Pompwaterkrachtcentrales zijn de meest gebruikte en meest vol成熟e technologie voor grootschalige energieopslag, en de geïnstalleerde capaciteit van centrales kan gigawatts bereiken. Momenteel is de meest vol成熟e en grootste geïnstalleerde energieopslagtechnologie ter wereld de pompwaterkrachtcentrale.
Pompaccumulatiecentrales zijn een volwaardige en stabiele technologie met hoge algehele voordelen en worden vaak gebruikt voor piekregulering en back-up. Pompaccumulatie is de meest gebruikte en beproefde technologie voor grootschalige energieopslag, en de geïnstalleerde capaciteit van centrales kan gigawatts bereiken.
Volgens de onvolledige statistieken van het Professional Committee for Energy Storage van de China Energy Research Association is pompwaterkracht momenteel de meest volwassen en grootste geïnstalleerde energieopslag ter wereld. In 2019 bedroeg de operationele energieopslagcapaciteit wereldwijd 180 miljoen kilowatt, en de geïnstalleerde capaciteit van pompwaterkrachtcentrales overschreed 170 miljoen kilowatt, goed voor 94% van de totale energieopslagcapaciteit wereldwijd.
Pompwaterkrachtcentrales gebruiken de elektriciteit die tijdens de daluren van het elektriciteitsnet wordt opgewekt om water naar een hoger gelegen opslagplaats te pompen en het water vervolgens vrij te laten om elektriciteit op te wekken tijdens piekuren. Bij lage belasting is de pompwaterkrachtcentrale de gebruiker; bij hoge belasting is het de energiecentrale.
De pompwaterkrachtcentrale heeft twee basisfuncties: water oppompen en elektriciteit opwekken. De centrale werkt als een waterturbine wanneer de belasting van het elektriciteitsnet het hoogst is. De opening van de geleideschoepen van de waterturbine wordt geregeld via het regelsysteem, waardoor de potentiële energie van het water wordt omgezet in mechanische energie door de rotatie van de centrale. Deze mechanische energie wordt vervolgens door de generator omgezet in elektrische energie.
Wanneer de belasting van het elektriciteitsnet laag is, wordt de waterpomp gebruikt om water van het onderste reservoir naar het bovenste reservoir te pompen. Door middel van automatische aanpassing van het regelsysteem wordt de opening van de geleideschoepen automatisch aangepast aan de opvoerhoogte van de pomp, en wordt de elektrische energie omgezet in potentiële waterenergie en opgeslagen.
Pompwaterkrachtcentrales zijn hoofdzakelijk verantwoordelijk voor piekregulering, frequentieregulering, noodstroomvoorziening en blackstart van het elektriciteitsnet. Ze verbeteren en balanceren de belasting van het net, verhogen de kwaliteit van de stroomvoorziening en de economische voordelen van het net, en vormen de ruggengraat voor een veilige, economische en stabiele werking van het elektriciteitsnet. Pompwaterkrachtcentrales staan bekend als "stabilisatoren", "regelaars" en "balancers" in de veilige werking van elektriciteitsnetten.
De ontwikkelingstrend van pompwaterkrachtcentrales wereldwijd is hoge opvoerhoogte, grote capaciteit en hoge snelheid. Hoge opvoerhoogte betekent dat de eenheid een hogere opvoerhoogte bereikt, grote capaciteit betekent dat de capaciteit van een enkele eenheid continu toeneemt en hoge snelheid betekent dat de eenheid een hogere specifieke snelheid hanteert.
Structuur en kenmerken van een energiecentrale
De belangrijkste gebouwen van een pompwaterkrachtcentrale omvatten doorgaans: een bovenreservoir, een onderreservoir, een waterdistributiesysteem, een werkplaats en andere speciale gebouwen. In vergelijking met conventionele waterkrachtcentrales hebben de hydraulische constructies van pompwaterkrachtcentrales de volgende belangrijkste kenmerken:
Er zijn boven- en onderreservoirs. Vergeleken met conventionele waterkrachtcentrales met dezelfde geïnstalleerde capaciteit is de reservoircapaciteit van pompwaterkrachtcentrales doorgaans relatief klein.
