Pentru a contribui la atingerea obiectivului de „atingere a vârfului emisiilor de carbon și neutralizare a emisiilor de carbon” și pentru a construi un nou sistem energetic, China Southern Power Grid Corporation și-a propus în mod clar construirea unui nou sistem energetic în regiunea sudică până în 2030 și construirea completă a unui nou sistem energetic până în 2060. În acest proces, vom dezvolta energic sistemul de stocare prin pompare. Se preconizează creșterea capacității instalate cu 6 milioane de kilowați, 15 milioane de kilowați și, respectiv, 15 milioane de kilowați în perioadele „al paisprezecelea, al cincisprezecelea și al șaisprezecelea plan cincinal”. Ne vom strădui să atingem o capacitate de stocare prin pompare de aproximativ 44 de milioane de kilowați în regiunea sudică până în 2035, ceea ce o transformă într-un nou tip de echilibrator de perturbații al sistemului energetic, echilibrator de sarcină și stabilizator al rețelei electrice.
Sursă: Contul oficial WeChat „China Energy Media Intelligent Manufacturing”
Autor: Peng Yumin, Institutul de Cercetare a Stocării Energiei din cadrul Rețelei Energetice Sudice din China, Reducerea Vârfurilor și Modulația Frecvenței Power Generation Co., Ltd.
Principalele caracteristici ale noului sistem energetic
Noul sistem energetic este dominat de energia curată, iar proporția energiei noi în consumul de energie va continua să crească, formând treptat o formă de utilizare a energiei, cu energia nouă, hidroenergia și energia nucleară ca principală formă de generare a energiei. Proporția consumului de energie fosilă va fi redusă treptat pentru a atinge obiectivul de neutralitate a emisiilor de carbon, iar capacitatea instalată rămasă de energie fosilă va fi utilizată ca sursă de alimentare de rezervă a noului sistem energetic. În noul sistem energetic, energia nouă va fi conectată la rețeaua electrică într-un mod centralizat și distribuit. În ceea ce privește accesul centralizat, regiunea de sud își propune să atingă o putere eoliană terestră de peste 24 de milioane de kilowați, o putere eoliană offshore de peste 20 de milioane de kilowați și un acces fotovoltaic de peste 56 de milioane de kilowați până în 2025. În ceea ce privește accesul distribuit, surse de energie distribuite cu capacitate mică, nivel scăzut de tensiune al rețelei de acces și care pot fi consumate în apropiere vor fi construite în diferite regiuni, în funcție de condițiile locale.
În noul sistem energetic cu energie nouă ca corp principal, producția reală a echipamentelor de generare a energiei este puternic afectată de mediul meteorologic, care are caracteristici evidente de aleatoriu, volatilitate și intermitență. Aplicarea pe scară largă a substituției energiei electrice, a echipamentelor de stocare a energiei de uz casnic și a caselor inteligente face ca sarcina din partea utilizatorului să se dezvolte într-o direcție diversificată și interactivă, iar terminalul utilizatorului intră într-un nou mod, care este atât consumator, cât și producător. Noul sistem energetic cu energie nouă ca corp principal prezintă caracteristicile de „dublă putere”, cu o proporție mare de energie nouă și o proporție mare de echipamente electronice de putere. Pentru a face față fluctuațiilor la scară largă ale energiei noi și diverselor situații extreme, este necesar să se potrivească capacitatea instalată a stocării prin pompare cu scara corespunzătoare în funcție de capacitatea instalată și scara de producție a energiei noi. Atunci când producția de energie nouă este anormală, stocarea prin pompare ar trebui să mențină starea noului sistem energetic al rețelei cât mai mult posibil și să prevină transformarea noului sistem energetic în sistemul energetic tradițional. Prin urmare, dezvoltarea și construcția centralelor electrice cu stocare prin pompare vor fi mai rapide și la scară mai mare.
Probleme și contramăsuri ale dezvoltării rapide și la scară largă a stocării prin pompare
Dezvoltarea și construcția rapidă și la scară largă au generat probleme de siguranță, calitate și lipsă de personal. Pentru a satisface nevoile de construcție ale noului sistem energetic, un număr de centrale electrice cu acumulare prin pompare au fost aprobate pentru construcție în fiecare an. Perioada de construcție necesară a fost, de asemenea, redusă considerabil de la 8-10 ani la 4-6 ani. Dezvoltarea și construcția rapidă a proiectului vor aduce inevitabil probleme de siguranță, calitate și lipsă de personal.
