Crpno-akumulacijsko skladištenje je najšire korištena i najzrelija tehnologija u skladištenju energije velikih razmjera, a instalirani kapacitet elektrana može doseći gigavate. Trenutno je najzrelije i najveće instalirano skladištenje energije na svijetu crpno-akumulacijsko skladište.
Tehnologija pumpno-akumulacijskog sustava je zrela i stabilna, s visokim sveobuhvatnim prednostima, te se često koristi za vršnu regulaciju i rezervno kopiranje. Pumpno-akumulacijski sustavi su najčešće korištena i zrela tehnologija u skladištenju energije velikih razmjera, a instalirani kapacitet elektrana može doseći gigavate.
Prema nepotpunim statistikama Stručnog odbora za skladištenje energije Kineskog udruženja za energetska istraživanja, reverzibilne hidroelektrane trenutno su najzrelije i najveće instalirano skladištenje energije na svijetu. Od 2019. godine, svjetski operativni kapacitet skladištenja energije dosegao je 180 milijuna kilovata, a instalirani kapacitet reverzibilnih hidroelektrana premašio je 170 milijuna kilovata, što čini 94% ukupnog svjetskog skladištenja energije.
Crpno-akumulacijske elektrane koriste električnu energiju proizvedenu tijekom razdoblja niskog opterećenja elektroenergetskog sustava za pumpanje vode na više mjesto za skladištenje i ispuštanje vode za proizvodnju električne energije tijekom razdoblja vršnog opterećenja. Kada je opterećenje nisko, crpno-akumulacijska elektrana je korisnik; kada je opterećenje vršno, to je elektrana.
Crpno-akumulacijska jedinica ima dvije osnovne funkcije: crpljenje vode i proizvodnju električne energije. Jedinica radi kao vodna turbina kada je opterećenje elektroenergetskog sustava na vrhuncu. Otvor vodeće lopatice vodne turbine podešava se putem regulatora, a potencijalna energija vode pretvara se u mehaničku energiju rotacije jedinice, a zatim se mehanička energija pretvara u električnu energiju putem generatora;
Kada je opterećenje elektroenergetskog sustava nisko, vodena pumpa se koristi za pumpanje vode iz donjeg spremnika u gornji spremnik. Automatskim podešavanjem regulatora, otvor usmjerivača automatski se podešava prema podizanju pumpe, a električna energija se pretvara u potencijalnu energiju vode i pohranjuje.
Crpno-akumulacijske elektrane uglavnom su odgovorne za regulaciju vršnih opterećenja, regulaciju frekvencije, rezervno napajanje u slučaju nužde i pokretanje elektroenergetskog sustava bez napona, što može poboljšati i uravnotežiti opterećenje elektroenergetskog sustava, poboljšati kvalitetu opskrbe električnom energijom i ekonomske koristi elektroenergetskog sustava te su osnova za osiguranje sigurnog, ekonomičnog i stabilnog rada elektroenergetske mreže. Crpno-akumulacijske elektrane poznate su kao "stabilizatori", "regulatori" i "balanseri" u sigurnom radu elektroenergetskih mreža.
Trend razvoja svjetskih reverzibilnih elektrana je visoki tlak, veliki kapacitet i velika brzina. Visoki tlak znači da jedinica razvija veći tlak, veliki kapacitet znači da se kapacitet jedne jedinice kontinuirano povećava, a velika brzina znači da jedinica usvaja veću specifičnu brzinu.
Struktura i karakteristike elektrane
Glavne zgrade crpno-akumulacijske elektrane općenito uključuju: gornji rezervoar, donji rezervoar, sustav za dovod vode, radionicu i druge posebne zgrade. U usporedbi s konvencionalnim hidroelektranama, hidrauličke strukture crpno-akumulacijskih elektrana imaju sljedeće glavne karakteristike:
Postoje gornji i donji rezervoari. U usporedbi s konvencionalnim hidroelektranama istog instaliranog kapaciteta, kapacitet rezervoara crpno-akumulacijskih elektrana obično je relativno malen.
