Mám priateľa, ktorý je v najlepších rokoch a je veľmi zdravý. Aj keď som od teba už mnoho dní nepočul, dúfam, že to bude v poriadku. Dnes som ho náhodou stretol, ale vyzeral veľmi vyčerpane. Nemohol som si pomôcť a robil som si o neho starosti. Išiel som sa ho opýtať na podrobnosti.
Vzdychol si a pomaly povedal: „Nedávno som sa zaľúbil do jedného dievčaťa.“ Dá sa povedať, že „krásne úsmevy a krásne oči“ ma dojímajú. Rodičia doma sú však stále v triede a majú pochybnosti, takže ich už dlho neprijali. „Môj opasok sa rozširuje a nebudem to ľutovať a budem vychudnutý pre Irak,“ čo ma dnes núti cítiť sa takto. Vždy viem, že máš veľa vedomostí. Teraz, keď ste sa dnes predurčení stretnúť, chcel by som ťa požiadať o pomoc personálu. Ak je osud určený prírodou, keďže bolo splnených Šesť obradov, obe priezviská sa zosobášia a uzavrú zmluvu v jednom dome. Dobrý vzťah nikdy neskončí, zhodný s rovnakým menom. S prísľubom bielej hlavy napíš Hongjianovi, aby sa spojenectvo červených listov mohlo zaznamenať na mandarínkovníku. Ak existuje nejaká disharmónia, mali by sme tiež „vyriešiť krivdu a rozviazať uzol, nieto ešte sa navzájom nenávidieť; jeden sa rozíde a druhý odpustí a každý bude šťastný.“ Mimochodom, toto dievča má dvojité meno pre čerpanie vody a dvojité meno pre skladovanie energie.
Po tom, čo som si toto vypočul, sa vôbec nehnevám. Je zrejmé, že to bol váš vedúci, kto vás požiadal, aby ste posúdili, či má prečerpávacia elektráreň investičnú hodnotu, ale vy ste povedali, že je to také svieže a kultivované. „Dobré manželstvo tvorí príroda a dobrý pár tvorí príroda.“ O pocitoch nemôžem povedať nič. Ale pokiaľ ide o prečerpávacie elektrárne, práve som sa jedného vysokopostaveného pracovníka opýtal na systém hodnotenia „päťrozmernej integrácie“ po stavebnej praxi viac ako 100 projektov prečerpávacích elektrární. Sú to geografická poloha, stavebné podmienky, vonkajšie podmienky, technický návrh a ekonomické ukazovatele. Ak chcete, len si ma vypočujte.
1. Geografická poloha
V realitnom priemysle existuje staré príslovie, že „lokacia, lokacia, lokacia“ je „lokacia, lokacia alebo lokacia“. Toto slávne príslovie z Wall Street sa rozšírilo po tom, čo ho citoval Li Ka-shing.
Pri komplexnom hodnotení projektov prečerpávacích elektrární je geografická poloha tiež na prvom mieste. Funkčná orientácia prečerpávacích elektrární slúži najmä na energetickú sieť alebo na rozvoj nových veľkých energetických základní. Preto je geografická poloha prečerpávacích elektrární určená najmä v dvoch bodoch: jeden je blízko centra odberu a druhý je blízko novej energetickej základne.
V súčasnosti sa väčšina prečerpávacích elektrární, ktoré boli postavené alebo sú vo výstavbe v Číne, nachádza v centre odberu elektrickej siete, kde sa nachádzajú. Napríklad prečerpávacia elektráreň Guangzhou (2,4 milióna kilowattov) je vzdialená 90 kilometrov od Guangzhou, prečerpávacia elektráreň Ming Tombs (0,8 milióna kilowattov) je vzdialená 40 kilometrov od Pekingu, prečerpávacia elektráreň Tianhuangping (1,8 milióna kilowattov) je vzdialená 57 kilometrov od Chang-čou a prečerpávacia elektráreň Shenzhen (1,2 milióna kilowattov) sa nachádza v mestskej oblasti Shenzhen.
Okrem toho, aby sa uspokojili potreby rýchleho rozvoja novej energie, integrovaného rozvoja vodných zdrojov a scenérie a rozvoja novej energetickej základne v púšti a púšti Gobi, je možné v blízkosti novej energetickej základne naplánovať aj novú várku prečerpávacích elektrární. Napríklad prečerpávacie elektrárne, ktoré sa v súčasnosti plánujú v Sin-ťiangu, Kan-su, Šen-si, Vnútornom Mongolsku, Šan-si a ďalších miestach, okrem uspokojenia potrieb miestnej elektrickej siete slúžia najmä na poskytovanie nových energetických služieb.
Prvým bodom komplexného hodnotenia prečerpávacej elektrárne je teda zistiť, kde sa pôvodne zrodila. Vo všeobecnosti by sa prečerpávacia elektráreň mala riadiť princípom decentralizovanej distribúcie so zameraním na distribúciu v blízkosti centra zaťaženia siete a novej oblasti koncentrácie energie. Okrem toho by sa mala uprednostniť aj oblasť bez prečerpávacích elektrární, ak sú k dispozícii dobré zdroje.
