A Kínai Meteorológiai Hivatal közölte, hogy a globális felmelegedés által súlyosbított éghajlati rendszer bizonytalansága miatt Kínában egyre gyakoribbak és erősebbek a szélsőségesen magas hőmérsékleti és heves csapadékos események.
Az ipari forradalom óta az emberi tevékenység által termelt üvegházhatású gázok abnormálisan magas globális hőmérsékleteket, a tengerszint emelkedését és a szélsőséges időjárási eseményeket, például esőzéseket, áradásokat és aszályokat okoztak különböző régiókban nagyobb sűrűséggel és gyakorisággal.
Az Egészségügyi Világszervezet rámutatott, hogy a globális hőmérséklet emelkedése és a fosszilis tüzelőanyagok túlzott elégetése az emberi egészségre leselkedő egyik legnagyobb fenyegetéssé vált. Nemcsak a hőguta, a hőguta és a szív- és érrendszeri betegségek veszélye, hanem a klímaváltozás is az ismert emberi kórokozók több mint 50%-ának állapotromlását okozhatja.
A klímaváltozás napjaink egyik legnagyobb kihívása az emberiség számára. Kína, mint jelentős üvegházhatású gázkibocsátó, 2020-ban bejelentette a „szén-dioxid-csúcs és karbonsemlegesség” célkitűzését, ünnepélyesen elkötelezte magát a nemzetközi közösség előtt, demonstrálta egy jelentős ország felelősségét és elkötelezettségét, és egyben tükrözte azt a sürgető igényt is, hogy az ország előmozdítsa gazdasági struktúrájának átalakítását és korszerűsítését, valamint az ember és a természet harmonikus együttélését.
Az energiarendszer turbulencia kihívásai
Az energiaszektor a „kettős szén” megvalósításának kiemelten figyelt csatatere.
A globális átlaghőmérséklet minden 1 Celsius-fokos emelkedéséhez a szén több mint 0,3 Celsius-fokot járul hozzá. Az energiaforradalom további előmozdítása érdekében ellenőrizni kell a fosszilis energiafogyasztást és fel kell gyorsítani egy új energiarendszer kiépítését. 2022-2023-ban Kína több mint 120 „kettős szén-dioxid-kibocsátású” politikát adott ki, különös tekintettel a megújuló energia fejlesztésének és hasznosításának kulcsfontosságú támogatására.
Az erőteljes szakpolitikai előmozdításnak köszönhetően Kína a világ legnagyobb országává vált az új és megújuló energia felhasználásában. A Nemzeti Energiaügyi Hivatal adatai szerint 2024 első felében az ország új beépített megújuló energiatermelési kapacitása 134 millió kilowatt volt, ami az új beépített kapacitás 88%-át tette ki; a megújuló energiatermelés 1,56 billió kilowattóra volt, ami a teljes energiatermelés mintegy 35%-át tette ki.
Egyre több szélenergia és fotovoltaikus energia épül be az elektromos hálózatba, tisztább zöld áramot hozva az emberek termelésébe és életébe, de egyben kihívást jelentve az elektromos hálózat hagyományos működési módjára is.
A hagyományos elektromos hálózat áramellátási módja azonnali és tervezett. Amikor bekapcsolod az áramot, az azt jelenti, hogy valaki előre kiszámolta az igényeidet, és ugyanabban az időben valahol áramot termel neked. Az erőmű energiatermelési görbéjét és az átviteli csatorna energiaátviteli görbéjét előre megtervezik a historikus adatok alapján. Még ha a villamosenergia-igény hirtelen meg is nő, az igény időben kielégíthető a tartalék hőerőművek beindításával, így biztosítva az elektromos hálózat biztonságos és stabil működését.
A nagyszámú szél- és fotovoltaikus energia bevezetésével azonban az időjárás határozza meg, hogy mikor és mennyi áramot lehet termelni, ami nehezen tervezhető. Jó időjárási körülmények között az új energiatermelő egységek teljes kapacitással működnek, és nagy mennyiségű zöldáramot termelnek, de ha a kereslet nem növekszik, ez az áram nem csatlakoztatható az internethez; nagy áramkereslet esetén esős és felhős idő van, a szélturbinák nem forognak, a fotovoltaikus panelek nem melegszenek fel, és áramkimaradási probléma jelentkezik.
