Črpalna hidroelektrarna je najbolj razširjena in zrela tehnologija za shranjevanje energije v velikem obsegu, nameščena zmogljivost elektrarne pa lahko doseže raven gigavatov. Trenutno je črpalna hidroelektrarna z najzrelejšim razvojnim obsegom na svetu.
Črpalna hidroelektrarna ima zrelo in stabilno tehnologijo ter visoke celovite prednosti. Pogosto se uporablja za zmanjšanje konic in za stanje pripravljenosti. Črpalna hidroelektrarna je najpogosteje uporabljena in zrela tehnologija za shranjevanje energije v velikem obsegu, nameščena zmogljivost elektrarne pa lahko doseže raven gigavatov.
Glede na nepopolne statistične podatke Strokovnega odbora za shranjevanje energije Kitajskega združenja za energetske raziskave je črpalna hidroelektrarna trenutno najbolj razvita in ima največjo nameščeno zmogljivost na svetu. Do leta 2019 je svetovna zmogljivost shranjevanja energije dosegla 180 milijonov kW, nameščena zmogljivost črpalnih hidroelektrarn pa je presegla 170 milijonov kW, kar predstavlja 94 % celotne svetovne zmogljivosti shranjevanja energije.
Črpalna hidroelektrarna uporablja energijo pri nizki obremenitvi elektroenergetskega sistema za črpanje vode na višje mesto za shranjevanje in izpust vode za proizvodnjo energije v času največje obremenitve. Ko je obremenitev nizka, je črpalna hidroelektrarna uporabnik; pri največji obremenitvi pa je elektrarna.
Enota črpalne hidroelektrarne ima dve osnovni funkciji: črpanje in proizvodnjo električne energije. Enota deluje kot hidravlična turbina med največjo obremenitvijo elektroenergetskega sistema. Odprtje vodilne lopatice hidravlične turbine se prilagaja s sistemom regulatorja, da se potencialna energija vode pretvori v mehansko energijo vrtenja enote, nato pa se mehanska energija prek generatorja pretvori v električno energijo;
Ko je obremenitev elektroenergetskega sistema nizka, se uporablja kot vodna črpalka za delovanje. Električna energija na najnižji točki se uporablja za črpanje vode iz spodnjega rezervoarja v zgornji rezervoar. Z avtomatskim nastavljanjem regulatorja se odprtina vodilne lopute samodejno prilagodi glede na tlačno višino črpalke, električna energija pa se pretvori v potencialno energijo vode za shranjevanje.
Črpalna hidroelektrarna je v glavnem odgovorna za zmanjševanje konic, frekvenčno modulacijo, stanje pripravljenosti in zagon elektroenergetskega sistema brez napajanja, kar lahko izboljša in uravnoteži obremenitev elektroenergetskega sistema, izboljša kakovost oskrbe z električno energijo in ekonomske koristi elektroenergetskega sistema ter je steber za zagotavljanje varnega, ekonomičnega in stabilnega delovanja elektroenergetskega omrežja. Črpalna hidroelektrarna je znana kot "stabilizator", "regulator" in "uravnoteževalec" pri varnem delovanju elektroenergetskega omrežja.
Trend razvoja črpalnih hidroelektrarn v svetu je visok tlak, velika zmogljivost in visoka hitrost. Visok tlak pomeni, da se enota razvija do višjega tlaka. Velika zmogljivost pomeni, da se zmogljivost posamezne enote povečuje. Visoka hitrost pomeni, da enota doseže višjo specifično hitrost.
Struktura in značilnosti
Glavne stavbe črpalne hidroelektrarne običajno vključujejo zgornji rezervoar, spodnji rezervoar, sistem za dovod vode, strojnico in druge posebne stavbe. V primerjavi s konvencionalnimi hidroelektrarnami imajo hidravlične konstrukcije črpalnih hidroelektrarn naslednje glavne značilnosti:
Obstajata dva rezervoarja. V primerjavi s konvencionalnimi hidroelektrarnami z enako nameščeno zmogljivostjo je zmogljivost rezervoarjev črpalnih hidroelektrarn običajno majhna.
Gladina vode v rezervoarju se močno spreminja in se pogosto dviga in pada. Da bi se v elektroenergetskem omrežju izenačila konica in zapolnila doline, je dnevno nihanje gladine vode v rezervoarju črpalne hidroelektrarne običajno veliko, običajno več kot 10–20 m, nekatere hidroelektrarne pa dosežejo 30–40 m. Stopnja nihanja gladine vode v rezervoarju je hitra, običajno do 5–8 m/h ali celo 8–10 m/h.
Zahteve glede preprečevanja pronicanja v rezervoarju so visoke. Če črpalna hidroelektrarna zaradi puščanja iz zgornjega rezervoarja izgubi veliko vode, se bo proizvodnja energije elektrarne zmanjšala. Zato so zahteve glede preprečevanja pronicanja v rezervoarju visoke. Hkrati so za preprečevanje poslabšanja hidrogeoloških razmer na območju projekta, škode zaradi pronicanja in koncentriranega puščanja zaradi pronicanja vode postavljene tudi višje zahteve glede preprečevanja pronicanja v rezervoarju.
Vodni tlak je visok. Vodni tlak črpalne hidroelektrarne je na splošno visok, večinoma 200 ~ 800 m. Črpalna hidroelektrarna Jixi s skupno nameščeno močjo 1,8 milijona kW je prvi projekt s 650-metrskim vodnim tlakom na Kitajskem, črpalna hidroelektrarna Dunhua s skupno nameščeno močjo 1,4 milijona kW pa je prvi projekt s 700-metrskim vodnim tlakom na Kitajskem. Z nenehnim razvojem tehnične ravni črpalnih hidroelektrarn se bo število visokotlačnih in velikozmogljivih hidroelektrarn na Kitajskem povečevalo.
Nadmorska višina namestitve enote je nizka. Da bi premagali vpliv vzgona in pronicanja na elektrarno, so velike črpalne hidroelektrarne, zgrajene doma in v tujini, v zadnjih letih večinoma sprejele obliko podzemnih elektrarn.
Čas objave: 25. april 2022
