O armazenamento bombeado é a tecnologia mais amplamente utilizada e madura para armazenamento de energia em larga escala, e a capacidade instalada das usinas pode chegar a gigawatts. Atualmente, o armazenamento de energia mais maduro e com maior capacidade instalada no mundo é a hidrelétrica bombeada.
A tecnologia de armazenamento bombeado é madura e estável, com altos benefícios abrangentes, e é frequentemente usada para regulação de pico e backup. O armazenamento bombeado é a tecnologia mais amplamente utilizada e madura em armazenamento de energia em larga escala, e a capacidade instalada das usinas de energia pode chegar a gigawatts.
De acordo com estatísticas incompletas do Comitê Profissional de Armazenamento de Energia da Associação Chinesa de Pesquisa Energética, a energia hidrelétrica bombeada é atualmente o armazenamento de energia mais maduro e maior do mundo. Em 2019, a capacidade operacional mundial de armazenamento de energia atingiu 180 milhões de quilowatts, e a capacidade instalada de energia bombeada ultrapassou 170 milhões de quilowatts, representando 94% do armazenamento total de energia do mundo.
As usinas hidrelétricas reversíveis utilizam a eletricidade gerada durante o período de baixa carga do sistema elétrico para bombear água para um local mais alto para armazenamento e liberar água para gerar eletricidade durante os períodos de pico de carga. Quando a carga está baixa, a usina hidrelétrica reversível é o usuário; quando a carga está no pico, é a usina.
A unidade de armazenamento bombeado tem duas funções básicas: bombear água e gerar eletricidade. A unidade opera como uma turbina hidráulica quando a carga do sistema de energia está em seu pico. A abertura da palheta guia da turbina hidráulica é ajustada através do sistema regulador, e a energia potencial da água é convertida em energia mecânica de rotação da unidade, que, por sua vez, é convertida em energia elétrica através do gerador.
Quando a carga do sistema de energia está baixa, a bomba d'água é usada para bombear água do reservatório inferior para o superior. Através do ajuste automático do sistema regulador, a abertura da palheta guia é ajustada automaticamente de acordo com a elevação da bomba, e a energia elétrica é convertida em energia potencial hídrica e armazenada.
As usinas de armazenamento bombeado são as principais responsáveis pela regulação de pico, regulação de frequência, backup de emergência e partida a frio do sistema de energia, o que pode melhorar e equilibrar a carga do sistema de energia, melhorar a qualidade do fornecimento de energia e os benefícios econômicos do sistema de energia, e são a espinha dorsal para garantir a operação segura, econômica e estável da rede elétrica. As usinas de armazenamento bombeado são conhecidas como "estabilizadores", "reguladores" e "balanceadores" na operação segura das redes elétricas.
A tendência de desenvolvimento das usinas hidrelétricas reversíveis do mundo é alta queda, grande capacidade e alta velocidade. Alta queda significa que a unidade se desenvolve para uma queda maior, grande capacidade significa que a capacidade de uma única unidade está aumentando continuamente e alta velocidade significa que a unidade adota uma velocidade específica mais alta.
Estrutura e características da usina
Os principais edifícios de uma usina hidrelétrica reversível geralmente incluem: reservatório superior, reservatório inferior, sistema de distribuição de água, oficina e outros edifícios especiais. Em comparação com as usinas hidrelétricas convencionais, as estruturas hidráulicas das usinas hidrelétricas reversíveis apresentam as seguintes características principais:
Existem reservatórios superiores e inferiores. Em comparação com usinas hidrelétricas convencionais com a mesma capacidade instalada, a capacidade do reservatório das usinas hidrelétricas reversíveis costuma ser relativamente pequena.
O nível da água do reservatório oscila bastante, subindo e descendo com frequência. Para realizar a tarefa de redução de picos e preenchimento de vales na rede elétrica, a variação diária do nível da água do reservatório da usina hidrelétrica reversível é geralmente relativamente grande, geralmente excedendo 10 a 20 metros, e algumas usinas chegam a 30 a 40 metros, e a taxa de variação do nível da água do reservatório é relativamente rápida, geralmente atingindo 5 a 8 m3/h e até 8 a 10 m3/h.
Os requisitos para prevenção de infiltração em reservatórios são elevados. Se a usina hidrelétrica reversível pura causar uma grande perda de água devido à infiltração do reservatório superior, a geração de energia da usina será reduzida. Ao mesmo tempo, para evitar que a infiltração de água deteriore as condições hidrogeológicas na área do projeto, resultando em danos por infiltração e infiltração concentrada, requisitos mais rigorosos também são impostos à prevenção de infiltração em reservatórios.
