Aby pomóc w osiągnięciu celu „osiągnięcia szczytu emisji dwutlenku węgla i neutralizacji emisji dwutlenku węgla” oraz budowie nowego systemu elektroenergetycznego, China Southern Power Grid Corporation jasno zaproponowała budowę nowego systemu elektroenergetycznego w regionie południowym do 2030 roku, a następnie jego pełną budowę do 2060 roku. W ramach tego procesu będziemy intensywnie rozwijać elektrownie szczytowo-pompowe. Planowane jest zwiększenie mocy zainstalowanej o odpowiednio 6 milionów kilowatów, 15 milionów kilowatów i 15 milionów kilowatów w okresach „czternastego, piętnastego i szesnastego planu pięcioletniego”. Do 2035 roku będziemy dążyć do osiągnięcia około 44 milionów kilowatów mocy w elektrowniach szczytowo-pompowych w regionie południowym, co uczyni je nowym rodzajem układu równoważenia zakłóceń w systemie elektroenergetycznym, układu równoważenia obciążenia i stabilizatora sieci elektroenergetycznej.
Źródło: oficjalne konto WeChat „China Energy Media Intelligent Manufacturing”
Autor: Peng Yumin, Instytut Badań nad Magazynowaniem Energii w Chinach Southern Power Grid Peak Shaving and Frequency Modulation Power Generation Co., Ltd
Główne cechy nowego systemu zasilania
Nowy system energetyczny jest zdominowany przez czystą energię, a udział nowej energii w zużyciu energii będzie nadal wzrastał, stopniowo kształtując formę wykorzystania energii, w której nowa energia, energia wodna i energia jądrowa będą głównymi formami wytwarzania energii. Udział zużycia energii ze źródeł kopalnych będzie stopniowo zmniejszany, aby osiągnąć cel neutralności węglowej, a pozostała moc zainstalowana energii ze źródeł kopalnych będzie wykorzystywana jako zapasowe źródło zasilania nowego systemu energetycznego. W nowym systemie energetycznym nowa energia będzie podłączona do sieci energetycznej w sposób scentralizowany i rozproszony. Jeśli chodzi o scentralizowany dostęp, region południowy dąży do osiągnięcia do 2025 roku mocy wiatru na lądzie przekraczającej 24 miliony kilowatów, wiatru na morzu przekraczającej 20 milionów kilowatów oraz fotowoltaiki przekraczającej 56 milionów kilowatów. Jeśli chodzi o dostęp rozproszony, w różnych regionach, zgodnie z lokalnymi warunkami, powstaną rozproszone źródła energii o małej mocy, niskim poziomie napięcia sieci dostępowej i możliwościach zużycia w pobliżu.
W nowym systemie elektroenergetycznym, którego podstawą jest nowa energia, rzeczywista moc urządzeń do wytwarzania nowej energii jest w dużym stopniu uzależniona od warunków meteorologicznych, charakteryzujących się przypadkowością, zmiennością i nieciągłością. Szerokie zastosowanie substytucji energii elektrycznej, domowych magazynów energii i inteligentnych domów sprawia, że obciążenie po stronie użytkownika rozwija się w zróżnicowany i interaktywny sposób, a terminal użytkownika wchodzi w nowy tryb, będąc jednocześnie konsumentem i producentem. Nowy system elektroenergetyczny, którego podstawą jest nowa energia, charakteryzuje się „podwójnie wysokim” charakterem, charakteryzującym się wysokim udziałem nowej energii i wysokim udziałem urządzeń energoelektronicznych. Aby sprostać dużym wahaniom nowej energii i różnym sytuacjom ekstremalnym, konieczne jest dopasowanie mocy zainstalowanej elektrowni szczytowo-pompowej do odpowiedniej skali, zgodnie z mocą zainstalowaną i skalą produkcji nowej energii. W przypadku anormalnej produkcji nowej energii, elektrownie szczytowo-pompowe powinny w jak największym stopniu utrzymywać stan nowego systemu elektroenergetycznego w sieci i zapobiegać przekształceniu nowego systemu elektroenergetycznego w tradycyjny system elektroenergetyczny. Dzięki temu rozwój i budowa elektrowni szczytowo-pompowych będą szybsze i bardziej masowe.
Problemy i przeciwdziałania szybkiemu i masowemu rozwojowi energetyki szczytowo-pompowej
Szybki i masowy rozwój oraz budowa spowodowały problemy z bezpieczeństwem, jakością i niedoborem kadr. Aby sprostać potrzebom budowlanym nowego systemu energetycznego, co roku zatwierdzano budowę szeregu elektrowni szczytowo-pompowych. Wymagany okres budowy został również znacznie skrócony z 8-10 lat do 4-6 lat. Szybki rozwój i budowa projektu nieuchronnie pociągną za sobą problemy z bezpieczeństwem, jakością i niedoborem kadr.
