Պոմպակուտակային էլեկտրակայանի կառուցվածքը և բնութագրերը, ինչպես նաև էլեկտրակայանի կառուցման եղանակը

Պոմպային կուտակիչը մեծածավալ էներգիայի կուտակման մեջ ամենատարածված և զարգացած տեխնոլոգիան է, և էլեկտրակայանների տեղադրված հզորությունը կարող է հասնել գիգավատի: Ներկայումս աշխարհում ամենազարգացած և ամենամեծ տեղադրված էներգիայի կուտակիչը պոմպային հիդրոէլեկտրակայանն է:
Պոմպային կուտակման տեխնոլոգիան զարգացած և կայուն է, ունի բարձր համապարփակ առավելություններ և հաճախ օգտագործվում է գագաթնակետային կարգավորման և պահուստավորման համար: Պոմպային կուտակումը լայնածավալ էներգիայի կուտակման մեջ ամենատարածված և զարգացած տեխնոլոգիան է, և էլեկտրակայանների տեղադրված հզորությունը կարող է հասնել գիգավատի:

Չինաստանի էներգետիկ հետազոտությունների ասոցիացիայի էներգախնայողության մասնագիտական ​​կոմիտեի ոչ ամբողջական վիճակագրության համաձայն՝ պոմպային հիդրոէլեկտրակայանները ներկայումս աշխարհում ամենազարգացած և ամենամեծ տեղադրված էներգախնայող համակարգը։ 2019 թվականի դրությամբ աշխարհի շահագործման էներգախնայողության հզորությունը հասել է 180 միլիոն կիլովատտի, իսկ պոմպային էներգախնայողության տեղադրված հզորությունը գերազանցել է 170 միլիոն կիլովատտը, կազմելով աշխարհի ընդհանուր էներգախնայողության 94%-ը։
Պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանները օգտագործում են էներգահամակարգի ցածր բեռնվածության ժամանակահատվածում արտադրված էլեկտրաէներգիան՝ ջուրը բարձր տեղ մղելու և պահեստավորելու համար, և ջուրը արտանետելու համար՝ գագաթնակետային բեռնվածության ժամանակահատվածներում էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Երբ բեռը ցածր է, պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանը օգտագործողն է, իսկ երբ բեռը գագաթնակետային է, էլեկտրակայանն է։
Պոմպային կուտակիչ բլոկն ունի երկու հիմնական գործառույթ՝ ջրի մղում և էլեկտրաէներգիայի արտադրություն։ Բլոկը գործում է որպես ջրային տուրբին, երբ էներգահամակարգի ծանրաբեռնվածությունը գագաթնակետին է։ Ջրային տուրբինի ուղղորդող թևի բացվածքը կարգավորվում է կարգավորիչ համակարգի միջոցով, և ջրի պոտենցիալ էներգիան փոխակերպվում է բլոկի պտտման մեխանիկական էներգիայի, որից հետո մեխանիկական էներգիան փոխակերպվում է էլեկտրական էներգիայի՝ գեներատորի միջոցով։
Երբ էներգահամակարգի ծանրաբեռնվածությունը ցածր է, ջրային պոմպն օգտագործվում է ջուրը ստորին ջրամբարից վերին ջրամբար մղելու համար: Կարգավորիչի համակարգի ավտոմատ կարգավորման միջոցով, ուղղորդող թևի բացվածքը ավտոմատ կերպով կարգավորվում է պոմպի բարձրացմանը համապատասխան, և էլեկտրական էներգիան վերածվում է ջրային պոտենցիալ էներգիայի և կուտակվում:

Պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանները հիմնականում պատասխանատու են էներգահամակարգի գագաթնակետային կարգավորման, հաճախականության կարգավորման, արտակարգ պահուստավորման և սև լարման մեկնարկի համար, որոնք կարող են բարելավել և հավասարակշռել էներգահամակարգի բեռը, բարելավել էներգամատակարարման որակը և էներգահամակարգի տնտեսական օգուտները, և հանդիսանում են էլեկտրական ցանցի անվտանգ, տնտեսող և կայուն գործունեությունը ապահովելու հիմքը։ Պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանները հայտնի են որպես «կայունացուցիչներ», «կարգավորիչներ» և «հավասարակշռիչներ»՝ էլեկտրական ցանցերի անվտանգ շահագործման համար։
Աշխարհի պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների զարգացման միտումը բարձր ճնշումն է, մեծ հզորությունը և բարձր արագությունը։ Բարձր ճնշումը նշանակում է, որ բլոկը զարգանում է մինչև ավելի բարձր ճնշում, մեծ հզորությունը նշանակում է, որ առանձին բլոկի հզորությունը անընդհատ աճում է, իսկ բարձր արագությունը նշանակում է, որ բլոկն ընդունում է ավելի բարձր տեսակարար արագություն։

Էլեկտրակայանի կառուցվածքը և բնութագրերը
Պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանի հիմնական շենքերը սովորաբար ներառում են՝ վերին ջրամբար, ստորին ջրամբար, ջրի մատակարարման համակարգ, արհեստանոց և այլ հատուկ շենքեր: Համեմատած ավանդական հիդրոէլեկտրակայանների հետ, պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների հիդրավլիկ կառուցվածքներն ունեն հետևյալ հիմնական բնութագրերը.
