Гидроаккумулирование является наиболее широко используемой и зрелой технологией в крупномасштабном хранении энергии, а установленная мощность электростанций может достигать гигаватт. В настоящее время наиболее зрелым и крупнейшим установленным хранилищем энергии в мире является гидроаккумулирование.
Технология гидроаккумулирования является зрелой и стабильной, с высокими комплексными преимуществами и часто используется для пикового регулирования и резервирования. Гидроаккумулирование является наиболее широко используемой и зрелой технологией в крупномасштабном хранении энергии, а установленная мощность электростанций может достигать гигаватт.
Согласно неполной статистике Комитета специалистов по хранению энергии Китайской ассоциации энергетических исследований, гидроаккумулирующие электростанции в настоящее время являются наиболее зрелым и крупнейшим установленным хранилищем энергии в мире. По состоянию на 2019 год мировая оперативная мощность хранения энергии достигла 180 миллионов киловатт, а установленная мощность энергии гидроаккумулирующих электростанций превысила 170 миллионов киловатт, что составляет 94% от общего объема хранения энергии в мире.
Гидроаккумулирующие электростанции используют электроэнергию, вырабатываемую в период низкой нагрузки энергосистемы, для перекачивания воды в высокое место для хранения и выпуска воды для выработки электроэнергии в периоды пиковой нагрузки. Когда нагрузка низкая, потребителем является гидроаккумулирующая электростанция; когда нагрузка пиковая, она становится электростанцией.
Гидроаккумулирующий агрегат имеет две основные функции: перекачивание воды и выработка электроэнергии. Агрегат работает как водяная турбина, когда нагрузка энергосистемы достигает пика. Открытие направляющего аппарата водяной турбины регулируется через систему регулятора, и потенциальная энергия воды преобразуется в механическую энергию вращения агрегата, а затем механическая энергия преобразуется в электрическую энергию через генератор;
Когда нагрузка на энергосистему низкая, водяной насос используется для перекачивания воды из нижнего резервуара в верхний резервуар. Благодаря автоматической регулировке системы регулятора, отверстие направляющей лопатки автоматически регулируется в соответствии с подъемом насоса, а электрическая энергия преобразуется в потенциальную энергию воды и сохраняется.
Гидроаккумулирующие электростанции в основном отвечают за пиковое регулирование, регулирование частоты, аварийное резервирование и пуск энергосистемы из черного состояния, что может улучшить и сбалансировать нагрузку энергосистемы, улучшить качество электроснабжения и экономические выгоды энергосистемы, а также являются основой для обеспечения безопасной, экономичной и стабильной работы энергосистемы. Гидроаккумулирующие электростанции известны как «стабилизаторы», «регуляторы» и «балансиры» в безопасной работе энергосистем.
Тенденция развития мировых гидроаккумулирующих электростанций - высокий напор, большая мощность и высокая скорость. Высокий напор означает, что агрегат развивает более высокий напор, большая мощность означает, что мощность одного агрегата непрерывно увеличивается, а высокая скорость означает, что агрегат принимает более высокую удельную скорость.
Структура и характеристики электростанции
К основным сооружениям гидроаккумулирующей электростанции обычно относятся: верхний водоем, нижний водоем, система подачи воды, мастерская и другие специальные здания. По сравнению с обычными гидроэлектростанциями гидротехнические сооружения гидроаккумулирующих электростанций имеют следующие основные характеристики:
Существуют верхние и нижние водохранилища. По сравнению с обычными гидроэлектростанциями с той же установленной мощностью, емкость водохранилища гидроаккумулирующих электростанций обычно относительно невелика.
Уровень воды в водохранилище сильно колеблется и часто поднимается и опускается. Для того чтобы выполнить задачу пикового сглаживания и заполнения долин в энергосистеме, суточные колебания уровня воды в водохранилище гидроаккумулирующей электростанции обычно относительно велики, как правило, превышают 10-20 метров, а на некоторых электростанциях достигают 30-40 метров, а скорость изменения уровня воды в водохранилище относительно высока, как правило, достигая 5 ~ 8 м/ч и даже 8 ~ 10 м/ч.
Требования к предотвращению просачивания водохранилища высоки. Если чистая гидроаккумулирующая электростанция вызывает большие потери воды из-за просачивания верхнего водохранилища, выработка электроэнергии электростанцией будет снижена. В то же время, чтобы предотвратить ухудшение гидрогеологических условий в зоне проекта из-за просачивания воды, приводящее к повреждению просачивания и концентрированному просачиванию, также предъявляются более высокие требования к предотвращению просачивания водохранилища.
