Pumpelagring er den mest brukte og mest modne teknologien innen storskala energilagring, og den installerte kapasiteten til kraftverk kan nå gigawatt. For tiden er pumpet vannkraft den mest modne og største installerte energilagringen i verden.
Pumpelagringsteknologi er moden og stabil, med høye omfattende fordeler, og brukes ofte til toppregulering og backup. Pumpelagring er den mest brukte og modne teknologien innen storskala energilagring, og den installerte kapasiteten til kraftverk kan nå gigawatt.
Ifølge ufullstendig statistikk fra Energy Storage Professional Committee i China Energy Research Association, er pumpet vannkraft for tiden det mest modne og største installerte energilagringsanlegget i verden. Per 2019 nådde verdens operative energilagringskapasitet 180 millioner kilowatt, og den installerte kapasiteten for pumpet lagringsenergi oversteg 170 millioner kilowatt, noe som utgjør 94 % av verdens totale energilagring.
Pumpekraftverk bruker elektrisiteten som genereres i perioden med lav belastning på kraftsystemet til å pumpe vann til et høytliggende sted for lagring, og slipper ut vann for å generere elektrisitet i perioder med høy belastning. Når belastningen er lav, er det pumpekraftverket som bruker det; når belastningen er topp, er det kraftverket.
Pumpeaggregatet har to grunnleggende funksjoner: å pumpe vann og å generere elektrisitet. Enheten fungerer som en vannturbin når belastningen på kraftsystemet er på sitt høyeste. Åpningen av ledeskovlen på vannturbinen justeres gjennom regulatorsystemet, og vannets potensielle energi omdannes til mekanisk energi fra enhetens rotasjon, og deretter omdannes den mekaniske energien til elektrisk energi gjennom generatoren;
Når belastningen på strømforsyningssystemet er lav, brukes vannpumpen til å pumpe vann fra det nedre reservoaret til det øvre reservoaret. Gjennom automatisk justering av regulatorsystemet justeres ledeskovlåpningen automatisk i henhold til pumpeløftet, og den elektriske energien omdannes til vannpotensiell energi og lagres.
Pumpekraftverk er hovedsakelig ansvarlige for toppregulering, frekvensregulering, nødbackup og svartidstart av kraftsystemet, noe som kan forbedre og balansere belastningen på kraftsystemet, forbedre strømforsyningskvaliteten og de økonomiske fordelene ved kraftsystemet, og er ryggraden for å sikre sikker, økonomisk og stabil drift av strømnettet. Pumpekraftverk er kjent som "stabilisatorer", "regulatorer" og "balanserere" i sikker drift av strømnett.
Utviklingstrenden for verdens pumpekraftverk er høyt trykkfall, stor kapasitet og høy hastighet. Høyt trykkfall betyr at enheten utvikler seg til et høyere trykkfall, stor kapasitet betyr at kapasiteten til en enkelt enhet kontinuerlig øker, og høy hastighet betyr at enheten inntar en høyere spesifikk hastighet.
Kraftverkets struktur og egenskaper
Hovedbygningene til pumpekraftverket inkluderer vanligvis: øvre reservoar, nedre reservoar, vannforsyningssystem, verksted og andre spesialbygninger. Sammenlignet med konvensjonelle vannkraftverk har de hydrauliske konstruksjonene til pumpekraftverk følgende hovedkarakteristikker:
Det finnes øvre og nedre reservoarer. Sammenlignet med konvensjonelle vannkraftverk med samme installerte kapasitet, er reservoarkapasiteten til pumpekraftverk vanligvis relativt liten.
Vannstanden i reservoaret svinger mye og stiger og synker ofte. For å kunne utføre oppgaven med toppjustering og dalfylling i strømnettet, er den daglige variasjonen i reservoarvannstanden i pumpekraftverket vanligvis relativt stor, vanligvis over 10–20 meter, og noen kraftverk når 30–40 meter, og endringshastigheten i reservoarvannstanden er relativt rask, vanligvis når 5 ~ 8 m/t, og til og med 8 ~ 10 m/t.
Kravene til forebygging av siving fra reservoarer er høye. Hvis det rene pumpekraftverket forårsaker et stort vanntap på grunn av siving fra det øvre reservoaret, vil kraftverkets kraftproduksjon reduseres. Samtidig, for å forhindre at vannsiving forverrer de hydrogeologiske forholdene i prosjektområdet, noe som resulterer i sivingsskader og konsentrert siving, stilles det også høyere krav til forebygging av siving fra reservoarer.