Razina vode u akumulaciji znatno varira te često raste i pada. Kako bi se izvršio zadatak uklanjanja vršnih tonova i popunjavanja dolina u elektroenergetskoj mreži, dnevna varijacija razine vode u akumulaciji reverzibilne elektrane obično je relativno velika, općenito prelazi 10-20 metara, a neke elektrane dosežu 30-40 metara, a brzina promjene razine vode u akumulaciji je relativno brza, obično doseže 5 ~ 8 m/h, pa čak i 8 ~ 10 m/h.
Zahtjevi za sprječavanje procjeđivanja iz akumulacije su visoki. Ako čisto reverzibilna elektrana uzrokuje veliki gubitak vode zbog procjeđivanja iz gornjeg rezervoara, proizvodnja energije elektrane će se smanjiti. Istovremeno, kako bi se spriječilo procjeđivanje vode zbog pogoršanja hidrogeoloških uvjeta u području projekta, što rezultira oštećenjem od procjeđivanja i koncentriranim procjeđivanjem, postavljaju se i viši zahtjevi za sprječavanje procjeđivanja iz akumulacije.
Visina vode je visoka. Visina crpno-akumulacijske elektrane općenito je visoka, uglavnom 200-800 metara. Crpno-akumulacijska elektrana Jixi s ukupnim instaliranim kapacitetom od 1,8 milijuna kilovata prvi je projekt u mojoj zemlji s 650 metara visine, a crpno-akumulacijska elektrana Dunhua s ukupnim instaliranim kapacitetom od 1,4 milijuna kilovata prvi je projekt u mojoj zemlji s 700 metara visine. Kontinuiranim razvojem tehnologije crpno-akumulacijskih elektrana, broj visokotlačnih elektrana velikog kapaciteta u mojoj zemlji će se povećavati.
Jedinica je postavljena na niskoj nadmorskoj visini. Kako bi se prevladao utjecaj uzgona i procjeđivanja na elektranu, velike reverzibilne elektrane izgrađene u zemlji i inozemstvu posljednjih godina uglavnom su u obliku podzemnih elektrana.
Najstarija svjetska crpno-akumulacijska elektrana je crpno-akumulacijska elektrana Netra u Zürichu u Švicarskoj, izgrađena 1882. godine. Izgradnja crpno-akumulacijskih elektrana u Kini započela je relativno kasno. Prva reverzibilna jedinica s kosim tokom instalirana je u akumulacijskom jezeru Gangnan 1968. godine. Kasnije, s brzim razvojem domaće energetske industrije, instalirani kapacitet nuklearne i termoelektrane naglo se povećao, što je zahtijevalo opremanje elektroenergetskog sustava odgovarajućim crpno-akumulacijskim jedinicama.
Od 1980-ih, Kina je počela snažno graditi velike reverzibilne elektrane. Posljednjih godina, s brzim razvojem gospodarstva i elektroenergetske industrije moje zemlje, moja zemlja je postigla plodna znanstvena i tehnološka dostignuća u autonomiji opreme velikih reverzibilnih elektrana.
Do kraja 2020. godine, instalirani kapacitet proizvodnje električne energije iz reverzno-akumulacijskih elektrana u mojoj zemlji iznosio je 31,49 milijuna kilovata, što je povećanje od 4,0% u odnosu na prethodnu godinu. U 2020. godini, nacionalni kapacitet proizvodnje električne energije iz reverzno-akumulacijskih elektrana iznosio je 33,5 milijardi kWh, što je povećanje od 5,0% u odnosu na prethodnu godinu; novododani kapacitet proizvodnje električne energije iz reverzno-akumulacijskih elektrana u zemlji iznosio je 1,2 milijuna kWh. Reverzno-akumulacijske elektrane u mojoj zemlji, kako u proizvodnji tako i u izgradnji, rangirane su na prvom mjestu u svijetu.
Kineska državna elektroenergetska korporacija oduvijek je pridavala veliku važnost razvoju reverzibilnih hidroelektrana. Trenutno, državna elektroenergetska korporacija ima 22 reverzibilne hidroelektrane u pogonu i 30 reverzibilnih hidroelektrana u izgradnji.
