Hidroakumulācija ir visplašāk izmantotā un nobriedušākā tehnoloģija liela mēroga enerģijas uzkrāšanā, un elektrostaciju uzstādītā jauda var sasniegt gigavatus. Pašlaik visnobriedušākā un lielākā uzstādītā enerģijas uzkrāšanas tehnoloģija pasaulē ir hidroakumulācija.
Hidroakumulācijas tehnoloģija ir nobriedusi un stabila, ar daudzpusīgām priekšrocībām, un to bieži izmanto maksimālās slodzes regulēšanai un rezerves kopēšanai. Hidroakumulācija ir visplašāk izmantotā un nobriedušākā tehnoloģija liela mēroga enerģijas uzkrāšanā, un elektrostaciju uzstādītā jauda var sasniegt gigavatus.
Saskaņā ar Ķīnas Enerģētikas pētniecības asociācijas Enerģijas uzglabāšanas profesionālās komitejas nepilnīgo statistiku, sūknējamās hidroelektrostacijas pašlaik ir visnobriedušākā un lielākā uzstādītā enerģijas uzglabāšanas sistēma pasaulē. Sākot ar 2019. gadu, pasaules ekspluatācijas enerģijas uzglabāšanas jauda sasniedza 180 miljonus kilovatu, un uzstādītā sūknējamās enerģijas jauda pārsniedza 170 miljonus kilovatu, kas veido 94% no pasaules kopējās enerģijas uzglabāšanas.
Hidroakumulācijas elektrostacijas izmanto elektroenerģiju, kas saražota energosistēmas zemas slodzes periodā, lai sūknētu ūdeni uz augstāku vietu uzglabāšanai, un atbrīvo ūdeni, lai ražotu elektroenerģiju maksimālās slodzes periodos. Kad slodze ir zema, lietotājs ir hidroakumulācijas elektrostacija; kad slodze ir maksimāla, tā ir elektrostacija.
Sūknēšanas iekārtai ir divas pamatfunkcijas: ūdens sūknēšana un elektroenerģijas ražošana. Iekārta darbojas kā ūdens turbīna, kad energosistēmas slodze ir maksimāla. Ūdens turbīnas virzošās lāpstiņas atvērumu regulē regulatora sistēma, un ūdens potenciālā enerģija tiek pārveidota par iekārtas rotācijas mehānisko enerģiju, un pēc tam mehāniskā enerģija tiek pārveidota par elektrisko enerģiju, izmantojot ģeneratoru;
Kad energosistēmas slodze ir zema, ūdens sūknis tiek izmantots, lai sūknētu ūdeni no apakšējā rezervuāra uz augšējo rezervuāru. Pateicoties regulatora sistēmas automātiskajai regulēšanai, virzošās lāpstiņas atvērums tiek automātiski pielāgots atbilstoši sūkņa pacelšanas augstumam, un elektriskā enerģija tiek pārveidota par ūdens potenciālo enerģiju un uzkrāta.
Hidroakumulācijas elektrostacijas galvenokārt ir atbildīgas par energosistēmas maksimuma regulēšanu, frekvences regulēšanu, avārijas rezerves kopēšanu un melnās iedarbināšanas veikšanu, kas var uzlabot un līdzsvarot energosistēmas slodzi, uzlabot elektroapgādes kvalitāti un energosistēmas ekonomiskos ieguvumus, kā arī ir mugurkauls, lai nodrošinātu drošu, ekonomisku un stabilu elektrotīkla darbību. Hidroakumulācijas elektrostacijas ir pazīstamas kā “stabilizatori”, “regulatori” un “balansētāji” elektrotīklu drošā darbībā.
Pasaules sūknēšanas akumulācijas elektrostaciju attīstības tendences ir augsts spiediens, liela jauda un liels ātrums. Augsts spiediens nozīmē, ka iekārta attīsta lielāku spiedienu, liela jauda nozīmē, ka vienas iekārtas jauda nepārtraukti palielinās, un liels ātrums nozīmē, ka iekārta pieņem lielāku īpatnējo ātrumu.
Elektrostacijas struktūra un raksturlielumi
Hidroakumulācijas elektrostacijas galvenās ēkas parasti ietver: augšējo rezervuāru, apakšējo rezervuāru, ūdens padeves sistēmu, darbnīcu un citas īpašas ēkas. Salīdzinot ar tradicionālajām hidroelektrostacijām, hidroakumulācijas elektrostaciju hidrauliskajām konstrukcijām ir šādas galvenās īpašības:
Ir augšējie un apakšējie rezervuāri. Salīdzinot ar tradicionālajām hidroelektrostacijām ar tādu pašu uzstādīto jaudu, sūknēšanas elektrostaciju rezervuāra jauda parasti ir salīdzinoši maza.