2. Stavebné podmienky
1. Topografické podmienky
Analýza topografických podmienok zahŕňa najmä výšku hladiny, pomer vzdialenosti k výške a prirodzenú efektívnu akumulačnú kapacitu horných a dolných nádrží. Energia uložená v prečerpávacej vodnej nádrži je v podstate gravitačná potenciálna energia vody, ktorá sa rovná súčinu výškového rozdielu a tiaže vody v nádrži. Aby sa teda akumulovala rovnaká energia, je potrebné buď zväčšiť výškový rozdiel medzi hornou a dolnou nádržou, alebo zvýšiť regulovanú akumulačnú kapacitu hornej a dolnej prečerpávacej vodnej nádrže.
Ak sú splnené podmienky, je vhodnejšie mať väčší výškový rozdiel medzi hornou a dolnou nádržou, čo môže zmenšiť veľkosť hornej a dolnej nádrže a veľkosť zariadenia a elektromechanického vybavenia a znížiť investície do projektu. Avšak vzhľadom na súčasnú úroveň výroby prečerpávacích elektrární bude príliš veľký výškový rozdiel viesť aj k väčším ťažkostiam pri výrobe jednotiek, takže čím väčší, tým lepší. Podľa inžinierskych skúseností je všeobecný spád medzi 400 a 700 m. Napríklad menovitý spád prečerpávacej elektrárne Ming Tombs je 430 m; menovitý spád prečerpávacej elektrárne Xianju je 447 m; menovitý spád prečerpávacej elektrárne Tianchi je 510 m; menovitý spád prečerpávacej elektrárne Tianhuangping je 526 m; menovitý spád prečerpávacej elektrárne Xilongchi je 640 m; menovitý spád prečerpávacej elektrárne Dunhua je 655 m. V súčasnosti má prečerpávacia elektráreň Changlongshan najvyšší spád 710 m, ktorý bol postavený v Číne; najvyšší spád zo stavenej prečerpávacej elektrárne je prečerpávacia elektráreň Tiantai s menovitým spádom 724 m.
Pomer priestoru a hĺbky je pomer medzi horizontálnou vzdialenosťou a výškovým rozdielom medzi hornou a dolnou nádržou. Vo všeobecnosti je vhodné, aby bola menšia, čo môže znížiť technické množstvo systému prepravy vody a ušetriť investície do inžinierstva. Avšak podľa inžinierskych skúseností môže príliš malý pomer rozostupu k výške ľahko spôsobiť problémy, ako je technické usporiadanie a vysoké a strmé svahy, takže je vo všeobecnosti vhodné mať pomer rozostupu k výške medzi 2 a 10. Napríklad pomer vzdialenosti k výške prečerpávacej elektrárne Changlongshan je 3,1; pomer vzdialenosti k výške prečerpávacej elektrárne Huizhou je 8,3.
Keď je terén hornej a dolnej nádrže relatívne otvorený, potreba skladovania energie sa môže vytvoriť v malej oblasti nádrže. V opačnom prípade je potrebné rozšíriť plochu nádrže alebo upraviť kapacitu nádrže rozšírením a výkopom a zvýšiť záber pôdy a množstvo stavebných prác. Pre prečerpávacie elektrárne s inštalovaným výkonom 1,2 milióna kilowattov a plnou dobou využitia 6 hodín je potrebná skladovacia kapacita na reguláciu výroby energie približne 8 miliónov m3, 7 miliónov m3 a 6 miliónov m3 pri hladine spádu 400 m, 500 m a 600 m. Na tomto základe je potrebné zvážiť aj mŕtvu skladovaciu kapacitu, rezervnú skladovaciu kapacitu na straty vody a ďalšie faktory, aby sa konečne určila celková skladovacia kapacita nádrže. Aby sa splnili požiadavky na kapacitu nádrže, je potrebné ju vytvoriť prehradením alebo rozšírením výkopu v nádrži v kombinácii s prírodným terénom.
Okrem toho je povodie hornej nádrže vo všeobecnosti malé a protipovodňová ochrana projektu sa dá vyriešiť vhodným zvýšením výšky hrádze. Úzke údolie na výstupe z povodia hornej nádrže je preto ideálnym miestom na výstavbu hrádze, čo môže výrazne znížiť množstvo zaťaženej hrádze.
2. Geologické podmienky
Iba zelené hory sú ako múry, keď ukazujú na Šesť dynastií.
——Yuan Sadurah
Geologické podmienky zahŕňajú najmä regionálnu štrukturálnu stabilitu, inžiniersko-geologické podmienky horných a dolných nádrží a ich spojovacích oblastí, inžiniersko-geologické podmienky systému prenosu vody a výroby energie a prírodné stavebné materiály.
