For å bidra til å nå målet om «karbontopp, karbonnøytralisering» og bygge et nytt kraftsystem, foreslo China Southern Power Grid Corporation tydelig å bygge et nytt kraftsystem i den sørlige regionen innen 2030 og fullføre byggingen av et nytt kraftsystem innen 2060. I denne prosessen vil vi kraftig utvikle pumpekraftlagring. Det er planlagt å øke den installerte kapasiteten på henholdsvis 6 millioner kilowatt, 15 millioner kilowatt og 15 millioner kilowatt i løpet av periodene «fjortende, femtende og sekstende femårsplan». Vi vil strebe etter å nå rundt 44 millioner kilowatt pumpekraftlagringskapasitet i den sørlige regionen innen 2035, noe som gjør det til en ny type kraftsystemforstyrrelsesbalanserer, lastbalanserer og strømnettstabilisator.
Kilde: Den offisielle WeChat-kontoen «China Energy Media Intelligent Manufacturing»
Forfatter: Peng Yumin, Energy Storage Research Institute of China Southern Power Grid Peak shaving and Frequency Modulation Power Generation Co., Ltd.
Hovedfunksjoner i det nye kraftsystemet
Det nye kraftsystemet domineres av ren energi, og andelen ny energi i energiforbruket vil fortsette å øke, og gradvis danne en form for energiutnyttelse med ny energi, vannkraft og kjernekraft som hovedformen for kraftproduksjon. Andelen fossilt energiforbruk vil gradvis reduseres for å nå det karbonnøytrale målet, og den gjenværende installerte kapasiteten av fossil energi vil bli brukt som backup-strømforsyning for det nye kraftsystemet. I det nye kraftsystemet vil ny energi bli koblet til strømnettet på en sentralisert og distribuert måte. Når det gjelder sentralisert tilgang, streber den sørlige regionen etter å oppnå landbasert vindkraft på mer enn 24 millioner kilowatt, havbasert vindkraft på mer enn 20 millioner kilowatt og solcelletilgang på mer enn 56 millioner kilowatt innen 2025. Når det gjelder distribuert tilgang, vil distribuerte kraftkilder med liten kapasitet, lavt spenningsnivå i tilgangsnettet og som kan forbrukes i nærheten, bli bygget i ulike regioner i henhold til lokale forhold.
I det nye kraftsystemet med ny energi som hoveddel, påvirkes den faktiske produksjonen fra nytt energiproduksjonsutstyr i stor grad av det meteorologiske miljøet, som har åpenbare egenskaper som tilfeldighet, volatilitet og intermittensitet. Den brede bruken av erstatning av elektrisk energi, energilagringsutstyr for husholdninger og smarthus gjør at brukerens belastning utvikler seg i en diversifisert og interaktiv retning, og brukerterminalen går inn i en ny modus som både forbruker og produsent. Det nye kraftsystemet med ny energi som hoveddel presenterer de "dobbelt høye" egenskapene med en høy andel ny energi og en høy andel kraftelektronisk utstyr. For å takle de store svingningene i ny energi og ulike ekstreme situasjoner, er det nødvendig å matche den installerte kapasiteten til pumpekraftverk med den tilsvarende skalaen i henhold til den installerte kapasiteten og produksjonsskalaen for ny energi. Når produksjonen av ny energi er unormal, bør pumpekraftverk opprettholde tilstanden til det nye kraftsystemet i nettet så mye som mulig, og forhindre transformasjonen av det nye kraftsystemet til det tradisjonelle kraftsystemet. Derfor vil utviklingen og byggingen av pumpekraftverk bli raskere og mer storskala.
Problemer og mottiltak ved rask og storskala utvikling av pumpelagring
Den raske og storstilte utviklingen og byggingen har ført til problemer med sikkerhet, kvalitet og personellmangel. For å møte byggebehovene til det nye kraftsystemet har en rekke pumpekraftverk blitt godkjent for bygging hvert år. Den nødvendige byggeperioden har også blitt kraftig forkortet fra 8–10 år til 4–6 år. Den raske utviklingen og byggingen av prosjektet vil uunngåelig føre til problemer med sikkerhet, kvalitet og personellmangel.