Pentru a rezolva o serie de probleme generate de dezvoltarea și construcția rapidă a proiectelor, unitățile de construcții și management de proiect trebuie mai întâi să efectueze cercetări și practici tehnice privind mecanizarea și inteligența ingineriei civile a centralelor electrice cu acumulare prin pompare. Tehnologia TBM (Tunnel Boring Machine - Mașină de Forat Tuneluri) este introdusă pentru excavarea unui număr mare de caverne subterane, iar echipamentele TBM sunt dezvoltate în combinație cu caracteristicile centralelor electrice cu acumulare prin pompare și este formulată o schemă tehnică de construcție. Având în vedere diverse scenarii de operare, cum ar fi excavarea, transportul, susținerea și arcul inversat în timpul construcțiilor civile, a fost elaborată o schemă de aplicare suport pentru întregul proces de construcție mecanizată și inteligentă și s-au efectuat cercetări pe teme precum operarea inteligentă a echipamentelor de proces unice, automatizarea întregului sistem de construcție a procesului, digitalizarea informațiilor de construcție a echipamentelor, construcția fără personal a echipamentelor mecanice cu telecomandă, analiza inteligentă a percepției calității construcției etc. Dezvoltarea diverselor echipamente și sisteme de construcție mecanizate și inteligente.
În ceea ce privește mecanizarea și inteligența ingineriei mecanice și electrice, putem analiza cererea de aplicații și posibilitatea mecanizării și inteligenței din perspectiva reducerii numărului de operatori, îmbunătățirii eficienței muncii, reducerii riscurilor de muncă etc. și putem dezvolta diverse echipamente și sisteme de construcții pentru mecanizarea și inteligența inginerească mecanică și electrică, pentru diverse scenarii de operare ale instalării echipamentelor mecanice și electrice.
În plus, tehnologia de proiectare și simulare inginerească 3D poate fi utilizată și pentru prefabricarea și simularea unor instalații și echipamente în avans, ceea ce nu numai că poate finaliza o parte din lucrări în avans, scurta perioada de construcție la fața locului, dar și efectuează acceptarea funcțională și controlul calității în avans, îmbunătățind eficient nivelul de management al calității și al siguranței.
Funcționarea la scară largă a centralelor electrice aduce cu sine probleme legate de funcționarea fiabilă, cererea inteligentă și intensivă. Funcționarea la scară largă a centralelor electrice cu acumulare prin pompare va aduce probleme precum costuri ridicate de operare și întreținere, lipsa personalului etc. Pentru a reduce costurile de operare și întreținere, esențială este îmbunătățirea fiabilității funcționării unităților de acumulare prin pompare. Pentru a rezolva problema lipsei de personal, este necesar să se realizeze un management inteligent și intensiv al funcționării centralei electrice.
Pentru a îmbunătăți fiabilitatea funcționării unității, în ceea ce privește selecția și proiectarea tipului de echipament, tehnicienii trebuie să rezume în detaliu experiența practică în proiectarea și operarea centralelor electrice cu acumulare prin pompare, să efectueze cercetări privind optimizarea proiectării, selecția tipului și standardizarea subsistemelor relevante ale echipamentelor centralelor electrice cu acumulare prin pompare și să le actualizeze iterativ în funcție de experiența în punerea în funcțiune a echipamentelor, gestionarea defecțiunilor și întreținere. În ceea ce privește fabricarea echipamentelor, unitățile tradiționale de acumulare prin pompare încă mai dețin unele tehnologii cheie de fabricație a echipamentelor, aflate în posesia producătorilor străini. Este necesar să se efectueze cercetări de localizare pentru aceste echipamente „de blocare” și să se integreze în ele ani de experiență și strategii de operare și întreținere, astfel încât să se îmbunătățească eficient calitatea produsului și fiabilitatea funcționării acestor echipamente cheie. În ceea ce privește monitorizarea funcționării echipamentelor, tehnicienii trebuie să formuleze sistematic standarde de configurare a elementelor de monitorizare a stării echipamentelor din perspectiva observabilității și măsurabilității stării echipamentelor, să efectueze cercetări în detaliu privind strategiile de control al echipamentelor, strategiile de monitorizare a stării și metodele de evaluare a stării bazate pe cerințele de siguranță intrinseci, să construiască o platformă inteligentă de analiză și avertizare timpurie pentru monitorizarea stării echipamentelor, să identifice pericolele ascunse în echipamente în avans și să efectueze avertizări timpurii în timp util.
