A „szén-dioxid-kibocsátás csúcspontjának elérése és a szén-dioxid-semlegesítés” céljának elérése és egy új energiarendszer kiépítése érdekében a China Southern Power Grid Corporation egyértelműen javasolta egy alapvetően új energiarendszer kiépítését a déli régióban 2030-ra, és egy teljesen új energiarendszer kiépítését 2060-ra. Ennek során erőteljesen fejleszteni fogjuk a szivattyús energiatárolást. A tervek szerint a „tizennegyedik, tizenötödik és tizenhatodik ötéves terv” időszakában a beépített kapacitás 6 millió, 15 millió, illetve 15 millió kilowattra nő. Arra törekszünk, hogy 2035-re elérjük a mintegy 44 millió kilowatt szivattyús energiatározó kapacitást a déli régióban, ami új típusú energiarendszer-zavarkiegyenlítővé, terheléskiegyenlítővé és hálózati stabilizátorrá teszi.
Forrás: WeChat hivatalos fiókja, „China Energy Media Intelligent Manufacturing”
Szerző: Peng Yumin, Energiatárolási Kutatóintézet, Kína, Southern Power Grid Peak shaving and Frequency Modulation Power Generation Co., Ltd.
Az új energiaellátó rendszer főbb jellemzői
Az új energiarendszerben a tiszta energia dominál, és az új energia aránya az energiafogyasztásban tovább fog növekedni, fokozatosan kialakítva az energiafelhasználás egy olyan formáját, amelyben az új energia, a vízenergia és az atomenergia lesz a fő energiatermelési forma. A fosszilis energiafogyasztás aránya fokozatosan csökkenni fog a karbonsemlegességi cél elérése érdekében, és a fosszilis energia fennmaradó beépített kapacitását az új energiarendszer tartalék áramellátásaként fogják felhasználni. Az új energiarendszerben az új energia központosított és elosztott módon csatlakozik majd az elektromos hálózathoz. A központosított hozzáférés tekintetében a déli régió 2025-re több mint 24 millió kilowatt szárazföldi szélenergia, több mint 20 millió kilowatt tengeri szélenergia és több mint 56 millió kilowatt fotovoltaikus hozzáférés elérésére törekszik. Az elosztott hozzáférés tekintetében a helyi adottságoknak megfelelően különböző régiókban kis kapacitású, alacsony feszültségű hálózati hozzáférési szintű, a közelben fogyasztható elosztott energiaforrásokat építenek.
Az új energiaforrásra épülő új energiarendszerben az új energiatermelő berendezések tényleges termelését nagymértékben befolyásolja a meteorológiai környezet, amelyre a véletlenszerűség, az ingadozás és az időszakosság jellemzői jellemzőek. Az elektromos energiahelyettesítés, a háztartási energiatároló berendezések és az intelligens otthonok széles körű alkalmazása a felhasználói oldali terhelést diverzifikált és interaktív irányba fejleszti, és a felhasználói terminál egy új módba lép, amely egyszerre fogyasztó és termelő. Az új energiaforrásra épülő új energiarendszer a nagy arányú új energia és a nagy teljesítményű elektronikus berendezések „kettős magas” jellemzőit mutatja. Az új energia nagymértékű ingadozásainak és a különféle szélsőséges helyzeteknek a kezelése érdekében a szivattyús energiatárolás beépített kapacitását a megfelelő skálához kell igazítani az új energia beépített kapacitása és termelési skálája szerint. Amikor az új energia termelése rendellenes, a szivattyús energiatárolásnak a lehető legnagyobb mértékben fenn kell tartania a hálózat új energiarendszerének állapotát, és meg kell akadályoznia az új energiarendszer átalakulását a hagyományos energiarendszerre. Ezért a szivattyús energiatározó erőművek fejlesztése és építése gyorsabb és nagyobb léptékű lesz.
A szivattyús energiatározás gyors és nagymértékű fejlesztésének problémái és ellenintézkedései
A gyors és nagyszabású fejlesztés és kivitelezés biztonsági, minőségi és személyzeti problémákat hozott magával. Az új energiarendszer építési igényeinek kielégítése érdekében minden évben számos szivattyús-tározós erőmű építését engedélyezték. A szükséges építési időszak is jelentősen lerövidült 8-10 évről 4-6 évre. A projekt gyors fejlesztése és kivitelezése elkerülhetetlenül biztonsági, minőségi és személyzeti problémákat fog okozni.
