पंप-स्टोरेज पावर स्टेशन की संरचना और विशेषताएं तथा पावर स्टेशन के निर्माण की विधि

पंप स्टोरेज बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण की सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली और विकसित तकनीक है, और बिजली स्टेशनों की स्थापित क्षमता गीगावाट तक पहुंच सकती है। वर्तमान में, विश्व में सबसे विकसित और सबसे बड़ी स्थापित ऊर्जा भंडारण प्रणाली पंप हाइड्रो है।
पंप स्टोरेज तकनीक परिपक्व और स्थिर है, इसके कई व्यापक लाभ हैं, और इसका उपयोग अक्सर पीक रेगुलेशन और बैकअप के लिए किया जाता है। पंप स्टोरेज बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली और परिपक्व तकनीक है, और बिजली स्टेशनों की स्थापित क्षमता गीगावाट तक पहुंच सकती है।

चीन ऊर्जा अनुसंधान संघ की ऊर्जा भंडारण व्यावसायिक समिति के अपूर्ण आंकड़ों के अनुसार, जल-ऊर्जा पंप प्रणाली वर्तमान में विश्व की सबसे विकसित और सबसे बड़ी स्थापित ऊर्जा भंडारण प्रणाली है। 2019 तक, विश्व की परिचालन ऊर्जा भंडारण क्षमता 180 मिलियन किलोवाट तक पहुंच गई थी, और जल-ऊर्जा भंडारण ऊर्जा की स्थापित क्षमता 170 मिलियन किलोवाट से अधिक थी, जो विश्व की कुल ऊर्जा भंडारण क्षमता का 94% है।
पंप-स्टोरेज पावर स्टेशन बिजली प्रणाली के कम लोड वाले समय में उत्पन्न बिजली का उपयोग पानी को ऊंचे स्थान पर भंडारण के लिए पंप करने और पीक लोड वाले समय में बिजली उत्पन्न करने के लिए पानी छोड़ने में करते हैं। जब लोड कम होता है, तो पंप-स्टोरेज पावर स्टेशन उपयोगकर्ता होता है; जब लोड पीक पर होता है, तो पावर प्लांट उपयोगकर्ता होता है।
पंप स्टोरेज यूनिट के दो मूल कार्य हैं: पानी पंप करना और बिजली उत्पन्न करना। जब विद्युत प्रणाली का भार अपने चरम पर होता है, तब यह यूनिट वाटर टरबाइन के रूप में कार्य करती है। वाटर टरबाइन के गाइड वेन का खुलना गवर्नर सिस्टम के माध्यम से समायोजित किया जाता है, और पानी की स्थितिज ऊर्जा को यूनिट के घूर्णन की यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, और फिर इस यांत्रिक ऊर्जा को जनरेटर के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है;
जब विद्युत प्रणाली का भार कम होता है, तो जल पंप का उपयोग निचले जलाशय से ऊपरी जलाशय तक पानी पंप करने के लिए किया जाता है। गवर्नर प्रणाली के स्वचालित समायोजन के माध्यम से, पंप लिफ्ट के अनुसार गाइड वेन ओपनिंग स्वचालित रूप से समायोजित हो जाती है, और विद्युत ऊर्जा जल स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तित होकर संग्रहित हो जाती है।

पंप स्टोरेज पावर स्टेशन मुख्य रूप से विद्युत प्रणाली के पीक रेगुलेशन, फ्रीक्वेंसी रेगुलेशन, आपातकालीन बैकअप और ब्लैक स्टार्ट के लिए जिम्मेदार होते हैं। ये विद्युत प्रणाली के लोड को बेहतर और संतुलित करते हैं, विद्युत आपूर्ति की गुणवत्ता और आर्थिक लाभ को बढ़ाते हैं, और विद्युत ग्रिड के सुरक्षित, किफायती और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। पंप स्टोरेज पावर प्लांट को विद्युत ग्रिड के सुरक्षित संचालन में "स्टेबलाइजर", "रेगुलेटर" और "बैलेंसर" के रूप में जाना जाता है।
