Նոր էներգահամակարգին հարմարվող պոմպային և կուտակիչ համակարգի զարգացման խնդիրներ և հակազդեցություններ

«Ածխածնի գագաթնակետին հասնելու, ածխածնի չեզոքացման» նպատակին հասնելու և նոր էներգահամակարգ կառուցելու համար Չինաստանի հարավային էլեկտրացանցերի կորպորացիան հստակորեն առաջարկել է մինչև 2030 թվականը հարավային տարածաշրջանում կառուցել նոր էներգահամակարգ և մինչև 2060 թվականը լիովին կառուցել նոր էներգահամակարգ։ Այս գործընթացում մենք ակտիվորեն կզարգացնենք պոմպային կուտակիչները։ Նախատեսվում է «Տասնչորսերորդ, տասնհինգերորդ և տասնվեցերորդ հնգամյա պլանի» ժամանակահատվածներում տեղադրված հզորությունը համապատասխանաբար ավելացնել 6 միլիոն կիլովատտով, 15 միլիոն կիլովատտով և 15 միլիոն կիլովատտով։ Մենք կձգտենք մինչև 2035 թվականը հարավային տարածաշրջանում հասնել մոտ 44 միլիոն կիլովատտ պոմպային կուտակիչների հզորության, ինչը այն կդարձնի էներգահամակարգի խանգարումների հավասարակշռիչի, բեռի հավասարակշռիչի և էլեկտրացանցի կայունացուցիչի նոր տեսակ։
Աղբյուր՝ WeChat-ի պաշտոնական հաշիվ՝ «China Energy Media Intelligent Manufacturing»
Հեղինակ՝ Պենգ Յումին, Չինաստանի «Southern Power Grid Peak Shaving and Frequency Modulation Power Generation Co., Ltd.» ընկերության էներգիայի կուտակման հետազոտական ​​ինստիտուտ

Նոր էլեկտրամատակարարման համակարգի հիմնական առանձնահատկությունները
Նոր էներգետիկ համակարգում գերակշռում է մաքուր էներգիան, և էներգիայի սպառման մեջ նոր էներգիայի մասնաբաժինը կշարունակի աճել՝ աստիճանաբար ձևավորելով էներգիայի օգտագործման մի ձև, որտեղ նոր էներգիան, հիդրոէներգիան և ատոմային էներգիան որպես էներգիայի արտադրության հիմնական ձև են։ Ֆոսիլային էներգիայի սպառման մասնաբաժինը աստիճանաբար կնվազի՝ ածխածնային չեզոքության նպատակին հասնելու համար, և ֆոսիլային էներգիայի մնացած տեղադրված հզորությունը կօգտագործվի որպես նոր էներգետիկ համակարգի պահեստային էներգամատակարարում։ Նոր էներգետիկ համակարգում նոր էներգիան միացված կլինի էլեկտրացանցին կենտրոնացված և բաշխված եղանակով։ Կենտրոնացված մուտքի առումով հարավային տարածաշրջանը ձգտում է մինչև 2025 թվականը հասնել ավելի քան 24 միլիոն կիլովատտ ցամաքային քամու էներգիայի, ավելի քան 20 միլիոն կիլովատտ ծովային քամու էներգիայի և ավելի քան 56 միլիոն կիլովատտ ֆոտովոլտային մուտքի։ Բաշխված մուտքի առումով, տեղական պայմաններին համապատասխան, տարբեր տարածաշրջաններում կկառուցվեն բաշխված էներգիայի աղբյուրներ՝ փոքր հզորությամբ, մուտքի ցանցի ցածր լարման մակարդակով և մոտակայքում սպառման հնարավորությամբ։
Նոր էներգետիկ համակարգում, որտեղ նոր էներգիան հիմնական մարմին է, նոր էներգիայի արտադրության սարքավորումների իրական արտադրությունը մեծապես կախված է օդերևութաբանական միջավայրից, որն ունի պատահականության, անկայունության և անկանոնության ակնհայտ բնութագրեր: Էլեկտրաէներգիայի փոխարինման, կենցաղային էներգիայի կուտակման սարքավորումների և խելացի տան լայն կիրառումը օգտատիրոջ կողմից բեռը զարգացնում է դիվերսիֆիկացված և ինտերակտիվ ուղղությամբ, և օգտատիրոջ տերմինալը մտնում է նոր ռեժիմի մեջ, որը և՛ սպառող է, և՛ արտադրող: Նոր էներգիան հիմնական մարմին ունեցող նոր էներգետիկ համակարգը ներկայացնում է «կրկնակի բարձր» բնութագրեր՝ նոր էներգիայի բարձր համամասնությամբ և էլեկտրական էլեկտրոնային սարքավորումների բարձր համամասնությամբ: Նոր էներգիայի լայնածավալ տատանումների և տարբեր ծայրահեղ իրավիճակների հետ գործ ունենալու համար անհրաժեշտ է պոմպային կուտակիչի տեղադրված հզորությունը համապատասխանեցնել համապատասխան մասշտաբին՝ համաձայն նոր էներգիայի տեղադրված հզորության և արտադրության մասշտաբի: Երբ նոր էներգիայի արտադրությունը աննորմալ է, պոմպային կուտակիչը պետք է հնարավորինս պահպանի ցանցի նոր էներգետիկ համակարգի վիճակը և կանխի նոր էներգետիկ համակարգի վերափոխումը ավանդական էներգետիկ համակարգի: Հետևաբար, պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների մշակումը և կառուցումը կլինեն ավելի արագ և ավելի մեծածավալ:
Պոմպային կուտակիչների արագ և լայնածավալ զարգացման խնդիրներն ու հակազդեցությունները
Արագ և լայնածավալ զարգացումն ու շինարարությունը առաջացրել են անվտանգության, որակի և անձնակազմի պակասի խնդիրներ: Նոր էներգետիկ համակարգի շինարարական կարիքները բավարարելու համար ամեն տարի հաստատվել են մի շարք պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների կառուցման համար: Պահանջվող շինարարության ժամկետը նույնպես զգալիորեն կրճատվել է 8-10 տարուց մինչև 4-6 տարի: Նախագծի արագ զարգացումն ու շինարարությունը անխուսափելիորեն կբերեն անվտանգության, որակի և անձնակազմի պակասի խնդիրներ:
Ծրագրերի արագ զարգացման և շինարարության հետևանքով առաջացած մի շարք խնդիրներ լուծելու համար շինարարության և նախագծերի կառավարման ստորաբաժանումները նախ պետք է տեխնիկական հետազոտություններ և պրակտիկա անցկացնեն պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների քաղաքացիական ճարտարագիտության մեխանիզացիայի և ինտելեկտի վերաբերյալ: Մեծ թվով ստորգետնյա քարանձավների փորման համար ներդրվել է թունելային հորատման մեքենա (TBM) տեխնոլոգիա, և TBM սարքավորումները մշակվել են պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանի բնութագրերի հետ համատեղ, և մշակվել է շինարարության տեխնիկական սխեմա: Հաշվի առնելով քաղաքացիական շինարարության ընթացքում փորման, բեռնման, հենման և շրջված կամարի նման տարբեր շահագործման սցենարներ, մշակվել է մեխանիզացված և ինտելեկտուալ շինարարության ամբողջ գործընթացի համար օժանդակ կիրառման սխեմա, և հետազոտություններ են իրականացվել այնպիսի թեմաներով, ինչպիսիք են մեկ գործընթացային սարքավորումների ինտելեկտուալ շահագործումը, ամբողջ գործընթացային շինարարական համակարգի ավտոմատացումը, սարքավորումների կառուցման տեղեկատվության թվայնացումը, հեռակառավարվող մեխանիկական սարքավորումների անօդաչու շինարարությունը, շինարարության որակի ինտելեկտուալ ընկալման վերլուծությունը և այլն: Մշակվել են տարբեր մեխանիզացված և ինտելեկտուալ շինարարական սարքավորումներ և համակարգեր:
Մեխանիկական և էլեկտրատեխնիկայի մեխանիզացիայի և ինտելեկտի առումով մենք կարող ենք վերլուծել մեխանիզացիայի և ինտելեկտի կիրառման պահանջարկը և հնարավորությունները օպերատորների կրճատման, աշխատանքի արդյունավետության բարձրացման, աշխատանքային ռիսկերի նվազեցման և այլնի տեսանկյունից, և մշակել մեխանիկական և էլեկտրատեխնիկայի մեխանիզացիայի և ինտելեկտի տարբեր շինարարական սարքավորումներ և համակարգեր մեխանիկական և էլեկտրական սարքավորումների տեղադրման տարբեր շահագործման սցենարների համար։
Բացի այդ, եռաչափ ինժեներական նախագծման և մոդելավորման տեխնոլոգիան կարող է օգտագործվել նաև որոշ օբյեկտների և սարքավորումների նախապես նախապատրաստման և մոդելավորման համար, ինչը կարող է ոչ միայն նախապես ավարտել աշխատանքի մի մասը, կրճատել շինարարության ժամկետը տեղում, այլև նախապես իրականացնել ֆունկցիոնալ ընդունում և որակի վերահսկողություն՝ արդյունավետորեն բարելավելով որակի և անվտանգության կառավարման մակարդակը։
