Чтобы помочь достичь цели «углеродного пика, углеродной нейтрализации» и построить новую энергосистему, China Southern Power Grid Corporation четко предложила в основном построить новую энергосистему в южном регионе к 2030 году и полностью построить новую энергосистему к 2060 году. В этом процессе мы будем энергично развивать гидроаккумулирование. Планируется увеличить установленную мощность на 6 миллионов киловатт, 15 миллионов киловатт и 15 миллионов киловатт соответственно в периоды «четырнадцатой, пятнадцатой и шестнадцатой пятилеток». Мы будем стремиться достичь около 44 миллионов киловатт мощности гидроаккумулирования в южном регионе к 2035 году, что сделает его новым типом балансировщика нарушений энергосистемы, балансировщика нагрузки и стабилизатора электросети.
Источник: официальный аккаунт WeChat «China Energy Media Intelligent Manufacturing»
Автор: Пэн Юйминь, Научно-исследовательский институт хранения энергии компании China Southern Power Grid, сглаживание пиков и частотная модуляция Power Generation Co., Ltd.
Основные характеристики новой энергосистемы
В новой энергосистеме доминирует чистая энергия, и доля новой энергии в потреблении энергии будет продолжать расти, постепенно формируя форму использования энергии с новой энергией, гидроэнергетикой, атомной энергетикой в качестве основной формы выработки электроэнергии. Доля потребления ископаемой энергии будет постепенно сокращаться для достижения цели по нулевому выбросу углерода, а оставшаяся установленная мощность ископаемой энергии будет использоваться в качестве резервного источника питания новой энергосистемы. В новой энергосистеме новая энергия будет подключена к электросети централизованно и распределенно. С точки зрения централизованного доступа южный регион стремится достичь наземной ветровой энергии более 24 миллионов киловатт, морской ветровой энергии более 20 миллионов киловатт и фотоэлектрического доступа более 56 миллионов киловатт к 2025 году. С точки зрения распределенного доступа распределенные источники энергии с небольшой мощностью, низким уровнем напряжения сети доступа и возможностью потребления поблизости будут построены в различных регионах в соответствии с местными условиями.
В новой энергосистеме с новой энергией в качестве основного тела фактическая выработка нового энергетического оборудования для генерации электроэнергии в значительной степени зависит от метеорологической среды, которая имеет очевидные характеристики случайности, волатильности и прерывистости. Широкое применение замещения электроэнергии, бытового оборудования для хранения энергии и умного дома заставляет нагрузку на сторону пользователя развиваться в диверсифицированном и интерактивном направлении, а пользовательский терминал входит в новый режим, который является как потребителем, так и производителем. Новая энергосистема с новой энергией в качестве основного тела представляет «двойные высокие» характеристики высокой доли новой энергии и высокой доли силового электронного оборудования. Чтобы справиться с крупномасштабными колебаниями новой энергии и различными экстремальными ситуациями, необходимо сопоставить установленную мощность гидроаккумулирования с соответствующим масштабом в соответствии с установленной мощностью и масштабом выработки новой энергии. Когда выработка новой энергии является ненормальной, гидроаккумулирование должно поддерживать состояние новой энергосистемы сети в максимально возможной степени и предотвращать преобразование новой энергосистемы в традиционную энергосистему. Поэтому разработка и строительство гидроаккумулирующих электростанций будет происходить более быстрыми и масштабными темпами.
Проблемы и меры противодействия быстрому и масштабному развитию гидроаккумулирования
Быстрое и масштабное развитие и строительство вызвали проблемы безопасности, качества и нехватки персонала. Для того чтобы удовлетворить строительные потребности новой энергосистемы, каждый год утверждается строительство ряда гидроаккумулирующих электростанций. Требуемый период строительства также был значительно сокращен с 8-10 лет до 4-6 лет. Быстрое развитие и строительство проекта неизбежно вызовет проблемы безопасности, качества и нехватки персонала.