विश्व के पंप स्टोरेज पावर स्टेशनों के विकास का रुझान उच्च हेड, बड़ी क्षमता और उच्च गति की ओर है। उच्च हेड का अर्थ है कि इकाई का विकास उच्च हेड तक होता है, बड़ी क्षमता का अर्थ है कि एक इकाई की क्षमता लगातार बढ़ रही है, और उच्च गति का अर्थ है कि इकाई उच्च विशिष्ट गति को अपनाती है।

विद्युत स्टेशन की संरचना और विशेषताएं
पंप स्टोरेज पावर स्टेशन की मुख्य इमारतों में आम तौर पर शामिल होते हैं: ऊपरी जलाशय, निचला जलाशय, जल वितरण प्रणाली, कार्यशाला और अन्य विशेष इमारतें। पारंपरिक जलविद्युत स्टेशनों की तुलना में, पंप स्टोरेज पावर स्टेशनों की हाइड्रोलिक संरचनाओं में निम्नलिखित मुख्य विशेषताएं होती हैं:
इसमें ऊपरी और निचले जलाशय होते हैं। समान स्थापित क्षमता वाले पारंपरिक जलविद्युत स्टेशनों की तुलना में, पंप-स्टोरेज पावर स्टेशनों की जलाशय क्षमता आमतौर पर अपेक्षाकृत कम होती है।
जलाशय का जलस्तर काफी उतार-चढ़ाव वाला होता है और बार-बार घटता-बढ़ता रहता है। विद्युत ग्रिड में पीक शेविंग और वैली फिलिंग के कार्यों को पूरा करने के लिए, पंप स्टोरेज पावर स्टेशन के जलाशय के जलस्तर में दैनिक उतार-चढ़ाव आमतौर पर अपेक्षाकृत अधिक होता है, जो सामान्यतः 10-20 मीटर से अधिक होता है, और कुछ पावर स्टेशनों में यह 30-40 मीटर तक भी पहुंच जाता है। जलाशय के जलस्तर में परिवर्तन की दर अपेक्षाकृत तेज होती है, जो सामान्यतः 5-8 मीटर प्रति घंटा और कभी-कभी 8-10 मीटर प्रति घंटा तक भी पहुंच जाती है।
जलाशय रिसाव रोकथाम की आवश्यकताएँ बहुत सख्त हैं। यदि शुद्ध जल भंडारण विद्युत संयंत्र के ऊपरी जलाशय से रिसाव के कारण बड़ी मात्रा में जल हानि होती है, तो संयंत्र की विद्युत उत्पादन क्षमता कम हो जाएगी। साथ ही, परियोजना क्षेत्र में जलभूवैज्ञानिक स्थितियों को बिगड़ने से रोकने के लिए, जिससे रिसाव के कारण क्षति और केंद्रित रिसाव हो सकता है, जलाशय रिसाव रोकथाम पर भी उच्चतर आवश्यकताएँ लागू की गई हैं।
जलस्तर ऊंचा है। पंप स्टोरेज पावर स्टेशन का जलस्तर आमतौर पर ऊंचा होता है, अधिकतर 200-800 मीटर तक। 18 लाख किलोवाट की कुल स्थापित क्षमता वाला जिक्सी पंप स्टोरेज पावर स्टेशन हमारे देश की पहली 650 मीटर जलस्तर वाली परियोजना है, और 14 लाख किलोवाट की कुल स्थापित क्षमता वाला दुनहुआ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन हमारे देश की पहली 700 मीटर जलस्तर वाली परियोजना है। पंप स्टोरेज तकनीक के निरंतर विकास के साथ, हमारे देश में उच्च जलस्तर और बड़ी क्षमता वाले पावर स्टेशनों की संख्या में वृद्धि होगी।
यह इकाई कम ऊंचाई पर स्थापित है। उत्प्लावन बल और रिसाव के प्रभाव को कम करने के लिए, हाल के वर्षों में देश-विदेश में निर्मित बड़े पैमाने के पंप-स्टोरेज पावर स्टेशनों में से अधिकांश भूमिगत पावरहाउस का रूप अपनाते हैं।

