Hidraulinė energija yra plačiausiai naudojama ir brandžiausia didelio masto energijos kaupimo technologija, o įrengta elektrinių galia gali siekti gigavatus. Šiuo metu labiausiai brandžiausia ir didžiausia įrengta energijos kaupimo technologija pasaulyje yra hidroakumuliacinės elektrinės.
Hidraulinė energijos kaupimo technologija yra brandi ir stabili, pasižyminti didele visapusiška nauda ir dažnai naudojama piko reguliavimui ir atsarginėms kopijoms. Hidraulinė energijos kaupimo technologija yra plačiausiai naudojama ir brandžiausia didelio masto energijos kaupimo technologija, o įrengta elektrinių galia gali siekti gigavatus.
Remiantis nepilna Kinijos energetikos tyrimų asociacijos Energijos kaupimo profesinio komiteto statistika, hidroakumuliacinės elektrinės šiuo metu yra labiausiai išsivysčiusios ir didžiausios įrengtos energijos kaupimo sistemos pasaulyje. 2019 m. pasaulyje veikiančios energijos kaupimo galios siekė 180 mln. kilovatų, o įrengtos hidroakumuliacinės energijos galios viršijo 170 mln. kilovatų, tai sudaro 94 % viso pasaulio energijos kaupimo pajėgumo.
Hidraulinės elektrinės naudoja elektros energiją, pagamintą esant mažam elektros energijos sistemos apkrovimui, vandeniui pumpuoti į aukščiau esančią vietą kaupimui, o didžiausios apkrovos metu išleidžia vandenį elektros energijai gaminti. Kai apkrova maža, naudotoja yra hidroakumuliacinė elektrinė, o kai apkrova didžiausia – elektrinė.
Hidraulinis vandens akumuliatorius atlieka dvi pagrindines funkcijas: vandens pumpavimą ir elektros energijos gamybą. Įrenginys veikia kaip vandens turbina, kai elektros energijos sistemos apkrova yra didžiausia. Vandens turbinos kreipiamosios mentės atidarymas reguliuojamas reguliatoriaus sistema, o vandens potencialinė energija paverčiama mechanine įrenginio sukimosi energija, o tada mechaninė energija per generatorių paverčiama elektros energija;
Kai elektros energijos sistemos apkrova maža, vandens siurblys naudojamas vandeniui pumpuoti iš apatinio rezervuaro į viršutinį. Automatinio reguliatoriaus sistemos reguliavimo dėka kreipiamosios mentės anga automatiškai reguliuojama pagal siurblio pakėlimą, o elektros energija paverčiama vandens potencialine energija ir kaupiama.
Hidraulinės elektrinės daugiausia yra atsakingos už piko reguliavimą, dažnio reguliavimą, avarinį atsarginį maitinimą ir elektros energijos sistemos paleidimą po avarijos, o tai gali pagerinti ir subalansuoti elektros energijos sistemos apkrovą, pagerinti elektros energijos tiekimo kokybę ir elektros energijos sistemos ekonominę naudą, be to, yra pagrindas, užtikrinantis saugų, ekonomišką ir stabilų elektros tinklo veikimą. Hidraulinės elektrinės yra žinomos kaip „stabilizatoriai“, „reguliatoriai“ ir „balansuotojai“ saugiame elektros tinklų veikime.
Pasaulinių hidroakumuliacinių elektrinių plėtros tendencijos yra didelės galios, didelės talpos ir didelės spartos. Didelė galia reiškia, kad įrenginys vystosi iki didesnio slėgio, didelė talpa reiškia, kad vieno įrenginio galia nuolat didėja, o didelis greitis reiškia, kad įrenginys pasiekia didesnį specifinį greitį.
Elektros stoties struktūra ir charakteristikos
Pagrindiniai hidroakumuliacinės elektrinės pastatai paprastai apima: viršutinį rezervuarą, apatinį rezervuarą, vandens tiekimo sistemą, dirbtuves ir kitus specialius pastatus. Palyginti su įprastomis hidroelektrinėmis, hidroakumuliacinių elektrinių hidraulinės konstrukcijos turi šias pagrindines charakteristikas:
Yra viršutiniai ir apatiniai rezervuarai. Palyginti su įprastomis hidroelektrinėmis, kurių įrengtas pajėgumas yra toks pat, hidroakumuliacinių elektrinių rezervuarų talpa paprastai yra santykinai maža.
Rezervuaro vandens lygis labai svyruoja, dažnai kyla ir krenta. Norint atlikti elektros tinklo slėnio užpildymo ir piko plovimo užduotį, hidroakumuliacinės elektrinės rezervuaro vandens lygio dienos svyravimai paprastai yra gana dideli, paprastai viršija 10–20 metrų, o kai kuriose elektrinėse siekia 30–40 metrų, o rezervuaro vandens lygio kitimo greitis yra gana greitas, paprastai siekia 5–8 m/h ir net 8–10 m/h.
Rezervuarų filtracijos prevencijos reikalavimai yra aukšti. Jei grynai hidroakumuliacinė elektrinė sukels didelius vandens nuostolius dėl viršutinio rezervuaro filtracijos, elektrinės elektros energijos gamyba sumažės. Tuo pačiu metu, siekiant išvengti vandens filtracijos, pablogėjusios hidrogeologinės sąlygos projekto zonoje, dėl kurios atsiranda filtracijos pažeidimai ir koncentruota filtracija, rezervuarų filtracijos prevencijai taip pat keliami didesni reikalavimai.
Vandens slėgis yra didelis. Hidraulinės elektrinės slėgis paprastai yra didelis, dažniausiai 200–800 metrų. Dzixi hidroakumuliacinė elektrinė, kurios bendra instaliuota galia yra 1,8 mln. kilovatų, yra pirmasis mano šalyje 650 metrų aukščio sekcijos projektas, o Dunhua hidroakumuliacinė elektrinė, kurios bendra instaliuota galia yra 1,4 mln. kilovatų, yra pirmasis mano šalyje 700 metrų aukščio sekcijos projektas. Nuolat tobulėjant hidroakumuliacinėms technologijoms, didelio slėgio, didelės galios elektrinių skaičius mano šalyje didės.
Įrenginys įrengtas nedideliame aukštyje. Siekiant įveikti plūdrumo ir filtracijos įtaką jėgainei, pastaraisiais metais šalyje ir užsienyje pastatytos didelės hidroakumuliacinės elektrinės dažniausiai yra požeminės.
Ankstyviausia pasaulyje hidroakumuliacinė elektrinė yra Netros hidroakumuliacinė elektrinė Ciuriche, Šveicarijoje, pastatyta 1882 m. Hidraulinių elektrinių statyba Kinijoje prasidėjo gana vėlai. Pirmasis įstrižo srauto grįžtamojo srauto blokas buvo įrengtas Gangnano rezervuare 1968 m. Vėliau, sparčiai vystantis šalies energetikos pramonei, sparčiai didėjo įrengta branduolinės ir šiluminės energijos galia, todėl energetikos sistemoje reikėjo įrengti atitinkamus hidroakumuliacinius blokus.
Nuo devintojo dešimtmečio Kinija pradėjo energingai statyti didelio masto hidroakumuliacines elektrines. Pastaraisiais metais, sparčiai vystantis mano šalies ekonomikai ir energetikos pramonei, mano šalis pasiekė vaisingų mokslinių ir technologinių laimėjimų didelio masto hidroakumuliacinių įrenginių įrangos autonomijos srityje.
Iki 2020 m. pabaigos mano šalies įrengta hidroakumuliacinės elektros energijos gamybos galia siekė 31,49 mln. kilovatų, tai yra 4,0 % daugiau nei ankstesniais metais. 2020 m. nacionalinė hidroakumuliacinės elektros energijos gamybos galia siekė 33,5 mlrd. kWh, tai yra 5,0 % daugiau nei ankstesniais metais; šalies naujai įrengta hidroakumuliacinės elektros energijos gamybos galia siekė 1,2 mln. kWh. Mano šalies hidroakumuliacinės elektrinės, tiek gaminamos, tiek statomos, užima pirmąsias vietas pasaulyje.
Kinijos valstybinė elektros tinklų korporacija visada teikė didelę reikšmę hidroakumuliacinių technologijų plėtrai. Šiuo metu „State Grid“ veikia 22 ir statomos 30 hidroakumuliacinių elektrinių.
2016 m. pradėtos statyti penkios hidroakumuliacinės elektrinės Zhen'an, Shaanxi, Juron, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian ir Fukang, Sindziange;
2017 m. pradėtos statyti šešios hidroakumuliacinės elektrinės Hebėjaus Yi grafystėje, Vidinės Mongolijos Žirui, Džedziango Ninghai, Džedziango Jinyuno, Henano Luoningo ir Hunano Pingjiang mieste;
2019 m. pradėtos statyti penkios hidroakumuliacinės elektrinės Funing mieste Hebei, Jiaohe mieste Jilin, Qujiang mieste Džedziange, Veifange Šandonge ir Hami mieste Sindziange;
2020 m. bus pradėtos statyti keturios hidroakumuliacinės elektrinės Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an ir Shandong Tai'an II etape.
Pirmoji mano šalyje hidroakumuliacinė elektrinė su visiškai autonomine įranga. 2011 m. spalio mėn. elektrinė buvo sėkmingai baigta statyti, o tai rodo, kad mano šalis sėkmingai įvaldė pagrindines hidroakumuliacinių įrenginių kūrimo technologijas.
2013 m. balandžio mėn. oficialiai pradėta eksploatuoti Fudziano Sianju hidroakumuliacinė elektrinė elektros energijos gamybai; 2016 m. balandžio mėn. prie tinklo sėkmingai prijungta Džedziango Siandžu hidroakumuliacinė elektrinė, kurios vieneto galia siekia 375 000 kilovatų. Didelio masto hidroakumuliacinių įrenginių autonominė įranga mano šalyje nuolat populiarėja ir taikoma.
Pirmoji mano šalyje 700 metrų aukščio hidroakumuliacinė elektrinė. Bendra įrengta galia yra 1,4 milijono kilovatų. 2021 m. birželio 4 d. pradėtas eksploatuoti pirmasis blokas elektros energijai gaminti.
Šiuo metu statoma didžiausia pasaulyje įrengtoji galia turinti hidroakumuliacinė elektrinė. Bendra įrengtoji galia siekia 3,6 mln. kilovatų.
Hidraulinė energijos kaupimo sistema pasižymi pagrindinėmis, visapusiškomis ir viešosiomis savybėmis. Ji gali dalyvauti naujos elektros energijos sistemos šaltinio, tinklo, apkrovos ir kaupimo jungčių reguliavimo paslaugose, o visapusiška nauda yra reikšmingesnė. Ji atlieka saugų elektros energijos tiekimo stabilizatorių, švarų mažai anglies dioksido išskiriantį balansavimo įrenginį ir didelį efektyvumą, kuris yra svarbi veikimo reguliatoriaus funkcija.
Pirmasis – efektyviai spręsti patikimo rezervinio pajėgumo trūkumo problemą elektros energijos sistemoje, kai įsiskverbia didelė naujos energijos dalis. Pasinaudodami dvigubo pajėgumo piko reguliavimo pranašumu, galime pagerinti didelės galios piko reguliavimo elektros energijos sistemos pajėgumą ir sumažinti piko apkrovos tiekimo problemą, kurią sukelia naujos energijos nestabilumas ir piko apkrova, kurią sukelia kritimas. Vartojimo sunkumai, kuriuos sukelia didelio masto naujos energijos plėtra per šį laikotarpį, gali geriau skatinti naujos energijos vartojimą.
Antrasis – efektyviai spręsti naujos energijos išvesties charakteristikų ir apkrovos poreikio neatitikimą, pasikliaujant lanksčiu greito reagavimo prisitaikymo gebėjimu, geriau prisitaikyti prie naujos energijos atsitiktinumo ir nepastovumo bei patenkinti lanksčią naujos energijos „priklausomai nuo oro sąlygų“ keliamą prisitaikymo poreikį.
Trečiasis tikslas – efektyviai spręsti nepakankamo didelės proporcijos naujos energijos sistemos inercijos momento problemą. Dėl didelio sinchroninio generatoriaus inercijos momento galima efektyviai padidinti sistemos atsparumą trikdžiams ir išlaikyti sistemos dažnio stabilumą.
