ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგურის სტრუქტურა და მახასიათებლები და ელექტროსადგურის მშენებლობის მეთოდი

ენერგიის დაგროვების ფართომასშტაბიანი ტექნოლოგია ტუმბოებით აკუმულატორით მუშაობა ყველაზე ფართოდ გამოყენებული და განვითარებული ტექნოლოგიაა, ხოლო ელექტროსადგურების დადგმულმა სიმძლავრემ შეიძლება გიგავატს მიაღწიოს. ამჟამად, მსოფლიოში ყველაზე განვითარებული და უდიდესი დამონტაჟებული ენერგიის დაგროვება ტუმბოებით აკუმულატორით მუშაობაა.
ტუმბოს ტიპის ენერგიის შენახვის ტექნოლოგია განვითარებული და სტაბილურია, მაღალი ყოვლისმომცველი უპირატესობებით და ხშირად გამოიყენება პიკური სიმძლავრის რეგულირებისა და სარეზერვო ასლისთვის. ტუმბოს ტიპის ენერგიის შენახვა ფართომასშტაბიანი ენერგიის შენახვის ყველაზე ფართოდ გამოყენებადი და განვითარებული ტექნოლოგიაა და ელექტროსადგურების დადგმულმა სიმძლავრემ შეიძლება გიგავატს მიაღწიოს.

ჩინეთის ენერგეტიკული კვლევის ასოციაციის ენერგიის შენახვის პროფესიული კომიტეტის არასრული სტატისტიკის მიხედვით, ტუმბოზე მომუშავე ჰიდროელექტროსადგურები ამჟამად მსოფლიოში ყველაზე განვითარებული და უდიდესი დამონტაჟებული ენერგიის შენახვაა. 2019 წლის მონაცემებით, მსოფლიოში ენერგიის შენახვის ოპერატიულმა სიმძლავრემ 180 მილიონ კილოვატს მიაღწია, ხოლო ტუმბოზე მომუშავე ენერგიის დამონტაჟებულმა სიმძლავრემ 170 მილიონ კილოვატს გადააჭარბა, რაც მსოფლიოში ენერგიის შენახვის მთლიანი სიმძლავრის 94%-ს შეადგენს.
ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგურები ენერგოსისტემის დაბალი დატვირთვის პერიოდში გამომუშავებულ ელექტროენერგიას იყენებენ წყლის შესანახად მაღალ ადგილას გადასაქაჩად და პიკური დატვირთვის პერიოდებში ელექტროენერგიის გენერირებისთვის წყლის გამოსათავისუფლებლად. როდესაც დატვირთვა დაბალია, ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგური არის მომხმარებელი; როდესაც დატვირთვა პიკურია, ეს არის ელექტროსადგური.
ტუმბოზე მომუშავე აკუმულატორს ორი ძირითადი ფუნქცია აქვს: წყლის გადატუმბვა და ელექტროენერგიის გამომუშავება. აგრეგატი წყლის ტურბინის სახით მუშაობს, როდესაც ენერგოსისტემის დატვირთვა პიკს აღწევს. წყლის ტურბინის მიმმართველი ფრთის გახსნა რეგულირდება რეგულატორის სისტემის მეშვეობით და წყლის პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება აგრეგატის ბრუნვის მექანიკურ ენერგიად, შემდეგ კი მექანიკური ენერგია გარდაიქმნება ელექტროენერგიად გენერატორის მეშვეობით;
როდესაც ენერგოსისტემის დატვირთვა დაბალია, წყლის ტუმბო გამოიყენება ქვედა რეზერვუარიდან ზედა რეზერვუარში წყლის გადასაქაჩად. რეგულატორის სისტემის ავტომატური რეგულირების საშუალებით, მიმმართველი ფრთის ღიობი ავტომატურად რეგულირდება ტუმბოს ამწევი ძალის შესაბამისად, ხოლო ელექტრო ენერგია გარდაიქმნება წყლის პოტენციურ ენერგიად და ინახება.

