Prečerpávacia vodná elektráreň je najrozšírenejšou a najvyspelejšou technológiou vo veľkokapacitnom skladovaní energie a inštalovaný výkon elektrární môže dosiahnuť gigawatty. V súčasnosti je najvyspelejším a najväčším inštalovaným skladovaním energie na svete prečerpávacia vodná elektráreň.
Technológia prečerpávacích elektrární je vyspelá a stabilná, s vysokými komplexnými výhodami a často sa používa na reguláciu špičkového výkonu a zálohovanie. Prečerpávacie elektrárne sú najpoužívanejšou a najvyspelejšou technológiou vo veľkom meradle na skladovanie energie a inštalovaný výkon elektrární môže dosiahnuť gigawatty.
Podľa neúplných štatistík Výboru pre akumuláciu energie Čínskej asociácie pre energetický výskum je prečerpávacia vodná elektráreň v súčasnosti najvyspelejším a najväčším inštalovaným systémom na uskladnenie energie na svete. V roku 2019 dosiahla svetová prevádzková kapacita skladovania energie 180 miliónov kilowattov a inštalovaná kapacita prečerpávacích elektrární presiahla 170 miliónov kilowattov, čo predstavuje 94 % celkového svetového úložiska energie.
Prečerpávacie elektrárne využívajú elektrinu vyrobenú počas obdobia nízkeho zaťaženia energetickej sústavy na čerpanie vody na vyššie miesto na uskladnenie a na uvoľňovanie vody na výrobu elektriny počas období špičkového zaťaženia. Keď je zaťaženie nízke, užívateľom je prečerpávacia elektráreň; keď je zaťaženie špičkové, je to elektráreň.
Prečerpávacia vodná elektráreň má dve základné funkcie: čerpanie vody a výrobu elektriny. Jednotka pracuje ako vodná turbína, keď je zaťaženie energetickej sústavy na vrchole. Otvorenie rozvádzacej lopatky vodnej turbíny sa nastavuje pomocou regulačného systému a potenciálna energia vody sa premieňa na mechanickú energiu otáčania jednotky a potom sa mechanická energia prostredníctvom generátora premieňa na elektrickú energiu.
Keď je zaťaženie energetickej sústavy nízke, vodné čerpadlo sa používa na čerpanie vody zo spodnej nádrže do hornej nádrže. Prostredníctvom automatického nastavenia regulačného systému sa otvor vodiacej lopatky automaticky nastavuje podľa zdvihu čerpadla a elektrická energia sa premieňa na potenciálnu energiu vody a ukladá sa.
Prečerpávacie elektrárne sú zodpovedné najmä za reguláciu špičkového výkonu, reguláciu frekvencie, núdzové zálohovanie a štart z čierneho napätia v energetickej sústave, čo môže zlepšiť a vyvážiť zaťaženie energetickej sústavy, zlepšiť kvalitu dodávky energie a ekonomické výhody energetickej sústavy a je chrbticou pre zabezpečenie bezpečnej, ekonomickej a stabilnej prevádzky energetickej siete. Prečerpávacie elektrárne sú v rámci bezpečnej prevádzky energetických sietí známe ako „stabilizátory“, „regulátory“ a „vyvažovače“.
Trendom vývoja prečerpávacích elektrární na svete je vysoký spád, veľká kapacita a vysoká rýchlosť. Vysoký spád znamená, že jednotka dosahuje vyšší spád, veľká kapacita znamená, že kapacita jednej jednotky sa neustále zvyšuje a vysoká rýchlosť znamená, že jednotka dosahuje vyššiu špecifickú rýchlosť.
Štruktúra a charakteristiky elektrárne
Hlavné budovy prečerpávacej elektrárne zvyčajne zahŕňajú: hornú nádrž, dolnú nádrž, systém dodávky vody, dielňu a ďalšie špeciálne budovy. V porovnaní s konvenčnými vodnými elektrárňami majú hydraulické konštrukcie prečerpávacích elektrární tieto hlavné charakteristiky:
Existujú horné a dolné nádrže. V porovnaní s konvenčnými vodnými elektrárňami s rovnakou inštalovanou kapacitou je kapacita nádrží prečerpávacích elektrární zvyčajne relatívne malá.