U 2016. započela je izgradnja pet pumpno-akumulacijskih elektrana u Zhen'anu, Shaanxi, Jurongu, Jiangsuu, Qingyuanu, Liaoningu, Xiamenu, Fujianu i Fukangu u Xinjiangu;
U 2017. započela je izgradnja šest pumpno-akumulacijskih elektrana u okrugu Yi u Hebeiju, Zhiruiu u Unutrašnjoj Mongoliji, Ninghaiu u Zhejiangu, Jinyunu u Zhejiangu, Luoningu u Henanu i Pingjiangu u Hunanu;
U 2019. započela je izgradnja pet pumpno-akumulacijskih elektrana u Funingu u Hebeiju, Jiaoheu u Jilinu, Qujiangu u Zhejiangu, Weifangu u Shandongu i Hamiju u Xinjiangu;
U 2020., četiri pumpno-akumulacijske elektrane u Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an, i Shandong Tai'an Faza II će započeti s izgradnjom.
prva pumpno-akumulacijska elektrana u mojoj zemlji s potpuno autonomnom opremom. U listopadu 2011. elektrana je uspješno dovršena, što ukazuje na to da je moja zemlja uspješno savladala ključnu tehnologiju razvoja opreme za pumpno-akumulacijske jedinice.
U travnju 2013. godine, crpno-akumulacijska elektrana Fujian Xianyou službeno je puštena u rad za proizvodnju električne energije; u travnju 2016. godine, crpno-akumulacijska elektrana Zhejiang Xianju s jediničnim kapacitetom od 375.000 kilovata uspješno je spojena na mrežu. Autonomna oprema velikih crpno-akumulacijskih jedinica u mojoj zemlji popularizirana je i kontinuirano se primjenjuje.
Prva pumpno-akumulacijska elektrana u mojoj zemlji s padom od 700 metara. Ukupni instalirani kapacitet je 1,4 milijuna kilovata. Dana 4. lipnja 2021. godine, jedinica 1 puštena je u rad za proizvodnju električne energije.
Trenutno je u izgradnji reverzibilna hidroelektrana s najvećim instaliranim kapacitetom na svijetu. Ukupni instalirani kapacitet iznosi 3,6 milijuna kilovata.
Crpno-akumulacijska elektrana ima karakteristike osnovne, sveobuhvatne i javne. Može sudjelovati u regulaciji usluga novog izvora elektroenergetskog sustava, mreže, opterećenja i veza za skladištenje, a sveobuhvatne prednosti su značajnije. Nosi siguran stabilizator napajanja elektroenergetskog sustava, čisti niskougljični balanser i visokoučinkovitu važnu funkciju regulatora rada.
Prvo je učinkovito rješavanje nedostatka pouzdanih rezervnih kapaciteta elektroenergetskog sustava pod utjecajem visokog udjela nove energije. Prednošću dvostruke vršne regulacije kapaciteta možemo poboljšati kapacitet vršne regulacije velikog kapaciteta elektroenergetskog sustava i ublažiti problem opskrbe vršnim opterećenjem uzrokovan nestabilnošću nove energije i vršnim opterećenjem uzrokovanim padom. Poteškoće s potrošnjom uzrokovane velikim razvojem nove energije tijekom tog razdoblja mogu bolje potaknuti potrošnju nove energije.
Drugo je učinkovito rješavanje neusklađenosti između izlaznih karakteristika nove energije i potražnje opterećenja, oslanjajući se na fleksibilnu sposobnost brzog odziva, kako bi se bolje prilagodilo slučajnosti i volatilnosti nove energije te zadovoljila fleksibilna potražnja za prilagodbom koju donosi nova energija „ovisno o vremenskim uvjetima“.
Treće je učinkovito rješavanje nedovoljnog momenta inercije novog energetskog sustava s visokim udjelom. Prednošću visokog momenta inercije sinkronog generatora, može se učinkovito poboljšati sposobnost sustava protiv poremećaja i održati stabilnost frekvencije sustava.
