Kiinan ilmatieteen laitos sanoi, että ilmaston lämpenemisen pahentaman ilmastojärjestelmän epävarmuuden vuoksi Kiinan äärimmäisen korkeat lämpötilat ja rankkasateet ovat yleistymässä ja voimistuneet.
Teollisen vallankumouksen jälkeen ihmisen toiminnan tuottamat kasvihuonekaasut ovat aiheuttaneet poikkeuksellisen korkeita maapallon lämpötiloja, nostaneet merenpintaa ja aiheuttaneet äärimmäisiä sääilmiöitä, kuten rankkasateita, tulvia ja kuivuutta, joita on esiintynyt eri alueilla tiheämmin ja useammin.
Maailman terveysjärjestö WHO huomautti, että nousevat maapallon lämpötilat ja fossiilisten polttoaineiden liiallinen polttaminen ovat tulleet yhdeksi suurimmista uhkista ihmisten terveydelle. Lämpöhalvauksen, sydän- ja verisuonitautien uhan lisäksi ilmastonmuutos voi pahentaa yli 50 %:a tunnetuista ihmisen patogeeneistä.
Ilmastonmuutos on ihmiskunnan nykyajan merkittävä haaste. Merkittävänä kasvihuonekaasupäästöjen tuottajana Kiina ilmoitti vuonna 2020 "hiilihuipun ja hiilineutraaliuden" tavoitteesta, antoi juhlallisen sitoumuksen kansainväliselle yhteisölle, osoitti suurmaan vastuullisuutta ja sitoutumista ja heijasteli myös maan kiireellistä tarvetta edistää taloudellisen rakenteen muutosta ja parantamista sekä ihmisen ja luonnon harmonista rinnakkaiseloa.
Sähköjärjestelmän turbulenssihaasteet
Energia-ala on tarkkaan seurattu taistelukenttä "kaksoishiilen" toteuttamisessa.
Jokaista yhden celsiusasteen nousua kohden maapallon keskilämpötilassa kivihiili vaikuttaa yli 0,3 celsiusasteeseen. Energiavallankumouksen edistämiseksi on välttämätöntä hillitä fossiilisen energian kulutusta ja nopeuttaa uuden energiajärjestelmän rakentamista. Vuosina 2022–2023 Kiina antoi yli 120 ”kaksoishiilen” politiikkaa, joissa korostettiin erityisesti uusiutuvan energian kehittämisen ja hyödyntämisen keskeistä tukea.
Vahvan politiikan edistämisen ansiosta Kiinasta on tullut maailman suurin uusiutuvan ja uusiutuvan energian käyttäjä. Kansallisen energiahallinnon tietojen mukaan vuoden 2024 ensimmäisellä puoliskolla maan uusiutuvan energian tuotantokapasiteetti oli 134 miljoonaa kilowattia, mikä on 88 % uudesta asennetusta kapasiteetista; uusiutuvan energian tuotanto oli 1,56 biljoonaa kilowattituntia, mikä on noin 35 % koko sähköntuotannosta.
Sähköverkkoon kytketään yhä enemmän tuulivoimaa ja aurinkosähköä, mikä tuo puhtaampaa vihreää sähköä ihmisten tuotantoon ja elämään, mutta myös haastaa sähköverkon perinteisen toimintatavan.
Perinteinen sähköverkon virransyöttötila on välitön ja suunniteltu. Kun kytket virran päälle, se tarkoittaa, että joku on laskenut tarpeesi etukäteen ja tuottaa sinulle sähköä samaan aikaan jossain. Voimalaitoksen tehontuotantokäyrä ja siirtokanavan tehonsiirtokäyrä suunnitellaan etukäteen historiatietojen perusteella. Vaikka sähkön kysyntä kasvaisi äkillisesti, kysyntään voidaan vastata ajoissa käynnistämällä varavoimalaitokset, jotta sähköverkkojärjestelmän toiminta on turvallista ja vakaata.
