Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa (pumped storage) adalah teknologi yang paling banyak digunakan dan paling matang dalam penyimpanan energi skala besar, dan kapasitas terpasang pembangkit listrik dapat mencapai gigawatt. Saat ini, penyimpanan energi yang paling matang dan memiliki kapasitas terpasang terbesar di dunia adalah pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa.
Teknologi penyimpanan energi terpompa sudah matang dan stabil, dengan manfaat komprehensif yang tinggi, dan sering digunakan untuk pengaturan beban puncak dan cadangan. Penyimpanan energi terpompa adalah teknologi yang paling banyak digunakan dan matang dalam penyimpanan energi skala besar, dan kapasitas terpasang pembangkit listrik dapat mencapai gigawatt.
Menurut statistik yang belum lengkap dari Komite Profesional Penyimpanan Energi Asosiasi Penelitian Energi Tiongkok, pembangkit listrik tenaga air terpompa saat ini merupakan penyimpanan energi yang paling matang dan terbesar yang terpasang di dunia. Hingga tahun 2019, kapasitas penyimpanan energi operasional dunia mencapai 180 juta kilowatt, dan kapasitas terpasang energi penyimpanan terpompa melebihi 170 juta kilowatt, yang mencakup 94% dari total penyimpanan energi dunia.
Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa menggunakan listrik yang dihasilkan selama periode beban rendah sistem tenaga untuk memompa air ke tempat yang tinggi untuk disimpan, dan melepaskan air untuk menghasilkan listrik selama periode beban puncak. Ketika beban rendah, pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa adalah pengguna; ketika beban puncak, pembangkit listrik adalah penerima listrik.
Unit penyimpanan air terpompa memiliki dua fungsi dasar: memompa air dan menghasilkan listrik. Unit ini beroperasi sebagai turbin air ketika beban sistem tenaga mencapai puncaknya. Bukaan sudu pengarah turbin air diatur melalui sistem pengatur, dan energi potensial air diubah menjadi energi mekanik putaran unit, kemudian energi mekanik tersebut diubah menjadi energi listrik melalui generator;
Ketika beban sistem tenaga rendah, pompa air digunakan untuk memompa air dari waduk bawah ke waduk atas. Melalui penyesuaian otomatis sistem pengatur, bukaan sudu pengarah secara otomatis disesuaikan sesuai dengan daya angkat pompa, dan energi listrik diubah menjadi energi potensial air dan disimpan.
Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa terutama bertanggung jawab untuk pengaturan beban puncak, pengaturan frekuensi, cadangan darurat, dan pemulihan sistem tenaga listrik, yang dapat meningkatkan dan menyeimbangkan beban sistem tenaga listrik, meningkatkan kualitas pasokan listrik dan manfaat ekonomi sistem tenaga listrik, serta menjadi tulang punggung untuk memastikan pengoperasian jaringan listrik yang aman, ekonomis, dan stabil. Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa dikenal sebagai "penstabil", "pengatur", dan "penyeimbang" dalam pengoperasian jaringan listrik yang aman.
Tren pengembangan pembangkit listrik tenaga air dengan sistem pompa air di dunia adalah head tinggi, kapasitas besar, dan kecepatan tinggi. Head tinggi berarti unit tersebut beroperasi pada head yang lebih tinggi, kapasitas besar berarti kapasitas unit tunggal terus meningkat, dan kecepatan tinggi berarti unit tersebut mengadopsi kecepatan spesifik yang lebih tinggi.
Struktur dan karakteristik pembangkit listrik
Bangunan utama pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan air terpompa umumnya meliputi: waduk atas, waduk bawah, sistem pengiriman air, bengkel, dan bangunan khusus lainnya. Dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga air konvensional, struktur hidrolik pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan air terpompa memiliki karakteristik utama sebagai berikut:
Terdapat waduk atas dan waduk bawah. Dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga air konvensional dengan kapasitas terpasang yang sama, kapasitas waduk pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa biasanya relatif kecil.