Záchytné a výpustné konštrukcie prečerpávacej elektrárne by sa mali vyhýbať aktívnym zlomom a v oblasti nádrže by nemali byť rozsiahle zosuvy pôdy, zrútenia, prúdy sutín a iné nepriaznivé geologické javy. Podzemné kaverny elektrárne by sa mali vyhýbať slabým alebo rozbitým horninovým masívom. Ak sa týmto podmienkam nedá vyhnúť prostredníctvom technického riešenia, geologické podmienky obmedzia výstavbu prečerpávacej elektrárne.
Aj keď prečerpávacia elektráreň spĺňa vyššie uvedené obmedzenia, geologické podmienky tiež výrazne ovplyvňujú náklady projektu. Vo všeobecnosti platí, že čím zriedkavejšie sú zemetrasenia v oblasti projektu a čím tvrdšia je hornina, tým viac prispieva k zníženiu nákladov na výstavbu prečerpávacích elektrární.
Podľa charakteristík budov a prevádzkových charakteristík prečerpávacej elektrárne možno hlavné inžiniersko-geologické problémy zhrnúť takto:
(1) V porovnaní s konvenčnými elektrárňami existuje väčší priestor na porovnávanie a výber lokality elektrárne a lokality nádrže prečerpávacích elektrární. Lokality so zlými geologickými podmienkami alebo náročným technickým spracovaním je možné vylúčiť prostredníctvom geologických prác vo fáze prieskumu lokality elektrárne a plánovania elektrárne. Úloha geologického prieskumu je v tejto fáze obzvlášť dôležitá.
Zázraky a divy sveta však často ležia v nebezpečenstve a diaľke a čo je u ľudí najvzácnejšie, takže je nemožné, aby sa k nim dostal každý, kto má vôľu.
—— Dynastia Song, Wang Anshi
Prieskum lokality hornej priehrady prečerpávacej elektrárne Shitai v provincii Anhui
(2) Existuje veľa podzemných inžinierskych kaverien, dlhých úsekov tunelov s vysokým tlakom vody, veľkým vnútorným tlakom vody, hlbokým zasypaním a rozsiahlym rozsahom. Je potrebné plne preukázať stabilitu okolitej horniny a určiť metódu razenia, typ podpery a ostenia, rozsah a hĺbku okolitej horniny tunela.
(3) Skladovacia kapacita prečerpávacej nádrže je vo všeobecnosti malá a náklady na čerpanie sú počas prevádzky vysoké, takže množstvo úniku z hornej nádrže je potrebné prísne kontrolovať. Horná nádrž sa nachádza prevažne na vrchole hory a okolo nej sú zvyčajne nízke priľahlé údolia. Značný počet staníc sa vyberá v oblastiach s negatívnymi krasovými tvarmi, aby sa využil výhodný terén. Problémy s únikom z priľahlých údolí a krasovým únikom sú pomerne bežné a je potrebné sa na ne zamerať a dobre kontrolovať kvalitu výstavby.
(4) Rozloženie materiálov použitých na zasypávanie hrádze v nádrži prečerpávacej elektrárne je kľúčovým faktorom pre určenie miery využitia zdroja materiálu. Keď zásoby materiálov použitých vo výkopovej oblasti nádrže nad hladinou mŕtvej vody práve spĺňajú požiadavky na zasypávanie hrádze a nie je k dispozícii žiadny povrchový skryvný materiál, dosiahne sa ideálny stav bilancie výkopu a zasypávania zdroja materiálu. Keď je povrchový skryvný materiál hrubý, problém použitia skryvného materiálu na hrádzu možno vyriešiť rozdelením materiálu hrádze. Preto je veľmi dôležité vytvoriť relatívne presný geologický model hornej a dolnej nádrže pomocou účinných prieskumných prostriedkov pre návrh bilancie výkopu a zasypávania nádrže.
(5) Počas prevádzky nádrže dochádza k častým a veľkým náhlym stúpaniam a klesaniam hladiny vody a prevádzkový režim prečerpávacej elektrárne má veľký vplyv na stabilitu svahu brehu nádrže, čo kladie vyššie požiadavky na geologické podmienky svahu brehu nádrže. Ak nie sú splnené požiadavky na bezpečnostný faktor stability, je potrebné spomaliť sklon výkopu alebo zvýšiť pevnosť podopretia, čo vedie k zvýšeniu nákladov na inžinierske práce.
(6) Základ celej protipriesakovej nádrže prečerpávacej elektrárne má vysoké požiadavky na deformáciu, odvodnenie a rovnomernosť, najmä pri základoch celej protipriesakovej nádrže v krasových oblastiach je potrebné venovať dostatočnú pozornosť krasovému zosuvu dna nádrže, nerovnomernej deformácii základov, spätnému zdvíhaniu krasovej vody, krasovému podtlaku, zosuvu nadložia krasovej depresie a ďalším problémom.
(7) Vzhľadom na veľký výškový rozdiel prečerpávacej elektrárne má reverzibilný blok vyššie požiadavky na kontrolu obsahu sedimentov prechádzajúcich turbínou. Je potrebné venovať pozornosť ochrane a odvodňovacej úprave pevného zdroja rokliny na zadnom okraji svahu pri vstupe a výstupe a ukladaniu sedimentov zo sezóny povodní.