Korábban Kanszuban, Hszincsiangban és más új energiatartományokban a szél- és fényenergia felhagyása a régió szezonális villamosenergia-hiányával és az elektromos hálózat időben történő felszívódásának képtelenségével volt összefüggésben. A tiszta energia ellenőrizhetetlensége kihívást jelent az elektromos hálózat elosztásában, és növeli az energiarendszer működési kockázatait. Ma, amikor az emberek termelése és élete nagymértékben függ a stabil energiaellátástól, az energiatermelés és -fogyasztás közötti bármilyen eltérés súlyos gazdasági és társadalmi következményekkel jár.
Bizonyos különbség van az új energia beépített kapacitása és a tényleges energiatermelés között, és a felhasználók energiaigénye, valamint az erőművek által termelt energia nem érheti el a „forrás követi a terhelést” és a „dinamikus egyensúlyt”. A „friss” villamos energiát időben fel kell használni, vagy tárolni kell, ami egy jól szervezett villamosenergia-hálózat stabil működésének szükséges feltétele. E cél elérése érdekében a pontos tiszta energia előrejelzési modell felépítése mellett, az időjárási és a historikus villamosenergia-termelési adatok pontos elemzésén keresztül, növelni kell az energiarendszer diszpécserrendszerének rugalmasságát olyan eszközökkel, mint az energiatároló rendszerek és a virtuális erőművek. Az ország hangsúlyozza az „új energiarendszer tervezésének és építésének felgyorsítását”, és az energiatárolás nélkülözhetetlen technológia.
„Zöld bank” az új energiarendszerben
Az energiaforradalom idején a szivattyús energiatározós erőművek fontos szerepe egyre hangsúlyosabbá vált. Ez a technológia, amely a 19. század végén született, eredetileg a folyók szezonális vízkészletének szabályozására épült villamos energia előállításához. Gyorsan fejlődött és fokozatosan vált éretté a felgyorsult iparosodás és az atomerőmű-építés hátterében.
Az elve nagyon egyszerű. Két víztározót építenek a hegyen és a hegy lábánál. Amikor eljön az éjszaka vagy a hétvége, az áramigény csökken, és az olcsó és felesleges áramot a víz felmelegítésére használják fel a felső folyású víztározóba; amikor az áramfogyasztás a csúcson van, a vizet felszabadítják áramtermelés céljából, így az áram időben és térben újra szabályozható és elosztható.
Mint egy évszázados energiatárolási technológia, a szivattyús energiatárolás új feladatot kapott a „kettős szén” folyamatában. Amikor a fotovoltaikus és szélenergia energiatermelő kapacitása nagy, és a felhasználó villamosenergia-igénye csökken, a szivattyús energiatárolás képes a felesleges villamos energiát tárolni. Amikor a villamosenergia-igény megnő, a villamos energia felszabadul, hogy segítsen az elektromos hálózatnak elérni a kínálat és a kereslet egyensúlyát.
Rugalmas és megbízható, gyors indítással és leállítással. Kevesebb mint 4 perc alatt éri el az áramot az indítástól a teljes terhelésig. Ha nagyszabású baleset történik az elektromos hálózatban, a szivattyús energiatározás gyorsan elindulhat és helyreállíthatja az áramellátást. Az utolsó „gyufaként” tekintik, amely felgyújtja a sötét elektromos hálózatot.
Az egyik legfejlettebb és legszélesebb körben használt energiatárolási technológiaként a szivattyús energiatárolás jelenleg a világ legnagyobb „akkumulátora”, amely a világ beépített energiatárolási kapacitásának több mint 86%-át teszi ki. Az olyan új energiatárolási technológiákkal összehasonlítva, mint az elektrokémiai energiatárolás és a hidrogénenergia-tárolás, a szivattyús energiatárolás a stabil technológia, az alacsony költség és a nagy kapacitás előnyeivel rendelkezik.
Egy szivattyús-tározós erőmű tervezett élettartama 40 év. Naponta 5-7 órát képes működni, és folyamatosan üríteni. Vizet használ „üzemanyagként”, alacsonyak az üzemeltetési és karbantartási költségei, és nem befolyásolják a nyersanyagok, például a lítium, a nátrium és a vanádium áringadozásai. Gazdasági előnyei és szolgáltatási képességei kulcsfontosságúak a zöld áram költségeinek csökkentése és az energiahálózat szén-dioxid-kibocsátásának csökkentése szempontjából.
