Stocarea prin pompare este cea mai utilizată și matură tehnologie în stocarea energiei la scară largă, iar capacitatea instalată a centralelor electrice poate ajunge la gigawați. În prezent, cea mai matură și mai mare tehnologie instalată de stocare a energiei din lume este hidropomparea.
Tehnologia de stocare prin pompare este matură și stabilă, cu beneficii complete ridicate și este adesea utilizată pentru reglarea vârfurilor de putere și pentru backup. Stocarea prin pompare este cea mai utilizată și matură tehnologie în stocarea energiei la scară largă, iar capacitatea instalată a centralelor electrice poate ajunge la gigawați.
Conform statisticilor incomplete ale Comitetului Profesional pentru Stocarea Energiei al Asociației Chineze de Cercetare Energetică, hidrocentralele pompate sunt în prezent cea mai matură și mai mare soluție instalată de stocare a energiei din lume. Începând cu 2019, capacitatea operațională de stocare a energiei la nivel mondial a ajuns la 180 de milioane de kilowați, iar capacitatea instalată de energie prin pompare a depășit 170 de milioane de kilowați, reprezentând 94% din stocarea totală de energie la nivel mondial.
Centralele electrice cu acumulare prin pompare utilizează energia electrică generată în perioada de sarcină redusă a sistemului energetic pentru a pompa apa într-un loc înalt pentru stocare și eliberează apa pentru a genera electricitate în perioadele de sarcină maximă. Când sarcina este redusă, centrala electrică cu acumulare prin pompare este utilizatorul; când sarcina este maximă, este centrala electrică.
Unitatea de acumulare prin pompare are două funcții de bază: pomparea apei și generarea de electricitate. Unitatea funcționează ca o turbină hidraulică atunci când sarcina sistemului energetic este la maxim. Deschiderea paletei de ghidare a turbinei hidraulice este reglată prin intermediul sistemului regulator, iar energia potențială a apei este convertită în energie mecanică de rotație a unității, iar apoi energia mecanică este convertită în energie electrică prin intermediul generatorului;
Când sarcina sistemului energetic este scăzută, pompa de apă este utilizată pentru a pompa apa din rezervorul inferior în rezervorul superior. Prin reglarea automată a sistemului regulator, deschiderea paletei de ghidare este reglată automat în funcție de înălțimea pompei, iar energia electrică este convertită în energie potențială a apei și stocată.
Centralele electrice cu acumulare prin pompare sunt responsabile în principal pentru reglarea vârfurilor de putere, reglarea frecvenței, backup-ul de urgență și pornirea în caz de nefuncționare a sistemului energetic, ceea ce poate îmbunătăți și echilibra sarcina sistemului energetic, îmbunătăți calitatea alimentării cu energie și beneficiile economice ale sistemului energetic și reprezintă coloana vertebrală pentru a asigura funcționarea sigură, economică și stabilă a rețelei electrice. Centralele electrice cu acumulare prin pompare sunt cunoscute sub numele de „stabilizatoare”, „regulatoare” și „echilibratoare” în funcționarea în siguranță a rețelelor electrice.
Tendința de dezvoltare a centralelor electrice cu acumulare prin pompare din lume este de înaltă înălțime, capacitate mare și viteză mare. Înălțimea mare înseamnă că unitatea se dezvoltă la o înălțime mai mare, capacitatea mare înseamnă că capacitatea unei singure unități este în continuă creștere, iar viteza mare înseamnă că unitatea adoptă o viteză specifică mai mare.
Structura și caracteristicile centralei electrice
Clădirile principale ale centralei electrice cu acumulare prin pompare includ, în general: rezervorul superior, rezervorul inferior, sistemul de alimentare cu apă, atelierul și alte clădiri speciale. Comparativ cu hidrocentralele convenționale, structurile hidraulice ale centralelor electrice cu acumulare prin pompare au următoarele caracteristici principale:
Există rezervoare superioare și inferioare. Comparativ cu hidrocentralele convenționale cu aceeași capacitate instalată, capacitatea rezervorului centralelor electrice cu acumulare prin pompare este de obicei relativ mică.