(8) Prečerpávacie elektrárne nebudú tvoriť vysoké priehrady a veľké nádrže. Výška priehrady a ručne vykopané svahy väčšiny horných a dolných nádrží nepresahujú 150 m. Inžiniersko-geologické problémy so základmi priehrady a vysokými svahmi sú riešiteľné menej náročne ako vysoké priehrady a veľké nádrže konvenčných elektrární.
3. Podmienky formovania skladu
Horné a dolné nádrže by mali mať terénne podmienky vhodné na prehradenie. Vo všeobecnosti sa na základe inštalovanej kapacity 1,2 milióna kilowattov a doby využitia plnej výroby energie 6 hodín uvažuje s výškou využitia približne 400 až 500 m, čo znamená, že regulovaná akumulačná kapacita horných a dolných prečerpávacích nádrží je približne 6 miliónov až 8 miliónov m3. Niektoré prečerpávacie elektrárne majú prirodzene „brucho“. Kapacitu nádrže je ľahké vytvoriť prehradením. V tomto prípade je možné ju prehradením zadržať. Niektoré prečerpávacie elektrárne však majú malú prirodzenú akumulačnú kapacitu a na vytvorenie akumulačnej kapacity je potrebné vykonať výkopové práce. To so sebou prináša dva problémy: jedným sú relatívne vysoké náklady na výstavbu a druhým je, že akumulačná kapacita sa musí vykopať vo veľkých množstvách a energetická kapacita elektrárne by nemala byť príliš veľká.
Okrem požiadaviek na skladovaciu kapacitu by mal projekt prečerpávacej nádrže zohľadniť aj prevenciu priesakov v nádrži, vyváženosť výkopových prác a zasypávania zeminy a hornín, výber typu priehrady atď. a určiť projektovú schému prostredníctvom komplexného technického a ekonomického porovnania. Vo všeobecnosti, ak je možné nádrž vytvoriť prehradením a použije sa lokálna prevencia priesakov, podmienky pre vznik nádrže sú relatívne dobré (pozri obr. 2.3-1); ak je „nádrž“ vytvorená veľkým množstvom výkopových prác a použije sa typ ochrany proti priesakom v celej nádrži, podmienky pre vznik nádrže sú relatívne všeobecné (pozri obr. 2.3-2 a 2.3-3).
Ako príklad si vezmime prečerpávaciu elektráreň v Guangzhou s dobrými podmienkami na vytvorenie nádrže. Podmienky na vytvorenie hornej a dolnej nádrže sú relatívne dobré a nádrž je možné vytvoriť prehradením s kapacitou hornej nádrže 24,08 milióna m3 a kapacitou dolnej nádrže 23,42 milióna m3.
Ako príklad je uvedená prečerpávacia elektráreň Tianhuangping. Horná nádrž sa nachádza v údolí prameňa odbočnej priekopy na ľavom brehu rieky Daxi a je obklopená hlavnou priehradou, štyrmi pomocnými priehradami, vpustom/výpustom a horami okolo nádrže. Hlavná priehrada sa nachádza v údolí na južnom konci nádrže a pomocná priehrada sa nachádza v štyroch priechodoch na východe, severe, západe a juhozápade. Podmienky skladovania sú stredné, s celkovou skladovacou kapacitou 9,12 milióna m3.
4. Podmienky vodného zdroja
Prečerpávacie elektrárne sa líšia od konvenčných vodných elektrární tým, že medzi hornou a dolnou nádržou sa prelieva „nádrž“ čistej vody. Pri čerpaní vody sa voda prelieva zo dolnej nádrže do hornej nádrže a pri výrobe elektriny sa voda spúšťa z hornej nádrže do dolnej nádrže. Preto je problémom so zdrojom vody prečerpávacej elektrárne hlavne splnenie počiatočnej zásoby vody, teda najprv uskladnenie vody v nádrži a doplnenie objemu vody zníženého v dôsledku odparovania a úniku počas dennej prevádzky. Kapacita prečerpávacej elektrárne je vo všeobecnosti rádovo 10 miliónov m3 a požiadavky na objem vody nie sú vysoké. Podmienky zdroja vody v oblastiach s veľkými zrážkami a hustou riečnou sieťou nebudú limitujúcimi podmienkami pre výstavbu prečerpávacích elektrární. Avšak pre relatívne suché oblasti, ako je severozápad, sa stav zdroja vody stal dôležitým obmedzujúcim faktorom. Niektoré miesta majú topografické a geologické podmienky pre výstavbu prečerpávacích elektrární, ale nemusí existovať žiadny zdroj vody na uskladnenie vody na desiatky kilometrov.
3. Vonkajšie podmienky
Podstatou imigračných a environmentálnych otázok je riešenie otázky využívania verejných zdrojov a ich kompenzácie. Je to proces, z ktorého profitujú všetci a z ktorého profitujú viacerí.