Het waterpeil in het reservoir schommelt sterk en stijgt en daalt frequent. Om piekbelastingen in het elektriciteitsnet te verminderen en dalen op te vullen, is de dagelijkse schommeling van het waterpeil in het reservoir van de pompwaterkrachtcentrale doorgaans relatief groot, meestal meer dan 10-20 meter, en bij sommige centrales zelfs 30-40 meter. De snelheid waarmee het waterpeil verandert is relatief hoog, doorgaans 5-8 m/u, en soms zelfs 8-10 m/u.
De eisen voor het voorkomen van lekkage in reservoirs zijn hoog. Als een pompwaterkrachtcentrale veel water verliest door lekkage in het bovenreservoir, zal de energieproductie van de centrale afnemen. Tegelijkertijd worden er ook hogere eisen gesteld aan het voorkomen van lekkage in reservoirs om te voorkomen dat waterlekkage de hydrogeologische omstandigheden in het projectgebied verslechtert, wat kan leiden tot schade door lekkage en geconcentreerde lekkage.
De waterdruk is hoog. De opvoerhoogte van een pompwaterkrachtcentrale is over het algemeen hoog, meestal tussen de 200 en 800 meter. De pompwaterkrachtcentrale van Jixi, met een totaal geïnstalleerd vermogen van 1,8 miljoen kilowatt, is het eerste project in ons land met een opvoerhoogte van 650 meter, en de pompwaterkrachtcentrale van Dunhua, met een totaal geïnstalleerd vermogen van 1,4 miljoen kilowatt, is het eerste project in ons land met een opvoerhoogte van 700 meter. Met de voortdurende ontwikkeling van pompwaterkrachttechnologie zal het aantal pompwaterkrachtcentrales met een hoge opvoerhoogte en een grote capaciteit in ons land toenemen.
De installatie bevindt zich op een lage hoogte. Om de invloed van drijfkracht en kwel op de energiecentrale te minimaliseren, kiezen de grootschalige pompwaterkrachtcentrales die de afgelopen jaren in binnen- en buitenland zijn gebouwd, meestal voor een ondergrondse constructie.
De oudste pompwaterkrachtcentrale ter wereld is de Netra-pompwaterkrachtcentrale in Zürich, Zwitserland, gebouwd in 1882. De bouw van pompwaterkrachtcentrales in China begon relatief laat. De eerste omkeerbare eenheid met schuine stroming werd in 1968 in het Gangnan-reservoir geïnstalleerd. Later, met de snelle ontwikkeling van de binnenlandse energie-industrie, nam de geïnstalleerde capaciteit van kern- en thermische centrales snel toe, waardoor het elektriciteitsnet moest worden uitgerust met bijbehorende pompwaterkrachtcentrales.
Sinds de jaren tachtig is China in hoog tempo begonnen met de bouw van grootschalige pompwaterkrachtcentrales. De afgelopen jaren heeft mijn land, met de snelle ontwikkeling van de Chinese economie en energiesector, vruchtbare wetenschappelijke en technologische resultaten geboekt op het gebied van de autonomie van de apparatuur van deze grootschalige pompwaterkrachtcentrales.
Eind 2020 bedroeg de geïnstalleerde capaciteit van mijn land voor de opwekking van elektriciteit met pompaccumulatie 31,49 miljoen kilowatt, een stijging van 4,0% ten opzichte van het voorgaande jaar. In 2020 bedroeg de nationale capaciteit voor de opwekking van elektriciteit met pompaccumulatie 33,5 miljard kWh, een stijging van 5,0% ten opzichte van het voorgaande jaar; de nieuw toegevoegde capaciteit voor de opwekking van elektriciteit met pompaccumulatie bedroeg 1,2 miljoen kWh. De pompaccumulatiecentrales van mijn land, zowel in productie als in aanbouw, staan wereldwijd op de eerste plaats.
State Grid Corporation of China hecht al sinds jaar en dag veel belang aan de ontwikkeling van pompwaterkrachtcentrales. Momenteel heeft State Grid 22 pompwaterkrachtcentrales in bedrijf en 30 pompwaterkrachtcentrales in aanbouw.