Ūdens līmenis rezervuārā ievērojami svārstās un bieži ceļas un krītas. Lai veiktu maksimālās slodzes noslaucīšanu un ieleju piepildīšanu elektrotīklā, sūknēšanas elektrostacijas rezervuāra ūdens līmeņa ikdienas svārstības parasti ir relatīvi lielas, parasti pārsniedzot 10–20 metrus, un dažas elektrostacijas sasniedz 30–40 metrus, un rezervuāra ūdens līmeņa izmaiņu ātrums ir relatīvi ātrs, parasti sasniedzot 5–8 m/h un pat 8–10 m/h.
Rezervuāru filtrācijas novēršanas prasības ir augstas. Ja tīra sūknēšanas elektrostacija rada lielu ūdens zudumu augšējā rezervuāra filtrācijas dēļ, elektrostacijas saražotā jauda samazināsies. Vienlaikus, lai novērstu ūdens filtrāciju, kas pasliktina hidroģeoloģiskos apstākļus projekta teritorijā, kā rezultātā rodas filtrācijas bojājumi un koncentrēta filtrācija, tiek izvirzītas arī augstākas prasības rezervuāru filtrācijas novēršanai.
Ūdens spiediens ir augsts. Hidroakumulācijas elektrostacijas spiediens parasti ir augsts, pārsvarā 200–800 metri. Dzjisji hidroakumulācijas elektrostacija ar kopējo uzstādīto jaudu 1,8 miljoni kilovatu ir manas valsts pirmais 650 metru garuma sekcijas projekts, un Dunhua hidroakumulācijas elektrostacija ar kopējo uzstādīto jaudu 1,4 miljoni kilovatu ir manas valsts pirmais 700 metru garuma sekcijas projekts. Līdz ar hidroakumulācijas tehnoloģiju nepārtrauktu attīstību, liela spiediena, lielas jaudas elektrostaciju skaits manā valstī palielināsies.
Iekārta ir uzstādīta nelielā augstumā. Lai pārvarētu peldspējas un filtrācijas ietekmi uz spēkstaciju, pēdējos gados gan mājās, gan ārzemēs uzbūvētās liela mēroga sūknēšanas akumulācijas spēkstacijas pārsvarā ir pazemes spēkstaciju formā.
Pasaulē agrākā sūknēšanas elektrostacija ir Netra sūknēšanas elektrostacija Cīrihē, Šveicē, kas celta 1882. gadā. Ķīnā sūknēšanas elektrostaciju būvniecība sākās salīdzinoši vēlu. Pirmā slīpās plūsmas reversīvā iekārta tika uzstādīta Kannanas rezervuārā 1968. gadā. Vēlāk, strauji attīstoties iekšzemes enerģētikas nozarei, strauji palielinājās uzstādītā kodolenerģijas un siltumenerģijas jauda, tāpēc energosistēma bija jāaprīko ar atbilstošām sūknēšanas uzglabāšanas iekārtām.
Kopš 20. gs. astoņdesmitajiem gadiem Ķīna ir sākusi enerģiski būvēt liela mēroga sūknēšanas elektrostacijas. Pēdējos gados, strauji attīstoties manas valsts ekonomikai un enerģētikai, mana valsts ir sasniegusi auglīgus zinātniskus un tehnoloģiskus sasniegumus liela mēroga sūknēšanas elektrostaciju iekārtu autonomijas jomā.
Līdz 2020. gada beigām manas valsts uzstādītā sūknēšanas akumulācijas elektroenerģijas ražošanas jauda bija 31,49 miljoni kilovatu, kas ir par 4,0 % vairāk nekā iepriekšējā gadā. 2020. gadā valsts sūknēšanas akumulācijas elektroenerģijas ražošanas jauda bija 33,5 miljardi kWh, kas ir par 5,0 % vairāk nekā iepriekšējā gadā; valsts jaunizveidotā sūknēšanas akumulācijas elektroenerģijas ražošanas jauda bija 1,2 miljoni kWh. Manas valsts sūknēšanas akumulācijas elektrostacijas gan ražošanā, gan būvniecības stadijā ir ierindotas pirmajā vietā pasaulē.