Aby rozwiązać szereg problemów wynikających z szybkiego rozwoju i realizacji projektów, jednostki budowlane i zarządzające projektami muszą najpierw przeprowadzić badania techniczne i praktyczne w zakresie mechanizacji i inteligencji inżynierii lądowej elektrowni szczytowo-pompowych. Wprowadzono technologię TBM (Tunnel Boring Machine) do drążenia dużej liczby podziemnych komór, a sprzęt TBM opracowano w połączeniu z charakterystyką elektrowni szczytowo-pompowych, a także sformułowano schemat techniczny budowy. Biorąc pod uwagę różne scenariusze operacyjne, takie jak wykopy, transport, podparcie i łuk odwrócony podczas budowy, opracowano schemat aplikacji pomocniczych dla całego procesu zmechanizowanego i inteligentnego budownictwa, a także przeprowadzono badania dotyczące takich zagadnień, jak inteligentna obsługa pojedynczego sprzętu procesowego, automatyzacja całego systemu budowy, digitalizacja informacji o budowie sprzętu, bezzałogowa budowa zdalnie sterowanego sprzętu mechanicznego, inteligentna analiza percepcji jakości budowy itp. Opracowano różnorodne zmechanizowane i inteligentne urządzenia i systemy budowlane.
Jeśli chodzi o mechanizację i inteligencję inżynierii mechanicznej i elektrycznej, możemy analizować zapotrzebowanie aplikacji i możliwości mechanizacji i inteligencji z punktu widzenia redukcji liczby operatorów, poprawy wydajności pracy, zmniejszenia ryzyka zawodowego itp., a także rozwijać różnorodne urządzenia i systemy mechanizacji i inteligencji inżynierii mechanicznej i elektrycznej dla różnych scenariuszy operacyjnych instalacji urządzeń mechanicznych i elektrycznych.
Ponadto technologię projektowania inżynierskiego 3D i symulacji można stosować także do wcześniejszej prefabrykacji i symulacji niektórych obiektów i urządzeń, co pozwala nie tylko na wcześniejsze ukończenie części prac, skrócenie czasu budowy na miejscu, ale także na wcześniejsze przeprowadzenie odbioru funkcjonalnego i kontroli jakości, skutecznie podnosząc poziom zarządzania jakością i bezpieczeństwem.
Eksploatacja elektrowni na dużą skalę wiąże się z problemem niezawodności, inteligentnego i intensywnego zapotrzebowania. Eksploatacja elektrowni szczytowo-pompowych na dużą skalę wiąże się z problemami, takimi jak wysokie koszty eksploatacji i konserwacji, niedobory kadrowe itp. Aby obniżyć koszty eksploatacji i konserwacji, kluczem jest poprawa niezawodności działania elektrowni szczytowo-pompowych. Aby rozwiązać problem niedoboru kadr, konieczne jest wdrożenie inteligentnego i intensywnego zarządzania eksploatacją elektrowni.
Aby poprawić niezawodność działania jednostki, w zakresie doboru typu i konstrukcji urządzeń, technicy muszą dogłębnie przeanalizować praktyczne doświadczenie w projektowaniu i eksploatacji elektrowni szczytowo-pompowych, przeprowadzić badania dotyczące optymalizacji projektu, doboru typu i standaryzacji odpowiednich podsystemów urządzeń elektrowni szczytowo-pompowych oraz aktualizować je iteracyjnie, zgodnie z doświadczeniem w zakresie uruchamiania urządzeń, obsługi usterek i konserwacji. Jeśli chodzi o produkcję urządzeń, tradycyjne elektrownie szczytowo-pompowe nadal korzystają z kluczowych technologii produkcji urządzeń pochodzących od producentów zagranicznych. Konieczne jest przeprowadzenie badań lokalizacyjnych tych urządzeń „dławiących” oraz zintegrowanie wieloletniego doświadczenia i strategii w zakresie eksploatacji i konserwacji, aby skutecznie poprawić jakość produktu i niezawodność działania tych kluczowych urządzeń. Jeśli chodzi o monitorowanie działania sprzętu, technicy muszą systematycznie formułować standardy konfiguracji elementów monitorowania stanu sprzętu z perspektywy obserwowalności i mierzalności stanu sprzętu, prowadzić dogłębne badania nad strategiami sterowania sprzętem, strategiami monitorowania stanu i metodami oceny stanu technicznego w oparciu o wewnętrzne wymagania bezpieczeństwa, budować inteligentną platformę analizy i wczesnego ostrzegania do monitorowania stanu sprzętu, wykrywać ukryte zagrożenia w sprzęcie z wyprzedzeniem i terminowo przeprowadzać wczesne ostrzeganie.