In 2016 begon de bouw van vijf pompcentrales in Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian en Fukang, Xinjiang;
In 2017 begon de bouw van zes pompcentrales in de provincie Yi in Hebei, Zhirui in Binnen-Mongolië, Ninghai in Zhejiang, Jinyun in Zhejiang, Luoning in Henan en Pingjiang in Hunan;
In 2019 begon de bouw van vijf pompcentrales in Funing in Hebei, Jiaohe in Jilin, Qujiang in Zhejiang, Weifang in Shandong en Hami in Xinjiang;
In 2020 zullen vier pompcentrales in Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an en Shandong Tai'an Phase II met de bouw beginnen.
De eerste pompwaterkrachtcentrale van mijn land met volledig autonome installatie-eenheden. In oktober 2011 werd de centrale succesvol voltooid, wat aantoont dat mijn land de kerntechnologie voor de ontwikkeling van pompwaterkrachtinstallaties met succes beheerst.
In april 2013 werd de Fujian Xianyou-pompwaterkrachtcentrale officieel in gebruik genomen voor de elektriciteitsopwekking; in april 2016 werd de Zhejiang Xianju-pompwaterkrachtcentrale met een capaciteit van 375.000 kilowatt succesvol op het net aangesloten. De autonome apparatuur van grootschalige pompwaterkrachtcentrales is in mijn land steeds gangbaarder en wordt continu toegepast.
De eerste pompwaterkrachtcentrale van mijn land met een valhoogte van 700 meter. De totale geïnstalleerde capaciteit bedraagt 1,4 miljoen kilowatt. Op 4 juni 2021 werd Unit 1 in gebruik genomen voor de elektriciteitsproductie.
De pompwaterkrachtcentrale met de grootste geïnstalleerde capaciteit ter wereld is momenteel in aanbouw. De totale geïnstalleerde capaciteit bedraagt 3,6 miljoen kilowatt.
Pompwaterkrachtcentrales kenmerken zich door hun fundamentele, alomvattende en publieke karakter. Ze kunnen een rol spelen in de regulering van het nieuwe energiesysteem, waarbij de schakels tussen bron, netwerk, verbruiker en opslag betrokken zijn. De algehele voordelen zijn aanzienlijk. Pompwaterkrachtcentrales vervullen belangrijke functies als stabilisator van de veilige stroomvoorziening, als schone, koolstofarme balancer en als zeer efficiënte regelaar.
De eerste stap is het effectief aanpakken van het gebrek aan betrouwbare reservecapaciteit van het elektriciteitsnet bij een hoog aandeel nieuwe energiebronnen. Met de voordelen van dubbele piekregeling kunnen we de piekregelingscapaciteit van het elektriciteitsnet verbeteren en de problemen met de piekbelasting, veroorzaakt door de instabiliteit van nieuwe energie en de piekbelasting als gevolg van dalen in de energieproductie, verlichten. Op deze manier kunnen we de consumptieproblemen die ontstaan door de grootschalige ontwikkeling van nieuwe energiebronnen in deze periode beter stimuleren.
Ten tweede is het belangrijk om effectief om te gaan met de discrepantie tussen de outputkenmerken van nieuwe energie en de vraag naar energie, door te vertrouwen op het flexibele aanpassingsvermogen en de snelle respons, om beter te kunnen inspelen op de willekeur en volatiliteit van nieuwe energie en te voldoen aan de flexibele aanpassingsvraag die nieuwe energie met zich meebrengt "afhankelijk van het weer".
Ten derde is het belangrijk om effectief om te gaan met het onvoldoende traagheidsmoment van het elektriciteitsnet met een hoog aandeel nieuwe energiebronnen. Dankzij het hoge traagheidsmoment van de synchrone generator kan het storingsbestendigheidsvermogen van het systeem aanzienlijk worden verbeterd en de frequentiestabiliteit worden gehandhaafd.
Het vierde punt is om effectief om te gaan met de potentiële veiligheidsrisico's van de "dubbelhoge" configuratie voor het nieuwe energiesysteem, de noodstroomvoorziening te garanderen en op elk moment te kunnen inspelen op plotselinge aanpassingen met snelle start-stop- en vermogensregelingsmogelijkheden. Tegelijkertijd kan de pompinstallatie, als onderbreekbare belasting, de nominale belasting binnen milliseconden veilig uitschakelen en de veilige en stabiele werking van het systeem verbeteren.