1. Vyvlastnenie pozemkov a presídlenie na účely výstavby
Rozsah vyvlastnenia pozemkov na výstavbu prečerpávacej vodnej elektrárne zahŕňa oblasť zaplavenia hornej a dolnej nádrže a oblasť výstavby hydroprojektu. Hoci sa v prečerpávacej vodnej elektrárni nachádzajú dve nádrže, keďže nádrže sú relatívne malé a niektoré z nich využívajú prírodné jazerá alebo existujúce nádrže, rozsah vyvlastnenia pozemkov na výstavbu je často oveľa menší ako v prípade konvenčných vodných elektrární. Keďže väčšina nádrží je vykopaná, oblasť výstavby hydroprojektu často zahŕňa aj oblasť zaplavenia nádrže, takže podiel oblasti výstavby hydroprojektu v rozsahu vyvlastnenia pozemkov na výstavbu projektu je oveľa väčší ako v prípade konvenčnej vodnej elektrárne.
Oblasť zaplavenia nádrže zahŕňa najmä oblasť zaplavenia pod bežnou hladinou nádrže, ako aj oblasť vzdutia povodne a oblasť ovplyvnenú nádržou.
Stavebná oblasť hydroprojektu zahŕňa najmä budovy hydroprojektu a oblasť trvalého riadenia projektu. Stavebná oblasť projektu uzla je určená ako dočasná a trvalá plocha podľa účelu každej parcely. Dočasný pozemok sa po použití môže vrátiť do pôvodného stavu.
Rozsah vyvlastňovania pozemkov na výstavbu bol stanovený a dôležitou následnou prácou je vykonanie prieskumu fyzických ukazovateľov vyvlastňovania pozemkov na výstavbu, aby sa „poznal sám seba a spoznal druhý“. Ide najmä o preskúmanie kvantity, kvality, vlastníctva a iných atribútov obyvateľstva, pozemkov, budov, stavieb, kultúrnych pamiatok a historických miest, ložísk nerastov atď. v rámci rozsahu vyvlastňovania pozemkov na výstavbu.
Pri rozhodovaní je hlavným problémom to, či vyvlastnenie pozemkov na výstavbu zahŕňa dôležité citlivé faktory, ako je rozsah a množstvo trvalej základnej poľnohospodárskej pôdy, prvotriedne lesy verejného záujmu, dôležité obce a mestá, významné kultúrne pamiatky a historické miesta a ložiská nerastných surovín.
2. Ochrana ekologického prostredia
Výstavba prečerpávacích elektrární musí dodržiavať zásadu „ekologickej priority a zeleného rozvoja“.
Vyhýbanie sa environmentálne citlivým oblastiam je dôležitým predpokladom uskutočniteľnosti projektu. Environmentálne citlivé oblasti sa vzťahujú na všetky druhy chránených oblastí na všetkých úrovniach stanovených v súlade so zákonom a oblasti, ktoré sú obzvlášť citlivé na vplyv stavebného projektu na životné prostredie. Pri výbere lokalít by sa mali najskôr preskúmať a vyhnúť environmentálne citlivým oblastiam, najmä vrátane červených línií ekologickej ochrany, národných parkov, prírodných rezervácií, malebných miest, lokalít svetového kultúrneho a prírodného dedičstva, chránených oblastí zdrojov pitnej vody, lesných parkov, geologických parkov, mokraďových parkov, chránenej zóny zdrojov vodnej zárodočnej plazmy atď. Okrem toho je potrebné analyzovať aj súlad a koordináciu medzi lokalitou a príslušným plánovaním, ako je územný plán, mestská a vidiecka výstavba a „tri línie a jedna jediná“.
Opatrenia na ochranu životného prostredia sú dôležitými opatreniami na zníženie vplyvu na životné prostredie. Ak projekt nezahŕňa environmentálne citlivé oblasti, je z hľadiska ochrany životného prostredia v podstate realizovateľný, ale výstavba projektu bude mať nevyhnutne určitý vplyv na vodné, plynové, zvukové a ekologické prostredie a na odstránenie alebo zmiernenie nepriaznivých účinkov je potrebné prijať sériu cielených opatrení, ako je čistenie produkčných a domových odpadových vôd a vypúšťanie ekologického prietoku.
Budovanie krajiny je dôležitým spôsobom, ako dosiahnuť vysokokvalitný rozvoj prečerpávacích a akumulačných elektrární. Prečerpávacie a akumulačné elektrárne sa vo všeobecnosti nachádzajú v horských a kopcovitých oblastiach s dobrým ekologickým prostredím. Po dokončení projektu sa vytvoria dve nádrže. Po ekologickej obnove a výstavbe krajiny ich možno zaradiť do malebných miest alebo turistických atrakcií, aby sa dosiahol harmonický rozvoj elektrárne a životného prostredia. Implementácia konceptu „zelená voda a zelené hory sú zlaté hory a strieborné hory“. Napríklad prečerpávacia elektráreň Zhejiang Changlongshan bola zaradená do hlavného malebného miesta provincie Tianhuangping – Jiangnan Tianchi a prečerpávacia elektráreň Qujiang bola zaradená do ochrannej zóny tretej úrovne provincie Lankeshan-Wuxijiang.
