პრობლემები და საპასუხო ზომები ტუმბო-დაგროვების სისტემის განვითარებისთვის ახალ ენერგოსისტემასთან ადაპტაციისთვის

„ნახშირბადის პიკური მიღწევისა და ნახშირბადის ნეიტრალიზაციის“ მიზნის მისაღწევად და ახალი ენერგოსისტემის მშენებლობისთვის, ჩინეთის სამხრეთის ენერგოსისტემის კორპორაციამ ნათლად შესთავაზა სამხრეთ რეგიონში ახალი ენერგოსისტემის აშენება 2030 წლისთვის და ახალი ენერგოსისტემის სრულად აშენება 2060 წლისთვის. ამ პროცესში ჩვენ აქტიურად განვავითარებთ ტუმბოებით დაგროვების სისტემას. დაგეგმილია დადგმული სიმძლავრის გაზრდა შესაბამისად 6 მილიონი კილოვატით, 15 მილიონი კილოვატით და 15 მილიონი კილოვატით „მეთოთხმეტე, მეთხუთმეტე და მეთექვსმეტე ხუთწლიანი გეგმის“ პერიოდებში. ჩვენ ვეცდებით, რომ სამხრეთ რეგიონში ტუმბოებით დაგროვების სიმძლავრე 2035 წლისთვის დაახლოებით 44 მილიონი კილოვატი იყოს, რაც მას ენერგოსისტემის დარღვევების დამაბალანსებელ, დატვირთვის დამაბალანსებელ და ელექტროქსელის სტაბილიზატორად აქცევს.
წყარო: WeChat-ის ოფიციალური ანგარიში „China Energy Media Intelligent Manufacturing“
ავტორი: პენგ იუმინი, ჩინეთის სამხრეთის ელექტრო ქსელის პიკური შთანთქმისა და სიხშირის მოდულაციის ენერგიის გენერაციის კომპანიის ენერგიის შენახვის კვლევითი ინსტიტუტი

ახალი ენერგოსისტემის ძირითადი მახასიათებლები
ახალ ენერგოსისტემაში დომინირებს სუფთა ენერგია და ენერგიის მოხმარებაში ახალი ენერგიის წილი გააგრძელებს ზრდას, თანდათანობით ჩამოყალიბდება ენერგიის გამოყენების ფორმა, სადაც ახალი ენერგია, ჰიდროელექტროსადგური და ატომური ენერგია ენერგიის გენერაციის ძირითად ფორმად იქნება გამოყენებული. ნამარხი ენერგიის მოხმარების წილი თანდათან შემცირდება ნახშირბადის ნეიტრალური მიზნის მისაღწევად და ნამარხი ენერგიის დარჩენილი დადგმული სიმძლავრე გამოყენებული იქნება ახალი ენერგოსისტემის სარეზერვო ენერგომომარაგების სახით. ახალ ენერგოსისტემაში ახალი ენერგია ელექტროქსელთან ცენტრალიზებულად და განაწილებულად იქნება დაკავშირებული. ცენტრალიზებული წვდომის თვალსაზრისით, სამხრეთ რეგიონი ცდილობს 2025 წლისთვის მიაღწიოს 24 მილიონ კილოვატზე მეტ ხმელეთის ქარის ენერგიას, 20 მილიონ კილოვატზე მეტ ოფშორულ ქარის ენერგიას და 56 მილიონ კილოვატზე მეტ ფოტოელექტრულ ენერგიას. განაწილებული წვდომის თვალსაზრისით, ადგილობრივი პირობების შესაბამისად, სხვადასხვა რეგიონში აშენდება მცირე სიმძლავრის, დაბალი ძაბვის წვდომის ქსელის მქონე და ახლოს მოხმარების მქონე განაწილებული ენერგოწყაროები.