विश्व का सबसे पहला पंप-स्टोरेज पावर स्टेशन स्विट्जरलैंड के ज्यूरिख में स्थित नेत्र पंप-स्टोरेज पावर स्टेशन है, जिसका निर्माण 1882 में हुआ था। चीन में पंप-स्टोरेज पावर स्टेशनों का निर्माण अपेक्षाकृत देर से शुरू हुआ। पहली तिरछी प्रवाह उत्क्रमणीय इकाई 1968 में गंगनान जलाशय में स्थापित की गई थी। बाद में, घरेलू ऊर्जा उद्योग के तीव्र विकास के साथ, परमाणु ऊर्जा और तापीय ऊर्जा की स्थापित क्षमता में तेजी से वृद्धि हुई, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत प्रणाली को संबंधित पंप-स्टोरेज इकाइयों से लैस करना आवश्यक हो गया।
1980 के दशक से, चीन ने बड़े पैमाने पर पंप-स्टोरेज पावर स्टेशनों का निर्माण तेजी से शुरू किया है। हाल के वर्षों में, देश की अर्थव्यवस्था और बिजली उद्योग के तीव्र विकास के साथ, देश ने बड़े पैमाने पर पंप-स्टोरेज इकाइयों की उपकरण स्वायत्तता में महत्वपूर्ण वैज्ञानिक और तकनीकी उपलब्धियां हासिल की हैं।
2020 के अंत तक, मेरे देश की पंप स्टोरेज विद्युत उत्पादन की स्थापित क्षमता 31.49 मिलियन किलोवाट थी, जो पिछले वर्ष की तुलना में 4.0% अधिक है। 2020 में, राष्ट्रीय पंप स्टोरेज विद्युत उत्पादन क्षमता 33.5 बिलियन किलोवाट-घंटे थी, जो पिछले वर्ष की तुलना में 5.0% अधिक है; देश की नवस्थापित पंप स्टोरेज विद्युत उत्पादन क्षमता 1.2 मिलियन किलोवाट-घंटे थी। उत्पादन और निर्माणधीन दोनों ही क्षेत्रों में मेरे देश के पंप स्टोरेज विद्युत स्टेशन विश्व में प्रथम स्थान पर हैं।

स्टेट ग्रिड कॉर्पोरेशन ऑफ चाइना ने पंप स्टोरेज के विकास को हमेशा से ही बहुत महत्व दिया है। वर्तमान में, स्टेट ग्रिड के 22 पंप स्टोरेज पावर स्टेशन चालू हैं और 30 पंप स्टोरेज पावर स्टेशन निर्माणाधीन हैं।
2016 में, ज़ेनान, शानक्सी, जुरोंग, जिआंगसु, किंगयुआन, लियाओनिंग, ज़ियामेन, फ़ुज़ियान और फुकांग, झिंजियांग में पांच पंप-स्टोरेज पावर स्टेशनों का निर्माण शुरू हुआ;
2017 में, हेबेई के यी काउंटी, इनर मंगोलिया के झिरुई, झेजियांग के निंगहाई, झेजियांग के जिन्युन, हेनान के लुओनिंग और हुनान के पिंगजियांग में छह पंप-स्टोरेज पावर स्टेशनों का निर्माण शुरू हुआ;
2019 में, हेबेई में फ़निंग, जिलिन में जियाओहे, झेजियांग में क्यूजियांग, शेडोंग में वेफ़ांग और झिंजियांग में हामी में पांच पंप-स्टोरेज पावर स्टेशनों का निर्माण शुरू हुआ;
2020 में, शांक्सी युआनकू, शांक्सी हुनयुआन, झेजियांग पैन'आन और शेडोंग ताइआन चरण II में चार पंप-स्टोरेज पावर स्टेशनों का निर्माण शुरू हो जाएगा।

मेरे देश का पहला पूर्णतः स्वायत्त इकाई उपकरण वाला पंप स्टोरेज विद्युत स्टेशन। अक्टूबर 2011 में, विद्युत स्टेशन का सफल निर्माण पूरा हुआ, जो दर्शाता है कि मेरे देश ने पंप स्टोरेज इकाई उपकरण विकास की मूल तकनीक में महारत हासिल कर ली है।
अप्रैल 2013 में, फुजियान शियानयू पंप स्टोरेज पावर स्टेशन ने आधिकारिक तौर पर बिजली उत्पादन शुरू कर दिया; अप्रैल 2016 में, 375,000 किलोवाट की इकाई क्षमता वाला झेजियांग शियानजू पंप स्टोरेज पावर स्टेशन सफलतापूर्वक ग्रिड से जुड़ गया। हमारे देश में बड़े पैमाने पर पंप स्टोरेज इकाइयों के स्वायत्त उपकरणों का प्रचलन और उपयोग लगातार बढ़ रहा है।