Для решения ряда проблем, вызванных быстрым развитием и строительством проектов, подразделения по строительству и управлению проектами должны сначала провести технические исследования и практику по механизации и интеллекту гражданского строительства гидроаккумулирующих электростанций. Технология TBM (туннельно-проходческая машина) внедряется для выемки большого количества подземных пещер, а оборудование TBM разрабатывается в сочетании с характеристиками гидроаккумулирующей электростанции, и формулируется техническая схема строительства. С учетом различных сценариев эксплуатации, таких как выемка грунта, отгрузка, поддержка и перевернутая арка во время гражданского строительства, была разработана поддерживающая схема применения для всего процесса механизированного и интеллектуального строительства, и были проведены исследования по таким темам, как интеллектуальная работа отдельного технологического оборудования, автоматизация всей системы строительства процесса, оцифровка информации о строительстве оборудования, беспилотное строительство механического оборудования с дистанционным управлением, интеллектуальный анализ восприятия качества строительства и т. д. Разрабатывать различное механизированное и интеллектуальное строительное оборудование и системы.
С точки зрения механизации и интеллекта в машиностроении и электротехнике мы можем проанализировать потребность в применении и возможности механизации и интеллекта с точки зрения сокращения числа операторов, повышения эффективности работы, снижения производственных рисков и т. д., а также разработать различное механическое и электротехническое строительное оборудование и системы механизации и интеллекта для различных сценариев эксплуатации установки механического и электрического оборудования.
Кроме того, технология трехмерного инженерного проектирования и моделирования может также использоваться для предварительного изготовления и моделирования некоторых объектов и оборудования, что позволяет не только заранее выполнить часть работ, сократить сроки строительства на месте, но и заранее провести функциональную приемку и контроль качества, эффективно повышая уровень управления качеством и безопасностью.
Масштабная эксплуатация электростанции вызывает проблему надежной эксплуатации, разумного и интенсивного спроса. Масштабная эксплуатация гидроаккумулирующих электростанций вызовет такие проблемы, как высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, нехватка персонала и т. д. Для снижения затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание ключевым моментом является повышение надежности эксплуатации гидроаккумулирующих установок; Для решения проблемы нехватки персонала необходимо реализовать разумное и интенсивное управление эксплуатацией электростанции.
Для повышения эксплуатационной надежности агрегата, с точки зрения выбора типа оборудования и проектирования, техническим специалистам необходимо глубоко обобщить практический опыт проектирования и эксплуатации гидроаккумулирующих электростанций, провести оптимизационное проектирование, выбор типа и исследование стандартизации соответствующих подсистем оборудования гидроаккумулирующих электростанций и обновлять их итеративно в соответствии с опытом ввода оборудования в эксплуатацию, устранения неисправностей и технического обслуживания. С точки зрения производства оборудования, традиционные гидроаккумулирующие установки все еще имеют некоторые ключевые технологии производства оборудования в руках иностранных производителей. Необходимо провести локализационные исследования этого «дроссельного» оборудования и интегрировать в них многолетний опыт эксплуатации и технического обслуживания и стратегии, чтобы эффективно улучшить качество продукции и эксплуатационную надежность этого ключевого основного оборудования. С точки зрения мониторинга работы оборудования техническим специалистам необходимо систематически формулировать стандарты конфигурации элементов мониторинга состояния оборудования с точки зрения наблюдаемости и измеримости состояния оборудования, проводить глубокие исследования стратегий управления оборудованием, стратегий мониторинга состояния и методов оценки работоспособности на основе требований внутренней безопасности, создавать интеллектуальную платформу анализа и раннего оповещения для мониторинга состояния оборудования, заблаговременно обнаруживать скрытые опасности в оборудовании и своевременно осуществлять раннее оповещение.
