Kako bi se postigao cilj „postizanja vrhunca ugljika, neutralizacije ugljika“ i izgradio novi elektroenergetski sustav, China Southern Power Grid Corporation jasno je predložila izgradnju novog elektroenergetskog sustava u južnoj regiji do 2030. godine i potpunu izgradnju novog elektroenergetskog sustava do 2060. godine. U tom procesu, snažno ćemo razvijati reverzibilne hidroelektrane. Planirano je povećati instalirani kapacitet na 6 milijuna kilovata, 15 milijuna kilovata i 15 milijuna kilovata tijekom razdoblja „četrnaestog, petnaestog i šesnaestog petogodišnjeg plana“. Nastojat ćemo dosegnuti oko 44 milijuna kilovata kapaciteta reverzibilnih hidroelektrana u južnoj regiji do 2035. godine, što će ih učiniti novom vrstom uravnoteživača poremećaja elektroenergetskog sustava, uravnoteživača opterećenja i stabilizatora električne mreže.
Izvor: Službeni WeChat račun „China Energy Media Intelligent Manufacturing“
Autor: Peng Yumin, Institut za istraživanje skladištenja energije tvrtke China Southern Power Grid Peak Shaving and Frequency Modulation Power Generation Co., Ltd
Glavne značajke novog elektroenergetskog sustava
Novi elektroenergetski sustav dominira čistom energijom, a udio nove energije u potrošnji energije nastavit će se povećavati, postupno formirajući oblik korištenja energije s novom energijom, hidroenergijom i nuklearnom energijom kao glavnim oblikom proizvodnje energije. Udio potrošnje fosilne energije postupno će se smanjivati kako bi se postigao cilj ugljične neutralnosti, a preostali instalirani kapacitet fosilne energije koristit će se kao rezervni izvor napajanja novog elektroenergetskog sustava. U novom elektroenergetskom sustavu nova energija bit će centralizirano i distribuirano spojena na elektroenergetsku mrežu. Što se tiče centraliziranog pristupa, južna regija nastoji postići kopnenu energiju vjetra veću od 24 milijuna kilovata, energiju vjetra na moru veću od 20 milijuna kilovata i fotonaponski pristup veću od 56 milijuna kilovata do 2025. godine. Što se tiče distribuiranog pristupa, distribuirani izvori energije s malim kapacitetom, niskom razinom napona pristupne mreže i mogućnošću potrošnje u blizini bit će izgrađeni u raznim regijama prema lokalnim uvjetima.
U novom elektroenergetskom sustavu s novom energijom kao glavnim dijelom, stvarna proizvodnja nove opreme za proizvodnju energije uvelike je pod utjecajem meteorološkog okruženja, koje ima očite karakteristike slučajnosti, volatilnosti i isprekidanosti. Široka primjena zamjene električne energije, opreme za pohranu energije u kućanstvima i pametnog doma omogućuje razvoj opterećenja korisnika u raznolikom i interaktivnom smjeru, a korisnički terminal ulazi u novi način rada koji je i potrošač i proizvođač. Novi elektroenergetski sustav s novom energijom kao glavnim dijelom pokazuje karakteristike "dvostrukog maksimuma" visokog udjela nove energije i visokog udjela energetske elektroničke opreme. Kako bi se nosilo s velikim fluktuacijama nove energije i raznim ekstremnim situacijama, potrebno je uskladiti instalirani kapacitet pumpno-akumulacijskih elektrana s odgovarajućom skalom prema instaliranom kapacitetu i skali proizvodnje nove energije. Kada je proizvodnja nove energije abnormalna, pumpno-akumulacijske elektrane trebaju što je više moguće održavati stanje novog elektroenergetskog sustava mreže i spriječiti transformaciju novog elektroenergetskog sustava u tradicionalni elektroenergetski sustav. Stoga će razvoj i izgradnja pumpno-akumulacijskih elektrana biti brži i veći.
Problemi i protumjere brzog i velikog razvoja pumpno-akumulacijskih hidroelektrana
Brzi i veliki razvoj i izgradnja doveli su do problema sigurnosti, kvalitete i nedostatka osoblja. Kako bi se zadovoljile potrebe izgradnje novog elektroenergetskog sustava, svake se godine odobrava izgradnja određenog broja reverzibilnih elektrana. Potrebno razdoblje izgradnje također je znatno skraćeno s 8-10 godina na 4-6 godina. Brzi razvoj i izgradnja projekta neizbježno će donijeti probleme sigurnosti, kvalitete i nedostatka osoblja.