2024 júliusában hivatalosan is kiadták Guangdongban az ország első tartományi megvalósítási tervét a szivattyús energiatározásra vonatkozóan, amely részt vesz az energiapiacon. A szivattyús energiatározós erőművek minden villamos energiát azonnal kereskednek majd egy új módon, a „mennyiség és az árajánlat” megadásával, valamint hatékonyan és rugalmasan „vizet szivattyúznak villamos energia tárolására” és „vizet bocsátanak ki villamos energia előállítására” az energiapiacon, új szerepet játszva az új energia „zöld árambankjának” tárolásában és elérésében, és új utat nyitva meg a piacorientált előnyök megszerzéséhez.
„Tudományosan fogunk árajánlati stratégiákat kidolgozni, aktívan részt veszünk az áramkereskedelemben, javítjuk az egységek átfogó hatékonyságát, és arra törekszünk, hogy ösztönző előnyöket szerezzünk a villamos energiából és az áramdíjakból, miközben elősegítjük az új energiafogyasztás arányának növekedését” – mondta Wang Bei, a Southern Power Grid Energiatárolási Tervezési és Pénzügyi Osztályának vezérigazgató-helyettese.
Az érett technológia, a hatalmas kapacitás, a rugalmas tárolás és hozzáférés, a hosszú távú termelés, az alacsony költségek a teljes életciklus során, valamint az egyre jobb, piacorientált mechanizmusok tették a szivattyús energiatárolást a leggazdaságosabb és legpraktikusabb „mindenes megoldássá” az energiaforradalom folyamatában, kulcsszerepet játszva a megújuló energia hatékony felhasználásának előmozdításában, valamint az energiarendszer biztonságának és stabilitásának biztosításában.
Vitatott nagyprojektek
A nemzeti energiaszerkezet-kiigazítás és az új energiaforrások gyors fejlődése közepette a szivattyús energiatározós erőművek építési fellendülést mutattak. 2024 első felében a szivattyús energiatározók összesített beépített kapacitása Kínában elérte az 54,39 millió kilowattot, a beruházások növekedési üteme pedig 30,4 százalékponttal nőtt az előző év azonos időszakához képest. A következő tíz évben hazám szivattyús energiatározásba történő beruházási lehetősége megközelíti az egybillió jüant.
2024 augusztusában a Kínai Kommunista Párt Központi Bizottsága és az Államtanács kiadta a „Vélemények a gazdasági és társadalmi fejlődés átfogó zöld átalakulásának felgyorsításáról” című dokumentumot. 2030-ra a szivattyús energiatározós erőművek beépített kapacitása meghaladja a 120 millió kilowattot.
Bár a lehetőségek adódnak, egyben a túlfűtött beruházások problémáját is okozzák. A szivattyús energiatározós erőművek építése szigorú és összetett rendszertervezés, amely számos elemet foglal magában, mint például a szabályozások, az előkészítő munkák és az engedélyezés. A beruházási fellendülés idején egyes helyi önkormányzatok és tulajdonosok gyakran figyelmen kívül hagyják a telephelyválasztás és a kapacitás telítettségének tudományos jellegét, és túlzottan a projektfejlesztés sebességére és mértékére törekszenek, ami számos negatív következménnyel jár.
A szivattyús energiatározós erőművek telephelyének kiválasztásakor figyelembe kell venni a geológiai adottságokat, a földrajzi elhelyezkedést (a terhelési központhoz közel, az energiabázishoz közel), az ökológiai vörös vonalat, a potenciálesést, a földszerzést és a bevándorlást, valamint egyéb tényezőket. Az ésszerűtlen tervezés és elrendezés miatt az erőművek építése a villamosenergia-hálózat tényleges igényein kívül esik, vagy használhatatlanná válik. Nemcsak az építési és üzemeltetési költségek lesznek egy ideig nehezen emészthetők, hanem olyan problémák is adódhatnak, mint az ökológiai vörös vonal túllépése az építkezés során; a befejezés után, ha a műszaki, üzemeltetési és karbantartási szintek nem felelnek meg a szabványoknak, az biztonsági kockázatokat okoz.
„Még mindig vannak olyan esetek, amikor egyes projektek telephelyének kiválasztása ésszerűtlen.” Lei Xingchun, a Southern Grid Energy Storage Company infrastrukturális osztályának vezérigazgató-helyettese elmondta: „Egy szivattyús-tározós erőmű lényege, hogy kiszolgálja az elektromos hálózat igényeit, és biztosítsa az új energia hálózathoz való hozzáférését. A szivattyús-tározós erőmű telephelyének kiválasztását és kapacitását az energiaelosztás, az elektromos hálózat működési jellemzői, a teljesítményterhelés-eloszlás és az energiastruktúra jellemzői alapján kell meghatározni.”