Напор воды высокий. Напор гидроаккумулирующей электростанции обычно высокий, в основном 200-800 метров. Гидроаккумулирующая электростанция Цзиси с общей установленной мощностью 1,8 миллиона киловатт является первым в моей стране проектом с напором 650 метров, а ГАЭС Дуньхуа с общей установленной мощностью 1,4 миллиона киловатт является первым в моей стране проектом с напором 700 метров. С непрерывным развитием технологии гидроаккумулирования количество высоконапорных, мощных электростанций в моей стране будет увеличиваться.
Установка установлена на небольшой высоте. Для того чтобы преодолеть влияние плавучести и просачивания на электростанцию, крупные гидроаккумулирующие электростанции, построенные в стране и за рубежом в последние годы, в основном принимают форму подземных электростанций.
Самая ранняя в мире гидроаккумулирующая электростанция — гидроаккумулирующая электростанция Нетра в Цюрихе, Швейцария, построенная в 1882 году. Строительство гидроаккумулирующих электростанций в Китае началось сравнительно поздно. Первый косоточный реверсивный блок был установлен в водохранилище Ганнань в 1968 году. Позднее, с быстрым развитием отечественной энергетики, установленная мощность атомной и тепловой энергетики быстро возросла, что потребовало оснащения энергосистемы соответствующими гидроаккумулирующими установками.
С 1980-х годов Китай начал активно строить крупные гидроаккумулирующие электростанции. В последние годы, с быстрым развитием экономики и энергетики моей страны, моя страна достигла плодотворных научных и технологических достижений в области автономности оборудования крупных гидроаккумулирующих установок.
К концу 2020 года установленная мощность гидроаккумулирующей электростанции моей страны составила 31,49 млн киловатт, увеличившись на 4,0% по сравнению с предыдущим годом. В 2020 году национальная мощность гидроаккумулирующей электростанции составила 33,5 млрд кВт·ч, увеличившись на 5,0% по сравнению с предыдущим годом; недавно добавленная мощность гидроаккумулирующей электростанции страны составила 1,2 млн кВт·ч. Гидроаккумулирующие электростанции моей страны, как находящиеся в производстве, так и строящиеся, занимают первое место в мире.
Государственная электросетевая корпорация Китая всегда придавала большое значение развитию гидроаккумулирования. В настоящее время Государственная электросетевая корпорация имеет 22 эксплуатируемые гидроаккумулирующие электростанции и 30 строящихся гидроаккумулирующих электростанций.
В 2016 году началось строительство пяти гидроаккумулирующих электростанций в Чжэньань, Шэньси, Джужун, Цзянсу, Цинъюань, Ляонин, Сямэнь, Фуцзянь и Фукан Синьцзяна;
В 2017 году началось строительство шести гидроаккумулирующих электростанций в уездах И провинции Хэбэй, Чжируй Внутренней Монголии, Нинхай провинции Чжэцзян, Цзиньюнь провинции Чжэцзян, Луонин провинции Хэнань и Пинцзян провинции Хунань;
В 2019 году началось строительство пяти гидроаккумулирующих электростанций в городах Фунин в Хэбэе, Цзяохэ в провинции Цзилинь, Цюцзян в Чжэцзяне, Вэйфан в Шаньдуне и Хами в Синьцзяне;
В 2020 году начнется строительство четырех гидроаккумулирующих электростанций в городах Шаньси Юаньцюань, Шаньси Хунюань, Чжэцзян Паньань и Шаньдун Тайань, этап II.
Первая в моей стране гидроаккумулирующая электростанция с полностью автономным оборудованием. В октябре 2011 года электростанция была успешно завершена, что свидетельствует о том, что моя страна успешно освоила основную технологию разработки оборудования гидроаккумулирующих установок.
В апреле 2013 года была официально введена в эксплуатацию гидроаккумулирующая электростанция Фуцзянь Сянью для выработки электроэнергии; в апреле 2016 года была успешно подключена к сети гидроаккумулирующая электростанция Чжэцзян Сянью единичной мощностью 375 000 киловатт. Автономное оборудование крупных гидроаккумулирующих установок в моей стране популяризировалось и применялось непрерывно.
Первая в моей стране гидроаккумулирующая электростанция с напором 700 метров. Общая установленная мощность составляет 1,4 миллиона киловатт. 4 июня 2021 года был введен в эксплуатацию первый блок для выработки электроэнергии.
В настоящее время ведется строительство гидроаккумулирующей электростанции с самой большой установленной мощностью в мире. Общая установленная мощность составляет 3,6 млн киловатт.
Гидроаккумулирующая установка имеет характеристики базовой, комплексной и общественной. Она может участвовать в регулирующих службах нового источника энергосистемы, сети, нагрузки и хранилищ, а комплексные преимущества более значительны. Она несет в себе безопасный стабилизатор питания энергосистемы, чистый низкоуглеродный балансировщик и высокую эффективность. Важная функция работающего регулятора.