Tuulivoiman ja aurinkosähkön käyttöönoton myötä sähkön tuotantoaika ja -määrä määräytyvät kuitenkin sään mukaan, ja sitä on vaikea suunnitella. Kun sääolosuhteet ovat hyvät, uudet energiayksiköt toimivat täydellä kapasiteetilla ja tuottavat paljon vihreää sähköä, mutta jos kysyntä ei kasva, tätä sähköä ei voida liittää internetiin. Kun sähkön kysyntä on voimakasta, sattuu olemaan sateista ja pilvistä, tuuliturbiinit eivät käynnisty, aurinkopaneelit eivät lämpene ja sähkökatkoksia esiintyy.
Aiemmin tuuli- ja valovoiman käytöstä luopuminen Gansussa, Xinjiangissa ja muissa uusissa energiaprovinsseissa liittyi alueen kausittaiseen sähköpulaan ja sähköverkon kyvyttömyyteen absorboida sitä ajoissa. Puhtaan energian hallitsemattomuus tuo haasteita sähköverkon ohjaukselle ja lisää sähköjärjestelmän käyttöriskejä. Nykyään, kun ihmiset ovat erittäin riippuvaisia vakaasta sähkönjakelusta tuotannon ja elämän kannalta, sähköntuotannon ja -kulutuksen välinen epäsuhdas aiheuttaa vakavia taloudellisia ja sosiaalisia vaikutuksia.
Uuden energian asennetun kapasiteetin ja todellisen sähköntuotannon välillä on tietty ero, eivätkä käyttäjien tehontarve ja voimalaitosten tuottama sähkö voi saavuttaa "lähde seuraa kuormaa" -periaatetta ja "dynaamista tasapainoa". "Tuore" sähkö on käytettävä ajallaan tai varastoitava, mikä on välttämätön edellytys hyvin organisoidun sähköverkon vakaalle toiminnalle. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi on tarkan puhtaan energian ennustusmallin rakentamisen lisäksi, joka perustuu säätietojen ja historiallisen sähköntuotantodatan tarkkaan analysointiin, myös lisättävä sähköjärjestelmän lähetysjärjestelmiin joustavuutta esimerkiksi energian varastointijärjestelmien ja virtuaalivoimalaitosten kaltaisten työkalujen avulla. Maa korostaa "uuden energiajärjestelmän suunnittelun ja rakentamisen nopeuttamista", ja energian varastointi on välttämätön teknologia.
”Vihreä pankki” uudessa energiajärjestelmässä
Energiavallankumouksen myötä pumppausvoimalaitosten tärkeä rooli on tullut yhä merkittävämmäksi. Tämä 1800-luvun lopulla syntynyt teknologia rakennettiin alun perin säätelemään jokien kausittaisia vesivaroja sähkön tuottamiseksi. Se on kehittynyt nopeasti ja kypsynyt vähitellen kiihtyvän teollistumisen ja ydinvoimaloiden rakentamisen taustalla.
Sen periaate on hyvin yksinkertainen. Vuorelle ja vuoren juurelle rakennetaan kaksi säiliötä. Yön tai viikonlopun koittaessa sähkön kysyntä laskee, ja halpaa ja ylijäämäistä sähköä käytetään veden pumppaamiseen ylävirran säiliöön. Kun sähkönkulutus on huipussaan, vesi vapautetaan sähkön tuottamiseksi, jotta sähköä voidaan säätää ja jakaa ajassa ja paikassa.
Sata vuotta vanhana energian varastointitekniikkana pumppausvarastointi on saanut uuden tehtävän "kaksoishiilen" prosessissa. Kun aurinkosähkön ja tuulivoiman sähköntuotantokapasiteetti on vahva ja käyttäjän sähkönkulutus vähenee, pumppausvarastointi voi varastoida ylimääräistä sähköä. Kun sähkönkulutus kasvaa, sähköä vapautetaan auttamaan sähköverkkoa saavuttamaan kysynnän ja tarjonnan tasapaino.