A projektek gyors fejlődése és kivitelezése által okozott számos probléma megoldása érdekében az építési és projektmenedzsment egységeknek először műszaki kutatást és gyakorlatot kell végezniük a szivattyús energiatározós erőművek építőmérnöki gépesítésével és intelligenciájával kapcsolatban. A TBM (alagútfúró gép) technológiát nagyszámú földalatti barlang feltárására vezették be, és a TBM berendezéseket a szivattyús energiatározós erőművek jellemzőivel kombinálva fejlesztették ki, és kidolgoztak egy építési műszaki tervet. A különböző üzemeltetési forgatókönyvek, például a földmunka, a szállítás, a megtámasztás és a fordított ív figyelembevételével az építőiparban, egy támogató alkalmazási tervet dolgoztak ki a gépesített és intelligens építés teljes folyamatára, és kutatásokat végeztek olyan témákban, mint az egyfolyamatos berendezések intelligens működtetése, a teljes folyamatépítési rendszer automatizálása, a berendezések építési információinak digitalizálása, a távirányítású mechanikus berendezések pilóta nélküli építése, az építési minőség intelligens érzékelési elemzése stb. Különböző gépesített és intelligens építőipari berendezéseket és rendszereket fejlesztettek ki.
A gépészet és a villamosmérnökség gépesítése és intelligenciája tekintetében elemezhetjük a gépesítés és az intelligencia alkalmazási igényeit és lehetőségeit a kezelők számának csökkentése, a munkahatékonyság javítása, a munkahelyi kockázatok csökkentése stb. szempontjából, és különféle gépészeti és villamosmérnöki gépesítési és intelligens építőipari berendezéseket és rendszereket fejleszthetünk ki a gépészeti és villamos berendezések telepítésének különböző üzemeltetési forgatókönyveihez.
Ezenkívül a 3D-s mérnöki tervezési és szimulációs technológia felhasználható egyes létesítmények és berendezések előregyártására és szimulálására is, ami nemcsak a munka egy részét képes előre elvégezni, lerövidíteni a helyszíni építési időt, hanem előzetesen funkcionális átvételt és minőségellenőrzést is végez, hatékonyan javítva a minőség- és biztonságirányítási szintet.
Az erőművek nagymértékű üzemeltetése felveti a megbízható üzemeltetés, az intelligens és intenzív igények problémáját. A szivattyús energiatározós erőművek nagymértékű üzemeltetése olyan problémákat okoz, mint a magas üzemeltetési és karbantartási költségek, a személyzethiány stb. Az üzemeltetési és karbantartási költségek csökkentése érdekében a kulcs a szivattyús energiatározó egységek üzembiztonságának javítása; A személyzethiány problémájának megoldásához az erőmű intelligens és intenzív üzemeltetésének megvalósítására van szükség.
Az egység üzembiztonságának javítása érdekében a berendezéstípus-kiválasztás és -tervezés tekintetében a technikusoknak mélyrehatóan összegezniük kell a szivattyús energiatározós erőművek tervezésében és üzemeltetésében szerzett gyakorlati tapasztalataikat, optimalizálási tervezést, típuskiválasztást és szabványosítási kutatásokat kell végezniük a szivattyús energiatározós erőművek releváns berendezés-alrendszerein, és azokat iteratívan frissíteniük kell a berendezések üzembe helyezésével, hibakezelésével és karbantartásával kapcsolatos tapasztalatoknak megfelelően. A berendezésgyártás tekintetében a hagyományos szivattyús energiatározós egységek esetében még mindig vannak külföldi gyártók által fejlesztett kulcsfontosságú berendezésgyártási technológiák. Szükséges lokalizációs kutatásokat végezni ezeken a „fojtó” berendezéseken, és integrálni a több éves üzemeltetési és karbantartási tapasztalatokat és stratégiákat, hogy hatékonyan javítsák ezen kulcsfontosságú berendezések termékminőségét és üzembiztonságát. A berendezések működésének felügyelete tekintetében a technikusoknak szisztematikusan kell megfogalmazniuk a berendezések állapotfelügyeleti elemeinek konfigurációs szabványait a berendezések állapotának megfigyelhetősége és mérhetősége szempontjából, mélyreható kutatásokat kell végezniük a berendezések vezérlési stratégiáiról, az állapotfelügyeleti stratégiákról és az állapotértékelési módszerekről a belső biztonsági követelmények alapján, intelligens elemző és korai figyelmeztető platformot kell kiépíteniük a berendezések állapotfelügyeletéhez, előre fel kell fedezniük a berendezésekben rejlő rejtett veszélyeket, és időben korai figyelmeztetést kell végezniük.
