلومتر منبع آبی برای ذخیره آب وجود نداشته باشد.
۳. شرایط خارجی
جوهره مسائل مهاجرت و محیط زیست، پرداختن به موضوع اشغال منابع عمومی و جبران خسارت است. این یک فرآیند برد-برد و چندبرد است.
۱. تملک زمین و اسکان مجدد برای ساخت و ساز
محدوده تملک زمین برای ساخت نیروگاه تلمبه ذخیرهای شامل منطقه طغیان مخزن بالا و پایین و منطقه ساخت پروژه آبی است. اگرچه در نیروگاه تلمبه ذخیرهای دو مخزن وجود دارد، اما به دلیل کوچک بودن مخازن و استفاده برخی از آنها از دریاچههای طبیعی یا مخازن موجود، محدوده تملک زمین برای ساخت و ساز اغلب بسیار کوچکتر از نیروگاههای آبی متعارف است. از آنجا که بیشتر حوضههای مخزن حفاری شدهاند، منطقه ساخت و ساز پروژه آبی اغلب شامل منطقه طغیان مخزن است، بنابراین نسبت منطقه ساخت پروژه آبی در محدوده تملک زمین ساخت پروژه بسیار بیشتر از نیروگاه آبی متعارف است.
ناحیه آبگرفتگی مخزن عمدتاً شامل ناحیه آبگرفتگی زیر سطح آب معمولی مخزن و همچنین ناحیه پسآب سیل و ناحیه تحت تأثیر مخزن است.
منطقه ساخت و ساز پروژه برق آبی عمدتاً شامل ساختمانهای پروژه برق آبی و منطقه مدیریت دائمی پروژه است. منطقه ساخت و ساز پروژه هاب به عنوان منطقه موقت و منطقه دائمی با توجه به هدف هر قطعه زمین تعیین میشود. زمین موقت پس از استفاده میتواند به کاربری اصلی خود بازگردد.
محدوده تملک زمین برای ساخت و ساز مشخص شده است و کار مهم بعدی، بررسی شاخصهای فیزیکی تملک زمین برای ساخت و ساز است تا «خود را بشناسید و دیگری را بشناسید». این کار عمدتاً برای بررسی کمیت، کیفیت، مالکیت و سایر ویژگیهای جمعیت، زمین، ساختمانها، سازهها، آثار فرهنگی و اماکن تاریخی، ذخایر معدنی و غیره در محدوده تملک زمین برای ساخت و ساز انجام میشود.
برای تصمیمگیری، نگرانی اصلی این است که آیا تملک زمین برای ساختوساز شامل عوامل حساس عمدهای مانند مقیاس و کمیت زمینهای کشاورزی دائمی، جنگلهای درجه یک رفاه عمومی، روستاها و شهرهای مهم، آثار فرهنگی و اماکن تاریخی مهم و ذخایر معدنی میشود یا خیر.
۲. حفاظت از محیط زیست
ساخت نیروگاههای تلمبه ذخیرهای باید با رعایت اصل «اولویت اکولوژیکی و توسعه سبز» انجام شود.
اجتناب از مناطق حساس زیستمحیطی پیشنیاز مهمی برای امکانپذیری پروژه است. مناطق حساس زیستمحیطی به انواع مناطق حفاظتی در تمام سطوح تعیینشده طبق قانون و مناطقی که بهطور خاص به تأثیر زیستمحیطی پروژه ساختمانی حساس هستند، اشاره دارد. هنگام انتخاب مکانها، ابتدا باید مناطق حساس زیستمحیطی بررسی و از آنها اجتناب شود، که عمدتاً شامل خطوط قرمز حفاظت از محیط زیست، پارکهای ملی، ذخایر طبیعی، نقاط دیدنی، مکانهای میراث فرهنگی و طبیعی جهان، مناطق حفاظت از منابع آب آشامیدنی، پارکهای جنگلی، پارکهای زمینشناسی، پارکهای تالابی، منطقه حفاظت از منابع ژرمپلاسم آبی و غیره میشود. علاوه بر این، لازم است انطباق و هماهنگی بین مکان و برنامهریزیهای مربوطه مانند فضای زمین، ساختوساز شهری و روستایی و «سه خط و یک خط» نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.