Se on joustava ja luotettava, ja siinä on nopea käynnistys ja pysäytys. Käynnistyksestä täyden kuormituksen sähköntuotantoon kuluu alle 4 minuuttia. Jos sähköverkossa tapahtuu laajamittainen onnettomuus, pumppuvoimalaitos voi käynnistyä nopeasti ja palauttaa sähkönsyötön verkkoon. Sitä pidetään viimeisenä "tulitikkuna", joka sytyttää pimeän sähköverkon.
Yhtenä kehittyneimmistä ja laajimmin käytetyistä energian varastointiteknologioista pumppausvarastointi on tällä hetkellä maailman suurin "akku", ja se kattaa yli 86 % maailman asennetusta energian varastointikapasiteetista. Verrattuna uusiin energian varastointimenetelmiin, kuten sähkökemialliseen energian varastointiin ja vetyenergian varastointiin, pumppausvarastoinnin etuna on vakaa teknologia, alhaiset kustannukset ja suuri kapasiteetti.
Pumppuvoimalaitoksen suunniteltu käyttöikä on 40 vuotta. Se voi toimia 5–7 tuntia päivässä ja purkaa jatkuvasti. Se käyttää vettä "polttoaineena", sen käyttö- ja ylläpitokustannukset ovat alhaiset, eivätkä raaka-aineiden, kuten litiumin, natriumin ja vanadiinin, hintavaihtelut vaikuta siihen. Sen taloudelliset hyödyt ja palveluominaisuudet ovat ratkaisevan tärkeitä vihreän sähkön kustannusten alentamiseksi ja sähköverkon hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi.
Heinäkuussa 2024 Guangdongissa julkaistiin virallisesti maani ensimmäinen maakunnallinen pumppuvoimalaitosten sähkömarkkinoille osallistumista koskeva täytäntöönpanosuunnitelma. Pumppuvoimalaitokset kauppaavat kaiken sähkön spot-markkinoilla uudella tavalla "määrän ja hinnan noteerauksen" avulla ja "pumppaavat vettä sähkön varastoimiseksi" ja "vapauttavat vettä sähkön tuottamiseksi" tehokkaasti ja joustavasti sähkömarkkinoilla. Tämä antaa uuden roolin uuden energian "vihreän sähköpankin" varastoinnissa ja käytössä ja avaa uuden polun markkinalähtöisten etujen saavuttamiseksi.
”Muotoilemme tieteellisesti tarjousstrategioita, osallistumme aktiivisesti sähkökauppaan, parannamme yksiköiden kokonaisvaltaista hyötysuhdetta ja pyrimme saamaan kannustinhyötyjä sähköstä ja sähkömaksuista samalla edistäen uuden energiankulutuksen osuuden kasvua”, sanoi Wang Bei, Southern Power Gridin energian varastoinnin suunnittelu- ja rahoitusosaston varatoimitusjohtaja.
Kypsä teknologia, valtava kapasiteetti, joustava varastointi ja saatavuus, pitkäkestoinen tuotanto, alhaiset kustannukset koko elinkaaren ajan ja jatkuvasti kehittyvät markkinalähtöiset mekanismit ovat tehneet pumppausvarastoinnista taloudellisimman ja käytännöllisimmän "monipuolisen" ratkaisun energiavallankumouksen prosessissa, ja sillä on keskeinen rooli uusiutuvan energian tehokkaan käytön edistämisessä ja sähköjärjestelmän turvallisuuden ja vakauden varmistamisessa.
Kiistanalaiset suuret projektit
Kansallisen energiarakenteen muutoksen ja uusien energialähteiden nopean kehityksen taustalla pumppuvoimalaitokset ovat käynnistäneet rakennusbuumin. Vuoden 2024 ensimmäisellä puoliskolla Kiinan pumppuvoimalaitosten kumulatiivinen asennettu kapasiteetti oli 54,39 miljoonaa kilowattia, ja investointien kasvuvauhti nousi 30,4 prosenttiyksikköä viime vuoden vastaavaan ajanjaksoon verrattuna. Seuraavien kymmenen vuoden aikana maani investointitila pumppuvoimalaitoksiin on lähes biljoona yuania.