Kako bi se riješio niz problema uzrokovanih brzim razvojem i izgradnjom projekata, građevinske i projektne jedinice prvo moraju provesti tehnička istraživanja i praksu mehanizacije i inteligencije građevinskog inženjerstva reverzibilnih elektrana. TBM (Tunnel Boring Machine) tehnologija uvedena je za iskopavanje velikog broja podzemnih šupljina, a TBM oprema razvijena je u kombinaciji s karakteristikama reverzibilnih elektrana te je formulirana građevinska tehnička shema. S obzirom na različite scenarije rada kao što su iskop, prijevoz, podupiranje i obrnuti luk tijekom građevinske izgradnje, razvijena je shema podrške za cijeli proces mehanizirane i inteligentne gradnje, a provedena su istraživanja o temama kao što su inteligentni rad pojedinačne procesne opreme, automatizacija cijelog građevinskog sustava procesa, digitalizacija informacija o izgradnji opreme, bespilotna izgradnja mehaničke opreme s daljinskim upravljanjem, inteligentna analiza percepcije kvalitete gradnje itd. Razviti različitu mehaniziranu i inteligentnu građevinsku opremu i sustave.
Što se tiče mehanizacije i inteligencije strojarstva i elektrotehnike, možemo analizirati zahtjeve i mogućnosti primjene mehanizacije i inteligencije s aspekata smanjenja broja operatera, poboljšanja radne učinkovitosti, smanjenja radnih rizika itd., te razviti različitu građevinsku opremu i sustave za mehanizaciju i inteligenciju strojarstva i elektrotehnike za različite scenarije rada instalacije mehaničke i električne opreme.
Osim toga, 3D inženjersko projektiranje i tehnologija simulacije mogu se koristiti i za unaprijednu izradu i simulaciju nekih objekata i opreme, što ne samo da može unaprijed dovršiti dio posla i skratiti vrijeme izgradnje na gradilištu, već i unaprijed provesti funkcionalno prihvaćanje i kontrolu kvalitete, učinkovito poboljšavajući razinu upravljanja kvalitetom i sigurnošću.
Rad elektrane u velikim razmjerima donosi problem pouzdanog rada, inteligentne i intenzivne potražnje. Rad reverzibilnih elektrana u velikim razmjerima dovest će do problema poput visokih troškova rada i održavanja, nedostatka osoblja itd. Za smanjenje troškova rada i održavanja ključno je poboljšati pouzdanost rada reverzibilnih elektrana; za rješavanje problema nedostatka osoblja potrebno je ostvariti inteligentno i intenzivno upravljanje radom elektrane.
Kako bi se poboljšala pouzdanost rada jedinice, u smislu odabira i dizajna tipa opreme, tehničari trebaju detaljno sažeti praktično iskustvo u projektiranju i radu reverzibilnih elektrana, provesti optimizaciju dizajna, odabira tipa i istraživanja standardizacije relevantnih podsustava opreme reverzibilnih elektrana te ih iterativno ažurirati prema iskustvu puštanja opreme u pogon, rješavanja kvarova i održavanja. Što se tiče proizvodnje opreme, tradicionalne reverzibilne elektrane još uvijek imaju neke ključne tehnologije proizvodnje opreme u rukama stranih proizvođača. Potrebno je provesti istraživanje lokalizacije ove "prigušnice" i u njih integrirati dugogodišnje iskustvo i strategije rada i održavanja, kako bi se učinkovito poboljšala kvaliteta proizvoda i pouzdanost rada ove ključne opreme. Što se tiče praćenja rada opreme, tehničari trebaju sustavno formulirati standarde konfiguracije elemenata za praćenje stanja opreme iz perspektive uočljivosti i mjerljivosti stanja opreme, detaljno istražiti strategije upravljanja opremom, strategije praćenja stanja i metode procjene stanja na temelju zahtjeva intrinzične sigurnosti, izgraditi inteligentnu platformu za analizu i rano upozoravanje za praćenje stanja opreme, unaprijed pronaći skrivene opasnosti u opremi i pravovremeno provesti rano upozoravanje.