ტუმბო-აკუმულატორი ელექტროსადგურები ძირითადად პასუხისმგებელია ენერგოსისტემის პიკური დატვირთვის რეგულირებაზე, სიხშირის რეგულირებაზე, საგანგებო სარეზერვო ასლის შექმნასა და ნულიდან ჩართვაზე, რაც აუმჯობესებს და აბალანსებს ენერგოსისტემის დატვირთვას, აუმჯობესებს ენერგომომარაგების ხარისხს და ენერგოსისტემის ეკონომიკურ სარგებელს და წარმოადგენს ელექტროქსელის უსაფრთხო, ეკონომიური და სტაბილური მუშაობის უზრუნველყოფის საფუძველს. ტუმბო-აკუმულატორი ელექტროსადგურები ცნობილია როგორც „სტაბილიზატორები“, „რეგულატორები“ და „ბალანსატორები“ ელექტროქსელების უსაფრთხო მუშაობისთვის.
მსოფლიოში ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგურების განვითარების ტენდენცია მაღალი დაწნევა, დიდი სიმძლავრე და მაღალი სიჩქარეა. მაღალი დაწნევა ნიშნავს, რომ აგრეგატი უფრო მაღალ დაწნევამდე ვითარდება, დიდი სიმძლავრე ნიშნავს, რომ ცალკეული აგრეგატის სიმძლავრე მუდმივად იზრდება, ხოლო მაღალი სიჩქარე ნიშნავს, რომ აგრეგატი უფრო მაღალ სპეციფიკურ სიჩქარეს იძენს.

ელექტროსადგურის სტრუქტურა და მახასიათებლები
ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგურის ძირითადი შენობები, როგორც წესი, მოიცავს: ზედა რეზერვუარს, ქვედა რეზერვუარს, წყლის მიწოდების სისტემას, სახელოსნოს და სხვა სპეციალურ შენობებს. ჩვეულებრივ ჰიდროელექტროსადგურებთან შედარებით, ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგურების ჰიდრავლიკურ ნაგებობებს შემდეგი ძირითადი მახასიათებლები აქვთ:
არსებობს ზედა და ქვედა წყალსაცავები. იგივე დადგმული სიმძლავრის მქონე ჩვეულებრივ ჰიდროელექტროსადგურებთან შედარებით, ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგურების წყალსაცავის სიმძლავრე, როგორც წესი, შედარებით მცირეა.
წყალსაცავის წყლის დონე მნიშვნელოვნად მერყეობს და ხშირად იმატებს და ეცემა. ელექტროქსელში პიკური დახრილობისა და ხეობის შევსების ამოცანის შესასრულებლად, ტუმბოს ტიპის ელექტროსადგურის წყალსაცავის წყლის დონის ყოველდღიური ცვალებადობა, როგორც წესი, შედარებით დიდია და ზოგადად 10-20 მეტრს აღემატება, ზოგიერთი ელექტროსადგური კი 30-40 მეტრს აღწევს, ხოლო წყალსაცავის წყლის დონის ცვლილების ტემპი შედარებით სწრაფია და ზოგადად 5-8 მ/სთ-ს და 8-10 მ/სთ-საც კი აღწევს.
წყალსაცავის გაჟონვის პრევენციის მოთხოვნები მაღალია. თუ ზედა წყალსაცავის გაჟონვის გამო სუფთა ტუმბოთი მომუშავე აკუმულატორი დიდი რაოდენობით წყლის დანაკარგს გამოიწვევს, ელექტროსადგურის ელექტროენერგიის გამომუშავება შემცირდება. ამავდროულად, პროექტის არეალში ჰიდროგეოლოგიური პირობების გაუარესების თავიდან ასაცილებლად, რაც გაჟონვის დაზიანებას და კონცენტრირებულ გაჟონვას გამოიწვევს, წყალსაცავის გაჟონვის პრევენციაზეც უფრო მაღალი მოთხოვნებია დაწესებული.
