Гидроаккумулирующие электростанции являются наиболее широко используемой и зрелой технологией в области крупномасштабного хранения энергии, а установленная мощность таких станций может достигать гигаваттного уровня. В настоящее время гидроаккумулирующие электростанции имеют наиболее развитые масштабы в мире.
Гидроаккумулирующие электростанции обладают зрелой и стабильной технологией, а также высокими комплексными преимуществами. Они часто используются для сглаживания пиковых нагрузок и в качестве резервных источников энергии. Гидроаккумулирующие электростанции являются наиболее распространенной и зрелой технологией в крупномасштабном хранении энергии, а установленная мощность таких станций может достигать гигаваттного уровня.
Согласно неполным статистическим данным Профессионального комитета по системам хранения энергии Китайской ассоциации энергетических исследований, в настоящее время наиболее зрелой и имеющей наибольшую установленную мощность в мире является гидроаккумулирующая электростанция. К 2019 году мировая мощность систем хранения энергии достигла 180 миллионов кВт, а установленная мощность гидроаккумулирующих электростанций превысила 170 миллионов кВт, что составляет 94% от общего мирового объема систем хранения энергии.
Гидроаккумулирующая электростанция использует энергию, вырабатываемую при низкой нагрузке энергосистемы, для перекачки воды на возвышенность для хранения, а в период пиковой нагрузки — для выработки электроэнергии. Когда нагрузка низкая, гидроаккумулирующая электростанция является потребителем; при пиковой нагрузке она выступает в роли электростанции.
Блок гидроаккумулирующей электростанции выполняет две основные функции: перекачку воды и выработку электроэнергии. В пиковые периоды нагрузки энергосистемы блок работает как гидравлическая турбина. Открытие направляющих лопаток гидравлической турбины регулируется с помощью регулятора для преобразования потенциальной энергии воды в механическую энергию вращения блока, а затем механическая энергия преобразуется в электрическую энергию с помощью генератора;
Когда нагрузка на энергосистему низкая, насос используется в качестве водяного насоса. Электрическая энергия в точке низкого напряжения используется для перекачивания воды из нижнего резервуара в верхний. Благодаря автоматической регулировке системы регулятора, открытие направляющих лопаток автоматически регулируется в зависимости от напора насоса, и электрическая энергия преобразуется в потенциальную энергию воды для хранения.
Гидроаккумулирующая электростанция в основном отвечает за сглаживание пиковых нагрузок, частотную модуляцию, аварийное резервирование и запуск энергосистемы после отключения электроэнергии, что позволяет улучшить и сбалансировать нагрузку энергосистемы, повысить качество электроснабжения и экономическую эффективность энергосистемы, а также является опорой, обеспечивающей безопасную, экономичную и стабильную работу энергосети. В контексте безопасной эксплуатации энергосистемы гидроаккумулирующая электростанция известна как «стабилизатор», «регулятор» и «балансировщик».
В мире наблюдается тенденция развития гидроаккумулирующих электростанций: высокий напор, большая мощность и высокая скорость потока. Высокий напор означает, что установка развивается в направлении более высокого напора. Большая мощность означает, что мощность отдельной установки увеличивается. Высокая скорость потока означает, что установка использует более высокую удельную скорость потока.
Структура и характеристики
Основные здания гидроаккумулирующей электростанции обычно включают верхнее и нижнее водохранилища, систему водоотведения, машинный зал и другие специальные постройки. По сравнению с традиционными гидроэлектростанциями, гидротехнические сооружения гидроаккумулирующих электростанций имеют следующие основные характеристики:
Имеется два водохранилища. По сравнению с обычными гидроэлектростанциями с той же установленной мощностью, емкость водохранилищ гидроаккумулирующих электростанций обычно невелика.
Уровень воды в водохранилище сильно меняется, часто поднимаясь и опускаясь. Для решения задачи сглаживания пиков и заполнения провалов в энергосистеме суточные колебания уровня воды в водохранилищах гидроаккумулирующих электростанций обычно велики, как правило, более 10–20 м, а на некоторых гидроэлектростанциях достигают 30–40 м, при этом скорость изменения уровня воды в водохранилище высока и обычно составляет 5–8 м/ч, а иногда и 8–10 м/ч.
Требования к противофильтрационной защите водохранилища высоки. Если гидроэлектростанция с насосной системой хранения теряет много воды из-за утечек из верхнего водохранилища, выработка электроэнергии на станции снизится. Поэтому требования к противофильтрационной защите водохранилища высоки. В то же время, для предотвращения ухудшения гидрогеологических условий в районе проекта, ущерба от утечек и концентрированных утечек, вызванных просачиванием воды, предъявляются также более высокие требования к противофильтрационной защите водохранилища.
Высокий напор воды. Напор воды в гидроаккумулирующих электростанциях, как правило, высок и составляет в основном 200–800 метров. Гидроаккумулирующая электростанция Цзиси с общей установленной мощностью 1,8 млн кВт является первым в Китае проектом с напором 650 метров, а гидроаккумулирующая электростанция Дуньхуа с общей установленной мощностью 1,4 млн кВт — первым в Китае проектом с напором 700 метров. С непрерывным развитием технического уровня гидроаккумулирующих электростанций количество высоконапорных и крупномасштабных гидроэлектростанций в Китае будет постоянно расти.
Высота установки энергоблока невелика. Для преодоления влияния плавучести и фильтрации на машинное отделение, в последние годы в крупных гидроаккумулирующих электростанциях, строящихся как в стране, так и за рубежом, чаще всего используется форма подземного машинного отделения.
Дата публикации: 25 апреля 2022 г.