Pentru a realiza o gestionare inteligentă și intensivă a funcționării centralei electrice, tehnicienii trebuie să efectueze cercetări privind controlul automat al echipamentelor sau o tehnologie de operare cheie în ceea ce privește controlul și operarea echipamentelor, astfel încât să se realizeze pornirea și oprirea complet automată și reglarea sarcinii unității fără intervenția personalului și să se realizeze secvențierea operațiunilor și confirmarea inteligentă multidimensională pe cât posibil; În ceea ce privește inspecția echipamentelor, tehnicienii pot efectua cercetări tehnice privind percepția vizuală a mașinilor, percepția auditivă a mașinilor, inspecția roboților și alte aspecte și pot efectua practici tehnice privind înlocuirea mașinilor de inspecție; În ceea ce privește operarea intensivă a centralei electrice, este necesar să se efectueze cercetări și practici privind tehnologia de monitorizare centralizată a unei singure persoane și a mai multor centrale pentru a rezolva eficient problema lipsei de resurse umane la serviciu cauzată de dezvoltarea centralelor electrice cu acumulare prin pompare.
Miniaturizarea stocării prin pompare și funcționarea integrată a complementării multienergiei sunt generate de consumul unui număr mare de surse noi de energie distribuite. O caracteristică remarcabilă a noului sistem energetic este existența unui număr mare de surse noi de energie la scară mică, dispersate în diverse zone ale rețelei, care funcționează în rețeaua de joasă tensiune. Pentru a absorbi și utiliza cât mai mult posibil aceste surse noi de energie distribuite și pentru a atenua eficient congestia energiei din rețeaua electrică mare, este necesar să se construiască unități de stocare prin pompare distribuite în apropierea noilor surse de energie distribuite, pentru a realiza stocarea locală, consumul și utilizarea energiei noi prin intermediul rețelelor electrice de joasă tensiune. Prin urmare, este necesar să se rezolve problemele de miniaturizare a stocării prin pompare și funcționarea integrată a complementării multienergiei.
Este necesar ca inginerii și tehnicienii să desfășoare cercetări aprofundate privind selecția amplasamentului, proiectarea și fabricarea, strategia de control și aplicarea integrată a mai multor tipuri de centrale electrice distribuite cu acumulare prin pompare, inclusiv unități mici reversibile de acumulare prin pompare, funcționarea coaxială independentă a pompelor și turbinelor, funcționarea în comun a centralelor hidroelectrice mici și a stațiilor de pompare etc.; În același timp, se efectuează cercetări și demonstrații de proiecte privind tehnologia de funcționare integrată a acumulării prin pompare, a energiei eoliene, luminoase și hidroelectrice pentru a propune soluții tehnice pentru explorarea eficienței energetice și a interacțiunii economice în noul sistem energetic.
Problema „sufocării” tehnice a unităților de stocare prin pompare cu viteză variabilă, adaptate rețelei electrice cu elasticitate ridicată. Unitățile de stocare prin pompare cu viteză variabilă au caracteristici precum răspuns rapid la reglarea frecvenței primare, forță de intrare reglabilă în condițiile de funcționare a pompei și funcționarea unității la curba optimă, precum și răspuns sensibil și moment de inerție ridicat. Pentru a reduce eficient caracterul aleatoriu și volatilitatea rețelei electrice, pentru a regla și absorbi mai precis excesul de putere generat de noua energie atât la generare, cât și la utilizator și pentru a controla mai bine echilibrul de sarcină al rețelei electrice cu elasticitate ridicată și interactivitate, este necesară creșterea proporției unităților cu viteză variabilă în rețeaua electrică. Cu toate acestea, în prezent, majoritatea tehnologiilor cheie ale unităților de pompare și stocare a apei cu viteză variabilă sunt încă în mâinile producătorilor străini, iar problema „sufocării” tehnice trebuie rezolvată.
Pentru a realiza controlul independent al tehnologiilor de bază, este necesară concentrarea cercetării științifice și a forțelor tehnice interne pentru a realiza în profunzime proiectarea și dezvoltarea motoarelor generatoare cu viteză variabilă și a turbinelor pompelor, dezvoltarea de strategii și dispozitive de control pentru convertoarele de excitație de curent alternativ, dezvoltarea de strategii și dispozitive de control coordonate pentru unitățile cu viteză variabilă, cercetarea strategiilor de control al regulatorului de viteză pentru unitățile cu viteză variabilă, cercetarea procesului de conversie a condițiilor de funcționare și a strategiilor de control integrate pentru unitățile cu viteză variabilă, realizarea completă a proiectării și fabricării localizate și a aplicațiilor demonstrative inginerești pentru unități mari cu viteză variabilă.
Data publicării: 09 decembrie 2022