اقدامات حفاظت از محیط زیست، اقدامات مهمی برای کاهش اثرات زیستمحیطی هستند. اگر پروژه شامل مناطق حساس زیستمحیطی نباشد، اساساً از منظر حفاظت از محیط زیست امکانپذیر است، اما ساخت پروژه به ناچار تأثیر خاصی بر محیط آب، گاز، صدا و محیط زیست خواهد داشت و برای حذف یا کاهش اثرات نامطلوب، باید مجموعهای از اقدامات هدفمند مانند تصفیه فاضلاب تولیدی و فاضلاب خانگی و تخلیه جریان زیستمحیطی انجام شود.
محوطهسازی راهی مهم برای دستیابی به توسعه باکیفیت پمپاژ و ذخیرهسازی است. نیروگاههای پمپاژ و ذخیرهسازی عموماً در مناطق کوهستانی و تپهای با محیط زیست خوب واقع شدهاند. پس از اتمام پروژه، دو مخزن تشکیل خواهد شد. پس از مرمت اکولوژیکی و محوطهسازی، میتوان آنها را در نقاط دیدنی یا جاذبههای گردشگری گنجاند تا به توسعه هماهنگ نیروگاه و محیط زیست دست یافت. اجرای مفهوم "آب سبز و کوههای سبز، کوههای طلایی و کوههای نقرهای هستند". به عنوان مثال، نیروگاه تلمبه ذخیرهای ژجیانگ چانگلونگشان در مرکز دیدنی استان تیانهوانگپینگ - جیانگنان تیانچی - و نیروگاه تلمبه ذخیرهای کوجیانگ در منطقه حفاظت سطح سوم استان لانکشان-ووشیجیانگ گنجانده شده است.
۴، طراحی مهندسی
طراحی مهندسی نیروگاه تلمبه ذخیرهای عمدتاً شامل مقیاس پروژه، سازههای هیدرولیکی، طراحی سازمان ساخت و ساز، سازههای الکترومکانیکی و فلزی و غیره میشود.
۱. مقیاس پروژه
مقیاس مهندسی نیروگاه تلمبه ذخیرهای عمدتاً شامل ظرفیت نصبشده، تعداد ساعات کامل مداوم، سطح مشخصه اصلی آب مخزن و سایر پارامترها میشود.
انتخاب ظرفیت نصبشده و تعداد ساعات کامل مداوم نیروگاه تلمبه ذخیرهای باید هم نیاز و هم امکان را در نظر بگیرد. نیاز به تقاضای سیستم برق اشاره دارد و ممکن است به شرایط ساخت خود نیروگاه نیز اشاره داشته باشد. روش کلی مبتنی بر تجزیه و تحلیل موقعیت عملکردی سیستمهای مختلف برق برای نیروگاههای تلمبه ذخیرهای و الزامات سیستم برق برای تعداد ساعات کامل مداوم است تا بتوان به طور منطقی طرح ظرفیت نصبشده و تعداد ساعات کامل مداوم را ترسیم کرد و ظرفیت نصبشده و تعداد ساعات کامل مداوم را از طریق شبیهسازی تولید برق و مقایسه جامع فنی و اقتصادی انتخاب کرد.