ახალ ენერგოსისტემაში, სადაც ახალი ენერგია მთავარ ძალას წარმოადგენს, ახალი ენერგიის გენერაციის აღჭურვილობის ფაქტობრივ გამომუშავებაზე დიდ გავლენას ახდენს მეტეოროლოგიური გარემო, რომელსაც აშკარა მახასიათებლები აქვს შემთხვევითობის, არასტაბილურობისა და წყვეტილობის. ელექტროენერგიის ჩანაცვლების, საყოფაცხოვრებო ენერგიის შენახვის მოწყობილობებისა და ჭკვიანი სახლის ფართო გამოყენება მომხმარებლის მხრიდან დატვირთვას დივერსიფიცირებულ და ინტერაქტიულ მიმართულებით ავითარებს და მომხმარებლის ტერმინალი ახალ რეჟიმში გადადის, რომელიც ერთდროულად მომხმარებელიცაა და მწარმოებელიც. ახალი ენერგოსისტემა, სადაც ახალი ენერგია მთავარ ძალას წარმოადგენს, „ორმაგ მაღალ“ მახასიათებლებს წარმოადგენს - ახალი ენერგიის მაღალი პროპორცია და ელექტრონულ აღჭურვილობას მაღალი პროპორცია. ახალი ენერგიის ფართომასშტაბიანი რყევებისა და სხვადასხვა ექსტრემალური სიტუაციების დასაძლევად, აუცილებელია ტუმბოს დაგროვების დამონტაჟებული სიმძლავრის შესაბამისობა ახალი ენერგიის დამონტაჟებული სიმძლავრისა და გამომუშავების მასშტაბის შესაბამისად. როდესაც ახალი ენერგიის გამომუშავება არანორმალურია, ტუმბოს დაგროვებამ მაქსიმალურად უნდა შეინარჩუნოს ქსელის ახალი ენერგოსისტემის მდგომარეობა და თავიდან აიცილოს ახალი ენერგოსისტემის ტრადიციულ ენერგოსისტემად გარდაქმნა. ამიტომ, ტუმბოს დაგროვების ელექტროსადგურების განვითარება და მშენებლობა უფრო სწრაფი და მასშტაბური იქნება.
ტუმბოს აკუმულატორის სწრაფი და მასშტაბური განვითარების პრობლემები და საპასუხო ზომები
სწრაფმა და მასშტაბურმა განვითარებამ და მშენებლობამ უსაფრთხოების, ხარისხისა და პერსონალის დეფიციტის პრობლემები წარმოშვა. ახალი ენერგოსისტემის მშენებლობის საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად, ყოველწლიურად მშენებლობისთვის დამტკიცდა რამდენიმე ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგური. მშენებლობის საჭირო პერიოდიც მნიშვნელოვნად შემცირდა 8-10 წლიდან 4-6 წლამდე. პროექტის სწრაფი განვითარება და მშენებლობა გარდაუვლად გამოიწვევს უსაფრთხოების, ხარისხისა და პერსონალის დეფიციტის პრობლემებს.
პროექტების სწრაფი განვითარებითა და მშენებლობით გამოწვეული მთელი რიგი პრობლემების გადასაჭრელად, მშენებლობისა და პროექტის მართვის ერთეულებმა პირველ რიგში უნდა ჩაატარონ ტექნიკური კვლევა და პრაქტიკა ტუმბოს ტიპის ელექტროსადგურების სამოქალაქო ინჟინერიის მექანიზაციისა და ინტელექტის შესახებ. დანერგილია TBM (გვირაბის საბურღი მანქანა) ტექნოლოგია დიდი რაოდენობით მიწისქვეშა გამოქვაბულების გათხრებისთვის და შემუშავებულია TBM აღჭურვილობა ტუმბოს ტიპის ელექტროსადგურის მახასიათებლებთან ერთად და შემუშავებულია მშენებლობის ტექნიკური სქემა. სხვადასხვა ოპერაციული სცენარების გათვალისწინებით, როგორიცაა გათხრები, გადაზიდვა, მხარდაჭერა და ინვერსიული თაღოვანი მშენებლობა სამოქალაქო მშენებლობის დროს, შემუშავდა მექანიზებული და ინტელექტუალური მშენებლობის მთელი პროცესისთვის დამხმარე გამოყენების სქემა და ჩატარდა კვლევები ისეთ თემებზე, როგორიცაა ერთი პროცესის აღჭურვილობის ინტელექტუალური მუშაობა, მთელი პროცესის მშენებლობის სისტემის ავტომატიზაცია, აღჭურვილობის მშენებლობის ინფორმაციის დიგიტალიზაცია, დისტანციური მართვის მექანიკური აღჭურვილობის უპილოტო მშენებლობა, მშენებლობის ხარისხის ინტელექტუალური აღქმის ანალიზი და ა.შ., შემუშავდეს სხვადასხვა მექანიზებული და ინტელექტუალური სამშენებლო აღჭურვილობა და სისტემები.