मेरे देश का पहला 700 मीटर हेड वाला पंप्ड-स्टोरेज पावर स्टेशन। इसकी कुल स्थापित क्षमता 14 लाख किलोवाट है। 4 जून, 2021 को यूनिट 1 को बिजली उत्पादन के लिए चालू किया गया।
विश्व की सबसे अधिक स्थापित क्षमता वाला पंप-स्टोरेज पावर स्टेशन वर्तमान में निर्माणाधीन है। इसकी कुल स्थापित क्षमता 3.6 मिलियन किलोवाट है।
पंप स्टोरेज में बुनियादी, व्यापक और सार्वजनिक विशेषताएं हैं। यह नई विद्युत प्रणाली के स्रोत, नेटवर्क, लोड और स्टोरेज लिंक के विनियमन सेवाओं में भाग ले सकता है, और इसके व्यापक लाभ अधिक महत्वपूर्ण हैं। यह विद्युत प्रणाली के सुरक्षित विद्युत आपूर्ति स्टेबलाइजर, स्वच्छ कम कार्बन बैलेंसर और उच्च दक्षता वाले रनिंग रेगुलेटर के महत्वपूर्ण कार्यों को पूरा करता है।
पहला उपाय है नई ऊर्जा के उच्च अनुपात के प्रवेश के तहत विद्युत प्रणाली की विश्वसनीय आरक्षित क्षमता की कमी से प्रभावी ढंग से निपटना। दोहरी क्षमता वाले पीक रेगुलेशन के लाभ से, हम विद्युत प्रणाली की उच्च क्षमता वाले पीक रेगुलेशन को बेहतर बना सकते हैं और नई ऊर्जा की अस्थिरता और पीक लोड में उतार-चढ़ाव के कारण उत्पन्न होने वाली पीक लोड आपूर्ति की समस्या को कम कर सकते हैं। इस अवधि के दौरान नई ऊर्जा के बड़े पैमाने पर विकास के कारण उत्पन्न होने वाली खपत संबंधी कठिनाइयों को दूर करके नई ऊर्जा की खपत को बेहतर ढंग से बढ़ावा दिया जा सकता है।
दूसरा, नई ऊर्जा की उत्पादन विशेषताओं और लोड मांग के बीच बेमेल को प्रभावी ढंग से निपटाना है, त्वरित प्रतिक्रिया की लचीली समायोजन क्षमता पर निर्भर करते हुए, नई ऊर्जा की अनियमितता और अस्थिरता के लिए बेहतर अनुकूलन करना और "मौसम पर निर्भर" नई ऊर्जा द्वारा लाई गई लचीली समायोजन मांग को पूरा करना है।
तीसरा उद्देश्य उच्च अनुपात वाली नई ऊर्जा विद्युत प्रणाली के अपर्याप्त जड़त्व आघूर्ण से प्रभावी ढंग से निपटना है। सिंक्रोनस जनरेटर के उच्च जड़त्व आघूर्ण के लाभ से, यह प्रणाली की व्यवधान-रोधी क्षमता को प्रभावी ढंग से बढ़ा सकता है और प्रणाली की आवृत्ति स्थिरता को बनाए रख सकता है।
चौथा उद्देश्य नए विद्युत तंत्र पर "डबल-हाई" संरचना के संभावित सुरक्षा प्रभावों से प्रभावी ढंग से निपटना, आपातकालीन बैकअप की भूमिका निभाना और त्वरित स्टार्ट-स्टॉप और त्वरित विद्युत रैंपिंग क्षमताओं के साथ किसी भी समय अचानक समायोजन की आवश्यकताओं का जवाब देना है। साथ ही, एक इंटरप्टिबल लोड के रूप में, यह मिलीसेकंड प्रतिक्रिया के साथ पंपिंग यूनिट के रेटेड लोड को सुरक्षित रूप से हटा सकता है, और सिस्टम के सुरक्षित और स्थिर संचालन को बेहतर बना सकता है।
पांचवां उपाय है बड़े पैमाने पर नए ऊर्जा ग्रिड कनेक्शन से उत्पन्न उच्च समायोजन लागतों से प्रभावी ढंग से निपटना। उचित संचालन विधियों के माध्यम से, कार्बन उत्सर्जन को कम करने और दक्षता बढ़ाने के लिए तापीय ऊर्जा का संयोजन करके, पवन और प्रकाश ऊर्जा के परित्याग को कम करना, क्षमता आवंटन को बढ़ावा देना और संपूर्ण प्रणाली के समग्र अर्थव्यवस्था और स्वच्छ संचालन में सुधार करना।