წყლის წნევა მაღალია. ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგურის წნევა ზოგადად მაღალია, ძირითადად 200-800 მეტრი. ჯისის ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგური, რომლის საერთო დადგმული სიმძლავრე 1.8 მილიონი კილოვატია, ჩემი ქვეყნის პირველი 650 მეტრიანი წნევის სექციის პროექტია, ხოლო დუნჰუას ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგური, რომლის საერთო დადგმული სიმძლავრე 1.4 მილიონი კილოვატია, ჩემი ქვეყნის პირველი 700 მეტრიანი წნევის სექციის პროექტია. ტუმბო-აკუმულატორის ტექნოლოგიების უწყვეტი განვითარებით, ჩემს ქვეყანაში მაღალი წნევის, დიდი სიმძლავრის ელექტროსადგურების რაოდენობა გაიზრდება.
აგრეგატი დაბალ სიმაღლეზეა დამონტაჟებული. ელექტროსადგურზე ამწევი ძალისა და გაჟონვის გავლენის დასაძლევად, ბოლო წლებში ქვეყნის შიგნით და მის ფარგლებს გარეთ აშენებული მასშტაბური ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგურები ძირითადად მიწისქვეშა ელექტროსადგურების ფორმას იღებს.

მსოფლიოში უძველესი ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგური არის ნეტრას ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგური ციურიხში, შვეიცარია, რომელიც 1882 წელს აშენდა. ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგურების მშენებლობა ჩინეთში შედარებით გვიან დაიწყო. პირველი ირიბი ნაკადის შექცევადი აგრეგატი დამონტაჟდა განგნანის წყალსაცავში 1968 წელს. მოგვიანებით, შიდა ენერგეტიკული ინდუსტრიის სწრაფ განვითარებასთან ერთად, ბირთვული და თბოენერგიის დადგმული სიმძლავრე სწრაფად გაიზარდა, რამაც მოითხოვა ენერგოსისტემის შესაბამისი ტუმბო-აკუმულატორიანი აგრეგატებით აღჭურვა.
1980-იანი წლებიდან ჩინეთმა აქტიურად დაიწყო მასშტაბური ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგურების მშენებლობა. ბოლო წლებში, ჩემი ქვეყნის ეკონომიკისა და ენერგეტიკის სწრაფი განვითარების წყალობით, ჩემმა ქვეყანამ მიაღწია ნაყოფიერ სამეცნიერო და ტექნოლოგიურ მიღწევებს მასშტაბური ტუმბო-აკუმულატორიანი დანადგარების აღჭურვილობის ავტონომიის სფეროში.
2020 წლის ბოლოსთვის, ჩემი ქვეყნის ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროენერგიის გამომუშავების დადგმული სიმძლავრე 31.49 მილიონი კილოვატი იყო, რაც წინა წელთან შედარებით 4.0%-ით მეტია. 2020 წელს, ეროვნული ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროენერგიის გამომუშავების სიმძლავრე 33.5 მილიარდი კვტ.სთ იყო, რაც წინა წელთან შედარებით 5.0%-ით მეტია; ქვეყნის ახლად დამატებული ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროენერგიის გამომუშავების სიმძლავრე 1.2 მილიონი კვტ.სთ იყო. ჩემი ქვეყნის ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგურები, როგორც წარმოებაში, ასევე მშენებლობის პროცესში, მსოფლიოში პირველ ადგილზეა.

ჩინეთის „სახელმწიფო ქსელის“ კორპორაცია ყოველთვის დიდ მნიშვნელობას ანიჭებდა ტუმბო-აკუმულატორის განვითარებას. ამჟამად „სახელმწიფო ქსელის“ 22 ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგური ფუნქციონირებს და 30 ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგური მშენებლობის პროცესშია.