მექანიკური და ელექტროინჟინერიის მექანიზაციისა და ინტელექტის თვალსაზრისით, ჩვენ შეგვიძლია გავაანალიზოთ მექანიზაციისა და ინტელექტის გამოყენების მოთხოვნა და შესაძლებლობები ოპერატორების შემცირების, სამუშაო ეფექტურობის გაუმჯობესების, სამუშაო რისკების შემცირების და ა.შ. ასპექტებიდან და შევიმუშაოთ სხვადასხვა მექანიკური და ელექტროინჟინერიის მექანიზაციისა და ინტელექტის სამშენებლო აღჭურვილობა და სისტემები მექანიკური და ელექტრო მოწყობილობების დამონტაჟების სხვადასხვა ოპერაციული სცენარებისთვის.
გარდა ამისა, 3D საინჟინრო დიზაინისა და სიმულაციის ტექნოლოგია ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას გარკვეული ობიექტებისა და აღჭურვილობის წინასწარი ასაწყობად და სიმულაციისთვის, რაც არა მხოლოდ სამუშაოს ნაწილის წინასწარ დასრულებას, ადგილზე მშენებლობის პერიოდის შემცირებას, არამედ ფუნქციური მიღებისა და ხარისხის კონტროლის წინასწარ განხორციელებას, რაც ეფექტურად აუმჯობესებს ხარისხისა და უსაფრთხოების მართვის დონეს.
ელექტროსადგურის მასშტაბური ექსპლუატაცია საიმედო ექსპლუატაციის, ინტელექტუალური და ინტენსიური მოთხოვნის პრობლემას წარმოშობს. ტუმბოს ტიპის აკუმულატორის ფართომასშტაბიანი ექსპლუატაცია ისეთ პრობლემებს გამოიწვევს, როგორიცაა ექსპლუატაციისა და მოვლა-პატრონობის მაღალი ხარჯები, პერსონალის დეფიციტი და ა.შ. ექსპლუატაციისა და მოვლა-პატრონობის ხარჯების შესამცირებლად მთავარია ტუმბოს ტიპის აკუმულატორების ექსპლუატაციის საიმედოობის გაუმჯობესება; პერსონალის დეფიციტის პრობლემის გადასაჭრელად აუცილებელია ელექტროსადგურის ინტელექტუალური და ინტენსიური ექსპლუატაციის მართვის რეალიზება.
აღჭურვილობის ტიპის შერჩევისა და დიზაინის თვალსაზრისით, ბლოკის ექსპლუატაციის საიმედოობის გასაუმჯობესებლად, ტექნიკოსებმა უნდა შეაჯამონ ტუმბოს დაგროვების ელექტროსადგურების დიზაინისა და ექსპლუატაციის პრაქტიკული გამოცდილება, ჩაატარონ ოპტიმიზაციის დიზაინი, ტიპის შერჩევა და სტანდარტიზაციის კვლევა ტუმბოს დაგროვების ელექტროსადგურების შესაბამისი აღჭურვილობის ქვესისტემებზე და პერიოდულად განაახლონ ისინი აღჭურვილობის ექსპლუატაციაში გაშვების, ხარვეზების მოგვარებისა და მოვლა-პატრონობის გამოცდილების შესაბამისად. აღჭურვილობის წარმოების თვალსაზრისით, ტრადიციული ტუმბოს დაგროვების ერთეულების ზოგიერთი ძირითადი აღჭურვილობის წარმოების ტექნოლოგია ჯერ კიდევ უცხოელი მწარმოებლების ხელშია. აუცილებელია ამ „დამუხრუჭებელი“ აღჭურვილობის ლოკალიზაციის კვლევის ჩატარება და მათში მრავალწლიანი ექსპლუატაციისა და მოვლა-პატრონობის გამოცდილებისა და სტრატეგიების ინტეგრირება, რათა ეფექტურად გაუმჯობესდეს ამ ძირითადი აღჭურვილობის პროდუქტის ხარისხი და ექსპლუატაციის საიმედოობა. აღჭურვილობის ექსპლუატაციის მონიტორინგის