Էլեկտրակայանի լայնածավալ շահագործումը առաջացնում է հուսալի շահագործման, ինտելեկտուալ և ինտենսիվ պահանջարկի խնդիր։ Պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների լայնածավալ շահագործումը կհանգեցնի այնպիսի խնդիրների, ինչպիսիք են շահագործման և սպասարկման բարձր ծախսերը, անձնակազմի պակասը և այլն։ Շահագործման և սպասարկման ծախսերը նվազեցնելու համար գլխավորը պոմպային կուտակիչ կայանների շահագործման հուսալիության բարելավումն է։ Անձնակազմի պակասի խնդիրը լուծելու համար անհրաժեշտ է իրականացնել էլեկտրակայանի ինտելեկտուալ և ինտենսիվ շահագործման կառավարում։
Սարքավորումների տեսակի ընտրության և նախագծման առումով բլոկի շահագործման հուսալիությունը բարելավելու համար տեխնիկները պետք է խորությամբ ամփոփեն պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների նախագծման և շահագործման գործնական փորձը, իրականացնեն օպտիմալացման նախագծման, տեսակի ընտրության և ստանդարտացման հետազոտություններ պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների համապատասխան սարքավորումների ենթահամակարգերի վերաբերյալ և պարբերաբար թարմացնեն դրանք՝ համաձայն սարքավորումների շահագործման, խափանումների լուծման և սպասարկման փորձի: Սարքավորումների արտադրության առումով, ավանդական պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայաններում դեռևս որոշ հիմնական սարքավորումների արտադրության տեխնոլոգիաներ գտնվում են արտասահմանյան արտադրողների ձեռքում: Անհրաժեշտ է իրականացնել տեղայնացման հետազոտություններ այս «խեղդող» սարքավորումների վերաբերյալ և ինտեգրել դրանց մեջ շահագործման և սպասարկման տարիների փորձը և ռազմավարությունները՝ այս հիմնական սարքավորումների արտադրանքի որակը և շահագործման հուսալիությունը արդյունավետորեն բարելավելու համար: Սարքավորումների շահագործման մոնիթորինգի առումով տեխնիկները պետք է համակարգված կերպով ձևակերպեն սարքավորումների վիճակի մոնիթորինգի տարրերի կոնֆիգուրացիայի ստանդարտները՝ սարքավորումների վիճակի դիտարկելիության և չափելիության տեսանկյունից, խորությամբ ուսումնասիրեն սարքավորումների կառավարման ռազմավարությունները, վիճակի մոնիթորինգի ռազմավարությունները և առողջության գնահատման մեթոդները՝ հիմնվելով ներքին անվտանգության պահանջների վրա, կառուցեն սարքավորումների վիճակի մոնիթորինգի համար ինտելեկտուալ վերլուծության և վաղ նախազգուշացման հարթակ, նախապես գտնեն սարքավորումներում թաքնված վտանգները և ժամանակին իրականացնեն վաղ նախազգուշացում:
Էլեկտրակայանի ինտելեկտուալ և ինտենսիվ շահագործման կառավարումն իրականացնելու համար տեխնիկները պետք է հետազոտություններ կատարեն սարքավորումների ավտոմատ կառավարման կամ մեկ հիմնական շահագործման տեխնոլոգիայի վերաբերյալ՝ սարքավորումների կառավարման և շահագործման առումով, որպեսզի իրականացվի բլոկի լիովին ավտոմատ մեկնարկը, անջատումը և բեռի կարգավորումը՝ առանց անձնակազմի միջամտության, և հնարավորինս իրականացվի գործողությունների հաջորդականություն և բազմաչափ ինտելեկտուալ հաստատում։ Սարքավորումների ստուգման առումով տեխնիկները կարող են տեխնիկական հետազոտություններ կատարել մեքենայական տեսողության ընկալման, մեքենայական լսողական ընկալման, ռոբոտային ստուգման և այլ ասպեկտների վերաբերյալ, ինչպես նաև իրականացնել ստուգող մեքենաների փոխարինման տեխնիկական պրակտիկա։ Էլեկտրակայանի ինտենսիվ շահագործման առումով անհրաժեշտ է հետազոտություններ և պրակտիկա անցկացնել մեկ անձի և մի քանի կայանների կենտրոնացված մոնիթորինգի տեխնոլոգիայի վերաբերյալ՝ պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների զարգացման հետևանքով առաջացած մարդկային ռեսուրսների պակասի խնդիրը արդյունավետորեն լուծելու համար։