Permukaan air waduk berfluktuasi sangat besar dan sering naik turun. Untuk melaksanakan tugas pengurangan beban puncak dan pengisian beban lembah pada jaringan listrik, variasi harian permukaan air waduk pembangkit listrik tenaga air dengan pompa penyimpanan biasanya relatif besar, umumnya melebihi 10-20 meter, dan beberapa pembangkit listrik mencapai 30-40 meter, dan laju perubahan permukaan air waduk relatif cepat, umumnya mencapai 5-8 m/jam, bahkan 8-10 m/jam.
Persyaratan pencegahan rembesan waduk sangat tinggi. Jika pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa murni menyebabkan kehilangan air dalam jumlah besar akibat rembesan waduk bagian atas, maka pembangkitan listrik dari pembangkit listrik tersebut akan berkurang. Pada saat yang sama, untuk mencegah rembesan air memperburuk kondisi hidrogeologi di area proyek, yang mengakibatkan kerusakan akibat rembesan dan rembesan terkonsentrasi, persyaratan yang lebih tinggi juga diberlakukan pada pencegahan rembesan waduk.
Tinggi muka airnya tinggi. Tinggi muka air pembangkit listrik tenaga air dengan sistem pompa umumnya tinggi, sebagian besar antara 200-800 meter. Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem pompa Jixi dengan total kapasitas terpasang 1,8 juta kilowatt adalah proyek pertama di negara kita yang memiliki bagian dengan tinggi muka air 650 meter, dan pembangkit listrik tenaga air dengan sistem pompa Dunhua dengan total kapasitas terpasang 1,4 juta kilowatt adalah proyek pertama di negara kita yang memiliki bagian dengan tinggi muka air 700 meter. Dengan terus berkembangnya teknologi tenaga air dengan sistem pompa, jumlah pembangkit listrik dengan tinggi muka air dan kapasitas besar di negara kita akan meningkat.
Unit ini dipasang di ketinggian yang rendah. Untuk mengatasi pengaruh daya apung dan rembesan pada pembangkit listrik, pembangkit listrik tenaga air skala besar yang dibangun di dalam dan luar negeri dalam beberapa tahun terakhir sebagian besar mengadopsi bentuk pembangkit listrik bawah tanah.
Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa tertua di dunia adalah pembangkit listrik tenaga air Netra di Zurich, Swiss, yang dibangun pada tahun 1882. Pembangunan pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa di Tiongkok dimulai relatif terlambat. Unit aliran miring reversibel pertama dipasang di Waduk Gangnan pada tahun 1968. Kemudian, dengan perkembangan pesat industri energi domestik, kapasitas terpasang tenaga nuklir dan tenaga termal meningkat pesat, sehingga sistem tenaga listrik perlu dilengkapi dengan unit penyimpanan terpompa yang sesuai.
Sejak tahun 1980-an, Tiongkok mulai giat membangun pembangkit listrik tenaga air skala besar. Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan perkembangan pesat ekonomi dan industri tenaga listrik negara kita, negara kita telah mencapai prestasi ilmiah dan teknologi yang bermanfaat dalam otonomi peralatan unit tenaga air skala besar.
Pada akhir tahun 2020, kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa di negara saya mencapai 31,49 juta kilowatt, meningkat 4,0% dibandingkan tahun sebelumnya. Pada tahun 2020, kapasitas pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa nasional mencapai 33,5 miliar kWh, meningkat 5,0% dibandingkan tahun sebelumnya; kapasitas pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa yang baru ditambahkan di negara ini adalah 1,2 juta kWh. Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa di negara saya, baik yang sedang berproduksi maupun yang sedang dibangun, menempati peringkat pertama di dunia.
Perusahaan Listrik Negara Tiongkok (State Grid Corporation of China) selalu memberikan perhatian besar pada pengembangan pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan pompa. Saat ini, State Grid memiliki 22 pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan pompa yang beroperasi dan 30 pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan pompa yang sedang dibangun.