თვალსაზრისით, ტექნიკოსებმა სისტემატურად უნდა ჩამოაყალიბონ აღჭურვილობის სტატუსის მონიტორინგის ელემენტის კონფიგურაციის სტანდარტები აღჭურვილობის სტატუსის დაკვირვებისა და გაზომვის პერსპექტივიდან, ღრმად ჩაატარონ კვლევა აღჭურვილობის კონტროლის სტრატეგიებზე, სტატუსის მონიტორინგის სტრატეგიებსა და ჯანმრთელობის შეფასების მეთოდებზე, შინაგანი უსაფრთხოების მოთხოვნების საფუძველზე, შექმნან ინტელექტუალური ანალიზისა და ადრეული გაფრთხილების პლატფორმა აღჭურვილობის სტატუსის მონიტორინგისთვის, წინასწარ აღმოაჩინონ აღჭურვილობაში დაფარული საფრთხეები და დროულად განახორციელონ ადრეული გაფრთხილება.
ელექტროსადგურის ინტელექტუალური და ინტენსიური ექსპლუატაციის მართვის რეალიზებისთვის, ტექნიკოსებმა უნდა ჩაატარონ კვლევა აღჭურვილობის ავტომატური მართვის ან ერთი ძირითადი ექსპლუატაციის ტექნოლოგიაზე აღჭურვილობის კონტროლისა და ექსპლუატაციის თვალსაზრისით, რათა განხორციელდეს ბლოკის სრულად ავტომატური ჩართვა-გამორთვა და დატვირთვის რეგულირება პერსონალის ჩარევის გარეშე, და შეძლებისდაგვარად განახორციელონ ოპერაციების თანმიმდევრობა და მრავალგანზომილებიანი ინტელექტუალური დადასტურება; აღჭურვილობის შემოწმების თვალსაზრისით, ტექნიკოსებს შეუძლიათ ჩაატარონ ტექნიკური კვლევა მანქანური ხედვის აღქმის, მანქანური სმენის აღქმის, რობოტების შემოწმების და სხვა ასპექტების შესახებ და ჩაატარონ ტექნიკური პრაქტიკა შემოწმების მანქანების შეცვლაზე; ელექტროსადგურის ინტენსიური ექსპლუატაციის თვალსაზრისით, აუცილებელია ჩატარდეს კვლევა და პრაქტიკა ერთი ადამიანისა და რამდენიმე ქარხნის ცენტრალიზებული მონიტორინგის ტექნოლოგიაზე, რათა ეფექტურად გადაწყდეს ტუმბოს დაგროვების ელექტროსადგურების განვითარებით გამოწვეული ადამიანური რესურსების დეფიციტის პრობლემა.
ტუმბოს დაგროვების მინიატურიზაცია და მრავალენერგეტიკული კომპლემენტაციის ინტეგრირებული ფუნქციონირება გამოწვეულია განაწილებული ახალი ენერგიის წყაროების დიდი რაოდენობით მოხმარებით. ახალი ენერგოსისტემის შესანიშნავი მახასიათებელია ის, რომ დაბალი ძაბვის ქსელში მოქმედი მცირე მასშტაბის ახალი ენერგია მიმოფანტულია ქსელის სხვადასხვა უბანში. ამ განაწილებული ახალი ენერგიის წყაროების მაქსიმალურად ათვისებისა და გამოყენებისა და დიდი ელექტროქსელის ენერგომომარაგების გადატვირთვის ეფექტურად შესამსუბუქებლად, აუცილებელია განაწილებული ტუმბოს დაგროვების ერთეულების აშენება განაწილებული ახალი ენერგიის წყაროების მახლობლად, რათა განხორციელდეს ახალი ენერგიის ადგილობრივი შენახვა, მოხმარება და გამოყენება დაბალი ძაბვის ელექტროქსელების მეშვეობით. ამიტომ, აუცილებელია ტუმბოს დაგროვების მინიატურიზაციისა და მრავალენერგეტიკული კომპლემენტაციის ინტეგრირებული მუშაობის პრობლემების გადაჭრა.