Hladina vody v nádrži výrazne kolíše a často stúpa a klesá. Aby sa v elektrickej sieti dosiahla úloha vyrovnávania vrcholov a vypĺňania údolí, denné kolísanie hladiny vody v nádrži prečerpávacej elektrárne je zvyčajne relatívne veľké, zvyčajne presahuje 10 – 20 metrov a niektoré elektrárne dosahujú 30 – 40 metrov. Rýchlosť zmeny hladiny vody v nádrži je relatívne rýchla, zvyčajne dosahuje 5 – 8 m/h a dokonca 8 – 10 m/h.
Požiadavky na prevenciu priesakov z nádrže sú vysoké. Ak čisto prečerpávacia elektráreň spôsobí veľké straty vody v dôsledku priesakov z hornej nádrže, výroba energie elektrárne sa zníži. Zároveň sa kladú vyššie požiadavky aj na prevenciu priesakov z nádrže, aby sa zabránilo priesakom vody zo zhoršujúcich sa hydrogeologických podmienok v oblasti projektu, čo by viedlo k poškodeniu priesakom a koncentrovanému priesaku.
Spád vody je vysoký. Spád prečerpávacej elektrárne je vo všeobecnosti vysoký, väčšinou 200 – 800 metrov. Prečerpávacia elektráreň Jixi s celkovou inštalovanou kapacitou 1,8 milióna kilowattov je prvým projektom spádovej časti s dĺžkou 650 metrov v mojej krajine a prečerpávacia elektráreň Dunhua s celkovou inštalovanou kapacitou 1,4 milióna kilowattov je prvým projektom spádovej časti s dĺžkou 700 metrov v mojej krajine. S neustálym rozvojom technológie prečerpávacích elektrární sa počet vysokotlakových elektrární s veľkou kapacitou v mojej krajine bude zvyšovať.
Jednotka je inštalovaná v nízkej nadmorskej výške. Aby sa prekonal vplyv vztlaku a priesakov na elektráreň, veľké prečerpávacie elektrárne postavené v posledných rokoch doma aj v zahraničí väčšinou prijímajú podobu podzemných elektrární.
Najstaršou prečerpávacou elektrárňou na svete je prečerpávacia elektráreň Netra v Zürichu vo Švajčiarsku, postavená v roku 1882. Výstavba prečerpávacích elektrární v Číne sa začala pomerne neskoro. Prvá šikmá reverzibilná jednotka bola inštalovaná v nádrži Gangnan v roku 1968. Neskôr, s rýchlym rozvojom domáceho energetického priemyslu, sa inštalovaný výkon jadrovej a tepelnej energie rýchlo zvýšil, čo si vyžadovalo vybavenie energetickej sústavy zodpovedajúcimi prečerpávacími jednotkami.
Od 80. rokov 20. storočia Čína začala intenzívne budovať rozsiahle prečerpávacie elektrárne. V posledných rokoch, s rýchlym rozvojom hospodárstva a energetického priemyslu mojej krajiny, dosiahla moja krajina plodné vedecké a technologické úspechy v autonómii zariadení veľkých prečerpávacích elektrární.
Do konca roka 2020 bola inštalovaná kapacita prečerpávacích elektrární v mojej krajine 31,49 milióna kilowattov, čo predstavuje nárast o 4,0 % oproti predchádzajúcemu roku. V roku 2020 bola národná kapacita prečerpávacích elektrární na výrobu energie 33,5 miliardy kWh, čo predstavuje nárast o 5,0 % oproti predchádzajúcemu roku; novo pridaná kapacita prečerpávacích elektrární na výrobu energie v krajine bola 1,2 milióna kWh. Prečerpávacie elektrárne v mojej krajine, či už vo výrobe alebo vo výstavbe, sú na prvom mieste na svete.