در عمل، یک روش ساده برای برنامهریزی اولیه ظرفیت نصبشده و ساعات بهرهبرداری کامل، تعیین ظرفیت واحد بر اساس محدوده هد آب و سپس تعیین کل ظرفیت نصبشده و ساعات بهرهبرداری کامل بر اساس انرژی ذخیرهسازی طبیعی مخزن تلمبهای است. در حال حاضر، در محدوده افت سطح آب ۳۰۰ تا ۵۰۰ متر، فناوری طراحی و ساخت واحد با ظرفیت نامی ۳۰۰۰۰۰ کیلووات به بلوغ رسیده، شرایط بهرهبرداری پایدار خوب و تجربه مهندسی غنی است (به همین دلیل است که ظرفیت نصبشده اکثر نیروگاههای تلمبهای در حال ساخت، با در نظر گرفتن الزامات طرح غیرمتمرکز، عموماً عدد زوجی از ۳۰۰۰۰۰ کیلووات است و در نهایت اکثریت ۱.۲ میلیون کیلووات است). پس از انتخاب اولیه ظرفیت واحد، ذخیره انرژی طبیعی نیروگاه تلمبهای بر اساس شرایط توپوگرافی و زمینشناسی مخازن بالایی و پایینی و افت هد تولید برق و شرایط پمپاژ تجزیه و تحلیل میشود. برای مثال، از طریق تحلیل اولیه، اگر میانگین افت سطح آب بین مخازن بالایی و پایینی یک نیروگاه تلمبه ذخیرهای حدود ۴۵۰ متر باشد، انتخاب ۳۰۰۰۰۰ کیلووات ظرفیت واحد مناسب است؛ انرژی ذخیره طبیعی مخازن بالایی و پایینی حدود ۶.۶ میلیون کیلووات ساعت است، بنابراین میتوان چهار واحد را در نظر گرفت، یعنی کل ظرفیت نصب شده ۱.۲ میلیون کیلووات است؛ با در نظر گرفتن تقاضای سیستم برق، پس از مقداری توسعه و حفاری مخزن بر اساس شرایط طبیعی، کل ذخیره انرژی به ۷.۲ میلیون کیلووات ساعت خواهد رسید که مربوط به ۶ ساعت تولید مداوم برق کامل است.
سطح آب مشخصه مخزن عمدتاً شامل سطح آب معمولی، سطح آب مرده و سطح سیلاب است. عموماً سطح آب مشخصه این مخازن پس از انتخاب تعداد ساعات کامل مداوم و ظرفیت نصب شده انتخاب میشود.
۲. سازههای هیدرولیکی
روبروی ما رودخانه خروشان است و پشت سرمان نورهای درخشان. زندگی ما اینگونه است، جنگیدن و دویدن به جلو.
——آهنگ سازندگان حفاظت از آب
سازههای هیدرولیکی برای ذخیره تلمبهای عموماً شامل مخزن بالایی، مخزن پایینی، سیستم انتقال آب، نیروگاه زیرزمینی و ایستگاه سوئیچ هستند. نکته کلیدی در طراحی مخازن آب بالایی و پایینی، دستیابی به ظرفیت ذخیرهسازی بالا با حداقل هزینه مهندسی است. اکثر مخازن بالایی ترکیبی از حفاری و سدسازی را اتخاذ میکنند و اکثر آنها سدهای سنگریزه ای سطحی هستند. با توجه به شرایط زمینشناسی، نشت مخزن نیروگاه ذخیره تلمبهای را میتوان با استفاده از جلوگیری از نشت کل مخزن و جلوگیری از نشت پردهای در اطراف مخزن حل کرد. مواد جلوگیری از نشت میتوانند صفحه رویه بتن آسفالتی، ژئوممبران، پتوی رسی و غیره باشند.
نمودار شماتیک نیروگاه تلمبه ذخیرهای
هنگامی که باید کل سیستم جلوگیری از نشت مخزن برای مخزن نیروگاه تلمبه ذخیرهای اتخاذ شود، باید فرم جلوگیری از نشت سد و فرم جلوگیری از نشت مخزن به عنوان یک کل در نظر گرفته شوند تا از عملیات مشترک بین سازههای مختلف جلوگیری از نشت تا حد امکان جلوگیری یا کاهش یابد و قابلیت اطمینان بهبود یابد. کل حوضه مخزن با خاکریز زیاد باید برای جلوگیری از نشت در کف مخزن استفاده شود. سازه جلوگیری از نشت در کف مخزن باید برای تغییر شکلهای بزرگ یا تغییر شکلهای ناهموار ناشی از خاکریز زیاد مناسب باشد.
