Pumppuvoimalaitos on laajamittaisen energian varastoinnin laajimmin käytetty ja kehittynein teknologia, ja voimalaitoksen asennettu kapasiteetti voi olla gigawattitasoa. Tällä hetkellä se on maailman kehittynein pumppausvoimalaitos.
Pumppuvoimalaitoksella on kypsä ja vakaa teknologia ja laaja-alaiset edut. Sitä käytetään usein huippukuormituksen vähentämiseen ja valmiustilaan. Pumppuvoimalaitos on laajimmin käytetty ja kypsä teknologia laajamittaisessa energian varastoinnissa, ja voimalaitoksen asennettu kapasiteetti voi saavuttaa gigawattitason.
Kiinan energiatutkimusyhdistyksen energian varastoinnin ammattikomitean epätäydellisten tilastojen mukaan pumppausvoimalaitoksista maailman kehittynein ja suurimman asennetun kapasiteetin omaavista pumppuvesivoimalaitoksista on tällä hetkellä kyse. Vuoteen 2019 mennessä maailmanlaajuinen energian varastointikapasiteetti oli noussut 180 miljoonaan kWh:iin ja pumppausvoimalaitosten asennettu kapasiteetti ylitti 170 miljoonaa kWh, mikä vastaa 94 %:a maailman energian varastoinnista.
Pumppuvoimalaitos käyttää sähköjärjestelmän alhaisen kuormituksen tehoa veden pumppaamiseen korkeammalle varastointipaikkaan ja veden purkamiseen sähköntuotantoon huippukuormituksen aikana. Kun kuormitus on alhainen, pumppausvoimalaitos on käyttäjä; huippukuormituksen aikana se on voimalaitos.
Pumppuvoimalaitoksen yksiköllä on kaksi perustoimintoa: pumppaus ja sähköntuotanto. Yksikkö toimii hydraulisenä turbiinina sähköjärjestelmän huippukuormituksen aikana. Hydrauliturbiinin ohjaussiiven aukkoa säädetään säätöjärjestelmän avulla, jolloin veden potentiaalienergia muunnetaan yksikön pyörimisen mekaaniseksi energiaksi, ja sitten mekaaninen energia muunnetaan sähköenergiaksi generaattorin avulla.
Kun sähköjärjestelmän kuormitus on alhainen, sitä käytetään vesipumppuna. Alimmassa kohdassa olevaa sähköenergiaa käytetään veden pumppaamiseen alemmasta säiliöstä ylempään säiliöön. Säätöjärjestelmän automaattisen säädön avulla ohjaussiiven aukko säätyy automaattisesti pumpun pään mukaan, ja sähköenergia muunnetaan veden potentiaalienergiaksi varastointia varten.
Pumppuvoimalaitos vastaa pääasiassa sähköjärjestelmän kuormituksen huippuarvon alentamisesta, taajuusmoduloinnista, hätävalmiustilasta ja pimeäkäynnistyksestä, mikä voi parantaa ja tasapainottaa sähköjärjestelmän kuormitusta, parantaa sähkönsyötön laatua ja sähköjärjestelmän taloudellisia hyötyjä. Se on myös sähköverkon turvallisen, taloudellisen ja vakaan toiminnan varmistava tukipilari. Pumppuvoimalaitosta kutsutaan sähköverkon turvallisen käytön "vakauttajaksi", "säätimeksi" ja "tasapainottajaksi".
Pumppuvoimalaitosten kehitystrendit maailmassa ovat suuri nostokorkeus, suuri kapasiteetti ja suuri nopeus. Suuri vedenkorkeus tarkoittaa, että yksikkö kehittyy suurempaan vedenkorkeuteen. Suuri kapasiteetti tarkoittaa, että yksittäisen yksikön kapasiteetti kasvaa. Suuri nopeus tarkoittaa, että yksikkö omaksuu suuremman ominaisnopeuden.
Rakenne ja ominaisuudet
Pumppuvoimalaitoksen päärakennuksiin kuuluvat yleensä yläallas, alaallas, vedensiirtojärjestelmä, voimalaitos ja muut erikoisrakennukset. Perinteisiin vesivoimalaitoksiin verrattuna pumppausvoimalaitosten hydraulisilla rakenteilla on seuraavat pääominaisuudet:
Vesivarastoja on kaksi. Verrattuna saman asennetun kapasiteetin omaaviin perinteisiin vesivoimalaitoksiin, pumppausvoimalaitosten vesivarastokapasiteetti on yleensä pieni.
Säiliön vedenpinta vaihtelee suuresti ja nousee ja laskee usein. Jotta sähköverkon huippujen höyläys ja laaksojen täyttö onnistuvat, pumppuvoimalaitoksen säiliön vedenpinnan päivittäinen vaihteluväli on yleensä suuri, yleensä yli 10–20 m, ja joissakin vesivoimalaitoksissa se voi olla 30–40 m, ja säiliön vedenpinnan vaihtelunopeus on nopea, yleensä jopa 5–8 m/h tai jopa 8–10 m/h.
Vesivaraston tihkumisenestovaatimukset ovat korkeat. Jos puhdas pumppausvoimalaitos menettää paljon vettä ylemmän säiliön vuodon vuoksi, voimalaitoksen sähköntuotanto vähenee. Siksi vesivaraston tihkumisenestovaatimukset ovat korkeat. Samalla säiliön tihkumisenestolle asetetaan korkeammat vaatimukset, jotta estettäisiin projektialueen hydrogeologisten olosuhteiden heikkeneminen, tihkumisen aiheuttamat vauriot ja keskittyneet vuodot.
Vedenkorkeus on korkea. Pumppuvoimalaitoksen vedenkorkeus on yleensä korkea, enimmäkseen 200–800 m. Jixin pumppausvoimalaitos, jonka kokonaiskapasiteetti on 1,8 miljoonaa kW, on Kiinan ensimmäinen 650 metrin korkeusosuushanke, ja Dunhuan pumppausvoimalaitos, jonka kokonaiskapasiteetti on 1,4 miljoonaa kW, on Kiinan ensimmäinen 700 metrin korkeusosuushanke. Pumppuvoimalaitosten teknisen tason jatkuvan kehityksen myötä suuren korkeusosuuden ja suuren kapasiteetin vesivoimalaitosten määrä Kiinassa kasvaa jatkuvasti.
Yksikön asennuskorkeus on alhainen. Voimalaitokseen kohdistuvan kelluvuuden ja tihkumisen vaikutuksen voittamiseksi suuret pumppuvoimalaitokset, jotka on rakennettu kotimaassa ja ulkomailla, ovat viime vuosina enimmäkseen omaksuneet maanalaisten voimalaitosten muodon.
Julkaisuaika: 25. huhtikuuta 2022