Četvrto je učinkovito rješavanje potencijalnog utjecaja "dvostruko visokog" oblika na novi elektroenergetski sustav, preuzimanje funkcije rezervnog napajanja u slučaju nužde i reagiranje na iznenadne potrebe za prilagodbom u bilo kojem trenutku s brzim mogućnostima pokretanja i zaustavljanja te brzog povećanja snage. Istovremeno, kao prekidno opterećenje, može sigurno ukloniti nazivno opterećenje crpne jedinice s odzivom od nekoliko milisekundi i poboljšati siguran i stabilan rad sustava.
Peti je učinkovito rješavanje visokih troškova prilagodbe koje donosi spajanje velikih novih energetskih mreža. Kroz razumne metode rada, u kombinaciji s termoenergijom, smanjuje se ugljik i povećava učinkovitost, smanjuje se napuštanje energije vjetra i svjetla, potiče se alokacija kapaciteta te se poboljšava ukupno gospodarstvo i čistiji rad cijelog sustava.
Jačati optimizaciju i integraciju infrastrukturnih resursa, koordinirati upravljanje sigurnošću, kvalitetom i napretkom 30 projekata u izgradnji, snažno promovirati mehaniziranu gradnju, inteligentno upravljanje i standardiziranu gradnju, optimizirati razdoblje izgradnje i osigurati da kapacitet pumpno-akumulacijskih hidroelektrana premaši 20 milijuna kilovata tijekom razdoblja „14. petogodišnjeg plana“, a operativni instalirani kapacitet premaši 70 milijuna kilovata do 2030. godine.
Drugo je naporan rad na vitkoj upravljanju. Jačanje smjernica za planiranje, usmjerenih na cilj „dvostrukog ugljika“ i provedbu strategije tvrtke, visokokvalitetna priprema „14. petogodišnjeg“ plana razvoja za pumpno-akumulacijske hidroelektrane. Znanstvena optimizacija preliminarnih radnih postupaka projekta te uredno napredovanje studije izvedivosti i odobrenja projekta. Fokusirajući se na sigurnost, kvalitetu, vrijeme izgradnje i troškove, snažno promicanje inteligentnog upravljanja i kontrole, mehanizirane gradnje i zelene gradnje inženjerskih konstrukcija kako bi se osiguralo da projekti u izgradnji mogu ostvariti koristi što je prije moguće.
Produbiti upravljanje životnim ciklusom opreme, produbiti istraživanje o uslugama elektroenergetske mreže jedinica, optimizirati strategiju rada jedinica i u potpunosti služiti sigurnom i stabilnom radu elektroenergetske mreže. Produbiti višedimenzionalno vitko upravljanje, ubrzati izgradnju modernog pametnog lanca opskrbe, poboljšati sustav upravljanja materijalima, znanstveno rasporediti kapital, resurse, tehnologiju, podatke i druge proizvodne čimbenike, snažno poboljšati kvalitetu i učinkovitost te sveobuhvatno poboljšati učinkovitost upravljanja i operativnu učinkovitost.
Treće je tražiti napredak u tehnološkim inovacijama. Dubinska provedba „Novog akcijskog plana za skok naprijed“ za znanstvene i tehnološke inovacije, povećanje ulaganja u znanstvena istraživanja i poboljšanje sposobnosti neovisnih inovacija. Povećati primjenu tehnologije jedinica s promjenjivom brzinom, ojačati tehnološka istraživanja i razvoj jedinica velikog kapaciteta od 400 megavata, ubrzati izgradnju laboratorija za modeliranje pumpnih turbina i simulacijskih laboratorija te uložiti sve napore u izgradnju neovisne platforme za znanstvene i tehnološke inovacije.
Optimizirati raspored znanstvenih istraživanja i raspodjelu resursa, ojačati istraživanje ključne tehnologije pumpno-akumulacijskih hidroelektrana i nastojati prevladati tehnički problem „zaglavljenog vrata“. Produbiti istraživanje primjene novih tehnologija poput „Big Cloud IoT Smart Chain“, sveobuhvatno primijeniti izgradnju digitalnih inteligentnih elektrana i ubrzati digitalnu transformaciju poduzeća.
Vrijeme objave: 07.03.2022.