Ķīnas Valsts elektrotīkla korporācija vienmēr ir piešķīrusi lielu nozīmi sūknēšanas akumulācijas attīstībai. Pašlaik Valsts elektrotīklam darbojas 22 sūknēšanas elektrostacijas un 30 sūknēšanas elektrostacijas tiek būvētas.
2016. gadā tika sākta piecu sūkņu akumulācijas spēkstaciju celtniecība Džeņaņā, Šaaņsji, Jurongā, Dzjansu, Cjiņjuaņā, Liaoningā, Sjamenā, Fudzjaņā un Fukanā, Sjiņdzjanā;
2017. gadā tika sākta sešu sūknēšanas spēkstaciju celtniecība Yi apgabalā Hebei, Žirui Iekšējajā Mongolijā, Ninghai no Džedzjanas, Jinyun no Zhejiang, Luoning no Henan un Pingjiang no Hunan;
2019. gadā tika sākta piecu sūknēšanas spēkstaciju būvniecība Funingā Hebejā, Dzjaohē Dzjlinā, Kudzjanā Džedzjanā, Veifanā Šandunā un Hami Sjiņdzjanā;
2020. gadā tiks sākta četru pārsūknēšanas spēkstaciju būvniecība Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an un Shandong Tai'an II fāzē.
Manas valsts pirmā sūknēšanas elektrostacija ar pilnībā autonomu bloku aprīkojumu. 2011. gada oktobrī elektrostacija tika veiksmīgi pabeigta, kas apliecina, ka mana valsts ir veiksmīgi apguvusi sūknēšanas bloku iekārtu izstrādes pamattehnoloģiju.
2013. gada aprīlī oficiāli tika nodota ekspluatācijā Fudžianas Sjaņju sūknēšanas elektrostacija elektroenerģijas ražošanai; 2016. gada aprīlī tīklam tika veiksmīgi pievienota Džedzjanas Sjaņdžu sūknēšanas elektrostacija ar vienības jaudu 375 000 kilovatu. Liela mēroga sūknēšanas iekārtu autonomās iekārtas manā valstī ir nepārtraukti popularizētas un pielietotas.
Manas valsts pirmā 700 metru augstspiediena sūknēšanas elektrostacija. Kopējā uzstādītā jauda ir 1,4 miljoni kilovatu. 2021. gada 4. jūnijā tika nodota ekspluatācijā 1. bloks elektroenerģijas ražošanai.
Pašlaik tiek būvēta sūknēšanas elektrostacija ar lielāko uzstādīto jaudu pasaulē. Kopējā uzstādītā jauda ir 3,6 miljoni kilovatu.
Hidroakumulācijai piemīt pamata, visaptverošas un publiskas īpašības. Tā var piedalīties jaunā energosistēmas avota, tīkla, slodzes un uzglabāšanas savienojumu regulēšanas pakalpojumos, un visaptverošās priekšrocības ir ievērojamākas. Tā veic energosistēmas drošu barošanas stabilizatoru, tīru zema oglekļa emisiju balansētāju un augstu efektivitāti, kas ir svarīga darbības regulatora funkcija.
Pirmais ir efektīvi risināt energosistēmas uzticamas rezerves jaudas trūkumu, ņemot vērā lielo jaunās enerģijas īpatsvaru. Izmantojot dubultās jaudas maksimuma regulēšanas priekšrocības, mēs varam uzlabot energosistēmas lielās jaudas maksimuma regulēšanas jaudu un mazināt maksimālās slodzes piegādes problēmu, ko izraisa jaunās enerģijas nestabilitāte un zemākā līmeņa radītā maksimālā slodze. Patēriņa grūtības, ko rada plaša mēroga jaunās enerģijas attīstība šajā periodā, var labāk veicināt jaunās enerģijas patēriņu.
Otrais ir efektīvi risināt neatbilstību starp jaunās enerģijas izejas raksturlielumiem un slodzes pieprasījumu, paļaujoties uz ātrās reaģēšanas elastīgo pielāgošanās spēju, lai labāk pielāgotos jaunās enerģijas nejaušībai un svārstīgumam, kā arī lai apmierinātu elastīgo pielāgošanās pieprasījumu, ko rada jaunā enerģija “atkarībā no laikapstākļiem”.
Treškārt, efektīvi risināt jaunās, augstas proporcijas enerģijas sistēmas nepietiekamo inerces momentu. Izmantojot sinhronā ģeneratora augsto inerces momentu, var efektīvi uzlabot sistēmas traucējumu novēršanas spēju un uzturēt sistēmas frekvences stabilitāti.