For å løse en rekke problemer som følge av rask utvikling og bygging av prosjekter, må bygge- og prosjektledelsesenheter først utføre teknisk forskning og praksis innen mekanisering og intelligens innen anleggsteknikk for pumpekraftverk. TBM-teknologi (tunnelboremaskin) introduseres for utgraving av et stort antall underjordiske hulrom, og TBM-utstyr utvikles i kombinasjon med egenskapene til pumpekraftverk, og en teknisk konstruksjonsplan utarbeides. Med tanke på ulike driftsscenarier som utgraving, transport, støtte og invertert bue under anleggskonstruksjon, er det utviklet en støttende applikasjonsplan for hele prosessen med mekanisert og intelligent konstruksjon, og det er utført forskning på emner som intelligent drift av enkeltprosessutstyr, automatisering av hele prosesskonstruksjonssystemet, digitalisering av utstyrskonstruksjonsinformasjon, ubemannet konstruksjon av fjernstyrt mekanisk utstyr, intelligent persepsjonsanalyse av konstruksjonskvalitet, osv. Utvikle ulike mekaniserte og intelligente anleggsutstyr og -systemer.
Når det gjelder mekanisering og intelligens innen maskin- og elektroteknikk, kan vi analysere applikasjonsbehovet og mulighetene for mekanisering og intelligens ut fra aspektene ved å redusere antall operatører, forbedre arbeidseffektiviteten, redusere arbeidsrisikoer, etc., og utvikle ulike mekaniske og elektrotekniske mekaniserings- og intelligenskonstruksjonsutstyr og -systemer for ulike driftsscenarier for installasjon av mekanisk og elektrisk utstyr.
I tillegg kan 3D-ingeniørdesign og simuleringsteknologi også brukes til å prefabrikkere og simulere noen anlegg og utstyr på forhånd, noe som ikke bare kan fullføre deler av arbeidet på forhånd, forkorte byggeperioden på stedet, men også utføre funksjonell aksept og kvalitetskontroll på forhånd, noe som effektivt forbedrer kvalitets- og sikkerhetsstyringsnivået.
Storskala drift av kraftverk medfører problemer med pålitelig drift, intelligent og intensiv etterspørsel. Storskala drift av pumpekraftverk vil føre til problemer som høye drifts- og vedlikeholdskostnader, mangel på personell, osv. For å redusere drifts- og vedlikeholdskostnadene er nøkkelen å forbedre driftssikkerheten til pumpekraftverkene. For å løse problemet med personellmangel er det nødvendig å realisere intelligent og intensiv driftsstyring av kraftverket.
For å forbedre enhetens driftspålitelighet, når det gjelder valg av utstyrstype og design, må teknikere grundig oppsummere den praktiske erfaringen innen design og drift av pumpekraftverk, utføre optimaliseringsdesign, typevalg og standardiseringsforskning på relevante utstyrsdelsystemer i pumpekraftverk, og oppdatere dem iterativt i henhold til erfaring med igangkjøring av utstyr, feilhåndtering og vedlikehold. Når det gjelder utstyrsproduksjon, har tradisjonelle pumpekraftverk fortsatt noen viktige utstyrsproduksjonsteknologier i hendene på utenlandske produsenter. Det er nødvendig å utføre lokaliseringsforskning på dette "choke"-utstyret, og integrere årelang erfaring og strategier for drift og vedlikehold i dem, for å effektivt forbedre produktkvaliteten og driftspåliteligheten til dette viktige kjerneutstyret. Når det gjelder overvåking av utstyrsdrift, må teknikere systematisk formulere konfigurasjonsstandarder for utstyrsstatusovervåkingselementer fra perspektivet om observerbarhet og målbarhet av utstyrsstatus, utføre grundig forskning på utstyrskontrollstrategier, statusovervåkingsstrategier og helsevurderingsmetoder basert på krav til egensikkerhet, bygge en intelligent analyse- og tidlig varslingsplattform for overvåking av utstyrsstatus, finne skjulte farer i utstyr på forhånd og utføre tidlig varsling i tide.