Для реализации интеллектуального и интенсивного управления работой электростанции техническим специалистам необходимо провести исследование в области автоматического управления оборудованием или технологии одной ключевой операции с точки зрения управления и эксплуатации оборудования, чтобы реализовать полностью автоматический запуск и остановку, а также регулирование нагрузки блока без вмешательства персонала, а также реализовать последовательность операций и многомерное интеллектуальное подтверждение, насколько это возможно; В отношении проверки оборудования технические специалисты могут провести технические исследования в области восприятия машинного зрения, слухового восприятия машин, проверки роботов и других аспектов, а также провести техническую практику по замене инспекционных машин; В отношении интенсивной эксплуатации электростанции необходимо провести исследование и практику в области технологии централизованного мониторинга одним человеком и несколькими установками, чтобы эффективно решить проблему нехватки дежурных кадров, вызванную развитием гидроаккумулирующих электростанций.
Миниатюризация гидроаккумулирующих станций и интегрированная работа многоэнергетического дополнения, вызванная потреблением большого количества распределенных новых источников энергии. Примечательной особенностью новой энергосистемы является то, что существует большое количество маломасштабных новых источников энергии, разбросанных в различных областях сети, работающих в низковольтной сети. Чтобы максимально поглотить и использовать эти распределенные новые источники энергии и эффективно снизить перегрузку большой энергосистемы, необходимо построить распределенные гидроаккумулирующие установки вблизи распределенных новых источников энергии, чтобы реализовать локальное хранение, потребление и использование новой энергии через низковольтные электросети. Поэтому необходимо решить проблемы миниатюризации гидроаккумулирующих станций и интегрированной работы многоэнергетического дополнения.
Инженерам и техникам необходимо активно проводить исследования по выбору площадки, проектированию и производству, стратегии управления и комплексному применению различных типов распределенных гидроаккумулирующих электростанций, включая малые реверсивные гидроаккумулирующие установки, коаксиальную независимую работу насосов и турбин, совместную работу малых гидроэлектростанций и насосных станций и т. д. В то же время проводятся исследования и демонстрация проектов по технологии комплексной эксплуатации гидроаккумулирующих и ветро-, свето- и гидроэлектростанций с целью предложения технических решений для изучения энергоэффективности и экономического взаимодействия в новой энергосистеме.
Проблема технического «засорения» насосных станций с переменной скоростью, адаптированных к высокоэластичной энергосистеме. Насосные станции с переменной скоростью обладают характеристиками быстрого реагирования на регулирование первичной частоты, регулируемой входной силы в условиях работы насоса и работы агрегата на оптимальной кривой, а также чувствительной реакцией и высоким моментом инерции. Для того чтобы эффективно сдерживать хаотичность и волатильность энергосистемы, более точно регулировать и поглощать избыточную мощность, вырабатываемую новой энергией на стороне генерации и стороне потребителя, и лучше контролировать баланс нагрузки высокоэластичной и интерактивной энергосистемы, необходимо увеличить долю насосных станций с переменной скоростью в энергосистеме. Однако в настоящее время большинство ключевых технологий насосных и аккумулирующих установок с переменной скоростью все еще находятся в руках иностранных производителей, и проблема технического «засорения» должна быть решена.
Для реализации независимого управления ключевыми базовыми технологиями необходимо сосредоточить отечественные научно-исследовательские и технические силы на глубоком проектировании и разработке двигателей-генераторов с регулируемой скоростью и насосных турбин, разработке стратегий и устройств управления для преобразователей возбуждения переменного тока, разработке стратегий и устройств координированного управления для агрегатов с регулируемой скоростью, исследовании стратегий управления регулятором для агрегатов с регулируемой скоростью, исследовании процесса преобразования рабочего состояния и интегрированных стратегий управления для агрегатов с регулируемой скоростью, реализации полной локализации проектирования и производства, а также демонстрационного применения инжиниринга крупных агрегатов с регулируемой скоростью.
Время публикации: 09-дек-2022