Elokuussa 2024 kommunistisen puolueen keskuskomitea ja valtioneuvosto julkaisivat lausunnot taloudellisen ja sosiaalisen kehityksen kokonaisvaltaisen vihreän muutoksen nopeuttamisesta. Vuoteen 2030 mennessä pumppuvoimalaitosten asennettu kapasiteetti ylittää 120 miljoonaa kilowattia.
Vaikka mahdollisuuksia tulee, ne aiheuttavat myös ylikuumenevien investointien ongelman. Pumppuvoimalaitosten rakentaminen on tarkkaa ja monimutkaista järjestelmäsuunnittelua, johon liittyy useita osa-alueita, kuten määräyksiä, valmistelutyötä ja hyväksyntöjä. Investointibuumin aikana jotkut paikallishallinnot ja omistajat usein jättävät huomiotta paikan valinnan ja kapasiteetin kyllästymisen tieteellisen luonteen ja pyrkivät liiaksi hankkeiden kehittämisen nopeuteen ja mittakaavaan, mikä aiheuttaa useita kielteisiä vaikutuksia.
Pumppuvoimalaitosten sijaintipaikan valinnassa on otettava huomioon geologiset olosuhteet, maantieteellinen sijainti (lähellä kuormituskeskusta, lähellä energiaperustaa), ekologinen punainen viiva, painehäviö, maan hankinta ja maahanmuutto sekä muut tekijät. Kohtuuton suunnittelu ja asettelu johtavat siihen, että voimalaitosten rakentaminen ei vastaa sähköverkon todellisia tarpeita tai on käyttökelvotonta. Rakennus- ja käyttökustannukset ovat vaikeasti hallittavissa jonkin aikaa, ja rakentamisen aikana voi esiintyä ongelmia, kuten ekologisen punaisen viivan ylittyminen. Jos tekninen, käyttö- ja kunnossapitotaso ei valmistumisen jälkeen ole standardin mukainen, se aiheuttaa turvallisuusriskejä.
”On edelleen joitakin tapauksia, joissa joidenkin hankkeiden paikan valinta on kohtuutonta.” Southern Grid Energy Storage Companyn infrastruktuuriosaston varatoimitusjohtaja Lei Xingchun sanoi: ”Pumppuvoimalaitoksen ydin on palvella sähköverkon tarpeita ja varmistaa uuden energian pääsy verkkoon. Pumppuvoimalaitoksen paikan valinta ja kapasiteetti on määritettävä sähkönjakelun, sähköverkon toimintaominaisuuksien, tehonjakauman ja sähkörakenteen ominaisuuksien perusteella.”
”Hanke on laajamittainen ja vaatii paljon alkuinvestointeja. On entistäkin tärkeämpää vahvistaa viestintää ja koordinointia luonnonvarojen, ekologisen ympäristön, metsätalouden, nurmialueiden, vesiensuojelun ja muiden osastojen kanssa sekä tehdä hyvää työtä yhteydenpidossa ekologisen suojelun punaisen linjan ja siihen liittyvien suunnitelmien kanssa”, lisäsi Jiang Shuwen, Southern Grid Energy Storage Companyn suunnitteluosaston johtaja.
Kymmenien tai jopa kymmenien miljardien rakennusinvestoinnit, satojen hehtaarien tekoaltaiden rakennusala ja 5–7 vuoden rakennusaika ovat myös syitä, miksi monet ihmiset kritisoivat pumppuvarastointia siitä, ettei se ole "taloudellista ja ympäristöystävällistä" verrattuna muuhun energian varastointiin.
Mutta itse asiassa, verrattuna kemiallisen energian varastoinnin rajallisiin purkausaikoihin ja 10 vuoden käyttöikään, pumppausvoimalaitosten todellinen käyttöikä voi olla 50 vuotta tai jopa pidempi. Suuren energian varastointikapasiteetin, rajoittamattoman pumppaustiheyden ja alhaisempien kilowattituntikustannusten ansiosta sen taloudellinen tehokkuus on silti paljon korkeampi kuin muilla energian varastoinneilla.