Vannsøylen er høy. Vannsøylen til pumpekraftverket er generelt høy, for det meste 200–800 meter. Jixi pumpekraftverk med en total installert kapasitet på 1,8 millioner kilowatt er mitt lands første prosjekt med en vannsøyle på 650 meter, og Dunhua pumpekraftverk med en total installert kapasitet på 1,4 millioner kilowatt er mitt lands første prosjekt med en vannsøyle på 700 meter. Med den kontinuerlige utviklingen av pumpekraftteknologi vil antallet kraftverk med høy vannsøyle og stor kapasitet i mitt land øke.
Enheten er installert lavt. For å motvirke påvirkningen fra oppdrift og siving på kraftverket, har de store pumpekraftverkene som er bygget i inn- og utland de siste årene, stort sett benyttet form av underjordiske kraftverk.
Verdens tidligste pumpekraftverk er Netra pumpekraftverk i Zürich, Sveits, bygget i 1882. Byggingen av pumpekraftverk i Kina startet relativt sent. Den første skråstrøms reversible enheten ble installert i Gangnan-reservoaret i 1968. Senere, med den raske utviklingen av den innenlandske energiindustrien, økte den installerte kapasiteten til kjernekraft og termisk kraft raskt, noe som krevde at kraftsystemet ble utstyrt med tilsvarende pumpekraftverk.
Siden 1980-tallet har Kina begynt å bygge kraftig store pumpekraftverk. I de senere årene, med den raske utviklingen av landets økonomi og kraftindustri, har landet mitt oppnådd fruktbare vitenskapelige og teknologiske prestasjoner innen utstyrsautonomien til store pumpekraftverk.
Ved utgangen av 2020 var landets installerte kapasitet for pumpekraftverk 31,49 millioner kilowatt, en økning på 4,0 % fra året før. I 2020 var den nasjonale kapasiteten for pumpekraftverk 33,5 milliarder kWh, en økning på 5,0 % fra året før. Landets nylig tilførte kapasitet for pumpekraftverk var 1,2 millioner kWh. Landets pumpekraftverk, både i produksjon og under bygging, er rangert først i verden.
State Grid Corporation of China har alltid lagt stor vekt på utviklingen av pumpekraftverk. For tiden har State Grid 22 pumpekraftverk i drift og 30 pumpekraftverk under bygging.
I 2016 startet byggingen av fem pumpekraftverk i Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian og Fukang, Xinjiang;
I 2017 startet byggingen av seks pumpekraftverk i Yi County i Hebei, Zhirui i Indre Mongolia, Ninghai i Zhejiang, Jinyun i Zhejiang, Luoning i Henan og Pingjiang i Hunan;
I 2019 startet byggingen av fem pumpekraftverk i Funing i Hebei, Jiaohe i Jilin, Qujiang i Zhejiang, Weifang i Shandong og Hami i Xinjiang;
I 2020 vil fire pumpekraftverk i Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an og Shandong Tai'an fase II starte byggingen.
Mitt lands første pumpekraftverk med fullstendig autonomt enhetsutstyr. I oktober 2011 ble kraftverket ferdigstilt, noe som indikerer at landet mitt har mestret kjerneteknologien innen utvikling av pumpekraftverkutstyr.
I april 2013 ble Fujian Xianyou pumpekraftverk offisielt satt i drift for kraftproduksjon; i april 2016 ble Zhejiang Xianju pumpekraftverk med en enhetskapasitet på 375 000 kilowatt koblet til strømnettet. Det autonome utstyret til storskala pumpekraftverk i mitt land har blitt popularisert og tatt i bruk kontinuerlig.
mitt lands første pumpekraftverk med en trykkflate på 700 meter. Den totale installerte kapasiteten er 1,4 millioner kilowatt. 4. juni 2021 ble enhet 1 satt i drift for å generere elektrisitet.
Pumpekraftverket med verdens største installerte kapasitet er for tiden under bygging. Den totale installerte kapasiteten er 3,6 millioner kilowatt.
Pumpelagring har grunnleggende, omfattende og offentlig karakter. Den kan delta i reguleringstjenestene til nye kraftkilder, nettverk, last- og lagringsforbindelser, og de omfattende fordelene er enda mer betydelige. Den har en sikker strømforsyningsstabilisator for kraftsystemet, en ren lavkarbonbalanserer og høy effektivitet. Viktige funksjoner som en driftsregulator er den viktigste.
Det første er å effektivt håndtere mangelen på pålitelig reservekapasitet i kraftsystemet under penetrering av en høy andel ny energi. Med fordelen av dobbel kapasitetstoppregulering kan vi forbedre kraftsystemets høykapasitetstoppreguleringskapasitet og lindre problemene med topplastforsyning forårsaket av ustabilitet i ny energi og topplast forårsaket av bunnen. Forbruksvanskene forårsaket av storskalautvikling av ny energi i perioden kan bedre fremme forbruket av ny energi.