Aby zrealizować inteligentne i intensywne zarządzanie pracą elektrowni, technicy muszą przeprowadzić badania nad automatycznym sterowaniem urządzeniami lub jedną z kluczowych technologii operacyjnych pod kątem sterowania i pracy urządzeń, aby zrealizować w pełni automatyczne uruchamianie i wyłączanie oraz regulację obciążenia jednostki bez ingerencji personelu, a także zrealizować sekwencjonowanie operacji i wielowymiarowe inteligentne potwierdzenie, w miarę możliwości; Jeśli chodzi o kontrolę urządzeń, technicy mogą przeprowadzić badania techniczne nad percepcją wizji maszynowej, percepcją słuchową maszyn, kontrolą robotów i innymi aspektami, a także przeprowadzić ćwiczenia techniczne w zakresie wymiany maszyn kontrolnych; Jeśli chodzi o intensywną pracę elektrowni, konieczne jest przeprowadzenie badań i ćwiczeń w zakresie scentralizowanej technologii monitorowania jednej osoby i wielu elektrowni, aby skutecznie rozwiązać problem niedoboru zasobów ludzkich na dyżurze spowodowany rozwojem elektrowni szczytowo-pompowych.
Miniaturyzacja elektrowni szczytowo-pompowych i zintegrowane uzupełnianie się wielu źródeł energii wynikają ze zużycia dużej liczby rozproszonych, nowych źródeł energii. Cechą charakterystyczną nowego systemu elektroenergetycznego jest duża liczba małych, nowych źródeł energii rozproszonych w różnych obszarach sieci, działających w sieci niskiego napięcia. Aby w pełni wykorzystać te rozproszone, nowe źródła energii i skutecznie zmniejszyć przeciążenia energetyczne dużej sieci elektroenergetycznej, konieczna jest budowa rozproszonych elektrowni szczytowo-pompowych w pobliżu rozproszonych, nowych źródeł energii, co umożliwi lokalne magazynowanie, zużycie i wykorzystanie nowej energii za pośrednictwem sieci niskiego napięcia. Dlatego konieczne jest rozwiązanie problemów miniaturyzacji elektrowni szczytowo-pompowych i zintegrowanego uzupełniania się wielu źródeł energii.
Inżynierowie i technicy muszą intensywnie prowadzić badania nad wyborem lokalizacji, projektowaniem i produkcją, strategią sterowania i zintegrowanym zastosowaniem wielu typów rozproszonych elektrowni szczytowo-pompowych, w tym małych odwracalnych jednostek szczytowo-pompowych, współosiowej niezależnej pracy pomp i turbin, wspólnej pracy małych elektrowni wodnych i stacji pomp itp. Jednocześnie prowadzone są badania i demonstracje projektów w zakresie zintegrowanej technologii eksploatacji elektrowni szczytowo-pompowych oraz energii wiatru, światła i wody w celu zaproponowania rozwiązań technicznych służących do badania efektywności energetycznej i interakcji ekonomicznych w nowym systemie energetycznym.
Problem technicznego „dławienia” w elektrowniach szczytowo-pompowych o zmiennej prędkości obrotowej, dostosowanych do sieci elektroenergetycznej o wysokiej elastyczności. Elektrownie szczytowo-pompowe charakteryzują się szybką reakcją na regulację częstotliwości, regulowaną siłą wejściową w warunkach pracy pompy oraz pracą jednostki według optymalnej charakterystyki, a także wrażliwą reakcją i wysokim momentem bezwładności. Aby skutecznie ograniczyć losowość i zmienność sieci elektroenergetycznej, dokładniej regulować i absorbować nadmiar energii generowanej przez nową energię po stronie wytwórczej i po stronie użytkowników oraz lepiej kontrolować bilans obciążeń w wysoce elastycznej i interaktywnej sieci elektroenergetycznej, konieczne jest zwiększenie udziału elektrowni o zmiennej prędkości obrotowej w sieci elektroenergetycznej. Jednak obecnie większość kluczowych technologii elektrowni szczytowo-pompowych o zmiennej prędkości obrotowej nadal znajduje się w rękach producentów zagranicznych, a problem technicznego „dławienia” wymaga rozwiązania.
Aby zrealizować niezależną kontrolę kluczowych technologii, konieczne jest skoncentrowanie krajowych badań naukowych i sił technicznych na dogłębnym przeprowadzeniu projektowania i rozwoju silników generatorów o zmiennej prędkości i turbin pompowych, opracowaniu strategii sterowania i urządzeń dla przekształtników wzbudzenia prądu przemiennego, opracowaniu skoordynowanych strategii sterowania i urządzeń dla jednostek o zmiennej prędkości, badaniu strategii sterowania regulatorem dla jednostek o zmiennej prędkości, badaniu procesu konwersji warunków pracy i zintegrowanych strategii sterowania dla jednostek o zmiennej prędkości, realizacji pełnego projektu lokalizacji i demonstracji inżynieryjnej dużych jednostek o zmiennej prędkości.
Czas publikacji: 09.12.2022