Kiinan vesivarojen ja vesivoiman suunnittelun ja suunnittelun instituutin vanhempi insinööri Zheng Jing on tehnyt tutkimuksen: ”Hankkeen taloudellisen tehokkuuden analyysi osoittaa, että pumppausvoimalaitosten tasoitetut kustannukset kilowattituntia kohden ovat 0,207 yuania/kWh. Sähkökemiallisen energian varastoinnin tasoitetut kustannukset kilowattituntia kohden ovat 0,563 yuania/kWh, mikä on 2,7 kertaa enemmän kuin pumppausvoimalaitoksilla.”
”Sähkökemiallisen energian varastoinnin mittakaava on kasvanut nopeasti viime vuosina, mutta siihen liittyy useita piileviä vaaroja. On välttämätöntä jatkuvasti pidentää voimalaitoksen elinkaarta, alentaa yksikkökustannuksia, kasvattaa sen mittakaavaa ja konfiguroida vaiheen säätötoiminto turvallisuuden varmistamiseksi, jotta se olisi verrattavissa pumppausvoimalaitoksiin”, Zheng Jing huomautti.
Rakenna voimalaitos, kaunista maata
Southern Power Grid Energy Storagen tietojen mukaan vuoden 2024 ensimmäisellä puoliskolla eteläisen alueen pumppausvoimalaitosten kumulatiivinen sähköntuotanto oli lähes 6 miljardia kWh, mikä vastaa 5,5 miljoonan kotitalouskäyttäjän sähkönkulutusta puolen vuoden aikana, mikä on 1,3 % enemmän kuin edellisenä vuonna. Yksikkökohtaisten sähköntuotantolaitosten käyttöönottojen määrä ylitti 20 000 kertaa, mikä on 20,9 % enemmän kuin edellisenä vuonna. Keskimäärin jokainen voimalaitos tuottaa huipputehoa yli 3 kertaa päivässä, mikä edistää merkittävästi puhtaan energian vakaata saatavuutta sähköverkkoon.
Southern Power Grid Energy Storage on sitoutunut rakentamaan kauniita voimalaitoksia ja tarjoamaan "vihreitä, avoimia ja jaettuja" ekologisia ja ympäristöystävällisiä tuotteita paikallisille asukkaille auttaakseen sähköverkkoa parantamaan huippuenergian varastointikapasiteettiaan ja tarjoamaan puhdasta sähköä sosiaaliseen ja taloudelliseen kehitykseen.
Joka kevät vuoret ovat täynnä kirsikankukkia. Pyöräilijät ja retkeilijät menevät Shenzhenin Yantianin alueelle kirjautumaan sisään. He peilaavat järveä ja vuoria, kävelevät kirsikankukkien meressä kuin paratiisissa. Tämä on Shenzhenin pumppausvoimalaitoksen yläallas, maan ensimmäinen kaupungin keskustaan rakennettu pumppausvoimalaitos ja turistien suosima "vuori- ja meripuisto".
Shenzhenin pumppausvoimalaitos sisällytti vihreät ekologiset konseptit suunnittelunsa alkuvaiheessa. Ympäristönsuojelu- ja vesiensuojelulaitokset ja -laitteet suunniteltiin, rakennettiin ja otettiin käyttöön samanaikaisesti hankkeen kanssa. Hanke on voittanut palkintoja, kuten "National Quality Project" ja "National Soil and Water Conservation Demonstration Project". Voimalaitoksen käyttöönoton jälkeen China Southern Power Grid Energy Storage päivitti ylemmän tekojärven alueen "de-industrialisoitumisen" maiseman ekologisen puiston tasolle ja teki yhteistyötä Yantianin piirikunnan hallituksen kanssa istuttaakseen kirsikankukkia ylemmän tekojärven ympärille, luoden Yantianille "vuorten, meren ja kukkien kaupungin" käyntikortin.