Nivelul apei din rezervor fluctuează foarte mult și crește și scade frecvent. Pentru a realiza sarcina de atenuare a vârfurilor și umplere a văilor în rețeaua electrică, variația zilnică a nivelului apei din rezervor a centralei electrice cu acumulare prin pompare este de obicei relativ mare, depășind în general 10-20 de metri, iar unele centrale electrice ajung la 30-40 de metri, iar rata de modificare a nivelului apei din rezervor este relativ rapidă, ajungând în general la 5~8 m/h și chiar 8~10 m/h.
Cerințele privind prevenirea infiltrațiilor în rezervor sunt ridicate. Dacă centrala electrică cu acumulare prin pompare pură provoacă o pierdere mare de apă din cauza infiltrațiilor din rezervorul superior, producția de energie a centralei va fi redusă. În același timp, pentru a preveni deteriorarea condițiilor hidrogeologice din zona proiectului prin infiltrații și infiltrații concentrate, se impun cerințe mai mari și privind prevenirea infiltrațiilor în rezervor.
Înălțimea apei este mare. Înălțimea apei din centrala electrică cu acumulare prin pompare este în general mare, în mare parte între 200 și 800 de metri. Centrala electrică cu acumulare prin pompare Jixi, cu o capacitate totală instalată de 1,8 milioane de kilowați, este primul proiect din țara mea cu o înălțime de 650 de metri, iar centrala electrică cu acumulare prin pompare Dunhua, cu o capacitate totală instalată de 1,4 milioane de kilowați, este primul proiect din țara mea cu o înălțime de 700 de metri. Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei de acumulare prin pompare, numărul de centrale electrice cu înălțime mare și capacitate mare din țara mea va crește.
Unitatea este instalată la o altitudine joasă. Pentru a depăși influența flotabilității și a infiltrațiilor asupra centralei electrice, centralele electrice de stocare prin pompare de mare amploare construite în țară și în străinătate în ultimii ani adoptă în mare parte forma unor centrale subterane.
Cea mai veche centrală electrică cu acumulare prin pompare din lume este centrala electrică cu acumulare prin pompare Netra din Zurich, Elveția, construită în 1882. Construcția centralelor electrice cu acumulare prin pompare în China a început relativ târziu. Prima unitate reversibilă cu flux oblic a fost instalată în rezervorul Gangnan în 1968. Ulterior, odată cu dezvoltarea rapidă a industriei energetice interne, capacitatea instalată de energie nucleară și termică a crescut rapid, necesitând echiparea sistemului energetic cu unități de acumulare prin pompare corespunzătoare.
Începând cu anii 1980, China a început să construiască energic centrale electrice de stocare prin pompare la scară largă. În ultimii ani, odată cu dezvoltarea rapidă a economiei și industriei energetice a țării mele, țara mea a obținut realizări științifice și tehnologice fructuoase în autonomia echipamentelor unităților de stocare prin pompare la scară largă.
La sfârșitul anului 2020, capacitatea instalată a țării mele de generare a energiei prin pompare era de 31,49 milioane de kilowați, o creștere de 4,0% față de anul precedent. În 2020, capacitatea națională de generare a energiei prin pompare a fost de 33,5 miliarde kWh, o creștere de 5,0% față de anul precedent; noua capacitate adăugată a țării de generare a energiei prin pompare a fost de 1,2 milioane kWh. Centralele electrice prin pompare ale țării mele, atât cele aflate în producție, cât și cele în construcție, se clasează pe primul loc în lume.
Corporația State Grid din China a acordat întotdeauna o importanță deosebită dezvoltării stocării prin pompare. În prezent, State Grid are 22 de centrale electrice cu stocare prin pompare în funcțiune și 30 de centrale electrice cu stocare prin pompare în construcție.