Pada tahun 2016, pembangunan lima pembangkit listrik penyimpanan pompa di Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian, dan Fukang, Xinjiang dimulai;
Pada tahun 2017, pembangunan enam pembangkit listrik penyimpanan pompa di Kabupaten Yi di Hebei, Zhirui di Mongolia Dalam, Ninghai di Zhejiang, Jinyun di Zhejiang, Luoning di Henan, dan Pingjiang di Hunan dimulai;
Pada tahun 2019, pembangunan lima pembangkit listrik penyimpanan pompa di Funing di Hebei, Jiaohe di Jilin, Qujiang di Zhejiang, Weifang di Shandong, dan Hami di Xinjiang dimulai;
Pada tahun 2020, empat pembangkit listrik penyimpanan pompa di Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an, dan Shandong Tai'an Tahap II akan mulai dibangun.
Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa pertama di negara saya yang dilengkapi dengan peralatan unit otonom sepenuhnya. Pada Oktober 2011, pembangkit listrik ini berhasil diselesaikan, yang menunjukkan bahwa negara saya telah berhasil menguasai teknologi inti pengembangan peralatan unit penyimpanan terpompa.
Pada April 2013, Pembangkit Listrik Tenaga Air Pompa Fujian Xianyou secara resmi mulai beroperasi untuk pembangkitan listrik; pada April 2016, Pembangkit Listrik Tenaga Air Pompa Zhejiang Xianju dengan kapasitas unit 375.000 kilowatt berhasil terhubung ke jaringan listrik. Peralatan otonom unit penyimpanan pompa skala besar di negara kita telah dipopulerkan dan diterapkan secara berkelanjutan.
Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem pompa air (pumped-storage) pertama di negara saya dengan ketinggian jatuh air 700 meter. Total kapasitas terpasangnya adalah 1,4 juta kilowatt. Pada tanggal 4 Juni 2021, Unit 1 mulai beroperasi untuk menghasilkan listrik.
Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa yang memiliki kapasitas terpasang terbesar di dunia saat ini sedang dalam tahap pembangunan. Total kapasitas terpasangnya adalah 3,6 juta kilowatt.
Pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa memiliki karakteristik dasar, komprehensif, dan publik. Sistem ini dapat berpartisipasi dalam layanan pengaturan sumber daya, jaringan, beban, dan penyimpanan pada sistem tenaga listrik baru, dan manfaat komprehensifnya lebih signifikan. Sistem ini menjalankan fungsi penting sebagai penstabil pasokan daya yang aman, penyeimbang rendah karbon yang bersih, dan pengatur pengoperasian yang efisien.
Pertama, kita perlu mengatasi secara efektif kurangnya kapasitas cadangan yang andal dari sistem tenaga listrik di tengah penetrasi proporsi energi baru yang tinggi. Dengan keunggulan pengaturan puncak kapasitas ganda, kita dapat meningkatkan kapasitas pengaturan puncak berkapasitas besar dari sistem tenaga listrik, dan mengurangi masalah pasokan beban puncak yang disebabkan oleh ketidakstabilan energi baru dan beban puncak yang disebabkan oleh penurunan permintaan. Kesulitan konsumsi yang disebabkan oleh pengembangan energi baru skala besar selama periode tersebut dapat lebih mendorong konsumsi energi baru.
Yang kedua adalah untuk secara efektif mengatasi ketidaksesuaian antara karakteristik keluaran energi baru dan permintaan beban, dengan mengandalkan kemampuan penyesuaian fleksibel dari respons cepat, untuk lebih beradaptasi dengan ketidakpastian dan volatilitas energi baru, dan untuk memenuhi permintaan penyesuaian fleksibel yang ditimbulkan oleh energi baru yang "bergantung pada cuaca".
Yang ketiga adalah untuk secara efektif mengatasi momen inersia yang tidak mencukupi dari sistem tenaga energi baru proporsi tinggi. Dengan keunggulan momen inersia yang tinggi dari generator sinkron, hal ini dapat secara efektif meningkatkan kemampuan anti-gangguan sistem dan menjaga stabilitas frekuensi sistem.