2016 წელს დაიწყო ხუთი სატუმბი-საწყობი ელექტროსადგურის მშენებლობა ჟენანში, შაანქსიში, ჯურონგში, ჯიანგსუში, ცინგიუანში, ლიაონინში, სიამენში, ფუჯიანსა და ფუკანგში, სინციანში;
2017 წელს დაიწყო ექვსი სატუმბი-საწყობი ელექტროსადგურის მშენებლობა ჰებეის ოლქში, შიდა მონღოლეთის ჟირუიში, ჟეჯიანგის ნინგჰაიში, ჟეჯიანგში ჯინიუნში, ჰენანის ლუონინგში და ჰუნანის პინჯიანგში;
2019 წელს დაიწყო ხუთი სატუმბი საცავის ელექტროსადგურის მშენებლობა ფუნინგში ჰებეიში, ჯიაოჰეში ჯილინში, კუჯიანგში ჟეჯიანში, ვეიფანგში შანდონგში და ჰამიში სინძიანგში;
2020 წელს დაიწყება ოთხი სატუმბი-საწყობი ელექტროსადგური შანქსი იუანკუში, შანქსი ჰუნიუანში, ჟეჯიანგ პანანში და შანდონგ ტაიანის II ფაზაში.

ჩემი ქვეყნის პირველი ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგური სრულად ავტონომიური ერთეულის აღჭურვილობით. 2011 წლის ოქტომბერში ელექტროსადგურის მშენებლობა წარმატებით დასრულდა, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ ჩემმა ქვეყანამ წარმატებით აითვისა ტუმბო-აკუმულატორიანი აღჭურვილობის შემუშავების ძირითადი ტექნოლოგია.
2013 წლის აპრილში, ფუჯიან სიანიოუს ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგური ოფიციალურად ამოქმედდა ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის; 2016 წლის აპრილში, ჯეჯიანგ სიანჯოუს ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგური, რომლის სიმძლავრე 375 000 კილოვატი იყო, წარმატებით დაუკავშირდა ელექტრო ქსელს. ჩემს ქვეყანაში მასშტაბური ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგურების ავტონომიური აღჭურვილობა პოპულარიზებული და მუდმივად გამოიყენება.
ჩემი ქვეყნის პირველი 700 მეტრიანი წნევის ტუმბო-აკუმულატორიანი ელექტროსადგური. მთლიანი დადგმული სიმძლავრე 1.4 მილიონი კილოვატია. 2021 წლის 4 ივნისს ელექტროენერგიის გამომუშავების მიზნით ექსპლუატაციაში შევიდა პირველი ბლოკი.
ამჟამად მშენებლობის პროცესშია მსოფლიოში ყველაზე დიდი დადგმული სიმძლავრის მქონე ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგური. მისი საერთო დადგმული სიმძლავრე 3.6 მილიონი კილოვატია.
ტუმბოს ტიპის აკუმულატორს აქვს ძირითადი, ყოვლისმომცველი და საჯარო მახასიათებლები. მას შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს ახალი ენერგოსისტემის წყაროს, ქსელის, დატვირთვისა და შენახვის კავშირების რეგულირების სერვისებში, ხოლო ყოვლისმომცველი სარგებელი უფრო მნიშვნელოვანია. ის მოიცავს ენერგოსისტემის უსაფრთხო ენერგომომარაგების სტაბილიზატორს, სუფთა დაბალნახშირბადიან ბალანსერს და მაღალი ეფექტურობის მქონე მოქმედი რეგულატორის მნიშვნელოვან ფუნქციას.