Պոմպային կուտակիչների մանրացումը և բազմաէներգետիկ լրացման ինտեգրված շահագործումը պայմանավորված են բաշխված նոր էներգիայի մեծ թվով աղբյուրների սպառմամբ: Նոր էներգետիկ համակարգի ուշագրավ առանձնահատկությունն այն է, որ ցածր լարման ցանցում գործում է մեծ քանակությամբ փոքրածավալ նոր էներգիա, որը ցրված է ցանցի տարբեր հատվածներում: Այս բաշխված նոր էներգիայի աղբյուրները հնարավորինս կլանելու և օգտագործելու, ինչպես նաև մեծ էլեկտրացանցի էներգիայի գերբեռնվածությունը արդյունավետորեն մեղմելու համար անհրաժեշտ է կառուցել բաշխված պոմպային կուտակիչներ բաշխված նոր էներգիայի աղբյուրների մոտ՝ ցածր լարման էլեկտրացանցերի միջոցով նոր էներգիայի տեղական կուտակումը, սպառումը և օգտագործումը իրականացնելու համար: Հետևաբար, անհրաժեշտ է լուծել պոմպային կուտակիչների մանրացման և բազմաէներգետիկ լրացման ինտեգրված շահագործման խնդիրները:
Անհրաժեշտ է, որ ինժեներներն ու տեխնիկները եռանդուն հետազոտություններ կատարեն տեղանքի ընտրության, նախագծման և արտադրության, կառավարման ռազմավարության և բազմատեսակ բաշխված պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների ինտեգրված կիրառման, այդ թվում՝ փոքր հետադարձելի պոմպային կուտակիչ միավորների, պոմպերի և տուրբինների կոաքսիալ անկախ աշխատանքի, փոքր հիդրոէլեկտրակայանների և պոմպակայանների համատեղ շահագործման և այլնի վերաբերյալ։ Միևնույն ժամանակ, իրականացվում են պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանների և քամու, լույսի և հիդրոէլեկտրակայանների ինտեգրված շահագործման տեխնոլոգիայի հետազոտություններ և ցուցադրական նախագծեր՝ նոր էներգետիկ համակարգում էներգաարդյունավետության և տնտեսական փոխազդեցության ուսումնասիրության համար տեխնիկական լուծումներ առաջարկելու համար։
Բարձր առաձգականությամբ էլեկտրական ցանցին հարմարեցված փոփոխական արագությամբ պոմպային կուտակիչ բլոկների տեխնիկական «խեղդման» խնդիրը: Փոփոխական արագությամբ պոմպային կուտակիչ բլոկներն ունեն առաջնային հաճախականության կարգավորմանը արագ արձագանքման, պոմպի աշխատանքային պայմաններում կարգավորելի մուտքային ուժի և օպտիմալ կորով աշխատող բլոկի, ինչպես նաև զգայուն արձագանքի և բարձր իներցիայի մոմենտի բնութագրեր: Էլեկտրաէներգիայի ցանցի պատահականությունն ու անկայունությունը արդյունավետորեն զսպելու, նոր էներգիայի կողմից արտադրված ավելցուկային էներգիան ավելի ճշգրիտ կարգավորելու և կլանելու, ինչպես նաև բարձր առաձգականությամբ և ինտերակտիվ էլեկտրական ցանցի բեռի հավասարակշռությունն ավելի լավ կառավարելու համար անհրաժեշտ է մեծացնել փոփոխական արագության բլոկների համամասնությունը էլեկտրական ցանցում: Այնուամենայնիվ, ներկայումս փոփոխական արագությամբ ջրհան և կուտակիչ բլոկների հիմնական տեխնոլոգիաների մեծ մասը դեռևս գտնվում է օտարերկրյա արտադրողների ձեռքում, և տեխնիկական «խեղդման» խնդիրը պետք է լուծվի:
Հիմնական հիմնական տեխնոլոգիաների անկախ կառավարումն իրականացնելու համար անհրաժեշտ է կենտրոնացնել ներքին գիտական ​​հետազոտությունները և տեխնիկական ուժերը՝ խորը ներգրավելու փոփոխական արագությամբ գեներատորային շարժիչների և պոմպային տուրբինների նախագծման և մշակման, փոփոխական հոսանքի գրգռման փոխարկիչների կառավարման ռազմավարությունների և սարքերի մշակման, փոփոխական արագությամբ ագրեգատների համար համակարգված կառավարման ռազմավարությունների և սարքերի մշակման, փոփոխական արագությամբ ագրեգատների կարգավորիչի կառավարման ռազմավարությունների հետազոտության, փոփոխական արագությամբ ագրեգատների աշխատանքային պայմանների փոխակերպման գործընթացի և ինտեգրված կառավարման ռազմավարությունների հետազոտության, իրականացնելու մեծ փոփոխական արագությամբ ագրեգատների լիարժեք տեղայնացման նախագծման և արտադրության, ինչպես նաև ինժեներական ցուցադրական կիրառման աշխատանքները: