Siekdama padėti pasiekti „anglies dioksido išmetimo piką ir anglies dioksido neutralizavimą“ ir sukurti naują elektros energijos sistemą, „China Southern Power Grid Corporation“ aiškiai pasiūlė iki 2030 m. pietiniame regione iš esmės pastatyti naują elektros energijos sistemą, o iki 2060 m. – visiškai naują. Šiame procese aktyviai plėtosime hidroakumuliacines elektrines. Planuojama padidinti įrengtą galią atitinkamai 6 mln. kilovatų, 15 mln. kilovatų ir 15 mln. kilovatų per „keturioliktąjį, penkioliktąjį ir šešioliktąjį penkerių metų planus“. Sieksime iki 2035 m. pietiniame regione pasiekti apie 44 mln. kilovatų hidroakumuliacinių elektrinių galią, todėl tai taps naujo tipo elektros energijos sistemos trikdžių balansavimo, apkrovos balansavimo ir elektros tinklo stabilizavimo įrenginiu.
Šaltinis: oficiali „WeChat“ paskyra „China Energy Media Intelligent Manufacturing“
Autorius: Peng Yumin, Kinijos „Southern Power Grid Peak shaving and Frequency Modulation Power Generation Co., Ltd.“ energijos kaupimo tyrimų institutas
Pagrindinės naujos elektros energijos sistemos savybės
Naujojoje energetikos sistemoje vyrauja švari energija, o naujos energijos dalis energijos suvartojime ir toliau didės, palaipsniui formuojant energijos panaudojimo formą, kurioje pagrindinė energijos gamybos forma bus nauja energija, hidroenergija ir branduolinė energija. Iškastinio kuro suvartojimo dalis bus palaipsniui mažinama, siekiant anglies dioksido neutralumo tikslo, o likusi įrengta iškastinio kuro energijos galia bus naudojama kaip atsarginis naujosios energetikos sistemos energijos šaltinis. Naujojoje energetikos sistemoje nauja energija bus prijungta prie elektros tinklo centralizuotai ir paskirstytai. Kalbant apie centralizuotą prieigą, pietinis regionas siekia iki 2025 m. pasiekti daugiau nei 24 mln. kilovatų sausumos vėjo energijos, daugiau nei 20 mln. kilovatų jūrinio vėjo energijos ir daugiau nei 56 mln. kilovatų fotovoltinės prieigos. Kalbant apie paskirstytą prieigą, įvairiuose regionuose, atsižvelgiant į vietos sąlygas, bus statomi paskirstyti mažos galios, žemos įtampos tinklo prieigos paskirstyti energijos šaltiniai, kuriuos galima vartoti netoliese.
Naujoje elektros energijos sistemoje, kurios pagrindinė dalis yra nauja energija, faktinę naujos energijos gamybos įrangos gamybą labai veikia meteorologinė aplinka, kuriai būdingos akivaizdžios atsitiktinumo, nepastovumo ir pertrūkių savybės. Platus elektros energijos pakeitimo, buitinės energijos kaupimo įrangos ir išmaniųjų namų taikymas lemia, kad vartotojo pusės apkrova vystosi diversifikuota ir interaktyvia kryptimi, o vartotojo terminalas pereina į naują režimą – tai yra ir vartotojas, ir gamintojas. Nauja elektros energijos sistema, kurios pagrindinė dalis yra nauja energija, pasižymi „dvigubo aukščio“ savybėmis – didele naujos energijos ir didele galios elektroninės įrangos dalimi. Siekiant susidoroti su dideliais naujos energijos svyravimais ir įvairiomis ekstremaliomis situacijomis, būtina suderinti įrengtą hidroakumuliacinės sistemos galią su atitinkamu mastu pagal įrengtą galią ir naujos energijos gamybos mastą. Kai naujos energijos gamyba yra nenormali, hidroakumuliacinė sistema turėtų kuo labiau išlaikyti naujos elektros tinklo sistemos būseną ir užkirsti kelią naujos elektros sistemos transformacijai į tradicinę elektros sistemą. Todėl hidroakumuliacinių elektrinių kūrimas ir statyba bus spartesnė ir didesnio masto.
Sparčios ir didelio masto hidroakumuliacinės energijos plėtros problemos ir atsakomosios priemonės
Sparčiai ir didelio masto plėtra ir statyba sukėlė saugos, kokybės ir personalo trūkumo problemų. Siekiant patenkinti naujos energetikos sistemos statybos poreikius, kasmet patvirtinama statyti daug hidroakumuliacinių elektrinių. Reikalingas statybos laikotarpis taip pat buvo gerokai sutrumpintas nuo 8–10 metų iki 4–6 metų. Sparčiai plėtojant ir statant projektą neišvengiamai kils saugos, kokybės ir personalo trūkumo problemų.
Siekiant išspręsti daugybę problemų, atsiradusių dėl spartaus projektų vystymo ir statybos, statybos ir projektų valdymo padaliniai pirmiausia turi atlikti techninius tyrimus ir praktiką, susijusius su hidroakumuliacinių elektrinių civilinės inžinerijos mechanizacija ir išmanumu. Įdiegta TBM (tunelių gręžimo mašinų) technologija, skirta iškasti daugybę požeminių urvų, o TBM įranga, atsižvelgiant į hidroakumuliacinės elektrinės charakteristikas, sukurta ir parengta statybos techninė schema. Atsižvelgiant į įvairius eksploatavimo scenarijus, tokius kaip kasimas, transportavimas, atrama ir apversta arka civilinės statybos metu, sukurta viso mechanizuoto ir intelektualaus statybos proceso taikymo schema ir atlikti tyrimai tokiomis temomis kaip intelektualus vieno proceso įrangos valdymas, visos proceso statybos sistemos automatizavimas, įrangos statybos informacijos skaitmeninimas, nuotolinio valdymo mechaninės įrangos nepilotuojama statyba, intelektuali statybos kokybės suvokimo analizė ir kt. Kurti įvairią mechanizuotą ir intelektualią statybos įrangą bei sistemas.
Kalbant apie mechanikos ir elektrotechnikos mechanizaciją ir intelektą, galime analizuoti mechanizacijos ir intelekto taikymo paklausą bei galimybes operatorių skaičiaus mažinimo, darbo efektyvumo gerinimo, darbo rizikos mažinimo ir kt. aspektais ir kurti įvairią mechaninės ir elektrotechnikos mechanizacijos bei intelekto statybos įrangą ir sistemas įvairiems mechaninės ir elektrotechnikos įrangos montavimo eksploatavimo scenarijams.
Be to, 3D inžinerinio projektavimo ir modeliavimo technologija taip pat gali būti naudojama kai kuriems įrenginiams ir įrangai iš anksto pagaminti ir imituoti, o tai gali ne tik iš anksto atlikti dalį darbų, sutrumpinti statybos laiką vietoje, bet ir iš anksto atlikti funkcinį priėmimą ir kokybės kontrolę, efektyviai gerinant kokybės ir saugos valdymo lygį.
Didelio masto elektrinės eksploatavimas sukelia patikimo veikimo, išmanios ir intensyvios paklausos problemą. Didelio masto hidroakumuliacinių elektrinių eksploatavimas sukels tokias problemas kaip didelės eksploatavimo ir priežiūros išlaidos, personalo trūkumas ir kt. Siekiant sumažinti eksploatavimo ir priežiūros išlaidas, svarbiausia yra pagerinti hidroakumuliacinių įrenginių eksploatavimo patikimumą; norint išspręsti personalo trūkumo problemą, būtina įgyvendinti išmanų ir intensyvų elektrinės eksploatavimo valdymą.
Siekiant pagerinti įrenginio eksploatavimo patikimumą, įrangos tipo pasirinkimo ir projektavimo srityje, technikai turi nuodugniai apibendrinti praktinę hidroakumuliacinių elektrinių projektavimo ir eksploatavimo patirtį, atlikti optimizavimo projektavimo, tipo parinkimo ir standartizacijos tyrimus atitinkamose hidroakumuliacinių elektrinių įrangos posistemėse ir iteratyviai juos atnaujinti pagal įrangos paleidimo, gedimų valdymo ir priežiūros patirtį. Kalbant apie įrangos gamybą, tradicinių hidroakumuliacinių įrenginių kai kurias pagrindines įrangos gamybos technologijas vis dar valdo užsienio gamintojai. Būtina atlikti šios „uždusimo“ įrangos lokalizacijos tyrimus ir integruoti į juos ilgametę eksploatavimo ir priežiūros patirtį bei strategijas, kad būtų galima efektyviai pagerinti šios pagrindinės įrangos gaminių kokybę ir eksploatavimo patikimumą. Kalbant apie įrangos veikimo stebėseną, technikai turi sistemingai formuluoti įrangos būsenos stebėjimo elementų konfigūracijos standartus, atsižvelgdami į įrangos būsenos stebimumą ir išmatuojamumą, atlikti nuodugnius įrangos valdymo strategijų, būsenos stebėjimo strategijų ir būklės vertinimo metodų tyrimus, pagrįstus vidinės saugos reikalavimais, sukurti išmaniąją analizės ir ankstyvojo perspėjimo platformą įrangos būsenos stebėjimui, iš anksto nustatyti paslėptus pavojus įrangoje ir laiku atlikti ankstyvąjį perspėjimą.
Siekiant įgyvendinti intelektualų ir intensyvų elektrinės eksploatavimo valdymą, technikai turi atlikti tyrimus, susijusius su įrangos automatiniu valdymu arba viena pagrindine eksploatavimo technologija, atsižvelgiant į įrangos valdymą ir eksploatavimą, kad būtų galima visiškai automatizuoti įrenginio paleidimą ir išjungimą bei apkrovos reguliavimą be personalo įsikišimo, ir kiek įmanoma labiau įgyvendinti operacijų seką ir daugiamatį intelektualų patvirtinimą; kalbant apie įrangos patikrinimą, technikai gali atlikti techninius tyrimus, susijusius su mašininio regos suvokimu, mašininio klausos suvokimu, robotų patikrinimu ir kitais aspektais, bei atlikti techninę praktiką, susijusią su tikrinimo mašinų keitimu; kalbant apie intensyvų elektrinės eksploatavimą, būtina atlikti tyrimus ir praktiką, susijusią su vieno asmens ir kelių elektrinių centralizuota stebėjimo technologija, siekiant veiksmingai išspręsti budinčių žmogiškųjų išteklių trūkumo problemą, kurią sukėlė hidroakumuliacinių elektrinių plėtra.
Hidraulinių akumuliatorių miniatiūrizavimas ir integruotas daugiaenerginių papildinių sistemų veikimas, atsirandantis dėl daugybės paskirstytų naujų energijos šaltinių vartojimo. Išskirtinis naujosios elektros energijos sistemos bruožas yra tas, kad daug mažos apimties naujos energijos yra išsklaidyta įvairiose tinklo vietose, veikiančiose žemos įtampos tinkle. Norint kuo geriau absorbuoti ir panaudoti šiuos paskirstytus naujus energijos šaltinius ir efektyviai sumažinti didelio elektros tinklo perkrovą, būtina statyti paskirstytus hidroakumuliacinius įrenginius šalia paskirstytų naujų energijos šaltinių, kad būtų galima vietoje kaupti, vartoti ir panaudoti naują energiją per žemos įtampos elektros tinklus. Todėl būtina išspręsti hidroakumuliacinių įrenginių miniatiūrizavimo ir integruoto daugiaenerginių papildinių sistemų veikimo problemas.
Inžinieriams ir technikams būtina intensyviai atlikti tyrimus, susijusius su kelių tipų paskirstytų hidroakumuliacinių elektrinių, įskaitant mažus grįžtamuosius hidroakumuliacinius įrenginius, bendraašius nepriklausomus siurblių ir turbinų veikimo įrenginius, bendrą mažų hidroelektrinių ir siurblinių veikimą ir kt., vietos parinkimu, projektavimu ir gamyba, valdymo strategija ir integruotu taikymu; Tuo pačiu metu atliekami tyrimai ir projektų demonstravimas, susiję su hidroakumuliacinių ir vėjo, šviesos bei hidroenergetikos integruoto veikimo technologija, siekiant pasiūlyti techninius sprendimus energijos vartojimo efektyvumo ir ekonominės sąveikos tyrimams naujoje energetikos sistemoje.
Techninio kintamo greičio hidroakumuliacinių įrenginių, pritaikytų didelio elastingumo elektros tinklui, „užsprūdimo“ problema. Kintamo greičio hidroakumuliaciniai įrenginiai pasižymi greitu reagavimu į pirminio dažnio reguliavimą, reguliuojama įėjimo jėga siurblio darbo sąlygomis, įrenginio veikimu optimalia kreive, taip pat jautriu reagavimu ir dideliu inercijos momentu. Siekiant efektyviai pažaboti elektros tinklo atsitiktinumus ir nepastovumą, tiksliau reguliuoti ir absorbuoti naujos energijos generuojamą perteklinę energiją gamybos ir vartotojo pusėse bei geriau valdyti labai elastingo ir interaktyvaus elektros tinklo apkrovos balansą, būtina padidinti kintamo greičio įrenginių dalį elektros tinkle. Tačiau šiuo metu dauguma pagrindinių kintamo greičio vandens siurbimo ir kaupimo įrenginių technologijų vis dar priklauso užsienio gamintojams, todėl reikia išspręsti techninio „užsprūdimo“ problemą.
Norint realizuoti nepriklausomą pagrindinių technologijų valdymą, būtina sutelkti šalies mokslinius tyrimus ir technines pajėgas, kad būtų galima nuodugniai atlikti kintamo greičio generatorių variklių ir siurblių turbinų projektavimą ir kūrimą, kintamosios srovės žadinimo keitiklių valdymo strategijų ir įtaisų kūrimą, kintamo greičio įrenginių koordinuotų valdymo strategijų ir įtaisų kūrimą, kintamo greičio įrenginių reguliatorių valdymo strategijų tyrimus, kintamo greičio įrenginių darbinių sąlygų konvertavimo proceso ir integruotų valdymo strategijų tyrimus, įgyvendinti didelių kintamo greičio įrenginių lokalizuotą projektavimą, gamybą ir inžinerinį demonstracinį taikymą.
Įrašo laikas: 2022 m. gruodžio 9 d.
