L'accumulo di pompaggio è la tecnologia più diffusa e matura per l'accumulo di energia su larga scala, e la capacità installata delle centrali elettriche può raggiungere i gigawatt. Attualmente, il sistema di accumulo di energia più maturo e più grande al mondo è l'accumulo idroelettrico a pompaggio.
La tecnologia di accumulo a pompaggio è matura e stabile, offre elevati vantaggi a livello globale ed è spesso utilizzata per la regolazione dei picchi di energia e il backup. L'accumulo a pompaggio è la tecnologia più diffusa e matura per l'accumulo di energia su larga scala, e la capacità installata delle centrali elettriche può raggiungere i gigawatt.
Secondo le statistiche incomplete dell'Energy Storage Professional Committee della China Energy Research Association, l'idroelettrico a pompaggio è attualmente il sistema di accumulo energetico più maturo e più grande installato al mondo. Nel 2019, la capacità di accumulo energetico operativa a livello mondiale ha raggiunto i 180 milioni di kilowatt, mentre la capacità installata di accumulo a pompaggio ha superato i 170 milioni di kilowatt, rappresentando il 94% dell'accumulo energetico totale mondiale.
Le centrali elettriche ad accumulo e pompaggio utilizzano l'elettricità generata durante i periodi di basso carico del sistema elettrico per pompare acqua in un luogo elevato dove viene immagazzinata e rilasciarla per generare elettricità durante i periodi di picco. Quando il carico è basso, la centrale elettrica ad accumulo e pompaggio è l'utente; quando il carico è al picco, è la centrale elettrica.
L'unità di pompaggio e accumulo svolge due funzioni fondamentali: pompare acqua e generare elettricità. L'unità funziona come una turbina idraulica quando il carico del sistema elettrico è al massimo. L'apertura della pala direttrice della turbina idraulica viene regolata tramite il sistema di regolazione e l'energia potenziale dell'acqua viene convertita in energia meccanica di rotazione dell'unità, che a sua volta viene convertita in energia elettrica tramite il generatore.
Quando il carico del sistema elettrico è basso, la pompa dell'acqua viene utilizzata per pompare l'acqua dal serbatoio inferiore a quello superiore. Grazie alla regolazione automatica del sistema di regolazione, l'apertura della paletta di guida viene regolata automaticamente in base alla corsa della pompa e l'energia elettrica viene convertita in energia potenziale idrica e immagazzinata.
Le centrali elettriche ad accumulo con pompaggio sono principalmente responsabili della regolazione dei picchi, della regolazione della frequenza, del backup di emergenza e dell'avvio in assenza di corrente del sistema elettrico, che possono migliorare e bilanciare il carico del sistema elettrico, migliorare la qualità dell'alimentazione elettrica e i vantaggi economici del sistema elettrico e costituiscono la spina dorsale per garantire il funzionamento sicuro, economico e stabile della rete elettrica. Le centrali elettriche ad accumulo con pompaggio sono note come "stabilizzatori", "regolatori" e "bilanciatori" nel funzionamento sicuro delle reti elettriche.
La tendenza di sviluppo delle centrali elettriche ad accumulo a livello mondiale è quella di raggiungere un'elevata prevalenza, una grande capacità e un'alta velocità. Un'elevata prevalenza significa che l'unità raggiunge una prevalenza maggiore, un'elevata capacità significa che la capacità di una singola unità aumenta costantemente e un'alta velocità significa che l'unità adotta una velocità specifica più elevata.
Struttura e caratteristiche della centrale elettrica
Gli edifici principali di una centrale idroelettrica ad accumulo e pompaggio generalmente includono: il bacino superiore, il bacino inferiore, la rete di distribuzione idrica, l'officina e altri edifici speciali. Rispetto alle centrali idroelettriche convenzionali, le strutture idrauliche delle centrali idroelettriche ad accumulo e pompaggio presentano le seguenti caratteristiche principali:
Esistono bacini di raccolta superiori e inferiori. Rispetto alle centrali idroelettriche convenzionali con la stessa capacità installata, la capacità del bacino delle centrali idroelettriche a pompaggio è solitamente relativamente ridotta.
Il livello dell'acqua del bacino è soggetto a notevoli fluttuazioni, con frequenti aumenti e diminuzioni. Per consentire il raggiungimento dei picchi di carico e il riempimento delle valli nella rete elettrica, la variazione giornaliera del livello dell'acqua del bacino della centrale elettrica ad accumulo è solitamente relativamente elevata, generalmente superiore a 10-20 metri, e in alcune centrali raggiunge i 30-40 metri. La velocità di variazione del livello dell'acqua del bacino è relativamente elevata, raggiungendo generalmente 5-8 m/h e persino 8-10 m/h.
I requisiti di prevenzione delle infiltrazioni dal bacino idrico sono elevati. Se la centrale elettrica ad accumulo con pompaggio puro causa una notevole perdita d'acqua a causa delle infiltrazioni dal bacino idrico superiore, la sua produzione di energia elettrica sarà ridotta. Allo stesso tempo, per evitare che le infiltrazioni deteriorino le condizioni idrogeologiche nell'area del progetto, con conseguenti danni da infiltrazione e infiltrazioni concentrate, sono previsti requisiti più stringenti anche per la prevenzione delle infiltrazioni dal bacino idrico.
Il salto d'acqua è elevato. Il salto della centrale elettrica ad accumulo è generalmente elevato, per lo più tra i 200 e gli 800 metri. La centrale elettrica ad accumulo di Jixi, con una capacità installata totale di 1,8 milioni di kilowatt, è il primo progetto del mio Paese con una sezione di salto di 650 metri, mentre la centrale elettrica ad accumulo di Dunhua, con una capacità installata totale di 1,4 milioni di kilowatt, è il primo progetto del mio Paese con una sezione di salto di 700 metri. Con il continuo sviluppo della tecnologia di accumulo di pompaggio, il numero di centrali elettriche ad alto salto e grande capacità nel mio Paese aumenterà.
L'unità è installata a bassa quota. Per superare l'influenza della spinta idrostatica e delle infiltrazioni sulla centrale, le grandi centrali elettriche ad accumulo costruite in patria e all'estero negli ultimi anni adottano principalmente la forma di centrali sotterranee.
La prima centrale elettrica ad accumulo di pompaggio al mondo è la centrale elettrica ad accumulo di pompaggio Netra di Zurigo, in Svizzera, costruita nel 1882. La costruzione di centrali elettriche ad accumulo di pompaggio in Cina è iniziata relativamente tardi. La prima unità reversibile a flusso obliquo è stata installata nel bacino idrico di Gangnan nel 1968. Successivamente, con il rapido sviluppo dell'industria energetica nazionale, la capacità installata di energia nucleare e termica è aumentata rapidamente, rendendo necessario dotare il sistema elettrico di corrispondenti unità di accumulo di pompaggio.
A partire dagli anni '80, la Cina ha iniziato a costruire energicamente centrali elettriche ad accumulo di pompaggio su larga scala. Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo dell'economia e del settore energetico del mio Paese, il mio Paese ha raggiunto importanti traguardi scientifici e tecnologici nell'autonomia delle centrali ad accumulo di pompaggio su larga scala.
Alla fine del 2020, la capacità installata di generazione di energia elettrica da pompaggio nel mio Paese era di 31,49 milioni di kilowatt, con un aumento del 4,0% rispetto all'anno precedente. Nel 2020, la capacità nazionale di generazione di energia elettrica da pompaggio era di 33,5 miliardi di kWh, con un aumento del 5,0% rispetto all'anno precedente; la nuova capacità di generazione di energia elettrica da pompaggio aggiunta al Paese era di 1,2 milioni di kWh. Le centrali elettriche da pompaggio del mio Paese, sia in produzione che in costruzione, sono al primo posto al mondo.
La State Grid Corporation of China ha sempre attribuito grande importanza allo sviluppo dell'accumulo di pompaggio. Attualmente, la State Grid dispone di 22 centrali elettriche ad accumulo di pompaggio in funzione e 30 in costruzione.