Det andre er å effektivt håndtere avviket mellom utgangsegenskapene til ny energi og lastbehovet, ved å stole på den fleksible justeringsevnen til rask respons, for bedre å tilpasse seg tilfeldigheten og volatiliteten til ny energi, og for å møte det fleksible justeringsbehovet som ny energi medfører «avhengig av været».
Det tredje er å effektivt håndtere det utilstrekkelige treghetsmomentet i det nye energisystemet med høy proporsjonal energi. Med fordelen av det høye treghetsmomentet til den synkrone generatoren kan den effektivt forbedre systemets antiforstyrrelsesevne og opprettholde systemets frekvensstabilitet.
Det fjerde er å effektivt håndtere den potensielle sikkerhetspåvirkningen av «dobbelt høy»-formen på det nye kraftsystemet, overta nødbackupfunksjonen og reagere på plutselige justeringsbehov når som helst med rask start-stopp og rask effektramping. Samtidig, som en avbrytbar last, kan den trygt fjerne pumpeenhetens nominelle last med millisekundrespons, og forbedre systemets sikre og stabile drift.
Det femte er å effektivt håndtere de høye tilpasningskostnadene som følge av storskala ny energinetttilkobling. Gjennom rimelige driftsmetoder, kombinert med termisk kraft, redusere karbonutslipp og øke effektiviteten, redusere forbruket av vind og lys, fremme kapasitetsallokering og forbedre den generelle økonomien og ren drift av hele systemet.
Styrke optimaliseringen og integreringen av infrastrukturressurser, koordinere sikkerhets-, kvalitets- og fremdriftsstyringen for 30 prosjekter under bygging, kraftig fremme mekanisert konstruksjon, intelligent kontroll og standardisert konstruksjon, optimalisere byggeperioden og sørge for at pumpekraftkapasiteten vil overstige 20 millioner kilowatt i løpet av den «14. femårsplanen»-perioden, og at den installerte driftskapasiteten vil overstige 70 millioner kilowatt innen 2030.
Det andre er å jobbe hardt med lean management. Styrke planleggingsveiledningen, med fokus på målet om «dual carbon» og implementering av selskapets strategi, utarbeide den «14. femårsplanen» for pumpelagring av høy kvalitet. Vitenskapelig optimalisere de forberedende arbeidsprosedyrene for prosjektet, og fremskynde prosjektets gjennomførbarhetsstudie og godkjenning på en ordnet måte. Med fokus på sikkerhet, kvalitet, byggeperiode og kostnader, fremme intelligent styring og kontroll, mekanisert konstruksjon og grønn konstruksjon av ingeniørkonstruksjon for å sikre at prosjekter under bygging kan oppnå fordeler så snart som mulig.
Utdype livssyklusstyringen til utstyr, utdype forskningen på strømnettets tjenester for enheter, optimalisere driftsstrategien til enhetene, og fullt ut tjene til sikker og stabil drift av strømnettet. Utdype flerdimensjonal lean management, fremskynde byggingen av en moderne smart forsyningskjede, forbedre materialstyringssystemet, vitenskapelig allokere kapital, ressurser, teknologi, data og andre produksjonsfaktorer, forbedre kvalitet og effektivitet kraftig, og forbedre administrasjonseffektiviteten og driftseffektiviteten omfattende.
Det tredje er å søke gjennombrudd innen teknologisk innovasjon. Grundig implementering av «Nytt sprang fremover»-handlingsplanen for vitenskapelig og teknologisk innovasjon, øke investeringene i vitenskapelig forskning og forbedre evnen til uavhengig innovasjon. Øke bruken av teknologi for enhetsenheter med variabel hastighet, styrke teknologiforskningen og utviklingen av 400 megawatt store enheter, fremskynde byggingen av pumpeturbinmodelllaboratorier og simuleringslaboratorier, og gjøre alt for å bygge en uavhengig vitenskapelig og teknologisk innovasjonsplattform.
Optimaliser den vitenskapelige forskningsstrukturen og ressursallokeringen, styrk forskningen på kjerneteknologien til pumpet lagring, og streb etter å overvinne det tekniske problemet med «fastlåst hals». Utdyp forskningen på anvendelsen av nye teknologier som «Big Cloud IoT Smart Chain», distribuer omfattende bygging av digitale intelligente kraftverk, og akselerer den digitale transformasjonen av bedrifter.
Publisert: 07. mars 2022