აუცილებელია, რომ ინჟინრებმა და ტექნიკოსებმა ენერგიულად ჩაატარონ კვლევა ადგილმდებარეობის შერჩევის, დიზაინისა და წარმოების, კონტროლის სტრატეგიისა და სხვადასხვა ტიპის განაწილებული ტუმბო-აკუმულატორის ინტეგრირებული გამოყენების შესახებ, მათ შორის მცირე შექცევადი ტუმბო-აკუმულატორის ერთეულების, ტუმბოებისა და ტურბინების კოაქსიალური დამოუკიდებელი მუშაობის, მცირე ჰიდროელექტროსადგურებისა და ტუმბო-სადგურების ერთობლივი მუშაობის და ა.შ. შესახებ; ამავდროულად, ტარდება კვლევა და პროექტის დემონსტრირება ტუმბო-აკუმულატორის და ქარის, სინათლისა და ჰიდროენერგიის ინტეგრირებული მუშაობის ტექნოლოგიაზე, რათა შემოთავაზებული იქნას ტექნიკური გადაწყვეტილებები ახალ ენერგოსისტემაში ენერგოეფექტურობისა და ეკონომიკური ურთიერთქმედების შესასწავლად.
მაღალი ელასტიურობის ელექტროქსელთან ადაპტირებული ცვლადი სიჩქარის ტუმბოთი დაგროვების ერთეულების ტექნიკური „დახშობის“ პრობლემა. ცვლადი სიჩქარის ტუმბოთი დაგროვების ერთეულებს ახასიათებთ პირველადი სიხშირის რეგულირებაზე სწრაფი რეაგირება, ტუმბოს მუშაობის პირობებში რეგულირებადი შეყვანის ძალა და ოპტიმალური მრუდით მომუშავე ერთეული, ასევე მგრძნობიარე რეაგირება და მაღალი ინერციის მომენტი. ელექტროქსელის შემთხვევითობისა და არასტაბილურობის ეფექტურად შესამცირებლად, ახალი ენერგიით გენერირებული ჭარბი სიმძლავრის უფრო ზუსტად რეგულირებისა და შთანთქმის მიზნით გენერაციისა და მომხმარებლის მხარეს, ასევე მაღალი ელასტიურობისა და ინტერაქტიული ელექტროქსელის დატვირთვის ბალანსის უკეთ გასაკონტროლებლად, აუცილებელია ელექტროქსელში ცვლადი სიჩქარის ერთეულების პროპორციის გაზრდა. თუმცა, ამჟამად, ცვლადი სიჩქარის წყლის ტუმბოსა და დაგროვების ერთეულების ძირითადი ტექნოლოგიების უმეტესობა ჯერ კიდევ უცხოელი მწარმოებლების ხელშია და ტექნიკური „დახშობის“ პრობლემა უნდა გადაიჭრას.
ძირითადი ტექნოლოგიების დამოუკიდებელი კონტროლის რეალიზაციისთვის აუცილებელია ადგილობრივი სამეცნიერო-კვლევითი და ტექნიკური ძალების კონცენტრირება ცვლადი სიჩქარის გენერატორის ძრავებისა და ტუმბოს ტურბინების დიზაინისა და განვითარების, ცვლადი დენის აგზნების გადამყვანების მართვის სტრატეგიებისა და მოწყობილობების შემუშავების, ცვლადი სიჩქარის აგრეგატების კოორდინირებული მართვის სტრატეგიებისა და მოწყობილობების შემუშავების, ცვლადი სიჩქარის აგრეგატების რეგულატორის მართვის სტრატეგიების კვლევის, ცვლადი სიჩქარის აგრეგატების სამუშაო პირობების გარდაქმნის პროცესისა და ინტეგრირებული მართვის სტრატეგიების კვლევისთვის, დიდი ცვლადი სიჩქარის აგრეგატების სრული ლოკალიზაციის დიზაინისა და წარმოებისა და საინჟინრო დემონსტრაციული გამოყენების რეალიზაციისთვის.