Nel 2016 è iniziata la costruzione di cinque centrali elettriche di pompaggio a Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian e Fukang, nello Xinjiang;
Nel 2017 è iniziata la costruzione di sei centrali elettriche di pompaggio nella contea di Yi dell'Hebei, Zhirui della Mongolia Interna, Ninghai dello Zhejiang, Jinyun dello Zhejiang, Luoning dell'Henan e Pingjiang dell'Hunan;
Nel 2019 è iniziata la costruzione di cinque centrali elettriche di pompaggio a Funing nell'Hebei, Jiaohe nello Jilin, Qujiang nello Zhejiang, Weifang nello Shandong e Hami nello Xinjiang;
Nel 2020, quattro centrali elettriche di pompaggio nello Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an e Shandong Tai'an Fase II inizieranno la costruzione.
La prima centrale elettrica ad accumulo di pompaggio del mio Paese con apparecchiature completamente autonome. Nell'ottobre 2011, la centrale è stata completata con successo, a dimostrazione del fatto che il mio Paese ha padroneggiato con successo la tecnologia di base dello sviluppo di apparecchiature per unità di accumulo di pompaggio.
Nell'aprile 2013, la centrale elettrica ad accumulo di pompaggio di Fujian Xianyou è stata ufficialmente messa in funzione per la produzione di energia; nell'aprile 2016, la centrale elettrica ad accumulo di pompaggio di Zhejiang Xianju, con una capacità unitaria di 375.000 kilowatt, è stata collegata con successo alla rete. L'equipaggiamento autonomo delle unità di accumulo di pompaggio su larga scala nel mio Paese è stato diffuso e applicato in modo continuativo.
La prima centrale elettrica ad accumulo e pompaggio con un dislivello di 700 metri del mio Paese. La capacità totale installata è di 1,4 milioni di kilowatt. Il 4 giugno 2021, l'Unità 1 è entrata in funzione per generare elettricità.
La centrale elettrica ad accumulo con la più grande capacità installata al mondo è attualmente in costruzione. La capacità installata totale è di 3,6 milioni di kilowatt.
L'accumulo di pompaggio presenta le caratteristiche di base, completo e pubblico. Può partecipare ai servizi di regolazione del nuovo sistema elettrico, in termini di sorgenti, reti, carichi e collegamenti di accumulo, e i vantaggi complessivi sono ancora più significativi. Offre uno stabilizzatore di alimentazione sicuro per il sistema elettrico, un bilanciatore pulito a basse emissioni di carbonio e un'elevata efficienza, importante funzione del regolatore in funzione.
Il primo è affrontare efficacemente la mancanza di capacità di riserva affidabile del sistema elettrico a causa dell'elevata penetrazione di nuova energia. Grazie al vantaggio di una regolazione di picco a doppia capacità, possiamo migliorare la capacità di regolazione di picco ad alta capacità del sistema elettrico e alleviare il problema dell'approvvigionamento di picco causato dall'instabilità della nuova energia e dal picco di carico causato dal punto di minimo. Le difficoltà di consumo causate dallo sviluppo su larga scala di nuova energia durante questo periodo possono promuovere meglio il consumo di nuova energia.
Il secondo è quello di affrontare in modo efficace la discrepanza tra le caratteristiche di output della nuova energia e la domanda di carico, affidandosi alla capacità di adattamento flessibile della risposta rapida, per adattarsi meglio alla casualità e alla volatilità della nuova energia e per soddisfare la domanda di adattamento flessibile portata dalla nuova energia "a seconda delle condizioni meteorologiche".
Il terzo è gestire efficacemente il momento di inerzia insufficiente del nuovo sistema energetico ad alta potenza. Grazie al vantaggio dell'elevato momento di inerzia del generatore sincrono, è possibile migliorare efficacemente la capacità anti-disturbo del sistema e mantenerne la stabilità di frequenza.
