הזדמנויות חדשות לפיתוח אנרגיה הידרואלקטרית במערכות חשמל חדשות

ייצור חשמל הידרואלקטרי הוא אחת משיטות ייצור החשמל הבשלות ביותר, והוא חידש ופיתח ללא הרף בתהליך הפיתוח של מערכת החשמל. הוא עשה התקדמות משמעותית מבחינת קנה מידה עצמאי, רמת ציוד טכני וטכנולוגיית בקרה. כמקור חשמל יציב ואמין באיכות גבוהה, אנרגיה הידרואלקטרית כוללת בדרך כלל תחנות כוח הידרואלקטריות קונבנציונליות ותחנות כוח אגירה שאובה. בנוסף לשמש כספק חשוב של חשמל, הם גם מילאו תפקיד חשוב בגילוח שיא, אפנון תדר, אפנון פאזה, התחלה בשלילה ומצב חירום במהלך כל פעולת מערכת החשמל. עם הפיתוח המהיר של מקורות אנרגיה חדשים כמו אנרגיית רוח וייצור חשמל פוטו-וולטאית, העלייה בהבדלים בין שיא לעמק במערכות חשמל והפחתת האינרציה הסיבובית הנגרמת על ידי העלייה בציוד וציוד אלקטרוני להספק, נושאים בסיסיים כמו תכנון ובנייה של מערכות חשמל, תפעול בטוח ושיגור כלכלי עומדים בפני אתגרים עצומים, והם גם נושאים מרכזיים שיש לטפל בהם בבנייה עתידית של מערכות חשמל חדשות. בהקשר של משאביה הקיימים בסין, אנרגיה הידרואלקטרית תמלא תפקיד חשוב יותר בסוג חדש של מערכת חשמל, תוך עמידה בפני צרכים והזדמנויות משמעותיות לפיתוח חדשני, והיא חשובה מאוד לביטחון הכלכלי של בניית סוג חדש של מערכת חשמל.

ניתוח המצב הנוכחי ומצב הפיתוח החדשני של ייצור אנרגיה הידרואלקטרית
מצב פיתוח חדשני
הטרנספורמציה העולמית של אנרגיה נקייה מואצת, ושיעור האנרגיה החדשה כמו אנרגיית רוח וייצור חשמל פוטו-וולטאי עולה במהירות. התכנון והבנייה, התפעול הבטוח והתזמון הכלכלי של מערכות חשמל מסורתיות עומדים בפני אתגרים ובעיות חדשים. בין השנים 2010 ל-2021, מתקני אנרגיית הרוח העולמיים שמרו על צמיחה מהירה, עם קצב צמיחה ממוצע של 15%; קצב הצמיחה השנתי הממוצע בסין הגיע ל-25%; קצב הצמיחה של מתקני ייצור חשמל פוטו-וולטאי עולמיים ב-10 השנים האחרונות הגיע ל-31%. מערכת החשמל עם שיעור גבוה של אנרגיה חדשה מתמודדת עם בעיות עיקריות כגון קושי באיזון היצע וביקוש, קושי מוגבר בבקרת תפעול המערכת וסיכוני יציבות הנגרמים כתוצאה מאינרציה סיבובית מופחתת, ועלייה משמעותית בביקוש לקיבולת גילוח שיא, וכתוצאה מכך עלייה בעלויות תפעול המערכת. יש צורך דחוף לקדם במשותף את פתרון הבעיות הללו מצד אספקת החשמל, הרשת והעומס. ייצור חשמל הידרואלקטרי הוא מקור חשמל מוסדר חשוב עם מאפיינים כגון אינרציה סיבובית גדולה, מהירות תגובה מהירה ומצב פעולה גמיש. יש לו יתרונות טבעיים בפתרון אתגרים ובעיות חדשים אלה.

רמת החשמול ממשיכה להשתפר, והדרישות לאספקת חשמל בטוחה ואמינה מפעילות כלכלית וחברתית ממשיכות לעלות. במהלך 50 השנים האחרונות, רמת החשמול העולמית המשיכה להשתפר, ושיעור החשמל בצריכת האנרגיה הסופית גדל בהדרגה. תחליף האנרגיה החשמלית הסופית, המיוצג על ידי כלי רכב חשמליים, הואץ. החברה הכלכלית המודרנית מסתמכת יותר ויותר על חשמל, וחשמל הפך לאמצעי הייצור הבסיסי לפעילות כלכלית וחברתית. אספקת חשמל בטוחה ואמינה היא ערובה חשובה לייצור ולחיים של אנשים מודרניים. הפסקות חשמל באזורים גדולים לא רק מביאות הפסדים כלכליים עצומים, אלא גם עלולות להביא לכאוס חברתי חמור. ביטחון החשמל הפך לתוכן המרכזי של ביטחון האנרגיה, ואף לביטחון הלאומי. השירות החיצוני של מערכות חשמל חדשות דורש שיפור מתמיד של אמינות אספקת החשמל הבטוחה, בעוד שפיתוח פנימי מתמודד עם עלייה מתמשכת בגורמי סיכון המהווים איום חמור על ביטחון החשמל.

טכנולוגיות חדשות ממשיכות לצוץ ולהיכנס למערכות חשמל, ומשפרות משמעותית את מידת האינטליגנציה והמורכבות של מערכות החשמל. היישום הנרחב של התקני חשמל אלקטרוניים בהיבטים שונים של ייצור, הולכה וחלוקת חשמל הוביל לשינויים משמעותיים במאפייני העומס ובמאפייני המערכת של מערכת החשמל, מה שמוביל לשינויים עמוקים במנגנון ההפעלה של מערכת החשמל. טכנולוגיות תקשורת מידע, בקרה ואינטליגנציה נמצאות בשימוש נרחב בכל היבטי הייצור והניהול של מערכות החשמל. מידת האינטליגנציה של מערכות החשמל השתפרה משמעותית, והן יכולות להסתגל לניתוח מקוון בקנה מידה גדול ולניתוח תמיכה בהחלטות. ייצור חשמל מבוזר מחובר לצד המשתמש של רשת החלוקה בקנה מידה גדול, וכיוון זרימת החשמל של הרשת השתנה מחד כיווני לדו כיווני או אפילו רב כיווני. סוגים שונים של ציוד חשמלי חכם צצים בזרם אינסופי, מונים חכמים נמצאים בשימוש נרחב, ומספר מסופי הגישה למערכת החשמל גדל באופן אקספוננציאלי. אבטחת מידע הפכה למקור סיכון חשוב עבור מערכת החשמל.

הרפורמה והפיתוח של החשמל נכנסים בהדרגה למצב חיובי, וסביבת המדיניות כמו מחירי החשמל משתפרת בהדרגה. עם ההתפתחות המהירה של הכלכלה והחברה הסינית, תעשיית החשמל חוותה קפיצה עצומה מקטן לגדול, מחלש לחזק, וממעקב להובלה. מבחינת המערכת, מממשלה לארגון, ממפעל אחד לרשת אחת, להפרדת מפעלים ורשתות, תחרות מתונה ומעבר הדרגתי מתכנון לשוק הובילו לנתיב פיתוח חשמל המתאים לתנאים הלאומיים של סין. כושר הייצור והבנייה ורמת טכנולוגיית וציוד החשמל של סין מדורגים בין המערכים המובילים בעולם. השירות האוניברסלי והמדדים הסביבתיים לעסקי החשמל משתפרים בהדרגה, ומערכת החשמל הגדולה והמתקדמת ביותר בעולם נבנתה ומופעלת. שוק החשמל של סין מתקדם בהתמדה, עם נתיב ברור לבניית שוק חשמל מאוחד מהרמה המקומית לרמה האזורית ולאומית, ודבק בקו הסיני של חיפוש אמת מהעובדות. מנגנוני מדיניות כגון מחירי חשמל עברו הדרגתיות רציונליזציה, ובתחילה הוקם מנגנון מחירי חשמל המתאים לפיתוח אנרגיית אגירה שאובה, המספק סביבת מדיניות למימוש הערך הכלכלי של חדשנות ופיתוח של אנרגיה הידרואלקטרית.

שינויים משמעותיים חלו בתנאי הגבול לתכנון, תכנון ותפעול של אנרגיה הידרואלקטרית. המשימה המרכזית של תכנון ותכנון תחנות כוח הידרואלקטריות מסורתיות היא לבחור קנה מידה ומצב הפעלה בר-קיימא מבחינה טכנית וסביר מבחינה כלכלית של תחנות כוח. בדרך כלל יש לשקול סוגיות של תכנון פרויקטים של אנרגיה הידרואלקטרית תחת ההנחה של המטרה האופטימלית של ניצול מקיף של משאבי מים. יש צורך לשקול באופן מקיף דרישות כגון בקרת שיטפונות, השקיה, ספנות ואספקת מים, ולבצע השוואות מקיפות של תועלת כלכלית, חברתית וסביבתית. בהקשר של פריצות דרך טכנולוגיות מתמשכות והעלייה המתמשכת בשיעור אנרגיית הרוח והאנרגיה הפוטו-וולטאית, מערכת החשמל צריכה באופן אובייקטיבי לעשות שימוש מלא יותר במשאבים הידראוליים, להעשיר את מצב הפעולה של תחנות כוח הידרואלקטריות ולמלא תפקיד גדול יותר בגילוח שיא, אפנון תדר והתאמת פילוס. מטרות רבות שלא היו ברות ביצוע בעבר מבחינת טכנולוגיה, ציוד ובנייה הפכו ברות ביצוע מבחינה כלכלית וטכנית. המצב החד-כיווני המקורי של אגירת מים וייצור חשמל מפלט עבור תחנות כוח הידרואלקטריות אינו יכול עוד לעמוד בדרישות של מערכות חשמל חדשות, ויש צורך לשלב את מצב תחנות הכוח אגירה שאובה כדי לשפר משמעותית את יכולת הרגולציה של תחנות כוח הידרואלקטריות; יחד עם זאת, לאור המגבלות של מקורות חשמל מווסתים לטווח קצר, כגון תחנות כוח אגירה שאובה, בקידום צריכת מקורות אנרגיה חדשים כגון אנרגיית רוח וייצור חשמל פוטו-וולטאי, והקושי בביצוע משימת אספקת החשמל הבטוחה והמשתלמת, יש צורך אובייקטיבית להגדיל את קיבולת המאגר כדי לשפר את מחזור זמן הוויסות של אנרגיה הידרואלקטרית קונבנציונלית, על מנת למלא את הפער בקיבולת הוויסות של המערכת שנוצר כאשר אנרגיה פחמית מופסקת.

צרכי פיתוח חדשניים
קיים צורך דחוף להאיץ את פיתוח משאבי האנרגיה ההידרואלקטרית, להגדיל את חלקה של האנרגיה ההידרואלקטרית במערכת החשמל החדשה ולמלא תפקיד גדול יותר. בהקשר של מטרת "הפחמן הכפול", סך כל הקיבולת המותקנת של אנרגיית רוח ואנרגיה פוטו-וולטאית תגיע ליותר מ-1.2 מיליארד קילוואט עד שנת 2030; היא צפויה להגיע ל-5 עד 6 מיליארד קילוואט בשנת 2060. בעתיד, יהיה ביקוש עצום למשאבי ויסות במערכות חשמל חדשות, וייצור אנרגיה הידרואלקטרית הוא מקור כוח ויסות האיכותי ביותר. טכנולוגיית האנרגיה ההידרואלקטרית של סין יכולה לפתח קיבולת מותקנת של 687 מיליון קילוואט. עד סוף שנת 2021 פותחו 391 מיליון קילוואט, עם שיעור פיתוח של כ-57%, נמוך בהרבה משיעור הפיתוח של 90% של חלק מהמדינות המפותחות באירופה ובארצות הברית. בהתחשב בכך שמחזור הפיתוח של פרויקטים של אנרגיית מים הוא ארוך (בדרך כלל 5-10 שנים), בעוד שמחזור הפיתוח של פרויקטים של אנרגיית רוח ואנרגיה פוטו-וולטאית הוא קצר יחסית (בדרך כלל 0.5-1 שנה, או אפילו קצר יותר) ומתפתח במהירות, יש צורך דחוף להאיץ את התקדמות הפיתוח של פרויקטים של אנרגיית מים, להשלימם בהקדם האפשרי ולמלא את תפקידם בהקדם האפשרי.
קיים צורך דחוף לשנות את אופן הפיתוח של אנרגיה הידרואלקטרית כדי לעמוד בדרישות החדשות של גילוח שיא במערכות חשמל חדשות. תחת אילוצי המטרה של "פחמן כפול", מבנה אספקת החשמל העתידי קובע את הדרישות העצומות של תפעול מערכת החשמל עבור גילוח שיא, וזו אינה בעיה שתמהיל התזמון וכוחות השוק יכולים לפתור, אלא סוגיית היתכנות טכנית בסיסית. ניתן להשיג את הפעולה הכלכלית, הבטוחה והיציבה של מערכת החשמל רק באמצעות הנחיית שוק, תזמון ובקרת תפעול, מתוך הנחה שהטכנולוגיה ישימה. עבור תחנות כוח הידרואלקטריות מסורתיות הפועלות, קיים צורך דחוף לייעל באופן שיטתי את ניצול קיבולת האחסון והמתקנים הקיימים, להגדיל כראוי את השקעות הטרנספורמציה בעת הצורך, ולעשות כל מאמץ לשיפור קיבולת הרגולציה; עבור תחנות כוח הידרואלקטריות קונבנציונליות שתוכננו ונבנו לאחרונה, דחוף לשקול את השינויים המשמעותיים בתנאי הגבול שנגרמו על ידי מערכת החשמל החדשה, ולתכנן ולבנות תחנות כוח הידרואלקטריות גמישות וניתנות להתאמה עם שילוב של לוחות זמנים ארוכים וקצרים בהתאם לתנאים המקומיים. בנוגע לאגירה שאובה, יש להאיץ את הבנייה במצב הנוכחי שבו קיבולת הרגולציה לטווח קצר אינה מספקת באופן משמעותי; בטווח הארוך, יש לשקול את דרישת המערכת ליכולות גילוח שיא לטווח קצר ולגבש את תוכנית הפיתוח שלה באופן מדעי. עבור תחנות כוח מסוג אגירה שאובה מסוג העברת מים, יש צורך לשלב את צרכי משאבי המים הלאומיים להעברת מים בין-אזורית, הן כפרויקט העברת מים בין-אגניים והן כניצול מקיף של משאבי ויסות מערכת החשמל. במידת הצורך, ניתן לשלב זאת גם עם התכנון והעיצוב הכוללים של פרויקטים של התפלת מי ים.
קיים צורך דחוף לקדם ייצור אנרגיה הידרואלקטרית כדי ליצור ערך כלכלי וחברתי גדול יותר, תוך הבטחת הפעלה כלכלית ובטוחה של מערכות חשמל חדשות. בהתבסס על אילוצי יעדי הפיתוח של שיא פחמן ונייטרליות פחמן במערכת החשמל, אנרגיה חדשה תהפוך בהדרגה לכוח העיקרי במבנה אספקת החשמל של מערכת החשמל העתידית, ושיעור מקורות החשמל עתירי הפחמן כמו אנרגיה פחמית יקטן בהדרגה. על פי נתונים ממוסדות מחקר מרובים, בתרחיש של נסיגה בקנה מידה גדול של אנרגיה פחמית, עד 2060, כושר הייצור המותקן של אנרגיית רוח ופוטו-וולטאית בסין יהווה כ-70%; סך כושר הייצור המותקן של אנרגיה הידרואלקטרית בהתחשב באגירה שאובה הוא כ-800 מיליון קילוואט, המהווים כ-10%. במבנה החשמל העתידי, אנרגיה הידרואלקטרית היא מקור חשמל אמין יחסית, גמיש ומתכוונן, המהווה את אבן הפינה להבטחת הפעלה בטוחה, יציבה וכלכלית של מערכות חשמל חדשות. דחוף לעבור ממצב פיתוח ותפעול הנוכחי של "מבוסס ייצור חשמל, בתוספת רגולציה" למצב "מבוסס רגולציה, בתוספת ייצור חשמל". בהתאם לכך, יש להביא לידי ביטוי את היתרונות הכלכליים של מפעלי אנרגיה הידרואלקטרית בהקשר של ערך רב יותר, והיתרונות של מפעלי אנרגיה הידרואלקטרית צריכים גם להגדיל משמעותית את ההכנסות ממתן שירותי ויסות למערכת בהתבסס על הכנסות ייצור החשמל המקוריות.
קיים צורך דחוף בביצוע חדשנות בתקנים, מדיניות ומערכות טכנולוגיות הידרו-אנרגיה כדי להבטיח פיתוח יעיל ובר-קיימא של אנרגיה הידרו-אנרגיה. בעתיד, הדרישה האובייקטיבית ממערכות חשמל חדשות היא להאיץ את הפיתוח החדשני של אנרגיה הידרו-אנרגיה, וליצור התאמה דחופה גם לתקנים הטכניים, המדיניות והמערכות הרלוונטיות הקיימות כדי לקדם פיתוח יעיל של אנרגיה הידרו-אנרגיה. מבחינת תקנים ומפרטים, יש צורך דחוף לייעל את התקנים והמפרטים לתכנון, תכנון, תפעול ותחזוקה על סמך הדגמה ואימות פיילוט בהתאם לדרישות הטכניות של מערכת החשמל החדשה עבור תחנות כוח הידרו-אנרגיה קונבנציונליות, תחנות כוח אגירה שאובה, תחנות כוח היברידיות ותחנות כוח אגירה שאובה להעברת מים (כולל תחנות שאיבה), על מנת להבטיח פיתוח מסודר ויעיל של חדשנות באנרגיה הידרו-אנרגיה. מבחינת מדיניות ומערכות, קיים צורך דחוף ללמוד ולגבש מדיניות תמריצים שתנחה, תתמוך ותעודד את הפיתוח החדשני של אנרגיה הידרו-אנרגיה. במקביל, קיים צורך דחוף בתכנון מוסדי כגון מחירי שוק וחשמל להמרת ערכים חדשים של אנרגיית מים ליתרונות כלכליים, ולעודד גופים עסקיים לבצע באופן פעיל השקעות בטכנולוגיות פיתוח חדשניות, הדגמות פיילוט ופיתוח בקנה מידה גדול.

נתיב פיתוח חדשני וסיכויים של אנרגיה הידרואלקטרית
פיתוח חדשני של אנרגיה הידרואלקטרית הוא צורך דחוף לבניית מערכת חשמל מסוג חדש. יש צורך לדבוק בעיקרון של התאמת אמצעים לתנאים המקומיים ויישום מדיניות מקיפה. יש לאמץ תוכניות טכניות שונות עבור סוגים שונים של פרויקטים של אנרגיה הידרואלקטרית שנבנו ומתוכננים. יש צורך לשקול לא רק את הצרכים הפונקציונליים של ייצור חשמל וגילוח שיא, אפנון תדרים ושוויון, אלא גם את הניצול המקיף של משאבי מים, בניית עומס הספק מתכוונן והיבטים אחרים. לבסוף, יש לקבוע את התוכנית האופטימלית באמצעות הערכת תועלת מקיפה. על ידי שיפור יכולת הרגולציה של אנרגיה הידרואלקטרית קונבנציונלית ובניית תחנות כוח אגירה שאובה מקיפות להעברת מים בין-אגניים (תחנות שאיבה), ישנם יתרונות כלכליים משמעותיים בהשוואה לתחנות כוח אגירה שאובה שנבנו לאחרונה. בסך הכל, אין מחסומים טכניים בלתי עבירים לפיתוח חדשני של אנרגיה הידרואלקטרית, עם מרחב פיתוח עצום ויתרונות כלכליים וסביבתיים יוצאי דופן. כדאי לשים לב רב לפיתוח בקנה מידה גדול המבוסס על שיטות פיילוט ולהאיץ אותו.

"ייצור חשמל + שאיבה"
מצב "ייצור חשמל + שאיבה" מתייחס לשימוש במבנים הידראוליים כגון תחנות כוח הידרואלקטריות וסכרים קיימים, כמו גם מתקני הולכת וטרנספורמציה של חשמל, כדי לבחור מיקומים מתאימים במורד הזרם של מוצא המים של תחנת הכוח ההידרואלקטרית כדי לבנות סכר הטיית מים ליצירת מאגר תחתון, להוסיף משאבות שאיבה, צינורות וציוד ומתקנים אחרים, ולהשתמש במאגר המקורי כמאגר העליון. על סמך פונקציית ייצור החשמל של תחנת הכוח ההידרואלקטרית המקורית, יש להגדיל את פונקציית השאיבה של מערכת החשמל במהלך עומס נמוך, ועדיין להשתמש ביחידות גנרטור הטורבינה ההידראוליות המקוריות לייצור חשמל, על מנת להגדיל את קיבולת השאיבה והאחסון של תחנת הכוח ההידרואלקטרית המקורית, ובכך לשפר את קיבולת הוויסות של תחנת הכוח ההידרואלקטרית (ראה איור 1). ניתן גם לבנות את המאגר התחתון בנפרד במיקום מתאים במורד הזרם של תחנת הכוח ההידרואלקטרית. בעת בניית מאגר תחתון במורד הזרם של מוצא המים של תחנת כוח הידרואלקטרית, מומלץ לשלוט במפלס המים כדי לא להשפיע על יעילות ייצור החשמל של תחנת הכוח ההידרואלקטרית המקורית. בהתחשב באופטימיזציה של מצב הפעולה ובדרישות הפונקציונליות להשתתפות ביישור, מומלץ שהמשאבה תהיה מצוידת במנוע סינכרוני. מצב זה ישים בדרך כלל לשינוי פונקציונלי של תחנות כוח הידרואלקטריות בפעולה. הציוד והמתקנים גמישים ופשוטים, עם מאפיינים של השקעה נמוכה, תקופת בנייה קצרה ותוצאות מהירות.

"ייצור חשמל + ייצור חשמל שאוב"
ההבדל העיקרי בין מצב "ייצור חשמל + שאיבה" לבין מצב "ייצור חשמל + שאיבה" הוא ששינוי משאבת השאיבה ליחידת אגירה שאובה מגדיל באופן ישיר את פונקציית אגירת המים השאובה של תחנת הכוח ההידרואלקטרית הקונבנציונלית המקורית, ובכך משפר את קיבולת הרגולציה של תחנת הכוח ההידרואלקטרית. עקרון ההגדרה של המאגר התחתון עולה בקנה אחד עם מצב "ייצור חשמל + שאיבה". מודל זה יכול גם להשתמש במאגר המקורי כמאגר תחתון ולבנות מאגר עליון במיקום מתאים. עבור תחנות כוח הידרואלקטריות חדשות, בנוסף להתקנת סטים של גנרטורים קונבנציונליים מסוימים, ניתן להתקין יחידות אגירה שאובה בעלות קיבולת מסוימת. בהנחה שהתפוקה המקסימלית של תחנת כוח הידרואלקטרית אחת היא P1 וההספק המוגבר של אגירת המים השאובה הוא P2, טווח פעולת ההספק של תחנת הכוח ביחס למערכת החשמל יורחב מ-(0, P1) ל-(- P2, P1+P2).

מיחזור תחנות כוח הידרואלקטריות מדורגות
שיטת פיתוח מפל מאומצת לפיתוח נהרות רבים בסין, וסדרה של תחנות כוח הידרואלקטריות, כמו נהר ג'ינשה ונהר דאדו, נבנית. עבור קבוצת תחנות כוח הידרואלקטריות חדשות או קיימות במפל, בשתי תחנות כוח הידרואלקטריות סמוכות, מאגר תחנת הכוח ההידרואלקטרית במפל העליון משמש כמאגר עליון ותחנת הכוח ההידרואלקטרית במפל התחתון משמשת כמאגר תחתון. בהתאם לשטח בפועל, ניתן לבחור צריכת מים מתאימה, ולבצע את הפיתוח על ידי שילוב שני המצבים של "ייצור חשמל + שאיבה" ו"ייצור חשמל + שאיבה". מצב זה מתאים לשיקום תחנות כוח הידרואלקטריות במפל, דבר שיכול לשפר משמעותית את קיבולת הוויסות ואת מחזור זמן הוויסות של תחנות כוח הידרואלקטריות במפל, עם יתרונות משמעותיים. איור 2 מציג את הפריסה של תחנת כוח הידרואלקטרית שפותחה במפל של נהר בסין. המרחק מאתר הסכר של תחנת הכוח ההידרואלקטרית במעלה הזרם לצריכת המים במורד הזרם הוא פחות מ-50 קילומטרים.

איזון מקומי
מצב "איזון מקומי" מתייחס לבניית פרויקטים של אנרגיית רוח ואנרגיה פוטו-וולטאית ליד תחנות כוח הידרואלקטריות, ולהתאמה עצמית ואיזון של פעילות תחנות כוח הידרואלקטריות כדי להשיג תפוקת חשמל יציבה בהתאם לדרישות התזמון. בהתחשב בכך שיחידות הכוח ההידרואלקטריות העיקריות מופעלות כולן בהתאם לשיגור מערכת החשמל, ניתן ליישם מצב זה על תחנות כוח זרימה רדיאלית ועל כמה תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות שאינן מתאימות לטרנספורמציה בקנה מידה גדול ובדרך כלל אינן מתוכננות כפונקציות קונבנציונליות של גילוח שיא ואפנון תדר. ניתן לשלוט בגמישות על תפוקת הפעולה של יחידות כוח הידרואלקטריות, לנצל את קיבולת הוויסות לטווח קצר שלהן, ולהשיג איזון מקומי ותפוקת חשמל יציבה, תוך שיפור שיעור ניצול הנכסים של קווי תמסורת קיימים.

קומפלקס ויסות שיא מים וחשמל
אופן הבנייה של "מתחם ויסות מים ושיאו" מבוסס על תפיסת הבנייה של תחנות כוח אגירה שאובה לוויסות מים, בשילוב עם פרויקטים גדולים לשימור מים כגון העברת מים בין-אגניים בקנה מידה גדול, לבניית קבוצה של מאגרים ומתקני הסחה, ולניצול מפל העומק בין המאגרים לבניית קבוצה של תחנות שאיבה, תחנות כוח הידרואלקטריות קונבנציונליות ותחנות כוח אגירה שאובה ליצירת מתחם לייצור ואחסון חשמל. בתהליך העברת מים ממקורות מים בגובה רב לאזורים בגובה נמוך, "מתחם העברת מים וגילוח שיא חשמל" יכול לנצל באופן מלא את מפל העומק כדי להשיג יתרונות ייצור חשמל, תוך השגת העברת מים למרחקים ארוכים והפחתת עלויות העברת מים. במקביל, "מתחם העברת מים וגילוח שיא חשמל" יכול לשמש כמקור עומס וכוח בקנה מידה גדול למערכת החשמל, ולספק שירותי ויסות למערכת. בנוסף, ניתן לשלב את המתחם גם עם פרויקטים של התפלת מי ים כדי להשיג יישום מקיף של פיתוח משאבי מים ויסות מערכת החשמל.

אגירת מי ים שאובה
תחנות כוח לאגירת מי ים שאובה יכולות לבחור מיקום מתאים על החוף לבניית מאגר עליון, תוך שימוש בים כמאגר תחתון. עם הקושי ההולך וגובר באיתור תחנות כוח לאגירת מי ים שאובה קונבנציונליות, תחנות כוח לאגירת מי ים שאובה זכו לתשומת לבם של המשרדים הלאומיים הרלוונטיים וביצעו סקרי משאבים ובדיקות מחקר טכניות צופות פני עתיד. ניתן לשלב אגירת מי ים שאובה גם עם פיתוח מקיף של אנרגיית גאות ושפל, אנרגיית גלים, אנרגיית רוח ימית וכו', כדי לבנות תחנות כוח לאגירת מי ים שאובה בעלות קיבולת אחסון גדולה ומחזור ויסות ארוך.
למעט תחנות כוח הידרואלקטריות בנהר וכמה תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות ללא קיבולת אגירה, רוב תחנות הכוח ההידרואלקטריות בעלות קיבולת מאגר מסוימת יכולות ללמוד ולבצע טרנספורמציה של פונקציית אגירה שאובה. בתחנת הכוח ההידרואלקטרית החדשה שנבנתה, ניתן לתכנן ולארגן קיבולת מסוימת של יחידות אגירה שאובה כמכלול. הערכה ראשונית היא כי יישום שיטות פיתוח חדשות יכול להגדיל במהירות את קנה המידה של קיבולת גילוח שיא איכותית בלפחות 100 מיליון קילוואט; שימוש ב"מתחם ויסות מים וגילוח שיא הספק" וייצור חשמל מאגירת מי ים יכול גם להביא קיבולת גילוח שיא איכותית משמעותית ביותר, שהיא בעלת משמעות רבה לבנייה ותפעול בטוח ויציב של מערכות חשמל חדשות, עם יתרונות כלכליים וחברתיים משמעותיים.

הצעות לחדשנות ופיתוח של אנרגיה הידרואלקטרית
ראשית, יש לארגן את התכנון ברמה העליונה של חדשנות ופיתוח בתחום האנרגיה הידרואלקטרית בהקדם האפשרי, ולהוציא הנחיות לתמיכה בפיתוח חדשנות ופיתוח בתחום האנרגיה הידרואלקטרית על סמך עבודה זו. לבצע מחקר סביב נושאים מרכזיים כגון האידיאולוגיה המנחה, מיקום הפיתוח, עקרונות בסיסיים, סדרי עדיפויות בתכנון ומבנה פיתוח חדשני בתחום האנרגיה הידרואלקטרית, ועל בסיס זה להכין תוכניות פיתוח, להבהיר שלבי פיתוח וציפיות, ולהדריך את גופי השוק לביצוע מסודר של פיתוח הפרויקט.
השני הוא ארגון וביצוע ניתוח היתכנות טכנית וכלכלית ופרויקטים להדגמה. בשילוב עם בניית מערכות חשמל חדשות, ארגון וביצוע סקרי משאבים של תחנות כוח הידרואלקטריות וניתוח טכני וכלכלי של פרויקטים, הצעת תוכניות בנייה הנדסיות, בחירת פרויקטים הנדסיים אופייניים לביצוע הדגמות הנדסיות, וצבירת ניסיון לפיתוח בקנה מידה גדול.
שלישית, תמיכה במחקר ובהדגמה של טכנולוגיות מפתח. על ידי הקמת פרויקטים לאומיים של מדע וטכנולוגיה ואמצעים אחרים, נתמוך בפריצות דרך טכניות בסיסיות ואוניברסליות, פיתוח ציוד מפתח ויישומי הדגמה בתחום החדשנות והפיתוח של אנרגיה הידרואלקטרית, כולל אך לא רק חומרי להבים לשאיבת מי ים וטורבינות אגירת מי ים, וסקר ותכנון של מתחמי העברת מים אזוריים בקנה מידה גדול ושילוח שיא הספק.
רביעית, לגבש מדיניות פיסקלית ומיסויית, מדיניות אישור פרויקטים ותמחור חשמל לקידום פיתוח חדשני של אנרגיה הידרואלקטרית. תוך התמקדות בכל ההיבטים של פיתוח חדשני של ייצור חשמל הידרואלקטרי, יש לגבש מדיניות כגון הנחות ריבית פיננסית, סובסידיות להשקעה ותמריצי מס בהתאם לתנאים המקומיים בשלבים המוקדמים של פיתוח הפרויקט, כולל תמיכה פיננסית ירוקה, כדי להפחית את העלויות הכספיות של הפרויקט; עבור פרויקטים של שיפוץ אגירה שאובה שאינם משנים באופן מהותי את המאפיינים ההידרולוגיים של נהרות, יש ליישם הליכי אישור פשוטים יותר כדי לצמצם את מחזור האישור המנהלי; לייעל את מנגנון תמחור החשמל בקיבולת עבור יחידות אגירה שאובה ואת מנגנון תמחור החשמל לייצור חשמל שאוב על מנת להבטיח תשואות ערך סבירות.