A queda d'água é alta. A queda d'água da usina hidrelétrica reversível é geralmente alta, geralmente de 200 a 800 metros. A usina hidrelétrica reversível de Jixi, com capacidade instalada total de 1,8 milhão de quilowatts, é o primeiro projeto de seção de queda d'água de 650 metros do meu país, e a usina hidrelétrica reversível de Dunhua, com capacidade instalada total de 1,4 milhão de quilowatts, é o primeiro projeto de seção de queda d'água de 700 metros do meu país. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de armazenamento reversível, o número de usinas hidrelétricas de alta queda d'água e grande capacidade no meu país aumentará.
A unidade está instalada em baixa altitude. Para superar a influência da flutuabilidade e da infiltração na casa de força, as usinas hidrelétricas reversíveis de grande porte construídas no país e no exterior nos últimos anos adotam, em sua maioria, o formato de casas de força subterrâneas.
A usina hidrelétrica reversível mais antiga do mundo é a usina hidrelétrica reversível de Netra, em Zurique, Suíça, construída em 1882. A construção de usinas hidrelétricas reversíveis na China começou relativamente tarde. A primeira unidade reversível de fluxo oblíquo foi instalada no reservatório de Gangnan em 1968. Posteriormente, com o rápido desenvolvimento da indústria energética nacional, a capacidade instalada de energia nuclear e térmica aumentou rapidamente, exigindo que o sistema elétrico fosse equipado com unidades reversíveis correspondentes.
Desde a década de 1980, a China vem construindo vigorosamente usinas hidrelétricas reversíveis de grande porte. Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da economia e da indústria energética do meu país, meu país alcançou conquistas científicas e tecnológicas frutíferas na autonomia de equipamentos de usinas hidrelétricas reversíveis de grande porte.
No final de 2020, a capacidade instalada de geração de energia por meio de armazenamento bombeado do meu país era de 31,49 milhões de quilowatts, um aumento de 4,0% em relação ao ano anterior. Em 2020, a capacidade nacional de geração de energia por meio de armazenamento bombeado foi de 33,5 bilhões de kWh, um aumento de 5,0% em relação ao ano anterior; a capacidade de geração de energia por meio de armazenamento bombeado recém-adicionada ao país foi de 1,2 milhão de kWh. As usinas de energia por meio de armazenamento bombeado do meu país, tanto em produção quanto em construção, estão classificadas em primeiro lugar no mundo.
A State Grid Corporation da China sempre atribuiu grande importância ao desenvolvimento do armazenamento reversível. Atualmente, a State Grid possui 22 usinas hidrelétricas reversíveis em operação e 30 em construção.
Em 2016, foi iniciada a construção de cinco centrais elétricas reversíveis em Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian e Fukang, Xinjiang;
Em 2017, foi iniciada a construção de seis centrais eléctricas reversíveis no condado de Yi de Hebei, Zhirui da Mongólia Interior, Ninghai de Zhejiang, Jinyun de Zhejiang, Luoning de Henan e Pingjiang de Hunan;
Em 2019, foi iniciada a construção de cinco centrais eléctricas reversíveis em Funing em Hebei, Jiaohe em Jilin, Qujiang em Zhejiang, Weifang em Shandong e Hami em Xinjiang;
Em 2020, quatro usinas hidrelétricas reversíveis em Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an e Shandong Tai'an Fase II iniciarão a construção.
A primeira usina hidrelétrica reversível do meu país com equipamentos de unidade totalmente autônomos. Em outubro de 2011, a usina foi concluída com sucesso, indicando que meu país domina com sucesso a tecnologia central de desenvolvimento de equipamentos para unidades hidrelétricas reversíveis.
Em abril de 2013, a Usina Hidrelétrica de Armazenamento Bombeado de Fujian Xianyou foi oficialmente colocada em operação para geração de energia; em abril de 2016, a Usina Hidrelétrica de Armazenamento Bombeado de Zhejiang Xianju, com capacidade unitária de 375.000 quilowatts, foi conectada com sucesso à rede. O equipamento autônomo de unidades de armazenamento bombeado de grande porte em meu país tem se popularizado e aplicado continuamente.
A primeira usina hidrelétrica reversível do meu país, com 700 metros de altura manométrica. A capacidade total instalada é de 1,4 milhão de quilowatts. Em 4 de junho de 2021, a Unidade 1 entrou em operação para gerar eletricidade.
A usina hidrelétrica reversível com a maior capacidade instalada do mundo está atualmente em construção. A capacidade instalada total é de 3,6 milhões de quilowatts.
O armazenamento bombeado possui as características de básico, abrangente e público. Pode participar dos serviços de regulação de novas fontes, redes, cargas e conexões de armazenamento do sistema elétrico, e os benefícios abrangentes são ainda mais significativos. Possui estabilizador de fornecimento de energia seguro para o sistema elétrico, balanceador limpo de baixo carbono e alta eficiência, funções importantes do regulador de operação.