Az erőmű intelligens és intenzív üzemeltetésének megvalósításához a technikusoknak kutatásokat kell végezniük a berendezések automatikus vezérlésével vagy egy kulcsfontosságú üzemeltetési technológiával kapcsolatban a berendezések vezérlése és üzemeltetése szempontjából, hogy megvalósítsák az egység teljesen automatikus indítását és leállítását, valamint terhelésszabályozását személyzeti beavatkozás nélkül, és amennyire csak lehetséges, megvalósítsák a működési sorrendet és a többdimenziós intelligens visszaigazolást; A berendezések ellenőrzése tekintetében a technikusok műszaki kutatást végezhetnek a gépi látás érzékelésével, a gépi hallás érzékelésével, a robotellenőrzéssel és egyéb szempontokkal kapcsolatban, és műszaki gyakorlatot végezhetnek az ellenőrző gépek cseréjével kapcsolatban; Az erőmű intenzív üzemeltetése szempontjából kutatásokat és gyakorlatokat kell végezni az egy személy és több erőmű központosított felügyeleti technológiájával kapcsolatban, hogy hatékonyan megoldják a szivattyús tározós erőművek fejlesztése által okozott szolgálatban lévő emberi erőforrás hiányának problémáját.
A szivattyús energiatárolás miniatürizálása és a többenergiás komplementáció integrált működése nagyszámú elosztott új energiaforrás fogyasztása által eredményezett. Az új energiarendszer figyelemre méltó jellemzője, hogy nagyszámú kisméretű új energia található szétszórva a hálózat különböző területein, a kisfeszültségű hálózatban működve. Ezen elosztott új energiaforrások lehető legnagyobb mértékű elnyelése és hasznosítása, valamint a nagy villamosenergia-hálózat túlterheltségének hatékony enyhítése érdekében elosztott szivattyús energiatározó egységeket kell építeni az elosztott új energiaforrások közelében, hogy megvalósítsák az új energia helyi tárolását, fogyasztását és felhasználását a kisfeszültségű villamosenergia-hálózatokon keresztül. Ezért meg kell oldani a szivattyús energiatárolás miniatürizálásának és a többenergiás komplementáció integrált működésének problémáit.
A mérnököknek és technikusoknak erőteljes kutatásokat kell végezniük a telephely kiválasztásával, tervezésével és gyártásával, az irányítási stratégiával és a többféle elosztott szivattyús energiatározós erőmű integrált alkalmazásával kapcsolatban, beleértve a kis, megfordítható szivattyús energiatározó egységeket, a szivattyúk és turbinák koaxiális független működését, a kis vízerőművek és szivattyútelepek együttes működését stb. Ugyanakkor kutatásokat és projektbemutatókat kell végezni a szivattyús energiatárolás, valamint a szél-, fény- és vízenergia integrált üzemeltetési technológiájáról, hogy műszaki megoldásokat javasoljanak az energiahatékonyság és a gazdasági kölcsönhatás feltárására az új energiarendszerben.
A nagy rugalmasságú hálózathoz adaptált változtatható sebességű szivattyús energiatároló egységek technikai „fojtásának” problémája. A változtatható sebességű szivattyús energiatároló egységek jellemzői a primer frekvenciaszabályozásra adott gyors reagálás, a szivattyú üzemi körülményei között állítható bemeneti erő, az egység optimális görbén való működése, valamint az érzékeny válasz és a magas tehetetlenségi nyomaték. Az elektromos hálózat véletlenszerűségének és volatilitásának hatékony megfékezése, az új energia által termelt többletteljesítmény pontosabb beállítása és elnyelése a termelő oldalon és a felhasználói oldalon, valamint a nagy rugalmasságú és interaktív elektromos hálózat terheléselosztásának jobb szabályozása érdekében növelni kell a változtatható sebességű egységek arányát az elektromos hálózatban. Jelenleg azonban a változtatható sebességű vízszivattyúzási és -tároló egységek kulcsfontosságú technológiáinak többsége még mindig külföldi gyártók kezében van, és a technikai „fojtás” problémáját meg kell oldani.
A kulcsfontosságú technológiák független vezérlésének megvalósításához a hazai tudományos kutatást és műszaki erőket koncentrálni kell a változtatható sebességű generátormotorok és szivattyúturbinák tervezésének és fejlesztésének, a váltakozó áramú gerjesztőátalakítók vezérlési stratégiáinak és eszközeinek kidolgozására, a változtatható sebességű egységek koordinált vezérlési stratégiáinak és eszközeinek kidolgozására, a változtatható sebességű egységek szabályozóvezérlési stratégiáinak kutatására, a változtatható sebességű egységek üzemállapot-átalakítási folyamatának és integrált vezérlési stratégiáinak kutatására, valamint a nagy változtatható sebességű egységek teljes lokalizációs tervezésének, gyártásának és mérnöki demonstrációs alkalmazásának megvalósítására.
Közzététel ideje: 2022. dec. 9.