Spoločnosť State Grid Corporation of China vždy prikladala veľký význam rozvoju prečerpávacích elektrární. V súčasnosti má State Grid v prevádzke 22 prečerpávacích elektrární a 30 prečerpávacích elektrární je vo výstavbe.
V roku 2016 sa začala výstavba piatich prečerpávacích elektrární v Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian a Fukang, Xinjiang;
V roku 2017 sa začala výstavba šiestich prečerpávacích elektrární v okrese Yi v Hebei, Zhirui vo Vnútornom Mongolsku, Ninghai v Zhejiang, Jinyun v Zhejiang, Luoning v Henane a Pingjiang v Hunane;
V roku 2019 sa začala výstavba piatich prečerpávacích elektrární vo Funing v Hebei, Jiaohe v Jilin, Qujiang v Zhejiang, Weifang v Shandong a Hami v Xinjiang;
V roku 2020 sa začne výstavba štyroch prečerpávacích elektrární v Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an a Shandong Tai'an Phase II.
prvá prečerpávacia elektráreň v mojej krajine s plne autonómnym blokovým vybavením. V októbri 2011 bola elektráreň úspešne dokončená, čo naznačuje, že moja krajina úspešne zvládla základnú technológiu vývoja zariadení pre prečerpávacie elektrárne.
V apríli 2013 bola oficiálne uvedená do prevádzky prečerpávacia elektráreň Fujian Xianyou na výrobu elektriny; v apríli 2016 bola prečerpávacia elektráreň Zhejiang Xianju s jednotkovou kapacitou 375 000 kilowattov úspešne pripojená k sieti. Autonómne zariadenia veľkých prečerpávacích elektrární sa v mojej krajine stali populárnymi a neustále sa používajú.
prvá prečerpávacia elektráreň v mojej krajine s výškou 700 metrov. Celková inštalovaná kapacita je 1,4 milióna kilowattov. 4. júna 2021 bol uvedený do prevádzky prvý blok na výrobu elektriny.
Prečerpávacia elektráreň s najväčším inštalovaným výkonom na svete je v súčasnosti vo výstavbe. Celkový inštalovaný výkon je 3,6 milióna kilowattov.
Prečerpávacia elektráreň má charakteristiky základnej, komplexnej a verejnej. Môže sa podieľať na regulačných službách nového zdroja energetickej sústavy, siete, záťaže a skladovacích prepojení a komplexné výhody sú výraznejšie. Nesie bezpečný stabilizátor napájania energetickej sústavy, čistý nízkouhlíkový vyvažovač a vysokoúčinnú dôležitú funkciu regulátora prevádzky.
Prvým je efektívne riešenie nedostatku spoľahlivej rezervnej kapacity energetickej sústavy pri prenikaní vysokého podielu novej energie. Vďaka výhode dvojitej regulácie špičkovej kapacity môžeme zlepšiť kapacitu regulácie špičkovej kapacity energetickej sústavy pri veľkom výkone a zmierniť problém so špičkovým zaťažením spôsobený nestabilitou novej energie a špičkovým zaťažením spôsobeným poklesom. Problémy so spotrebou spôsobené rozsiahlym rozvojom novej energie v danom období môžu lepšie podporiť spotrebu novej energie.
Druhým je efektívne riešiť nesúlad medzi výstupnými charakteristikami novej energie a dopytom po záťaži, spoliehajúc sa na flexibilnú schopnosť rýchlej reakcie, aby sa lepšie prispôsobili náhodnosti a volatilite novej energie a aby sa splnil dopyt po flexibilnom prispôsobení, ktorý prináša nová energia „v závislosti od počasia“.
Tretím je efektívne riešenie nedostatočného momentu zotrvačnosti vysokovýkonného nového energetického systému. Vďaka výhode vysokého momentu zotrvačnosti synchrónneho generátora sa môže efektívne zvýšiť odolnosť systému voči rušeniu a udržať sa stabilita frekvencie systému.