Het vijfde punt betreft het effectief omgaan met de hoge aanpassingskosten die gepaard gaan met de grootschalige aansluiting van nieuwe energiebronnen op het elektriciteitsnet. Door middel van redelijke operationele methoden, in combinatie met thermische energie om de CO2-uitstoot te verminderen en de efficiëntie te verhogen, het afstoten van wind- en zonne-energie te beperken, de capaciteitsverdeling te bevorderen en de algehele economie en schone werking van het gehele systeem te verbeteren.
Versterk de optimalisatie en integratie van infrastructuurmiddelen, coördineer het beheer van de veiligheid, kwaliteit en voortgang van 30 lopende bouwprojecten, stimuleer krachtig gemechaniseerde bouw, intelligente besturing en gestandaardiseerde bouwmethoden, optimaliseer de bouwperiode en zorg ervoor dat de pompaccumulatiecapaciteit tijdens de periode van het "14e Vijfjarenplan" de 20 miljoen kilowatt overschrijdt en de operationele geïnstalleerde capaciteit in 2030 de 70 miljoen kilowatt overschrijdt.
Ten tweede moet er hard gewerkt worden aan lean management. De planning en begeleiding moeten versterkt worden, met de focus op de "dubbele koolstofuitstoot"-doelstelling en de implementatie van de bedrijfsstrategie. Ook moet er een kwalitatief hoogwaardig ontwikkelingsplan voor de pompcentrales worden opgesteld voor het "14e Vijfjarenplan". De voorbereidende werkprocedures van het project moeten wetenschappelijk geoptimaliseerd worden en de haalbaarheidsstudie en goedkeuring van het project moeten op een ordelijke manier verlopen. Met de nadruk op veiligheid, kwaliteit, bouwtijd en kosten, moet er krachtig ingezet worden op intelligent management en controle, gemechaniseerde bouw en groene bouwmethoden, zodat projecten in aanbouw zo snel mogelijk rendement opleveren.
Verdiep het levenscyclusbeheer van apparatuur, verdiep het onderzoek naar de dienstverlening van eenheden aan het elektriciteitsnet, optimaliseer de operationele strategie van eenheden en draag volledig bij aan de veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnet. Verdiep het multidimensionale lean management, versnel de opbouw van een moderne, slimme toeleveringsketen, verbeter het materiaalbeheersysteem, alloceer kapitaal, middelen, technologie, data en andere productiefactoren op wetenschappelijke wijze, verbeter de kwaliteit en efficiëntie krachtig en verbeter de algehele managementefficiëntie en operationele efficiëntie.
Ten derde is het belangrijk om doorbraken in technologische innovatie na te streven. Dit omvat de grondige implementatie van het "Actieplan Nieuwe Sprong Voorwaarts" voor wetenschappelijke en technologische innovatie, het verhogen van investeringen in wetenschappelijk onderzoek en het verbeteren van het vermogen tot onafhankelijke innovatie. Daarnaast moet de toepassing van technologie voor variabele snelheidseenheden worden uitgebreid, het technologisch onderzoek en de ontwikkeling van grote 400-megawatt-eenheden worden versterkt, de bouw van model- en simulatielaboratoria voor pomp-turbines worden versneld en er alles aan worden gedaan om een onafhankelijk platform voor wetenschappelijke en technologische innovatie op te bouwen.
Optimaliseer de opzet en toewijzing van middelen voor wetenschappelijk onderzoek, versterk het onderzoek naar de kerntechnologie van pompwaterkrachtcentrales en streef ernaar het technische probleem van de "vastgelopen fase" te overwinnen. Verdiep het onderzoek naar de toepassing van nieuwe technologieën zoals de "Big Cloud IoT Smart Chain", implementeer op alomvattende wijze de bouw van digitale intelligente energiecentrales en versnel de digitale transformatie van bedrijven.
Geplaatst op: 7 maart 2022