„A projekt nagyszabású és jelentős kezdeti beruházást igényel. Még fontosabb a kommunikáció és az együttműködés megerősítése a természeti erőforrásokkal, az ökológiai környezettel, az erdészettel, a gyepterületekkel, a vízvédelemmel és más osztályokkal, valamint a megfelelő munka elvégzése az ökológiai védelmi vörös vonallal és a kapcsolódó tervekkel való kapcsolattartásban” – tette hozzá Jiang Shuwen, a Southern Grid Energy Storage Company tervezési osztályának vezetője.
A több tízmilliárdos, vagy akár több tízmilliárdos építési beruházás, a több száz hektáros víztározó-építési terület, valamint az 5-7 éves építési időszak is oka annak, hogy sokan kritizálják a szivattyús energiatározást, mondván, hogy az nem „gazdaságos és környezetbarát” más energiatárolási módokhoz képest.
Valójában azonban a kémiai energiatárolás korlátozott kisütési idejéhez és 10 éves üzemidejéhez képest a szivattyús energiatározós erőművek tényleges élettartama elérheti az 50 évet vagy akár többet is. Nagy kapacitású energiatárolással, korlátlan szivattyúzási gyakorisággal és alacsonyabb kilowattóránkénti költséggel gazdasági hatékonysága még mindig sokkal magasabb, mint más energiatárolási rendszereké.
Zheng Jing, a Kínai Vízkészlet- és Vízenergia-tervezési és -tervezési Intézet vezető mérnöke tanulmányt készített: „A projekt gazdasági hatékonyságának elemzése azt mutatja, hogy a szivattyús energiatározós erőművek kilowattóránkénti szintezett költsége 0,207 jüan/kWh. Az elektrokémiai energiatárolás kilowattóránkénti szintezett költsége 0,563 jüan/kWh, ami 2,7-szerese a szivattyús energiatározós erőművek költségének.”
„Az elektrokémiai energiatárolás az elmúlt években gyorsan terjedt, de számos rejtett veszély rejlik benne. Folyamatosan növelni kell az erőmű élettartamát, csökkenteni kell az egységköltséget, növelni kell a méreteket, és a fázisbeállítási funkciót a biztonság szempontjából kell konfigurálni, hogy az összehasonlítható legyen a szivattyús energiatárolású erőművekkel” – mutatott rá Zheng Jing.
Építs erőművet, szépítsd a földet
A Southern Power Grid Energy Storage adatai szerint 2024 első felében a déli régióban a szivattyús-tározós erőművek összesített villamosenergia-termelése közel 6 milliárd kWh volt, ami 5,5 millió lakossági felhasználó féléves villamosenergia-igényének felel meg, ami 1,3%-os növekedést jelent éves szinten; az egységnyi villamosenergia-termelő üzembe helyezés száma meghaladta a 20 000-szeresét, ami 20,9%-os növekedést jelent éves szinten. Átlagosan minden erőmű minden egysége naponta több mint 3-szor termel csúcsteljesítményt, ami jelentősen hozzájárul a tiszta energia stabil hozzáféréséhez az elektromos hálózathoz.
A Southern Power Grid Energy Storage elkötelezett amellett, hogy gyönyörű erőműveket építsen, és „zöld, nyitott és megosztott” ökológiai és környezeti termékeket biztosítson a helyi lakosok számára, annak érdekében, hogy segítse az energiahálózatot a csúcsidőszaki energiatárolási kapacitásának javításában, valamint tiszta villamos energiát biztosítson a társadalmi és gazdasági fejlődéshez.
Minden tavasszal a hegyek tele vannak cseresznyevirágzással. A kerékpárosok és a túrázók a sencseni Yantian kerületbe látogatnak, hogy bejelentkezzenek. A tó és a hegyek látványát tükrözve, a cseresznyevirág-tengerben sétálva, mintha egy paradicsomban lennének. Ez a sencseni szivattyús energiatározós erőmű felső víztározója, az ország első, a városközpontban épült szivattyús energiatározós erőműve, és a turisták szájában található „hegyi és tengeri park”.