O primeiro é lidar efetivamente com a falta de capacidade de reserva confiável do sistema elétrico sob a penetração de alta proporção de nova energia. Com a vantagem da regulação de pico de dupla capacidade, podemos melhorar a capacidade de regulação de pico de grande capacidade do sistema elétrico e aliviar o problema de fornecimento de carga de pico causado pela instabilidade da nova energia e pela carga de pico causada pelo vale. As dificuldades de consumo causadas pelo desenvolvimento em larga escala de nova energia durante o período podem promover melhor o consumo de nova energia.
A segunda é lidar efetivamente com a incompatibilidade entre as características de saída da nova energia e a demanda de carga, contando com a capacidade de ajuste flexível de resposta rápida, para melhor se adaptar à aleatoriedade e volatilidade da nova energia e atender à demanda de ajuste flexível trazida pela nova energia “dependendo do clima”.
A terceira é lidar eficazmente com o momento de inércia insuficiente do sistema de energia de alta proporção. Com a vantagem do alto momento de inércia do gerador síncrono, ele pode efetivamente aumentar a capacidade antidistúrbio do sistema e manter a estabilidade da frequência do sistema.
O quarto objetivo é lidar eficazmente com o potencial impacto de segurança da forma "double-high" no novo sistema de energia, assumir a função de reserva de emergência e responder a necessidades repentinas de ajustes a qualquer momento com recursos rápidos de partida e parada e rampa de potência. Ao mesmo tempo, como uma carga interruptível, pode remover com segurança a carga nominal da unidade de bombeamento com resposta em milissegundos, melhorando a operação segura e estável do sistema.
O quinto é lidar eficazmente com os altos custos de ajuste gerados pela conexão em larga escala de novas redes de energia. Utilizando métodos operacionais razoáveis, combinados com energia térmica, reduzimos o carbono e aumentamos a eficiência, reduzimos o abandono de energia eólica e luminosa, promovemos a alocação de capacidade e melhoramos a economia geral e a operação limpa de todo o sistema.
Fortalecer a otimização e integração dos recursos de infraestrutura, coordenar a segurança, a qualidade e a gestão do progresso de 30 projetos em construção, promover vigorosamente a construção mecanizada, o controle inteligente e a construção padronizada, otimizar o período de construção e garantir que a capacidade de armazenamento bombeado exceda 20 milhões durante o período do “14º Plano Quinquenal”. quilowatts, e a capacidade instalada operacional exceda 70 milhões de quilowatts até 2030.
A segunda é trabalhar arduamente na gestão enxuta. Fortalecer as diretrizes de planejamento, com foco na meta de "dual carbon" e na implementação da estratégia da empresa, e elaborar com alta qualidade o "14º Plano Quinquenal" de desenvolvimento para o armazenamento bombeado. Otimizar cientificamente os procedimentos preliminares de trabalho do projeto e avançar o estudo de viabilidade e a aprovação do projeto de forma ordenada. Com foco em segurança, qualidade, prazo de construção e custo, promover vigorosamente a gestão e o controle inteligentes, a construção mecanizada e a construção verde de obras de engenharia, para garantir que os projetos em construção possam obter benefícios o mais rápido possível.
Aprofundar a gestão do ciclo de vida dos equipamentos, aprofundar a pesquisa sobre o serviço de rede elétrica das unidades, otimizar a estratégia de operação das unidades e atender plenamente à operação segura e estável da rede elétrica. Aprofundar a gestão enxuta multidimensional, acelerar a construção de uma cadeia de suprimentos moderna e inteligente, aprimorar o sistema de gestão de materiais, alocar capital, recursos, tecnologia, dados e outros fatores de produção de forma científica, aprimorar vigorosamente a qualidade e a eficiência e aprimorar de forma abrangente a eficiência da gestão e a eficiência operacional.
A terceira é buscar avanços na inovação tecnológica. Implementar em profundidade o "Plano de Ação Novo Salto Adiante" para a inovação científica e tecnológica, aumentar o investimento em pesquisa científica e aprimorar a capacidade de inovação independente. Aumentar a aplicação da tecnologia de unidades de velocidade variável, fortalecer a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico de unidades de grande capacidade de 400 megawatts, acelerar a construção de laboratórios de modelos de bombas e turbinas e laboratórios de simulação e envidar todos os esforços para construir uma plataforma independente de inovação científica e tecnológica.
Otimizar o layout da pesquisa científica e a alocação de recursos, fortalecer a pesquisa sobre a tecnologia central de armazenamento bombeado e lutar para superar o problema técnico de "gargalo". Aprofundar a pesquisa sobre a aplicação de novas tecnologias, como a "Big Cloud IoT Smart Chain", implementar de forma abrangente a construção de usinas elétricas inteligentes digitais e acelerar a transformação digital das empresas.
Horário da postagem: 07/03/2022