Kako bi se ostvarilo inteligentno i intenzivno upravljanje radom elektrane, tehničari trebaju provesti istraživanje o automatskom upravljanju opremom ili jednoj ključnoj tehnologiji rada u smislu upravljanja i rada opreme, kako bi se ostvarilo potpuno automatsko pokretanje i isključivanje te regulacija opterećenja jedinice bez intervencije osoblja, te ostvarilo sekvenciranje rada i višedimenzionalnu inteligentnu potvrdu koliko je to moguće; U smislu inspekcije opreme, tehničari mogu provesti tehnička istraživanja o percepciji strojnog vida, slušnoj percepciji stroja, inspekciji robota i drugim aspektima te provesti tehničku praksu zamjene inspekcijskih strojeva; U uvjetima intenzivnog rada elektrane, potrebno je provesti istraživanje i praksu o centraliziranoj tehnologiji praćenja jedne osobe i više postrojenja kako bi se učinkovito riješio problem nedostatka ljudskih resursa na dužnosti uzrokovan razvojem reverzibilnih elektrana.
Miniaturizacija pumpno-akumulacijskih elektrana i integrirani rad višeenergetskog dopunjavanja uzrokovani su potrošnjom velikog broja distribuiranih novih izvora energije. Izvanredna značajka novog elektroenergetskog sustava je da postoji veliki broj malih novih izvora energije raspršenih u različitim područjima mreže, koji rade u niskonaponskoj mreži. Kako bi se što više apsorbirali i iskoristili ovi distribuirani novi izvori energije i učinkovito ublažilo zagušenje energije velike elektroenergetske mreže, potrebno je izgraditi distribuirane pumpno-akumulacijske jedinice u blizini distribuiranih novih izvora energije kako bi se ostvarilo lokalno skladištenje, potrošnja i korištenje nove energije putem niskonaponskih elektroenergetskih mreža. Stoga je potrebno riješiti probleme miniaturizacije pumpno-akumulacijskih elektrana i integriranog rada višeenergetskog dopunjavanja.
Inženjeri i tehničari moraju intenzivno istraživati odabir lokacije, projektiranje i proizvodnju, strategiju upravljanja i integriranu primjenu više vrsta distribuiranih crpno-akumulacijskih elektrana, uključujući male reverzibilne crpno-akumulacijske jedinice, koaksijalni neovisni rad pumpi i turbina, zajednički rad malih hidroelektrana i crpnih stanica itd.; Istovremeno, provode se istraživanja i demonstracije projekata integrirane tehnologije rada crpno-akumulacijskih elektrana te energije vjetra, svjetla i hidroenergije kako bi se predložila tehnička rješenja za istraživanje energetske učinkovitosti i ekonomske interakcije u novom elektroenergetskom sustavu.
Problem tehničkog "gušenja" crpnih akumulacijskih jedinica s promjenjivom brzinom prilagođenih visokoelastičnoj elektroenergetskoj mreži. Crpne akumulacijske jedinice s promjenjivom brzinom imaju karakteristike brzog odziva na primarnu regulaciju frekvencije, podesive ulazne sile u radnim uvjetima pumpe i rada jedinice na optimalnoj krivulji, kao i osjetljivog odziva i visokog momenta inercije. Kako bi se učinkovito obuzdala slučajnost i volatilnost elektroenergetske mreže, preciznije prilagodila i apsorbirala višak energije generirane novom energijom na strani proizvodnje i na strani korisnika te bolje kontrolirala ravnoteža opterećenja visokoelastične i interaktivne elektroenergetske mreže, potrebno je povećati udio jedinica s promjenjivom brzinom u elektroenergetskoj mreži. Međutim, trenutno je većina ključnih tehnologija crpnih i akumulacijskih jedinica vode s promjenjivom brzinom još uvijek u rukama stranih proizvođača, a problem tehničkog "gušenja" treba riješiti.
Kako bi se ostvarila neovisna kontrola ključnih temeljnih tehnologija, potrebno je koncentrirati domaće znanstveno-istraživačke i tehničke snage na dubinsku provedbu projektiranja i razvoja generatorskih motora i pumpnih turbina s promjenjivom brzinom, razvoj strategija upravljanja i uređaja za AC uzbudne pretvarače, razvoj koordiniranih strategija upravljanja i uređaja za jedinice s promjenjivom brzinom, istraživanje strategija regulatora upravljanja za jedinice s promjenjivom brzinom, istraživanje procesa pretvorbe radnih uvjeta i integriranih strategija upravljanja za jedinice s promjenjivom brzinom, ostvariti potpunu lokalizaciju projektiranja i proizvodnje te inženjersku demonstracijsku primjenu velikih jedinica s promjenjivom brzinom.
Vrijeme objave: 09. prosinca 2022.