În 2016, a început construcția a cinci centrale electrice cu acumulare prin pompare în Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian și Fukang, Xinjiang;
În 2017, a început construcția a șase centrale electrice cu acumulare prin pompare în județul Yi din Hebei, Zhirui din Mongolia Interioară, Ninghai din Zhejiang, Jinyun din Zhejiang, Luoning din Henan și Pingjiang din Hunan;
În 2019, a început construcția a cinci centrale electrice cu acumulare prin pompare în Funing în Hebei, Jiaohe în Jilin, Qujiang în Zhejiang, Weifang în Shandong și Hami în Xinjiang;
În 2020, patru centrale electrice cu acumulare prin pompare din Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an și Shandong Tai'an Faza II vor începe construcția.
Prima centrală electrică cu acumulare prin pompare din țara mea, dotată cu echipamente complet autonome. În octombrie 2011, centrala electrică a fost finalizată cu succes, ceea ce indică faptul că țara mea a stăpânit cu succes tehnologia de bază a dezvoltării echipamentelor pentru unități de acumulare prin pompare.
În aprilie 2013, centrala electrică cu acumulare prin pompare Fujian Xianyou a fost pusă oficial în funcțiune pentru producerea de energie electrică; în aprilie 2016, centrala electrică cu acumulare prin pompare Zhejiang Xianju, cu o capacitate unitară de 375.000 de kilowați, a fost conectată cu succes la rețea. Echipamentele autonome ale unităților de acumulare prin pompare de mari dimensiuni din țara mea au fost popularizate și aplicate continuu.
prima centrală electrică cu acumulare prin pompare din țara mea, cu o înălțime de 700 de metri. Capacitatea totală instalată este de 1,4 milioane de kilowați. Pe 4 iunie 2021, Unitatea 1 a fost pusă în funcțiune pentru a genera energie electrică.
Centrala electrică cu acumulare prin pompare cu cea mai mare capacitate instalată din lume este în construcție. Capacitatea totală instalată este de 3,6 milioane de kilowați.
Stocarea prin pompare are caracteristici de bază, completă și publică. Poate participa la serviciile de reglare ale noii surse de alimentare cu energie electrică, rețelei, conexiunilor de sarcină și stocare, iar beneficiile complete sunt mai semnificative. Dispune de un stabilizator de alimentare sigură a sistemului energetic, un echilibrator curat cu emisii reduse de carbon și o funcție importantă de regulator de funcționare cu eficiență ridicată.
Prima este de a aborda eficient lipsa unei capacități de rezervă fiabile a sistemului energetic în condițiile pătrunderii unei proporții mari de energie nouă. Cu avantajul reglării duble a capacității de vârf, putem îmbunătăți capacitatea de reglare a vârfurilor de mare capacitate a sistemului energetic și putem atenua problema alimentării cu sarcină maximă cauzată de instabilitatea energiei noi și de vârful de sarcină cauzat de declinul acesteia. Dificultățile de consum cauzate de dezvoltarea la scară largă a energiei noi în această perioadă pot promova mai bine consumul de energie nouă.
Al doilea este de a gestiona eficient neconcordanța dintre caracteristicile de ieșire ale noii energii și cererea de sarcină, bazându-se pe capacitatea de ajustare flexibilă a răspunsului rapid, pentru a se adapta mai bine la caracterul aleatoriu și volatilitatea noii energii și pentru a satisface cererea de ajustare flexibilă adusă de noua energie „în funcție de vreme”.
A treia este de a gestiona eficient momentul de inerție insuficient al sistemului energetic nou cu proporție mare. Cu avantajul momentului de inerție ridicat al generatorului sincron, acesta poate îmbunătăți eficient capacitatea anti-perturbații a sistemului și poate menține stabilitatea frecvenței sistemului.