4. Technický návrh
Inžiniersky návrh prečerpávacej elektrárne zahŕňa najmä rozsah projektu, hydraulické konštrukcie, návrh organizácie výstavby, elektromechanické a kovové konštrukcie atď.
1. Rozsah projektu
Inžiniersky rozsah prečerpávacej elektrárne zahŕňa najmä inštalovaný výkon, počet nepretržitých plných hodín, hlavnú charakteristickú hladinu vody v nádrži a ďalšie parametre.
Výber inštalovaného výkonu a počtu nepretržitých plných hodín prečerpávacej elektrárne by mal zohľadňovať potrebu aj možnosti. Potreba sa vzťahuje na dopyt energetickej sústavy a môže sa vzťahovať na stavebné podmienky samotnej elektrárne. Všeobecná metóda je založená na analýze funkčného umiestnenia rôznych energetických systémov prečerpávacích elektrární a požiadaviek energetickej sústavy na počet nepretržitých plných hodín, aby sa rozumne zostavil plán inštalovaného výkonu a počtu nepretržitých plných hodín a aby sa inštalovaný výkon a počet nepretržitých plných hodín vybrali prostredníctvom simulácie výroby energie a komplexného technického a ekonomického porovnania.
V praxi je jednoduchou metódou na počiatočné plánovanie inštalovaného výkonu a hodín plného využitia najprv určiť výkon jednotky podľa rozsahu spádu vody a potom určiť celkový inštalovaný výkon a hodiny plného využitia podľa prirodzenej akumulačnej energie prečerpávacej elektrárne. V súčasnosti je v rozsahu spádu hladiny vody 300 m až 500 m technológia návrhu a výroby jednotky s menovitým výkonom 300 000 kilowattov vyspelá, stabilné prevádzkové podmienky sú dobré a skúsenosti s inžinierskou praxou sú najbohatšie (preto je inštalovaný výkon väčšiny prečerpávacích elektrární vo výstavbe vo všeobecnosti párny počet 300 000 kilowattov, berúc do úvahy požiadavky decentralizovaného usporiadania, a nakoniec väčšina je 1,2 milióna kilowattov). Po počiatočnom výbere výkonu jednotky sa analyzuje prirodzená akumulácia energie prečerpávacej elektrárne na základe topografických a geologických podmienok horných a dolných nádrží a straty tlaku pri výrobe energie a čerpacích podmienkach. Napríklad, ak je priemerný pokles hladiny vody medzi hornou a dolnou nádržou prečerpávacej elektrárne približne 450 m, je vhodné zvoliť jednotkovú kapacitu 300 000 kilowattov; Prirodzená akumulačná energia hornej a dolnej nádrže je približne 6,6 milióna kilowatthodín, takže možno zvážiť štyri jednotky, čo znamená, že celková inštalovaná kapacita je 1,2 milióna kilowattov; V kombinácii s dopytom po energetickej sústave, po určitom rozšírení a vykopaní nádrže na základe prírodných podmienok, celková akumulovaná energia dosiahne 7,2 milióna kilowatthodín, čo zodpovedá 6 hodinám nepretržitej plnej výroby energie.
Charakteristická hladina vody v nádrži zahŕňa najmä normálnu hladinu vody, hladinu mŕtvej vody a hladinu povodňovej hladiny. Charakteristická hladina vody v týchto nádržiach sa vo všeobecnosti volí po výbere počtu nepretržitých plných hodín a inštalovanej kapacity.
2. Hydraulické konštrukcie
Pred nami sa valí rieka a za nami žiarivé svetlá. Taký je náš život, bojujeme a bežíme vpred.
——Pieseň staviteľov vodných hospodárstiev
Hydraulické konštrukcie pre prečerpávaciu elektráreň zvyčajne zahŕňajú hornú nádrž, dolnú nádrž, systém prepravy vody, podzemnú elektráreň a rozvodňu. Kľúčovým bodom návrhu horných a dolných vodných nádrží je dosiahnutie veľkej skladovacej kapacity pri minimálnych inžinierskych nákladoch. Väčšina horných nádrží využíva kombináciu výkopu a prehradenia a väčšina z nich sú priehrady s čelným násypom z kameňov. V závislosti od geologických podmienok je možné únik vody z nádrže prečerpávacej elektrárne vyriešiť pomocou prevencie priesaku v celej nádrži a clony proti priesaku okolo nádrže. Materiály na prevenciu priesaku môžu byť asfaltobetónová čelná doska, geomembrána, hlinená deka atď.