Il quarto obiettivo è gestire efficacemente il potenziale impatto sulla sicurezza della forma "double-high" sul nuovo sistema di alimentazione, assumendo la funzione di backup di emergenza e rispondendo in qualsiasi momento a improvvise esigenze di regolazione grazie a rapide capacità di avvio e arresto e di rampa di potenza. Allo stesso tempo, in quanto carico interrompibile, può rimuovere in sicurezza il carico nominale dell'unità di pompaggio con una risposta in millisecondi, migliorando il funzionamento sicuro e stabile del sistema.
Il quinto obiettivo è affrontare efficacemente gli elevati costi di adeguamento derivanti dalla nuova connessione alla rete energetica su larga scala. Attraverso metodi operativi ragionevoli, combinati con l'energia termica, per ridurre le emissioni di carbonio e aumentare l'efficienza, ridurre l'abbandono dell'eolico e della luce, promuovere l'allocazione della capacità e migliorare l'economia complessiva e il funzionamento pulito dell'intero sistema.
Rafforzare l'ottimizzazione e l'integrazione delle risorse infrastrutturali, coordinare la sicurezza, la qualità e la gestione dell'avanzamento di 30 progetti in costruzione, promuovere vigorosamente la costruzione meccanizzata, il controllo intelligente e la costruzione standardizzata, ottimizzare il periodo di costruzione e garantire che la capacità di pompaggio superi i 20 milioni durante il periodo del "14° piano quinquennale". kilowatt e che la capacità installata operativa superi i 70 milioni di kilowatt entro il 2030.
Il secondo obiettivo è impegnarsi a fondo nella gestione snella. Rafforzare le linee guida di pianificazione, concentrandosi sull'obiettivo "doppio carbonio" e sull'attuazione della strategia aziendale, e preparare con alta qualità il "14° piano quinquennale" di sviluppo per l'accumulo di pompaggio. Ottimizzare scientificamente le procedure di lavoro preliminari del progetto e portare avanti lo studio di fattibilità e l'approvazione del progetto in modo ordinato. Concentrandosi su sicurezza, qualità, tempi di costruzione e costi, promuovere vigorosamente la gestione e il controllo intelligenti, la costruzione meccanizzata e l'edilizia ecosostenibile nell'ingegneria, per garantire che i progetti in costruzione possano ottenere benefici il prima possibile.
Approfondire la gestione del ciclo di vita delle apparecchiature, approfondire la ricerca sul servizio di rete elettrica delle unità, ottimizzare la strategia operativa delle unità e garantire il funzionamento sicuro e stabile della rete elettrica. Approfondire la gestione snella multidimensionale, accelerare la costruzione di una moderna catena di approvvigionamento intelligente, migliorare il sistema di gestione dei materiali, allocare scientificamente capitale, risorse, tecnologia, dati e altri fattori di produzione, migliorare significativamente la qualità e l'efficienza e migliorare in modo completo l'efficienza gestionale e operativa.
Il terzo obiettivo è ricercare innovazioni tecnologiche innovative. Attuazione approfondita del "Piano d'azione per un nuovo balzo in avanti" per l'innovazione scientifica e tecnologica, aumento degli investimenti nella ricerca scientifica e miglioramento della capacità di innovazione indipendente. Aumenteremo l'applicazione della tecnologia delle unità a velocità variabile, rafforzeremo la ricerca e lo sviluppo tecnologico di unità di grande capacità da 400 megawatt, accelereremo la costruzione di laboratori modello di pompe-turbine e laboratori di simulazione e compiremo ogni sforzo per costruire una piattaforma indipendente di innovazione scientifica e tecnologica.
Ottimizzare il layout della ricerca scientifica e l'allocazione delle risorse, rafforzare la ricerca sulla tecnologia di base dell'accumulo a pompaggio e impegnarsi a superare il problema tecnico del "collo bloccato". Approfondire la ricerca sull'applicazione di nuove tecnologie come la "Big Cloud IoT Smart Chain", implementare in modo completo la costruzione di centrali elettriche intelligenti digitali e accelerare la trasformazione digitale delle imprese.
Data di pubblicazione: 07-03-2022