هد آب نیروگاه تلمبه ذخیرهای بالا است و فشار وارده توسط سازه کانال آب زیاد است. با توجه به هد آب، شرایط زمینشناسی سنگهای اطراف، اندازه لوله دوشاخه و غیره، میتوان از پوشش فولادی، پوشش بتن مسلح و سایر روشها استفاده کرد.
علاوه بر این، برای اطمینان از ایمنی کنترل سیل نیروگاه، نیروگاه تلمبه ذخیرهای نیاز به ساماندهی سازههای تخلیه سیل و غیره نیز دارد که در اینجا به تفصیل به آنها پرداخته نخواهد شد.
۳. طراحی سازمان ساخت و ساز
وظایف اصلی طراحی سازمان ساخت و ساز نیروگاه تلمبه ذخیرهای شامل موارد زیر است: مطالعه شرایط ساخت پروژه، انحراف ساخت و ساز، برنامهریزی منابع مواد، ساخت و ساز اصلی پروژه، حمل و نقل ساخت و ساز، تأسیسات کارخانه ساخت و ساز، طرح کلی ساخت و ساز، برنامه کلی ساخت و ساز (دوره ساخت و ساز) و غیره.
در کار طراحی، باید از شرایط توپوگرافی و زمینشناسی محل ایستگاه نهایت استفاده را ببریم، شرایط ساخت و ساز و طرح طراحی مهندسی را با هم ترکیب کنیم و با در نظر گرفتن اصل استفاده فشرده و اقتصادی از زمین، ابتدا طرح ساخت مهندسی، تعادل عملیات خاکی و طرح کلی ساخت و ساز را تدوین کنیم تا اشغال زمینهای زراعی به حداقل برسد و هزینه پروژه کاهش یابد.
به عنوان یک کشور بزرگ در زمینه ساخت و ساز، مدیریت ساخت و ساز و سطح ساخت و ساز چین در جهان مشهور است. در سالهای اخیر، پمپهای ذخیرهای چین اکتشافات مفید بسیاری در زمینه ساخت و ساز سبز، تحقیق و توسعه و کاربرد تجهیزات کلیدی و ساخت و ساز هوشمند انجام دادهاند. برخی از فناوریهای ساخت و ساز به سطح بینالمللی رسیده یا پیشرفت کردهاند. این امر عمدتاً در فناوری ساخت سد که به طور فزایندهای بالغ میشود، پیشرفت جدید فناوری ساخت لولههای دوشاخه فشار بالا، تعداد زیادی از شیوههای موفق حفاری گروهی و فناوری پشتیبانی غارهای زیرزمینی نیروگاه در شرایط پیچیده زمینشناسی، نوآوری مداوم فناوری و تجهیزات ساخت شفتهای شیبدار، دستاوردهای قابل توجه ساخت و ساز مکانیزه و هوشمند و پیشرفت TBM در ساخت تونل منعکس شده است.