Ketvirta, siekiant efektyviai spręsti galimą „dvigubos didelės įtampos“ formos poveikį naujos elektros energijos sistemos saugai, prisiimti avarinio atsarginio maitinimo funkciją ir bet kuriuo metu reaguoti į staigius koregavimo poreikius, naudojant greito paleidimo-sustabdymo ir greito galios didinimo galimybes. Tuo pačiu metu, kaip pertraukiama apkrova, ji gali saugiai pašalinti siurbimo įrenginio vardinę apkrovą per milisekundės atsaką ir pagerinti saugų bei stabilų sistemos veikimą.
Penkta – veiksmingai spręsti dideles reguliavimo išlaidas, kurias sukelia didelio masto naujų energijos tinklų prijungimas. Taikant protingus eksploatavimo metodus kartu su šilumine energija, siekiant sumažinti anglies dioksido išmetimą ir padidinti efektyvumą, sumažinti vėjo ir šviesos atsisakymą, skatinti pajėgumų paskirstymą ir pagerinti bendrą visos sistemos ekonomiškumą bei švarų veikimą.
Sustiprinti infrastruktūros išteklių optimizavimą ir integravimą, koordinuoti 30 statomų projektų saugos, kokybės ir pažangos valdymą, aktyviai skatinti mechanizuotą statybą, intelektualų valdymą ir standartizuotą statybą, optimizuoti statybos laikotarpį ir užtikrinti, kad per „14-ąjį penkerių metų planą“ hidroakumuliacinės energijos pajėgumas viršytų 20 milijonų kilovatų, o eksploatacinė įrengta galia iki 2030 m. viršytų 70 milijonų kilovatų.
Antra, sunkiai dirbti ties taupiuoju valdymu. Stiprinti planavimo gaires, daugiausia dėmesio skiriant „dvigubos anglies dioksido“ tikslui ir įmonės strategijos įgyvendinimui, kokybiškai parengti „14-ąjį penkerių metų“ hidroakumuliacinės energijos plėtros planą. Moksliškai optimizuoti preliminarias projekto darbo procedūras ir tvarkingai atlikti projekto galimybių studiją bei tvirtinimą. Sutelkiant dėmesį į saugą, kokybę, statybos laikotarpį ir sąnaudas, aktyviai skatinti sumanų valdymą ir kontrolę, mechanizuotą statybą ir ekologišką inžinerinės statybos statybą, siekiant užtikrinti, kad statomi projektai kuo greičiau duotų naudos.
Pagilinti įrangos gyvavimo ciklo valdymą, gilinti tyrimus apie įrenginių elektros tinklo eksploatavimą, optimizuoti įrenginių eksploatavimo strategiją ir visapusiškai užtikrinti saugų ir stabilų elektros tinklo veikimą. Pagilinti daugiamačio taupaus valdymo principus, paspartinti modernios išmaniosios tiekimo grandinės kūrimą, tobulinti medžiagų valdymo sistemą, moksliškai paskirstyti kapitalą, išteklius, technologijas, duomenis ir kitus gamybos veiksnius, ryžtingai gerinti kokybę ir efektyvumą, visapusiškai gerinti valdymo efektyvumą ir veiklos efektyvumą.
Trečia – siekti technologinių inovacijų proveržio. Nuodugniai įgyvendinti „Naujo šuolio į priekį veiksmų planą“ mokslinių ir technologinių inovacijų srityje, didinti investicijas į mokslinius tyrimus ir gerinti nepriklausomų inovacijų gebėjimus. Didinti kintamo greičio įrenginių technologijų taikymą, stiprinti 400 megavatų didelės talpos įrenginių technologijų tyrimus ir plėtrą, paspartinti siurblių-turbinų modelių laboratorijų ir modeliavimo laboratorijų statybą bei dėti visas pastangas kuriant nepriklausomą mokslinių ir technologinių inovacijų platformą.
Optimizuoti mokslinių tyrimų išdėstymą ir išteklių paskirstymą, sustiprinti pagrindinės hidroakumuliacinės technologijos tyrimus ir siekti įveikti techninę „užstrigusio kaklo“ problemą. Pagilinti naujų technologijų, tokių kaip „Big Cloud IoT Smart Chain“, taikymo tyrimus, visapusiškai diegti skaitmeninių išmaniųjų elektrinių statybą ir paspartinti įmonių skaitmeninę transformaciją.
Įrašo laikas: 2022 m. kovo 7 d.