Первая заключается в эффективном решении проблемы отсутствия надежной резервной мощности энергосистемы при проникновении большой доли новой энергии. С преимуществом регулирования пиковой мощности двойной мощности мы можем улучшить способность регулирования пиковой мощности большой мощности энергосистемы и облегчить проблему поставки пиковой нагрузки, вызванную нестабильностью новой энергии и пиковой нагрузкой, вызванной провалом. Трудности потребления, вызванные крупномасштабным развитием новой энергии в течение периода, могут лучше способствовать потреблению новой энергии.
Во-вторых, эффективно бороться с несоответствием между выходными характеристиками новой энергии и спросом на нагрузку, полагаясь на гибкую способность к регулировке быстрого реагирования, чтобы лучше адаптироваться к случайности и изменчивости новой энергии и удовлетворять спрос на гибкую регулировку, создаваемую новой энергией «в зависимости от погоды».
Третье - эффективное решение проблемы недостаточного момента инерции новой энергетической системы с высокой долей. Благодаря преимуществу высокого момента инерции синхронного генератора, он может эффективно повысить способность системы противостоять помехам и поддерживать стабильность частоты системы.
Четвертый — эффективное решение потенциального влияния на безопасность формы «двойной высоты» на новую энергосистему, принятие функции аварийного резервирования и реагирование на внезапные потребности в регулировке в любое время с возможностью быстрого пуска-останова и быстрого наращивания мощности. В то же время, как прерываемая нагрузка, она может безопасно снимать номинальную нагрузку насосного агрегата с миллисекундным откликом и улучшать безопасную и стабильную работу системы.
Пятый — эффективное решение высоких расходов на корректировку, вызванных крупномасштабным подключением к новой энергетической сети. С помощью разумных методов эксплуатации в сочетании с тепловой энергией для снижения выбросов углерода и повышения эффективности, сокращения отказа от ветра и света, содействия распределению мощностей и улучшения общей экономичности и чистой работы всей системы.
Усилить оптимизацию и интеграцию инфраструктурных ресурсов, координировать управление безопасностью, качеством и ходом реализации 30 строящихся проектов, активно продвигать механизированное строительство, интеллектуальное управление и стандартизированное строительство, оптимизировать сроки строительства и обеспечить, чтобы мощность гидроаккумулирующих станций превысила 20 миллионов киловатт в период «14-й пятилетки», а рабочая установленная мощность превысила 70 миллионов киловатт к 2030 году.
Второе — упорно работать над бережливым управлением. Усиление руководства по планированию, сосредоточение на цели «двойного углерода» и реализации стратегии компании, высококачественная подготовка плана развития «14-й пятилетки» для гидроаккумулирования. Научно оптимизировать предварительные рабочие процедуры проекта и продвигать технико-экономическое обоснование и утверждение проекта упорядоченным образом. Сосредоточившись на безопасности, качестве, сроках строительства и стоимости, энергично продвигать интеллектуальное управление и контроль, механизированное строительство и зеленое строительство инженерного строительства, чтобы гарантировать, что строящиеся проекты могут достичь выгод как можно скорее.
Углублять управление жизненным циклом оборудования, углублять исследования по обслуживанию энергосистем единиц, оптимизировать стратегию эксплуатации единиц и полностью обслуживать безопасную и стабильную работу энергосистемы. Углублять многомерное бережливое управление, ускорять построение современной интеллектуальной цепочки поставок, улучшать систему управления материалами, научно распределять капитал, ресурсы, технологии, данные и другие производственные факторы, энергично повышать качество и эффективность, а также всесторонне повышать эффективность управления и эффективность работы.
Третье — поиск прорывов в технологических инновациях. Углубленная реализация «Плана действий нового скачка» для научных и технологических инноваций, увеличение инвестиций в научные исследования и повышение способности независимых инноваций. Расширение применения технологии блоков переменной скорости, усиление технологических исследований и разработок 400-мегаваттных блоков большой мощности, ускорение строительства лабораторий моделей насосов и турбин и имитационных лабораторий, а также приложение всех усилий для создания независимой платформы научных и технологических инноваций.
Оптимизировать схему научных исследований и распределение ресурсов, усилить исследования по основной технологии гидроаккумулирования и стремиться преодолеть техническую проблему «застрявшей шеи». Углубить исследования по применению новых технологий, таких как «Big Cloud IoT Smart Chain», всесторонне развернуть строительство цифровых интеллектуальных электростанций и ускорить цифровую трансформацию предприятий.
Время публикации: 07-03-2022