A patra etapă este de a gestiona eficient impactul potențial asupra siguranței al formei „double-high” asupra noului sistem energetic, de a prelua funcția de rezervă de urgență și de a răspunde oricând nevoilor bruște de ajustare cu capacități de pornire-oprire rapidă și creștere rapidă a puterii. În același timp, ca sarcină întreruptibilă, poate elimina în siguranță sarcina nominală a unității de pompare cu un răspuns de milisecunde și de a îmbunătăți funcționarea sigură și stabilă a sistemului.
Al cincilea obiectiv este de a gestiona eficient costurile ridicate de ajustare generate de conectarea la rețeaua energetică la scară largă. Prin metode de operare rezonabile, combinate cu energia termică, se reduc emisiile de carbon și se crește eficiența, se reduce abandonarea energiei eoliene și a luminii, se promovează alocarea capacității și se îmbunătățește economia generală și funcționarea curată a întregului sistem.
Consolidarea optimizării și integrării resurselor de infrastructură, coordonarea siguranței, calității și managementului progresului a 30 de proiecte în construcție, promovarea energică a construcțiilor mecanizate, a controlului inteligent și a construcțiilor standardizate, optimizarea perioadei de construcție și asigurarea faptului că, în perioada „al 14-lea Plan cincinal”, capacitatea de stocare prin pompare va depăși 20 de milioane de kilowați, iar capacitatea instalată în operare va depăși 70 de milioane de kilowați până în 2030.
Al doilea aspect este de a depune eforturi mari pentru un management eficient. Consolidarea îndrumărilor de planificare, concentrându-se pe obiectivul „dual carbon” și implementarea strategiei companiei, pregătirea de înaltă calitate a „celui de-al 14-lea plan cincinal de dezvoltare pentru stocarea prin pompare”. Optimizarea științifică a procedurilor de lucru preliminare ale proiectului și avansarea studiului de fezabilitate și a aprobării proiectului într-un mod ordonat. Concentrându-se pe siguranță, calitate, perioada de construcție și costuri, promovarea energică a managementului și controlului inteligent, a construcțiilor mecanizate și a construcțiilor ecologice în construcțiile inginerești pentru a se asigura că proiectele în construcție pot obține beneficii cât mai curând posibil.
Aprofundarea managementului ciclului de viață al echipamentelor, aprofundarea cercetării privind serviciul de funcționare al unităților în rețeaua electrică, optimizarea strategiei de operare a unităților și asigurarea deplină a funcționării sigure și stabile a rețelei electrice. Aprofundarea managementului eficient multidimensional, accelerarea construirii unui lanț de aprovizionare inteligent modern, îmbunătățirea sistemului de management al materialelor, alocarea științifică a capitalului, resurselor, tehnologiei, datelor și a altor factori de producție, îmbunătățirea viguroasă a calității și eficienței și îmbunătățirea cuprinzătoare a eficienței managementului și a eficienței operaționale.
Al treilea obiectiv este căutarea de progrese în inovația tehnologică. Implementarea aprofundată a „Planului de acțiune Noul Salt Înainte” pentru inovația științifică și tehnologică, creșterea investițiilor în cercetarea științifică și îmbunătățirea capacității de inovare independentă. Creșterea aplicării tehnologiei unităților cu viteză variabilă, consolidarea cercetării și dezvoltării tehnologice a unităților de mare capacitate de 400 de megawați, accelerarea construcției de laboratoare de modelare a turbinelor pompe și a laboratoarelor de simulare și depunerea tuturor eforturilor pentru a construi o platformă independentă de inovare științifică și tehnologică.
Optimizarea structurii cercetării științifice și a alocării resurselor, consolidarea cercetării privind tehnologia de bază a stocării prin pompare și depunerea de eforturi pentru depășirea problemei tehnice a „blocării gâtului”. Aprofundarea cercetării privind aplicarea noilor tehnologii, cum ar fi „Big Cloud IoT Smart Chain”, implementarea completă a construcției de centrale electrice digitale inteligente și accelerarea transformării digitale a întreprinderilor.
Data publicării: 07 martie 2022