A sencseni szivattyús energiatározós erőmű tervezésének kezdetétől fogva beépítette a zöld ökológiai koncepciókat. A környezetvédelmi és vízmegtakarítási létesítményeket és berendezéseket a projekttel egyidejűleg tervezték, építették és helyezték üzembe. A projekt olyan díjakat nyert, mint a „Nemzeti Minőségügyi Projekt” és a „Nemzeti Talaj- és Vízmegőrzési Demonstrációs Projekt”. Az erőmű üzembe helyezése után a China Southern Power Grid Energy Storage korszerűsítette a felső víztározó területének „dezindusztrializációs” tájképét az ökológiai park színvonalának megfelelően, és együttműködött a Yantian kerületi önkormányzattal cseresznyevirágzásban a felső víztározó körül, létrehozva a „hegy, tenger és virágváros” jantiani névjegykártyát.
Az ökológiai védelemre helyezett hangsúly nem a sencseni szivattyús energiatározós erőmű speciális esete. A China Southern Power Grid Energy Storage szigorú zöld építésirányítási rendszereket és értékelési szabványokat dolgozott ki a teljes projektépítési folyamat során; minden projekt ötvözi a környező természeti környezetet, a kulturális jellemzőket és a helyi önkormányzat vonatkozó terveit, és a környezetvédelmi költségvetésben külön kiadásokat határoz meg az ökológiai környezet helyreállítására és javítására, hogy biztosítsa a projekt ipari tájképének és a környező ökológiai környezet harmonikus integrációját.
„A szivattyús-tározós erőműveknek viszonylag magasak a telephely kiválasztásával kapcsolatos követelményeik. Az ökológiai vörös vonalak elkerülése érdekében, ha ritka védett növények vagy ősi fák találhatók az építési területen, előzetesen egyeztetni kell az erdészeti osztállyal, és az erdészeti osztállyal összhangban védőintézkedéseket kell tenni a helyszíni védelem vagy a migráció elleni védelem érdekében” – mondta Jiang Shuwen.
A Southern Power Grid Energy Storage minden egyes szivattyús energiatározós erőművében egy hatalmas elektronikus kijelző látható, amely valós idejű adatokat jelenít meg, például a negatív iontartalmat, a levegőminőséget, az ultraibolya sugarakat, a hőmérsékletet, a páratartalmat stb. a környezetben. „Ezt kértük magunktól, hogy figyelemmel kísérjük, hogy az érdekelt felek világosan láthassák az erőmű környezeti minőségét.” Jiang Shuwen elmondta: „A jangjiangi és meizhoui szivattyús energiatározós erőművek megépítése után a kócsagok, más néven „környezeti megfigyelő madarak”, csoportokban telepedtek le, ami az ökológiai környezet minőségének, például a levegő és a víztározó vízminőségének legintuitívabb felismerése az erőmű területén.”
Amióta 1993-ban Kantonban megépült Kína első nagyméretű szivattyús energiatározós erőműve, a Southern Power Grid Energy Storage átfogó tapasztalatot halmozott fel a zöld projektek teljes életciklusra kiterjedő megvalósításában. 2023-ban a vállalat elindította a „Zöld Építésirányítási Módszerek és Értékelési Mutatók Szivattyús Energiatározós Erőművekhez” című dokumentumot, amely tisztázta a projektben részt vevő összes egység zöld építésének felelősségét és értékelési szabványait az építési folyamat során. Gyakorlati célokat és megvalósítási módszereket tartalmaz, ami nagy jelentőséggel bír az iparág ökológiai védelem megvalósításának iránymutatása szempontjából.
A szivattyús energiatározós erőműveket a nulláról építették, és számos technológiának és irányításnak nincsenek követendő példái. Az olyan iparági vezetőkre támaszkodik, mint a Southern Power Grid Energy Storage, hogy ösztönözzék az upstream és downstream ipari láncokat a folyamatos innovációra, a kutatásra és az ellenőrzésre, valamint a lépésről lépésre történő ipari korszerűsítés előmozdítására. Az ökológiai védelem a szivattyús energiatározós ipar fenntartható fejlődésének is elengedhetetlen része. Ez nemcsak a vállalat felelősségét képviseli, hanem kiemeli a zöld energiatárolási projekt „zöld” értékét és aranytartalmát is.
A karbonsemlegesség órája csörög, és a megújuló energia fejlesztése folyamatosan újabb áttöréseket ér el. A szivattyús energiatározós erőművek egyre hangsúlyosabb szerepet töltenek be „szabályozóként”, „áramtárolóként” és „stabilizátorként” az elektromos hálózat terheléselosztásában.
Közzététel ideje: 2025. február 5.