Ceturtais mērķis ir efektīvi risināt "dubultaugstas slodzes" formas potenciālo ietekmi uz drošību jaunajā energosistēmā, uzņemties avārijas rezerves funkciju un reaģēt uz pēkšņām regulēšanas vajadzībām jebkurā laikā, izmantojot ātras ieslēgšanas/izslēgšanas un ātras jaudas palielināšanas iespējas. Vienlaikus kā pārtraucama slodze tā var droši noņemt sūknēšanas iekārtas nominālo slodzi ar milisekundes reakciju un uzlabot sistēmas drošu un stabilu darbību.
Piektais ir efektīvi risināt augstās pielāgošanās izmaksas, ko rada liela mēroga jaunu energosistēmas pieslēgumu izveide. Izmantojot saprātīgas ekspluatācijas metodes apvienojumā ar siltumenerģiju, lai samazinātu oglekļa emisijas un palielinātu efektivitāti, samazinātu vēja un gaismas enerģijas neizmantošanu, veicinātu jaudu sadali un uzlabotu visas sistēmas kopējo ekonomiju un tīru darbību.
Stiprināt infrastruktūras resursu optimizāciju un integrāciju, koordinēt 30 būvniecības stadijā esošo projektu drošības, kvalitātes un progresa pārvaldību, enerģiski veicināt mehanizētu būvniecību, inteliģentu vadību un standartizētu būvniecību, optimizēt būvniecības periodu un nodrošināt, ka sūknēšanas uzglabāšanas jauda "14. piecu gadu plāna" periodā pārsniegs 20 miljonus kilovatu, un uzstādītā ekspluatācijas jauda līdz 2030. gadam pārsniegs 70 miljonus kilovatu.
Otrais ir cītīgs darbs pie racionālas vadības. Stiprināt plānošanas vadlīnijas, koncentrējoties uz "divkāršā oglekļa" mērķi un uzņēmuma stratēģijas īstenošanu, kvalitatīvi sagatavot "14. piecu gadu" attīstības plānu sūknēšanas uzglabāšanai. Zinātniski optimizēt projekta sākotnējās darba procedūras un kārtīgi virzīt projekta priekšizpēti un apstiprināšanu. Koncentrējoties uz drošību, kvalitāti, būvniecības periodu un izmaksām, enerģiski veicināt inteliģentu vadību un kontroli, mehanizētu būvniecību un zaļo būvniecību inženierbūvniecībā, lai nodrošinātu, ka būvniecības stadijā esošie projekti var pēc iespējas ātrāk gūt labumu.
Padziļināt iekārtu dzīves cikla pārvaldību, padziļināt pētījumus par vienību elektrotīkla apkalpošanu, optimizēt vienību darbības stratēģiju un pilnībā nodrošināt drošu un stabilu elektrotīkla darbību. Padziļināt daudzdimensionālu liesās pārvaldības principus, paātrināt modernas viedas piegādes ķēdes izveidi, uzlabot materiālu pārvaldības sistēmu, zinātniski sadalīt kapitālu, resursus, tehnoloģijas, datus un citus ražošanas faktorus, enerģiski uzlabot kvalitāti un efektivitāti, kā arī visaptveroši uzlabot vadības efektivitāti un darbības efektivitāti.
Trešais mērķis ir meklēt izrāvienus tehnoloģiskajās inovācijās. Padziļināti īstenot “Jaunā lēciena rīcības plānu” zinātniskajā un tehnoloģiskajā inovācijā, palielināt ieguldījumus zinātniskajā pētniecībā un uzlabot neatkarīgu inovāciju spējas. Palielināt mainīga ātruma iekārtu tehnoloģijas pielietojumu, stiprināt 400 megavatu lielas jaudas iekārtu tehnoloģiju pētniecību un attīstību, paātrināt sūkņu-turbīnu modeļu laboratoriju un simulācijas laboratoriju būvniecību un pielikt visas pūles, lai izveidotu neatkarīgu zinātnisko un tehnoloģisko inovāciju platformu.
Optimizēt zinātnisko pētījumu izkārtojumu un resursu sadali, stiprināt pētījumus par sūknēšanas uzglabāšanas pamattehnoloģiju un censties pārvarēt “iestrēguša kakla” tehnisko problēmu. Padziļināt pētījumus par jaunu tehnoloģiju, piemēram, “Lielā mākoņa lietu interneta viedās ķēdes”, pielietošanu, visaptveroši ieviest digitāli viedo spēkstaciju būvniecību un paātrināt uzņēmumu digitālo transformāciju.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 7. marts