अवसंरचना संसाधनों के अनुकूलन और एकीकरण को सुदृढ़ करें, निर्माणाधीन 30 परियोजनाओं की सुरक्षा, गुणवत्ता और प्रगति प्रबंधन में समन्वय स्थापित करें, मशीनीकृत निर्माण, बुद्धिमान नियंत्रण और मानकीकृत निर्माण को बढ़ावा दें, निर्माण अवधि को अनुकूलित करें और यह सुनिश्चित करें कि चौदहवीं पंचवर्षीय योजना की अवधि के दौरान पंप भंडारण क्षमता 20 मिलियन किलोवाट से अधिक हो जाए और 2030 तक परिचालन स्थापित क्षमता 70 मिलियन किलोवाट से अधिक हो जाए।
दूसरा उपाय है मितव्ययी प्रबंधन पर कड़ी मेहनत करना। योजना मार्गदर्शन को सुदृढ़ करना, "दोहरे कार्बन" लक्ष्य और कंपनी की रणनीति के कार्यान्वयन पर ध्यान केंद्रित करना, पंप स्टोरेज के लिए "14वीं पंचवर्षीय" विकास योजना की उच्च गुणवत्ता वाली तैयारी करना। परियोजना की प्रारंभिक कार्य प्रक्रियाओं को वैज्ञानिक रूप से अनुकूलित करना और परियोजना की व्यवहार्यता अध्ययन और अनुमोदन को व्यवस्थित तरीके से आगे बढ़ाना। सुरक्षा, गुणवत्ता, निर्माण अवधि और लागत पर ध्यान केंद्रित करते हुए, इंजीनियरिंग निर्माण में बुद्धिमान प्रबंधन और नियंत्रण, मशीनीकृत निर्माण और हरित निर्माण को बढ़ावा देना ताकि निर्माणाधीन परियोजनाएं जल्द से जल्द लाभ प्राप्त कर सकें।
उपकरणों के जीवन चक्र प्रबंधन को सुदृढ़ करें, इकाइयों की विद्युत ग्रिड सेवा पर अनुसंधान को गहन बनाएं, इकाइयों की संचालन रणनीति को अनुकूलित करें और विद्युत ग्रिड के सुरक्षित और स्थिर संचालन को पूर्ण रूप से सुनिश्चित करें। बहुआयामी कुशल प्रबंधन को सुदृढ़ करें, आधुनिक स्मार्ट आपूर्ति श्रृंखला के निर्माण में तेजी लाएं, सामग्री प्रबंधन प्रणाली में सुधार करें, पूंजी, संसाधन, प्रौद्योगिकी, डेटा और अन्य उत्पादन कारकों का वैज्ञानिक रूप से आवंटन करें, गुणवत्ता और दक्षता में जोरदार सुधार करें और प्रबंधन दक्षता और परिचालन दक्षता में व्यापक रूप से वृद्धि करें।
तीसरा लक्ष्य तकनीकी नवाचार में अभूतपूर्व प्रगति हासिल करना है। वैज्ञानिक एवं तकनीकी नवाचार के लिए "नई छलांग आगे कार्य योजना" का गहन कार्यान्वयन, वैज्ञानिक अनुसंधान में निवेश बढ़ाना और स्वतंत्र नवाचार की क्षमता में सुधार करना। परिवर्तनीय गति इकाई प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग को बढ़ाना, 400 मेगावाट की उच्च क्षमता वाली इकाइयों के तकनीकी अनुसंधान एवं विकास को सुदृढ़ करना, पंप-टर्बाइन मॉडल प्रयोगशालाओं और सिमुलेशन प्रयोगशालाओं के निर्माण में तेजी लाना और एक स्वतंत्र वैज्ञानिक एवं तकनीकी नवाचार मंच के निर्माण के लिए हर संभव प्रयास करना।
वैज्ञानिक अनुसंधान की रूपरेखा और संसाधन आवंटन को अनुकूलित करें, पंप स्टोरेज की मूल तकनीक पर अनुसंधान को मजबूत करें और "अटकने" जैसी तकनीकी समस्या को दूर करने का प्रयास करें। "बिग क्लाउड आईओटी स्मार्ट चेन" जैसी नई तकनीकों के अनुप्रयोग पर अनुसंधान को गहन बनाएं, डिजिटल बुद्धिमान बिजली स्टेशनों के निर्माण को व्यापक रूप से लागू करें और उद्यमों के डिजिटल परिवर्तन में तेजी लाएं।