Štvrtým je efektívne riešiť potenciálny bezpečnostný vplyv „dvojitého vysokého“ typu na nový energetický systém, prevziať funkciu núdzového zálohovania a reagovať na náhle potreby úprav kedykoľvek pomocou rýchlych možností štartu a zastavenia a rýchleho zvyšovania výkonu. Zároveň ako prerušiteľná záťaž dokáže bezpečne odstrániť menovité zaťaženie čerpacej jednotky s milisekundovou odozvou a zlepšiť bezpečnú a stabilnú prevádzku systému.
Piatym cieľom je efektívne riešiť vysoké náklady na prispôsobenie sa, ktoré prináša rozsiahle nové pripojenia k energetickej sieti. Prostredníctvom rozumných prevádzkových metód v kombinácii s tepelnou energiou sa znížia emisie uhlíka a zvýši účinnosť, zníži sa miera opúšťania veternej a svetelnej energie, podporí sa alokácia kapacity a zlepší sa celková ekonomika a čistá prevádzka celého systému.
Posilniť optimalizáciu a integráciu infraštruktúrnych zdrojov, koordinovať riadenie bezpečnosti, kvality a pokroku 30 projektov vo výstavbe, dôrazne podporovať mechanizovanú výstavbu, inteligentné riadenie a štandardizovanú výstavbu, optimalizovať dobu výstavby a zabezpečiť, aby kapacita prečerpávacích vodných elektrární počas obdobia „14. päťročného plánu“ prekročila 20 miliónov kilowattov a prevádzková inštalovaná kapacita do roku 2030 prekročila 70 miliónov kilowattov.
Druhým je tvrdá práca na štíhlom riadení. Posilnenie plánovacieho poradenstva so zameraním na cieľ „dvojitého uhlíka“ a implementáciu stratégie spoločnosti, kvalitná príprava „14. päťročného“ rozvojového plánu pre prečerpávaciu vodnú energiu. Vedecká optimalizácia predbežných pracovných postupov projektu a riadne napredovanie v štúdii uskutočniteľnosti a schvaľovaní projektu. So zameraním na bezpečnosť, kvalitu, dobu výstavby a náklady dôrazná podpora inteligentného riadenia a kontroly, mechanizovanej výstavby a zelenej výstavby inžinierskych stavieb s cieľom zabezpečiť, aby rozostavané projekty mohli čo najskôr dosiahnuť výhody.
Prehĺbiť riadenie životného cyklu zariadení, prehĺbiť výskum v oblasti služieb jednotiek v elektrickej sieti, optimalizovať prevádzkovú stratégiu jednotiek a plne slúžiť bezpečnej a stabilnej prevádzke elektrickej siete. Prehĺbiť viacrozmerné štíhle riadenie, urýchliť výstavbu moderného inteligentného dodávateľského reťazca, zlepšiť systém riadenia materiálov, vedecky alokovať kapitál, zdroje, technológie, údaje a ďalšie výrobné faktory, dôrazne zlepšiť kvalitu a efektívnosť a komplexne zlepšiť efektívnosť riadenia a prevádzkovú efektívnosť.
Tretím cieľom je hľadať prelomové riešenia v technologických inováciách. Dôkladná implementácia „Akčného plánu nového skoku vpred“ pre vedecké a technologické inovácie, zvýšenie investícií do vedeckého výskumu a zlepšenie schopnosti nezávislých inovácií. Zvýšenie využívania technológie jednotiek s premenlivou rýchlosťou, posilnenie technologického výskumu a vývoja 400-megawattových veľkokapacitných jednotiek, urýchlenie výstavby modelových laboratórií čerpadiel a turbín a simulačných laboratórií a vynaloženie maximálneho úsilia na vybudovanie nezávislej platformy pre vedecké a technologické inovácie.
Optimalizovať rozloženie vedeckého výskumu a alokáciu zdrojov, posilniť výskum základnej technológie prečerpávacej elektrárne a snažiť sa prekonať technický problém „zaseknutého krku“. Prehĺbiť výskum aplikácie nových technológií, ako je „Big Cloud IoT Smart Chain“, komplexne nasadiť výstavbu digitálnych inteligentných elektrární a urýchliť digitálnu transformáciu podnikov.
Čas uverejnenia: 7. marca 2022