For å realisere intelligent og intensiv driftsstyring av kraftverket, må teknikere utføre forskning på automatisk styring av utstyr eller en nøkkeldriftsteknologi når det gjelder utstyrskontroll og -drift, for å realisere helautomatisk oppstart og avstengning og lastregulering av enheten uten personellinnblanding, og realisere driftssekvensering og flerdimensjonal intelligent bekreftelse så langt som mulig. Når det gjelder utstyrsinspeksjon, kan teknikere utføre teknisk forskning på maskinsynspersepsjon, maskinens auditive persepsjon, robotinspeksjon og andre aspekter, og utføre teknisk praksis på utskifting av inspeksjonsmaskiner. Når det gjelder intensiv drift av kraftverket, er det nødvendig å utføre forskning og praksis på sentralisert overvåkingsteknologi for én person og flere anlegg for å effektivt løse problemet med mangel på menneskelige ressurser på vakt forårsaket av utviklingen av pumpekraftverk.
Miniatyriseringen av pumpekraftverk og integrert drift av multienergikomplementering er forårsaket av forbruket av et stort antall distribuerte nye energikilder. Et bemerkelsesverdig trekk ved det nye kraftsystemet er at det finnes et stort antall småskala ny energi spredt i ulike områder av nettet, som opererer i lavspentnettet. For å absorbere og utnytte disse distribuerte nye energikildene så mye som mulig og effektivt lindre strømbelastningen i det store kraftnettet, er det nødvendig å bygge distribuerte pumpekraftverk i nærheten av de distribuerte nye energikildene for å realisere lokal lagring, forbruk og utnyttelse av ny energi gjennom lavspentnett. Derfor er det nødvendig å løse problemene med miniatyrisering av pumpekraftverk og integrert drift av multienergikomplementering.
Det er nødvendig at ingeniører og teknikere utfører energisk forskning på valg av sted, design og produksjon, kontrollstrategi og integrert anvendelse av flere typer distribuerte pumpekraftverk, inkludert små reversible pumpekraftverk, koaksial uavhengig drift av pumper og turbiner, felles drift av små vannkraftverk og pumpestasjoner, osv. Samtidig utføres forskning og prosjektdemonstrasjon på integrert driftsteknologi for pumpekraft og vind, lys og vannkraft for å foreslå tekniske løsninger for utforskning av energieffektivitet og økonomisk samhandling i det nye kraftsystemet.
Problemet med teknisk «choke» i pumpeaggregater med variabel hastighet tilpasset høyelastisk kraftnett. Pumpeaggregater med variabel hastighet har egenskaper som rask respons på primærfrekvensregulering, justerbar inngangskraft under pumpens driftsforhold, og enheten opererer på optimal kurve, samt sensitiv respons og høyt treghetsmoment. For å effektivt dempe tilfeldigheten og volatiliteten i kraftnettet, justere og absorbere overskuddskraften som genereres av den nye energien på generasjonssiden og brukersiden mer nøyaktig, og bedre kontrollere lastbalansen i det høyelastiske og interaktive kraftnettet, er det nødvendig å øke andelen enheter med variabel hastighet i kraftnettet. Imidlertid er for tiden de fleste nøkkelteknologiene for vannpumpe- og lagringsenheter med variabel hastighet fortsatt i hendene på utenlandske produsenter, og problemet med teknisk «choke» må løses.
For å realisere uavhengig kontroll av viktige kjerneteknologier, er det nødvendig å konsentrere innenlandsk vitenskapelig forskning og tekniske krefter for å gjennomføre grundig design og utvikling av generatormotorer og pumpeturbiner med variabel hastighet, utvikling av kontrollstrategier og enheter for AC-eksitasjonsomformere, utvikling av koordinerte kontrollstrategier og enheter for enheter med variabel hastighet, forskning på regulatorkontrollstrategier for enheter med variabel hastighet, forskning på konverteringsprosessen for arbeidsforhold og integrerte kontrollstrategier for enheter med variabel hastighet, realisere full lokalisering av design og produksjon og demonstrasjonsapplikasjon for ingeniørmessig bruk av store enheter med variabel hastighet.
Publisert: 09. des. 2022