Կան վերին և ստորին ջրամբարներ։ Նույն տեղադրված հզորությամբ ավանդական հիդրոէլեկտրակայանների համեմատ, պոմպային-կուտակիչ էլեկտրակայանների ջրամբարի հզորությունը սովորաբար համեմատաբար փոքր է։
Ջրամբարի ջրի մակարդակը մեծապես տատանվում է և հաճախակի բարձրանում ու իջնում ​​է։ Էլեկտրաէներգետիկ ցանցում գագաթնակետային մակարդակի և հովիտների լցման խնդիրը լուծելու համար պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանի ջրամբարի ջրի մակարդակի օրական տատանումը սովորաբար համեմատաբար մեծ է, ընդհանուր առմամբ գերազանցում է 10-20 մետրը, իսկ որոշ էլեկտրակայաններում հասնում է 30-40 մետրի, իսկ ջրամբարի ջրի մակարդակի փոփոխության արագությունը համեմատաբար արագ է՝ ընդհանուր առմամբ հասնելով 5-8 մ/ժ-ի և նույնիսկ 8-10 մ/ժ-ի։
Ջրամբարի արտահոսքի կանխարգելման պահանջները բարձր են։ Եթե մաքուր պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանը մեծ քանակությամբ ջրի կորուստ է առաջացնում վերին ջրամբարի արտահոսքի պատճառով, էլեկտրակայանի էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը կնվազի։ Միևնույն ժամանակ, նախագծի տարածքում հիդրոերկրաբանական պայմանների վատթարացումը կանխելու համար, ինչը հանգեցնում է արտահոսքի վնասի և կենտրոնացված արտահոսքի, ջրամբարի արտահոսքի կանխարգելմանը նույնպես դրվում են ավելի բարձր պահանջներ։
Ջրի գլխիկը բարձր է։ Պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանի գլխիկը սովորաբար բարձր է, հիմնականում 200-800 մետր։ Ջիսիի պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանը՝ 1.8 միլիոն կիլովատ ընդհանուր տեղադրված հզորությամբ, իմ երկրի առաջին 650 մետր գլխիկային հատվածի նախագիծն է, իսկ Դունհուայի պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանը՝ 1.4 միլիոն կիլովատ ընդհանուր տեղադրված հզորությամբ, իմ երկրի առաջին 700 մետր գլխիկային հատվածի նախագիծն է։ Պոմպային կուտակիչ տեխնոլոգիաների շարունակական զարգացման հետ մեկտեղ, իմ երկրում բարձր գլխիկային, մեծ հզորության էլեկտրակայանների թիվը կաճի։
Ատոմակայանը տեղադրված է ցածր բարձրության վրա։ Էլեկտրակայանի վրա լողունակության և ներհոսքի ազդեցությունը հաղթահարելու համար վերջին տարիներին երկրում և արտերկրում կառուցված խոշոր պոմպային-կուտակիչ էլեկտրակայանները հիմնականում օգտագործում են ստորգետնյա էլեկտրակայանների տեսք։

Աշխարհի ամենավաղ պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանը Ցյուրիխում, Շվեյցարիա, կառուցված Նետրա պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանն է, որը գտնվում է 1882 թվականին: Չինաստանում պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների կառուցումը սկսվել է համեմատաբար ուշ: Առաջին թեք հոսքի հետադարձելի բլոկը տեղադրվել է Գանգնան ջրամբարում 1968 թվականին: Հետագայում, ներքին էներգետիկ արդյունաբերության արագ զարգացման հետ մեկտեղ, ատոմային և ջերմային էներգիայի տեղադրված հզորությունը արագորեն աճեց, ինչը պահանջեց էներգետիկ համակարգը հագեցնել համապատասխան պոմպային կուտակիչ բլոկներով:
1980-ական թվականներից ի վեր Չինաստանը սկսել է եռանդուն կերպով կառուցել խոշորածավալ պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայաններ: Վերջին տարիներին, իմ երկրի տնտեսության և էներգետիկ արդյունաբերության արագ զարգացման շնորհիվ, իմ երկիրը հասել է բեղմնավոր գիտական ​​և տեխնոլոգիական նվաճումների խոշորածավալ պոմպային կուտակիչ կայանքների սարքավորումների ինքնավարության ոլորտում:
2020 թվականի վերջին իմ երկրի պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների տեղադրված հզորությունը կազմել է 31.49 միլիոն կիլովատտ, ինչը նախորդ տարվա համեմատ 4.0%-ով ավելի է։ 2020 թվականին ազգային պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների արտադրության հզորությունը կազմել է 33.5 միլիարդ կՎտ/ժ, ինչը նախորդ տարվա համեմատ 5.0%-ով ավելի է։ Երկրի նոր ավելացված պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների հզորությունը կազմել է 1.2 միլիոն կՎտ/ժ։ Իմ երկրի պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանները՝ թե՛ արտադրության մեջ, թե՛ կառուցման փուլում, աշխարհում առաջինն են։

Չինաստանի «State Grid Corporation»-ը միշտ մեծ նշանակություն է տվել պոմպային կուտակիչների զարգացմանը: Ներկայումս «State Grid»-ն ունի 22 գործող պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայան և 30 կառուցման փուլում գտնվող պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայան:
2016 թվականին սկսվել է հինգ պոմպային պահեստային էլեկտրակայանների շինարարությունը Չժենանում, Շանսիում, Ջուրոնգում, Ցզյանսուում, Ցինյուանում, Լիաոնինգում, Սյամենում, Ֆուջյանում և Ֆուկանգում, Սինցզյանում;
2017 թվականին սկսվել է վեց պոմպային պահեստային էլեկտրակայանների կառուցումը Հեբեյի Յի շրջանի, Ներքին Մոնղոլիայի Ժիրուի, Չժեցզյանի Նինգհայի, Չժեցզյանի Ջինյունի, Հենանի Լուոնինգի և Հունանի Պինցզյանի շրջանում։
2019 թվականին սկսվել է հինգ պոմպային պահեստային էլեկտրակայանների կառուցումը Ֆունինգում՝ Հեբեյում, Ջիաոհեում՝ Ջիլինում, Քուջյանում՝ Չժեցզյանում, Վեյֆանգում՝ Շանդունում և Համիում՝ Սինցզյանում;
2020 թվականին չորս պոմպային պահեստային էլեկտրակայաններ Շանսի Յուանկուում, Շանսի Հունյուանում, Չժեցզյան Պանանում և Շանդուն Թայանի Փուլ II-ում կսկսեն շինարարությունը:

Իմ երկրի առաջին պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանը՝ լիովին ինքնավար միավորային սարքավորումներով։ 2011 թվականի հոկտեմբերին էլեկտրակայանի կառուցումը հաջողությամբ ավարտվեց, ինչը ցույց է տալիս, որ իմ երկիրը հաջողությամբ տիրապետել է պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների սարքավորումների մշակման հիմնական տեխնոլոգիային։
2013 թվականի ապրիլին Ֆուջյան Սյանյուի պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանը պաշտոնապես շահագործման հանձնվեց էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ 2016 թվականի ապրիլին Չժեցզյան Սյանջուի 375,000 կիլովատտ հզորությամբ պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանը հաջողությամբ միացավ ցանցին։ Իմ երկրում խոշոր պոմպային կուտակիչ կայանքների ինքնավար սարքավորումները տարածվել և անընդհատ կիրառվում են։
Իմ երկրի առաջին 700 մետր գլխային հզորությամբ պոմպային-կուտակիչ էլեկտրակայանը։ Ընդհանուր տեղադրված հզորությունը 1.4 միլիոն կիլովատտ է։ 2021 թվականի հունիսի 4-ին շահագործման հանձնվեց 1-ին էներգաբլոկը՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։