პირველი არის ენერგოსისტემის საიმედო სარეზერვო სიმძლავრის ნაკლებობის ეფექტურად მოგვარება ახალი ენერგიის მაღალი წილის შეღწევადობის პირობებში. ორმაგი სიმძლავრის პიკური რეგულირების უპირატესობით, ჩვენ შეგვიძლია გავაუმჯობესოთ ენერგოსისტემის დიდი სიმძლავრის პიკური რეგულირების სიმძლავრე და შევამსუბუქოთ პიკური დატვირთვის მიწოდების პრობლემა, რომელიც გამოწვეულია ახალი ენერგიის არასტაბილურობით და პიკური დატვირთვით, რაც გამოწვეულია ვარდნით. ამ პერიოდში ახალი ენერგიის მასშტაბური განვითარებით გამოწვეული მოხმარების სირთულეები უკეთესად შეუწყობს ხელს ახალი ენერგიის მოხმარებას.
მეორე არის ახალი ენერგიის გამომავალი მახასიათებლებსა და დატვირთვის მოთხოვნას შორის შეუსაბამობის ეფექტურად მოგვარება, სწრაფი რეაგირების მოქნილი რეგულირების უნარზე დაყრდნობით, ახალი ენერგიის შემთხვევითობასა და ცვალებადობასთან უკეთ ადაპტირებისთვის და ახალი ენერგიის მიერ „ამინდის მიხედვით“ მოტანილი მოქნილი რეგულირების მოთხოვნის დაკმაყოფილებისთვის.
მესამე არის მაღალი პროპორციული ახალი ენერგოსისტემის არასაკმარისი ინერციის მომენტის ეფექტურად მოგვარება. სინქრონული გენერატორის მაღალი ინერციის მომენტის უპირატესობით, შესაძლებელია სისტემის დარღვევის საწინააღმდეგო შესაძლებლობების ეფექტურად გაძლიერება და სისტემის სიხშირის სტაბილურობის შენარჩუნება.
მეოთხე არის ეფექტურად გაუმკლავდეს „ორმაგი მაღალი“ ფორმის პოტენციურ უსაფრთხოებაზე ზემოქმედებას ახალ ენერგოსისტემაზე, აიღოს საგანგებო სარეზერვო ფუნქცია და ნებისმიერ დროს უეცარი რეგულირების საჭიროებებზე რეაგირება სწრაფი ჩართვა-გამორთვის და სიმძლავრის სწრაფი გაზრდის შესაძლებლობებით. ამავდროულად, როგორც შეწყვეტადი დატვირთვა, მას შეუძლია უსაფრთხოდ მოხსნას სატუმბი აგრეგატის ნომინალური დატვირთვა მილიწამიანი რეაგირებით და გააუმჯობესოს სისტემის უსაფრთხო და სტაბილური მუშაობა.
მეხუთე არის ეფექტურად გაუმკლავდეს მასშტაბური ახალი ენერგოსისტემის მიერთებით გამოწვეულ მაღალ კორექტირების ხარჯებს. გონივრული ექსპლუატაციის მეთოდების, თბოენერგიასთან ერთად, შემცირდება ნახშირბადის გამოყოფა და გაიზრდება ეფექტურობა, შემცირდება ქარისა და სინათლის მიტოვება, წახალისდება სიმძლავრეების განაწილება და გაუმჯობესდება მთელი სისტემის ეკონომიურობა და სუფთა ფუნქციონირება.

ინფრასტრუქტურული რესურსების ოპტიმიზაციისა და ინტეგრაციის გაძლიერება, მშენებარე 30 პროექტის უსაფრთხოების, ხარისხისა და პროგრესის მართვის კოორდინაცია, მექანიზებული მშენებლობის, ინტელექტუალური კონტროლისა და სტანდარტიზებული მშენებლობის ენერგიული ხელშეწყობა, მშენებლობის პერიოდის ოპტიმიზაცია და იმის უზრუნველყოფა, რომ „მე-14 ხუთწლიანი გეგმის“ პერიოდში ტუმბოს დაგროვების სიმძლავრე 20 მილიონ კილოვატს გადააჭარბებს, ხოლო ოპერაციული დადგმული სიმძლავრე 2030 წლისთვის 70 მილიონ კილოვატს გადააჭარბებს.