Yang keempat adalah untuk secara efektif menangani potensi dampak keselamatan dari bentuk "double-high" pada sistem tenaga baru, mengasumsikan fungsi cadangan darurat, dan menanggapi kebutuhan penyesuaian mendadak kapan saja dengan kemampuan start-stop cepat dan peningkatan daya yang cepat. Pada saat yang sama, sebagai beban yang dapat diinterupsi, ia dapat dengan aman menghilangkan beban nominal unit pemompaan dengan respons milidetik, dan meningkatkan operasi sistem yang aman dan stabil.
Yang kelima adalah menangani secara efektif biaya penyesuaian tinggi yang ditimbulkan oleh koneksi jaringan energi baru berskala besar. Melalui metode operasi yang wajar, dikombinasikan dengan tenaga termal untuk mengurangi karbon dan meningkatkan efisiensi, mengurangi pengabaian tenaga angin dan cahaya, mendorong alokasi kapasitas, dan meningkatkan ekonomi keseluruhan serta operasi bersih dari seluruh sistem.
Memperkuat optimalisasi dan integrasi sumber daya infrastruktur, mengkoordinasikan manajemen keselamatan, kualitas, dan kemajuan dari 30 proyek yang sedang dibangun, secara aktif mempromosikan konstruksi mekanis, kontrol cerdas, dan konstruksi terstandarisasi, mengoptimalkan periode konstruksi, dan memastikan bahwa kapasitas penyimpanan air terpompa akan melebihi 20 juta kilowatt selama periode "Rencana Lima Tahun ke-14", dan kapasitas terpasang operasional akan melebihi 70 juta kilowatt pada tahun 2030.
Yang kedua adalah bekerja keras pada manajemen ramping. Memperkuat panduan perencanaan, berpusat pada tujuan "karbon ganda" dan implementasi strategi perusahaan, serta mempersiapkan rencana pembangunan "Rencana Lima Tahun ke-14" untuk pembangkit listrik tenaga air dengan kualitas tinggi. Mengoptimalkan secara ilmiah prosedur kerja awal proyek, dan memajukan studi kelayakan dan persetujuan proyek secara tertib. Berfokus pada keselamatan, kualitas, periode konstruksi, dan biaya, secara aktif mempromosikan manajemen dan pengendalian cerdas, konstruksi mekanis, dan konstruksi hijau dalam konstruksi teknik untuk memastikan proyek yang sedang dibangun dapat segera menghasilkan keuntungan.
Memperdalam manajemen siklus hidup peralatan, memperdalam penelitian tentang layanan jaringan listrik unit, mengoptimalkan strategi operasi unit, dan sepenuhnya melayani operasi jaringan listrik yang aman dan stabil. Memperdalam manajemen ramping multidimensi, mempercepat pembangunan rantai pasokan cerdas modern, meningkatkan sistem manajemen material, mengalokasikan modal, sumber daya, teknologi, data, dan faktor produksi lainnya secara ilmiah, meningkatkan kualitas dan efisiensi secara aktif, dan meningkatkan efisiensi manajemen dan efisiensi operasional secara komprehensif.
Yang ketiga adalah mencari terobosan dalam inovasi teknologi. Implementasi mendalam dari “Rencana Aksi Lompatan Maju Baru” untuk inovasi ilmiah dan teknologi, peningkatan investasi dalam penelitian ilmiah, dan peningkatan kemampuan inovasi mandiri. Meningkatkan penerapan teknologi unit kecepatan variabel, memperkuat penelitian dan pengembangan teknologi unit berkapasitas besar 400 megawatt, mempercepat pembangunan laboratorium model pompa-turbin dan laboratorium simulasi, dan melakukan segala upaya untuk membangun platform inovasi ilmiah dan teknologi mandiri.
Mengoptimalkan tata letak penelitian ilmiah dan alokasi sumber daya, memperkuat penelitian tentang teknologi inti pembangkit listrik tenaga air terpompa, dan berupaya mengatasi masalah teknis "hambatan". Memperdalam penelitian tentang penerapan teknologi baru seperti "Rantai Cerdas IoT Awan Besar", secara komprehensif menerapkan pembangunan pembangkit listrik cerdas digital, dan mempercepat transformasi digital perusahaan.
Waktu posting: 07-03-2022