۴. سازه الکترومکانیکی و فلزی
واحدهای ذخیره برگشتپذیر جریان مختلط تک مرحلهای با شفت عمودی عموماً در نیروگاههای تلمبه ذخیرهای استفاده میشوند. از نظر توسعه هیدرولیکی توربینهای پمپ، چین ظرفیت طراحی و ساخت توربینهای پمپ با ارتفاع مقطع ۷۰۰ متر و ظرفیت ۴۰۰۰۰۰ کیلووات در هر واحد، و همچنین طراحی، ساخت، نصب، راهاندازی و تولید بسیاری از واحدهای ذخیره با ارتفاع مقطع ۱۰۰-۷۰۰ متر و ظرفیت ۴۰۰۰۰۰ کیلووات یا کمتر در هر واحد را دارد. از نظر ارتفاع آب نیروگاه، ارتفاع آب نامی نیروگاههای تلمبه ذخیرهای جیلین دانهوا، گوانگدونگ یانگجیانگ و ژجیانگ چانگلونگشان در حال ساخت، همگی بیش از ۶۵۰ متر هستند که در صدر جهان قرار دارند. ارتفاع آب نامی تأیید شده نیروگاه تلمبه ذخیرهای ژجیانگ تیانتای ۷۲۴ متر است که بالاترین ارتفاع آب نامی نیروگاه تلمبه ذخیرهای در جهان است. سختی کلی طراحی و ساخت این واحد در سطح پیشرو در جهان است. در توسعه موتورهای ژنراتور، موتورهای ژنراتور بزرگ نیروگاههای تلمبه ذخیرهای ساخته شده و در حال ساخت در چین، موتورهای سنکرون برگشتپذیر، شفت عمودی، سه فاز، کاملاً خنک شونده با هوا هستند. دو واحد نیروگاه تلمبه ذخیرهای ژجیانگ چانگلونگشان با سرعت نامی ۶۰۰ دور در دقیقه و ظرفیت نامی ۳۵۰۰۰۰ کیلووات وجود دارد. برخی از واحدهای نیروگاه تلمبه ذخیرهای گوانگدونگ یانگجیانگ با سرعت نامی ۵۰۰ دور در دقیقه و ظرفیت نامی ۴۰۰۰۰۰ کیلووات به بهرهبرداری رسیدهاند. ظرفیت کلی تولید موتورهای ژنراتور به سطح پیشرفته جهانی رسیده است. علاوه بر این، سازههای الکترومکانیکی و فلزی نیز شامل ماشینآلات هیدرولیک، مهندسی برق، کنترل و حفاظت، سازههای فلزی و جنبههای دیگری هستند که در اینجا تکرار نخواهند شد.
تولید تجهیزات نیروگاههای تلمبه ذخیرهای در چین به سرعت در جهت هد آب بالا، ظرفیت بالا، قابلیت اطمینان بالا، برد وسیع، سرعت متغیر و بومیسازی در حال توسعه است.
۵، شاخصهای اقتصادی
شرایط ساخت و ساز و تأثیر خارجی یک پروژه تلمبه ذخیرهای، پس از تعیین طرح طراحی پروژه، در نهایت عمدتاً در یک شاخص، یعنی سرمایهگذاری استاتیک به ازای هر کیلووات پروژه، منعکس میشود. هرچه سرمایهگذاری استاتیک به ازای هر کیلووات کمتر باشد، اقتصاد پروژه بهتر است.
تفاوتهای فردی در شرایط ساخت نیروگاههای تلمبه ذخیرهای آشکار است. سرمایهگذاری ثابت به ازای هر کیلووات ارتباط نزدیکی با شرایط ساخت و ظرفیت نصبشده پروژه دارد. در سال 2021، چین 11 نیروگاه تلمبه ذخیرهای را با میانگین سرمایهگذاری ثابت 5367 یوان به ازای هر کیلووات تصویب کرد؛ 14 پروژه مطالعات پیشامکانسنجی را تکمیل کردهاند و میانگین سرمایهگذاری ثابت به ازای هر کیلووات 5425 یوان به ازای هر کیلووات است.
طبق آمار اولیه، سرمایهگذاری ثابت به ازای هر کیلووات در پروژههای بزرگ تلمبه ذخیرهای که در سال ۲۰۲۲ در دست اقدام اولیه هستند، عموماً بین ۵۰۰۰ تا ۷۰۰۰ یوان به ازای هر کیلووات است. با توجه به شرایط مختلف زمینشناسی منطقهای، میانگین سطح سرمایهگذاری ثابت به ازای هر کیلووات انرژی تلمبه ذخیرهای در مناطق مختلف بسیار متفاوت است. به طور کلی، شرایط ساخت نیروگاهها در جنوب، شرق و مرکز چین نسبتاً خوب است و سرمایهگذاری ثابت به ازای هر کیلووات نسبتاً پایین است. به دلیل شرایط نامناسب زمینشناسی مهندسی و شرایط نامناسب منابع آب، سطح هزینه واحد در منطقه شمال غربی در مقایسه با سایر مناطق چین نسبتاً بالا است.