Ympäristönsuojelun painottaminen ei ole vain Shenzhenin pumppausvoimalaitoksen erityistapaus. China Southern Power Grid Energy Storage on laatinut tiukat vihreän rakentamisen hallintajärjestelmät ja arviointistandardit koko projektin rakennusprosessin ajan; jokainen projekti yhdistää ympäröivän luonnonympäristön, kulttuuriset ominaispiirteet ja paikallishallinnon asiaankuuluvat suunnitelmat ja asettaa ympäristönsuojelubudjetissa erityiskuluja ekologisen ympäristön ennallistamiseen ja parantamiseen varmistaakseen projektin teollisuusmaiseman ja ympäröivän ekologisen ympäristön harmonisen integroinnin.
”Pumppuvoimalaitoksilla on suhteellisen korkeat vaatimukset paikan valinnalle. Ekologisten punaisten viivojen välttämiseksi, jos rakennusalueella on harvinaisia suojeltuja kasveja tai vanhoja puita, on tarpeen ottaa etukäteen yhteyttä metsähallitukseen ja ryhtyä metsähallituksen ohjauksessa suojelutoimenpiteisiin paikan päällä tapahtuvan suojelun tai muuttoliikkeen estämiseksi”, Jiang Shuwen sanoi.
Southern Power Grid Energy Storagen jokaisessa pumppausvoimalaitoksessa on valtava elektroninen näyttö, joka julkaisee reaaliaikaista tietoa, kuten negatiivisten ionien pitoisuudesta, ilmanlaadusta, ultraviolettisäteilystä, lämpötilasta, kosteudesta jne. ”Tätä me pyysimme itse valvomaan, jotta sidosryhmät voivat selvästi nähdä voimalaitoksen ympäristön laadun.” Jiang Shuwen sanoi: ”Yangjiangin ja Meizhoun pumppausvoimalaitosten rakentamisen jälkeen jalohaikarat, jotka tunnetaan nimellä ”ympäristön seurantalintuja”, alkoivat levätä laumoissa. Tämä on intuitiivisin tapa tunnistaa ekologisen ympäristön laatu, kuten ilman ja tekojärvien veden laatu voimalaitosalueella.”
Kiinan ensimmäisen suuren pumppuvoimalaitoksen rakentamisesta Guangzhouhun vuonna 1993 lähtien Southern Power Grid Energy Storage on kerännyt kypsää kokemusta vihreiden hankkeiden toteuttamisesta koko elinkaaren ajan. Vuonna 2023 yritys lanseerasi "Vihreän rakentamisen hallintamenetelmät ja arviointi-indikaattorit pumppuvoimalaitoksille", joka selvensi kaikkien hankkeeseen osallistuvien yksiköiden vihreän rakentamisen vastuita ja arviointistandardeja rakennusprosessin aikana. Sillä on käytännön tavoitteita ja toteutusmenetelmiä, joilla on suuri merkitys alan ohjaamisessa ekologisen suojelun toteuttamisessa.
Pumppuvoimalaitokset on rakennettu tyhjästä, eikä monilla teknologioilla ja johtamisella ole ennakkotapauksia. Se luottaa alan johtajiin, kuten Southern Power Grid Energy Storageen, jotka ajavat ylä- ja alavirran teollisuusketjuja jatkuvasti innovoimaan, tutkimaan ja todentamaan sekä edistämään teollista modernisointia askel askeleelta. Ympäristönsuojelu on myös välttämätön osa pumppausvoimalaitosten kestävää kehitystä. Se ei ainoastaan edusta yrityksen vastuuta, vaan myös korostaa tämän vihreän energian varastointiprojektin "vihreää" arvoa ja kultapitoisuutta.
Hiilineutraaliuden kello soi, ja uusiutuvan energian kehitys jatkaa uusien läpimurtojen saavuttamista. Pumppuvoimalaitosten rooli sähköverkon kuormituksen tasapainottamisessa "säätelijöinä", "virtapankkeina" ja "vakauttajina" on yhä merkittävämpi.
Julkaisun aika: 05.02.2025