Schematický diagram prečerpávacej elektrárne
Ak sa musí pre nádrž prečerpávacej elektrárne prijať ochrana proti priesaku v celej nádrži, forma ochrany proti priesaku v hrádzi a forma ochrany proti priesaku v nádrži by sa mali posudzovať ako celok, aby sa čo najviac predišlo alebo znížilo spoločné ošetrenie medzi rôznymi štruktúrami ochrany proti priesaku a aby sa zvýšila spoľahlivosť. Na prevenciu priesaku na dne nádrže sa musí použiť celá nádrž s vysokým zásypom. Štruktúra ochrany proti priesaku na dne nádrže musí byť vhodná na veľké deformácie alebo nerovnomerné deformácie spôsobené vysokým zásypom.
Vodný spád prečerpávacej elektrárne je vysoký a tlak, ktorý znáša vodný kanál, je veľký. V závislosti od vodného spádu, geologických podmienok okolitej horniny, veľkosti rozdvojeného potrubia atď. je možné použiť oceľovú výstelku, železobetónovú výstelku a iné metódy.
Okrem toho, aby sa zabezpečila bezpečnosť elektrárne pred povodňami, prečerpávacia elektráreň musí mať aj zariadenia na odvodňovanie povodní atď., ktoré tu nebudú podrobne opísané.
3. Návrh organizácie výstavby
Medzi hlavné úlohy návrhu organizácie výstavby prečerpávacej elektrárne patrí: štúdium podmienok výstavby projektu, odklonu stavby, plánovania zdrojov materiálov, výstavby hlavného projektu, dopravy stavby, vybavenia stavebného závodu, celkového rozmiestnenia výstavby, celkového harmonogramu výstavby (doby výstavby) atď.
Pri projekčných prácach by sme mali plne využiť topografické a geologické podmienky lokality stanice, kombinovať stavebné podmienky a plán technického riešenia a v súlade so zásadou intenzívneho a hospodárneho využívania pôdy by sme mali najprv vypracovať plán inžinierskej výstavby, bilanciu zemných prác a všeobecný plán stavebného usporiadania, aby sme minimalizovali záber ornej pôdy a znížili náklady na projekt.
Čína, ako významná stavebná krajina, má svetoznámy stavebný manažment a úroveň výstavby. V posledných rokoch čínska prečerpávacia elektráreň uskutočnila mnoho prospešných prieskumov v oblasti zelenej výstavby, výskumu a vývoja a aplikácie kľúčových zariadení a inteligentnej výstavby. Niektoré stavebné technológie dosiahli alebo posunuli medzinárodnú úroveň. Odráža sa to najmä v čoraz vyspelejšej technológii výstavby priehrad, novom pokroku v technológii výstavby vysokotlakových rozdvojených potrubí, veľkom počte úspešných postupov v technológii výkopových a podperných prác pre skupiny podzemných elektrární v zložitých geologických podmienkach, neustálej inovácii technológie a zariadení na výstavbu šikmých šácht, pozoruhodných úspechoch mechanizovanej a inteligentnej výstavby a prielome v oblasti prečerpávacej elektrárne (TBM) v výstavbe tunelov.
4. Elektromechanická a kovová konštrukcia
V prečerpávacích elektrárňach sa zvyčajne používajú vertikálne jednostupňové reverzibilné akumulačné jednotky so zmiešaným prietokom. Pokiaľ ide o hydraulický vývoj čerpacích turbín, Čína má kapacitu na projektovanie a výrobu čerpacích turbín s hlavicou 700 m a jednotkovým výkonom 400 000 kilowattov, ako aj projektovanie, výrobu, inštaláciu, uvedenie do prevádzky a produkciu mnohých akumulačných jednotiek s hlavicou 100 – 700 m a jednotkovým výkonom 400 000 kilowattov alebo menej. Pokiaľ ide o spádové plochy elektrární, menovité spádové plochy prečerpávacích elektrární Jilin Dunhua, Guangdong Yangjiang a Zhejiang Changlongshan, ktoré sú vo výstavbe, sú všetky viac ako 650 m, čo je svetová špička; schválený menovitý spád prečerpávacej elektrárne Zhejiang Tiantai je 724 m, čo je najvyšší menovitý spád prečerpávacej elektrárne na svete. Celková náročnosť projektovania a výroby jednotky je na poprednej svetovej úrovni. Pri vývoji generátorových motorov sú veľké generátorové motory prečerpávacích elektrární postavené a vo výstavbe v Číne vertikálne hriadeľové, trojfázové, plne vzduchom chladené, reverzibilné synchrónne motory. Existujú dva bloky prečerpávacej elektrárne Zhejiang Changlongshan s menovitými otáčkami 600 ot./min. a menovitým výkonom 350 000 kW. Niektoré bloky prečerpávacej elektrárne Guangdong Yangjiang boli uvedené do prevádzky s menovitými otáčkami 500 ot./min. a menovitým výkonom 400 000 kW. Celková výrobná kapacita generátorových motorov dosiahla svetovú pokročilú úroveň. Okrem toho elektromechanické a kovové konštrukcie zahŕňajú aj hydraulické stroje, elektrotechniku, riadenie a ochranu, kovové konštrukcie a ďalšie aspekty, ktoré tu nebudeme opakovať.