برای تصمیمات سرمایهگذاری، باید روی سرمایهگذاری ثابت به ازای هر کیلووات پروژه تمرکز کنیم، اما نمیتوانیم فقط در مورد قهرمان سرمایهگذاری ثابت به ازای هر کیلووات صحبت کنیم، در غیر این صورت ممکن است منجر به انگیزه شرکتها برای گسترش کورکورانه مقیاس شود. این امر عمدتاً در جنبههای زیر منعکس میشود:
ابتدا، ظرفیت نصبشدهای که در مرحله برنامهریزی پیشنهاد شده بود را افزایش دهید. باید نگاهی دیالکتیکی به این وضعیت داشته باشیم. به عنوان مثال، پروژهای را در نظر بگیرید که در ابتدای مرحله برنامهریزی، ظرفیت نصبشده برنامهریزیشده آن ۱.۲ میلیون کیلووات است و ترکیب واحدهای آن شامل چهار واحد ۳۰۰۰۰۰ کیلوواتی است. اگر محدوده هد آب مناسب باشد و با پیشرفت فناوری، شرایط انتخاب ۳۵۰۰۰۰ کیلووات از یک دستگاه واحد فراهم باشد، پس از مقایسه جامع فنی و اقتصادی، ۱.۴ میلیون کیلووات میتواند به عنوان طرح نمونه در مرحله پیش امکانسنجی توصیه شود. با این حال، اگر ۴ واحد ۳۰۰۰۰۰ کیلوواتی برنامهریزیشده اولیه اکنون برای افزایش ۲ واحد به ۶ واحد ۳۰۰۰۰۰ کیلوواتی در نظر گرفته شوند، یعنی ظرفیت نصبشده نیروگاه از ۱.۲ میلیون کیلووات به ۱.۸ میلیون کیلووات افزایش یابد، عموماً اعتقاد بر این است که این تغییر جهتگیری عملکردی پروژه را تغییر داده است و باید انطباق برنامهریزی، نیازهای سیستم برق، شرایط ساخت پروژه و سایر عوامل را به طور جامع در نظر گرفت. به طور کلی، افزایش تعداد واحدها باید در محدوده تعدیل برنامهریزی قرار گیرد.
مورد دوم، کاهش ساعات استفاده کامل است. اگر انرژی پمپ-ذخیره با یک بانک شارژ مقایسه شود، آنگاه میتوان از ظرفیت نصب شده به عنوان توان خروجی استفاده کرد و ساعات استفاده کامل، مدت زمانی است که میتوان از بانک برق استفاده کرد. برای نیروگاههای پمپ-ذخیره، هنگامی که انرژی ذخیره شده یکسان است، میتوان ساعات استفاده کامل و ظرفیت نصب شده را به طور جامع مقایسه کرد. در حال حاضر، با توجه به نیازهای سیستم برق، ساعات استفاده کامل تنظیم شده روزانه پمپ-ذخیره 6 ساعت در نظر گرفته میشود. اگر شرایط ساخت نیروگاه خوب باشد، مناسب است که ساعات استفاده کامل واحد را با هزینه کم به طور مناسب افزایش داد. با همان سرمایهگذاری استاتیک به ازای هر کیلووات، نیروگاهی که ساعات استفاده کامل بالاتری دارد، میتواند نقش بیشتری در سیستم ایفا کند. با این حال، این ایده وجود داشته است که ظرفیت نصب شده به طور قابل توجهی افزایش یابد (1.2 میلیون کیلووات → 1.8 میلیون کیلووات) و ساعات استفاده از ظرفیت کامل کاهش یابد (6 ساعت → 4 ساعت). به این ترتیب، اگرچه سرمایهگذاری استاتیک به ازای هر کیلووات میتواند به میزان زیادی کاهش یابد، اما برای سیستم، زمان بهرهبرداری کوتاه نمیتواند تقاضای سیستم را برآورده کند و نقش آن در شبکه برق نیز به میزان زیادی کاهش خواهد یافت.
زمان ارسال: ۸ مارس ۲۰۲۳