Աշխարհի ամենամեծ տեղադրված հզորությամբ պոմպային-կուտակիչ էլեկտրակայանը ներկայումս կառուցման փուլում է։ Ընդհանուր տեղադրված հզորությունը կազմում է 3.6 միլիոն կիլովատտ։
Պոմպային կուտակիչն ունի հիմնական, համապարփակ և հանրային բնութագրեր։ Այն կարող է մասնակցել նոր էներգահամակարգի աղբյուրի, ցանցի, բեռնվածքի և պահեստավորման կապերի կարգավորման ծառայություններին, և համապարփակ առավելություններն ավելի նշանակալի են։ Այն ունի էներգահամակարգի անվտանգ էներգամատակարարման կայունացուցիչ, մաքուր ցածր ածխածնային հավասարակշռիչ և բարձր արդյունավետության գործող կարգավորիչի կարևոր գործառույթ։
Առաջինը՝ նոր էներգիայի բարձր համամասնության ներթափանցման պայմաններում էներգահամակարգի հուսալի պահուստային հզորության պակասի արդյունավետ լուծումն է։ Երկակի հզորության գագաթնակետային կարգավորման առավելությամբ մենք կարող ենք բարելավել էներգահամակարգի մեծ հզորության գագաթնակետային կարգավորման հզորությունը և մեղմել նոր էներգիայի անկայունության և ցածրակետային բեռի պատճառով առաջացած գագաթնակետային մատակարարման խնդիրը։ Այս ժամանակահատվածում նոր էներգիայի լայնածավալ զարգացման հետևանքով առաջացած սպառման դժվարությունները կարող են ավելի լավ խթանել նոր էներգիայի սպառումը։
Երկրորդը՝ արդյունավետորեն լուծել նոր էներգիայի ելքային բնութագրերի և բեռի պահանջարկի միջև անհամապատասխանությունը՝ հենվելով արագ արձագանքման ճկուն կարգավորման ունակության վրա, որպեսզի ավելի լավ հարմարվենք նոր էներգիայի պատահականությանը և անկայունությանը, և բավարարենք նոր էներգիայի կողմից առաջացած ճկուն կարգավորման պահանջարկը՝ «կախված եղանակից»։
Երրորդը՝ բարձր համամասնությամբ նոր էներգետիկ համակարգի անբավարար իներցիայի մոմենտի արդյունավետ լուծումն է։ Սինխրոն գեներատորի բարձր իներցիայի մոմենտի առավելությամբ, այն կարող է արդյունավետորեն բարձրացնել համակարգի հակախանգարումների կարողությունը և պահպանել համակարգի հաճախականության կայունությունը։
Չորրորդը՝ արդյունավետորեն հաղթահարել «կրկնակի բարձր» ձևի հնարավոր անվտանգության ազդեցությունը նոր էներգահամակարգի վրա, ստանձնել արտակարգ պահուստային գործառույթը և ցանկացած պահի արձագանքել հանկարծակի կարգավորման կարիքներին՝ արագ մեկնարկ-կանգառի և արագ հզորության աճի հնարավորություններով: Միևնույն ժամանակ, որպես ընդհատվող բեռ, այն կարող է անվտանգ կերպով հեռացնել պոմպային ագրեգատի անվանական բեռը միլիվայրկյանային արձագանքով և բարելավել համակարգի անվտանգ և կայուն աշխատանքը:
Հինգերորդը՝ լայնածավալ նոր էներգետիկ ցանցին միանալու հետևանքով առաջացող բարձր ճշգրտման ծախսերի արդյունավետ լուծումն է։ Խելամիտ շահագործման մեթոդների միջոցով, ջերմային էներգիայի հետ համատեղ, ածխածնի արտանետումները կնվազեցվեն և արդյունավետությունը կբարձրացվի, քամու և լույսի օգտագործման դադարեցումը կնվազի, կխթանվի հզորությունների բաշխումը և կբարելավվի ամբողջ համակարգի ընդհանուր տնտեսությունը և մաքուր գործունեությունը։