Výroba zariadení pre prečerpávacie elektrárne v Číne sa rýchlo rozvíja smerom k vysokému spádu vody, veľkej kapacite, vysokej spoľahlivosti, širokému rozsahu, variabilnej rýchlosti a lokalizácii.
5. Ekonomické ukazovatele
Podmienky výstavby a vonkajší vplyv projektu prečerpávacej elektrárne sa po určení projektového riešenia v konečnom dôsledku prejavia najmä v ukazovateli, a to v statickej investícii na kilowatt projektu. Čím nižšia je statická investícia na kilowatt, tým lepšia je hospodárnosť projektu.
Individuálne rozdiely v stavebných podmienkach prečerpávacích elektrární sú zrejmé. Statická investícia na kilowatt úzko súvisí s stavebnými podmienkami a inštalovaným výkonom projektu. V roku 2021 Čína schválila 11 prečerpávacích elektrární s priemernou statickou investíciou 5 367 juanov na kilowatt; 14 projektov dokončilo predbežnú štúdiu uskutočniteľnosti a priemerná statická investícia na kilowatt je 5 425 juanov/kilowatt.
Podľa predbežných štatistík sa statické investície na kilowatt veľkých projektov prečerpávacích elektrární, ktoré sú v roku 2022 v prípravných prácach, pohybujú vo všeobecnosti medzi 5 000 a 7 000 juanmi/kilowatt. Vzhľadom na rozdielne regionálne geologické podmienky sa priemerná úroveň statických investícií na kilowatt energie prečerpávacích elektrární v rôznych regiónoch značne líši. Vo všeobecnosti sú stavebné podmienky elektrární v južnej, východnej a strednej Číne relatívne dobré a statické investície na kilowatt sú relatívne nízke. Vzhľadom na zlé inžiniersko-geologické podmienky a zlé podmienky vodných zdrojov je úroveň jednotkových nákladov v severozápadnom regióne relatívne vysoká v porovnaní s inými regiónmi Číny.
Pri investičných rozhodnutiach sa musíme zamerať na statickú investíciu na kilowatt projektu, ale nemôžeme hovoriť len o hrdinovi statickej investície na kilowatt, inak to môže viesť k impulzu podnikov slepo rozširovať rozsah. To sa prejavuje najmä v nasledujúcich aspektoch:
Najprv zvýšte inštalovaný výkon pôvodne navrhnutý vo fáze plánovania. Na túto situáciu by sme sa mali pozrieť dialekticky. Vezmime si ako príklad projekt s plánovaným inštalovaným výkonom 1,2 milióna kilowattov na začiatku fázy plánovania a jeho zloženie blokov pozostáva zo štyroch jednotiek s výkonom 300 000 kilowattov. Ak je rozsah vodného spádu vhodný a s pokrokom technológie sú k dispozícii podmienky pre výber 350 000 kW jedného stroja, potom po komplexnom technickom a ekonomickom porovnaní možno odporučiť 1,4 milióna kW ako reprezentatívnu schému v fáze predbežnej realizácie. Ak sa však pôvodne plánované 4 jednotky s výkonom 300 000 kW teraz zvážia so zvýšením o 2 jednotky na 6 jednotiek s výkonom 300 000 kW, teda inštalovaný výkon elektrárne sa zvýši z 1,2 milióna kW na 1,8 milióna kW, potom sa všeobecne predpokladá, že táto zmena zmenila funkčnú orientáciu projektu a je potrebné ďalej komplexne zvážiť súlad s plánovaním, potreby energetickej sústavy, stavebné podmienky projektu a ďalšie faktory. Vo všeobecnosti by zvýšenie počtu jednotiek malo spadať do rozsahu úpravy plánovania.
Druhým je zníženie hodín plného využitia. Ak sa energia z prečerpávacej elektrárne porovná s nabíjacou bankou, potom sa ako výstupný výkon môže použiť inštalovaný výkon a hodiny plného využitia predstavujú dobu, počas ktorej je možné powerbanku používať. V prípade prečerpávacích elektrární, ak je uskladnená energia rovnaká, je možné komplexne porovnať hodiny plného využitia a inštalovaný výkon. V súčasnosti sa podľa potrieb energetickej sústavy denné regulované hodiny plného využitia prečerpávacej elektrárne považujú za 6 hodín. Ak sú konštrukčné podmienky elektrárne dobré, je vhodné primerane zvýšiť hodiny plného využitia jednotky za nízku cenu. Pri rovnakej statickej investícii na kilowatt môže elektráreň s vyšším počtom hodín plného využitia zohrávať v systéme väčšiu úlohu. Existuje však myšlienka, že inštalovaný výkon sa výrazne zvýši (1,2 milióna kW → 1,8 milióna kW) a hodiny využitia plného výkonu sa znížia (6 hodín → 4 hodiny). Týmto spôsobom, hoci sa statické investície na kilowatt dajú výrazne znížiť, krátka doba využitia systému nedokáže uspokojiť jeho dopyt a výrazne sa zníži aj jeho úloha v elektrickej sieti.
Čas uverejnenia: 8. marca 2023