მეორე არის მჭლე მენეჯმენტზე ინტენსიური მუშაობა. დაგეგმვის ხელმძღვანელობის გაძლიერება, „ორმაგი ნახშირბადის“ მიზნისა და კომპანიის სტრატეგიის განხორციელების ფოკუსირებით, ტუმბოს აკუმულატორის „მე-14 ხუთწლიანი“ განვითარების გეგმის მაღალი ხარისხის მომზადება. პროექტის წინასწარი სამუშაო პროცედურების სამეცნიერო ოპტიმიზაცია და პროექტის ტექნიკურ-ეკონომიკური შესწავლისა და დამტკიცების თანმიმდევრული წინსვლა. უსაფრთხოებაზე, ხარისხზე, მშენებლობის პერიოდსა და ღირებულებაზე ფოკუსირებით, ენერგიულად წახალისეთ ინტელექტუალური მართვა და კონტროლი, მექანიზებული მშენებლობა და საინჟინრო მშენებლობის მწვანე მშენებლობა, რათა უზრუნველყოფილ იქნას, რომ მშენებარე პროექტებმა რაც შეიძლება მალე მიიღონ სარგებელი.
აღჭურვილობის სასიცოცხლო ციკლის მართვის გაღრმავება, დანადგარების ელექტროქსელის მომსახურების კვლევის გაღრმავება, დანადგარების ექსპლუატაციის სტრატეგიის ოპტიმიზაცია და ელექტროქსელის უსაფრთხო და სტაბილური ფუნქციონირების სრულად უზრუნველყოფა. მრავალგანზომილებიანი მჭლე მენეჯმენტის გაღრმავება, თანამედროვე ჭკვიანი მიწოდების ჯაჭვის მშენებლობის დაჩქარება, მასალების მართვის სისტემის გაუმჯობესება, კაპიტალის, რესურსების, ტექნოლოგიების, მონაცემების და სხვა წარმოების ფაქტორების სამეცნიერო განაწილება, ხარისხისა და ეფექტურობის ენერგიულად გაუმჯობესება და მართვის ეფექტურობისა და ოპერაციული ეფექტურობის ყოვლისმომცველი გაუმჯობესება.
მესამე არის ტექნოლოგიური ინოვაციების სფეროში გარღვევის ძიება. სამეცნიერო და ტექნოლოგიური ინოვაციებისთვის „ახალი ნახტომის სამოქმედო გეგმის“ სიღრმისეული განხორციელება, სამეცნიერო კვლევაში ინვესტიციების გაზრდა და დამოუკიდებელი ინოვაციების შესაძლებლობების გაუმჯობესება. ცვლადი სიჩქარის ერთეულების ტექნოლოგიის გამოყენების გაზრდა, 400 მეგავატიანი დიდი სიმძლავრის ერთეულების ტექნოლოგიური კვლევისა და განვითარების გაძლიერება, ტუმბო-ტურბინის მოდელის ლაბორატორიებისა და სიმულაციური ლაბორატორიების მშენებლობის დაჩქარება და ყველა ღონის დახარჯვა დამოუკიდებელი სამეცნიერო და ტექნოლოგიური ინოვაციების პლატფორმის შესაქმნელად.
სამეცნიერო კვლევის განლაგებისა და რესურსების განაწილების ოპტიმიზაცია, ტუმბოს დაგროვების ძირითადი ტექნოლოგიის კვლევის გაძლიერება და „კისრის გაჭედვის“ ტექნიკური პრობლემის დაძლევისკენ სწრაფვა. ახალი ტექნოლოგიების, როგორიცაა „Big Cloud IoT Smart Chain“-ის გამოყენებაზე კვლევის გაღრმავება, ციფრული ინტელექტუალური ელექტროსადგურების მშენებლობის ყოვლისმომცველი დანერგვა და საწარმოების ციფრული ტრანსფორმაციის დაჩქარება.