Ուժեղացնել ենթակառուցվածքային ռեսուրսների օպտիմալացումը և ինտեգրումը, համակարգել 30 կառուցվող նախագծերի անվտանգության, որակի և առաջընթացի կառավարումը, ակտիվորեն խթանել մեխանիզացված շինարարությունը, ինտելեկտուալ կառավարումը և ստանդարտացված շինարարությունը, օպտիմալացնել շինարարության ժամանակահատվածը և ապահովել, որ պոմպային կուտակման հզորությունը «14-րդ հնգամյա պլանի» ժամանակահատվածում կգերազանցի 20 միլիոն կիլովատտը, իսկ շահագործման տեղադրված հզորությունը կգերազանցի 70 միլիոն կիլովատտը մինչև 2030 թվականը։
Երկրորդը՝ նիհար կառավարման վրա քրտնաջան աշխատելն է։ Պլանավորման ուղեցույցի ամրապնդումը՝ կենտրոնանալով «երկակի ածխածնային» նպատակի և ընկերության ռազմավարության իրականացման վրա, պոմպային կուտակման համար «14-րդ հնգամյա» զարգացման պլանի բարձրորակ պատրաստում։ Գիտականորեն օպտիմալացնել նախագծի նախնական աշխատանքային ընթացակարգերը և կանոնավոր կերպով առաջ մղել նախագծի իրագործելիության ուսումնասիրությունը և հաստատումը։ Կենտրոնանալով անվտանգության, որակի, շինարարության ժամանակահատվածի և արժեքի վրա՝ ակտիվորեն խթանել ինտելեկտուալ կառավարումը և վերահսկողությունը, մեքենայացված շինարարությունը և ինժեներական շինարարության կանաչ շինարարությունը՝ ապահովելու համար, որ կառուցվող նախագծերը կարողանան հնարավորինս շուտ օգուտներ ստանալ։
Խորացնել սարքավորումների կյանքի ցիկլի կառավարումը, խորացնել ստորաբաժանումների էլեկտրացանցի սպասարկման վերաբերյալ հետազոտությունները, օպտիմալացնել ստորաբաժանումների շահագործման ռազմավարությունը և լիովին սպասարկել էլեկտրացանցի անվտանգ և կայուն գործունեությունը: Խորացնել բազմաչափ նիհար կառավարումը, արագացնել ժամանակակից խելացի մատակարարման շղթայի կառուցումը, բարելավել նյութերի կառավարման համակարգը, գիտականորեն բաշխել կապիտալը, ռեսուրսները, տեխնոլոգիաները, տվյալները և այլ արտադրական գործոնները, ակտիվորեն բարելավել որակը և արդյունավետությունը, ինչպես նաև համապարփակ կերպով բարելավել կառավարման և շահագործման արդյունավետությունը:
Երրորդը՝ տեխնոլոգիական նորարարությունների ոլորտում առաջընթացի որոնումն է։ Գիտական ​​և տեխնոլոգիական նորարարությունների համար «Նոր ցատկ առաջ գործողությունների ծրագրի» խորը իրականացում, գիտական ​​հետազոտություններում ներդրումների ավելացում և անկախ նորարարության կարողությունների բարելավում։ Փոփոխական արագության միավորների տեխնոլոգիայի կիրառման ավելացում, 400 մեգավատտ հզորությամբ մեծ հզորության միավորների տեխնոլոգիական հետազոտությունների և մշակման ամրապնդում, պոմպ-տուրբինային մոդելային լաբորատորիաների և սիմուլյացիոն լաբորատորիաների կառուցման արագացում և անկախ գիտական ​​և տեխնոլոգիական նորարարության հարթակ կառուցելու համար բոլոր ջանքերի գործադրում։
Օպտիմալացնել գիտական ​​հետազոտությունների դասավորությունը և ռեսուրսների բաշխումը, ամրապնդել պոմպային կուտակման հիմնական տեխնոլոգիայի վերաբերյալ հետազոտությունները և ձգտել հաղթահարել «խցանված պարանոցի» տեխնիկական խնդիրը: Խորացնել «Մեծ ամպի իրերի ինտերնետի խելացի շղթա» նման նոր տեխնոլոգիաների կիրառման վերաբերյալ հետազոտությունները, համապարփակ կերպով տեղակայել թվային ինտելեկտուալ էլեկտրակայանների շինարարությունը և արագացնել ձեռնարկությունների թվային փոխակերպումը: