Imam prijatelja, ki je v najboljših letih in je zelo zdrav. Čeprav se že nekaj dni nisem oglasil, pričakujem, da bo vse v redu. Danes sem ga srečal po naključju, vendar je bil videti zelo izčrpan. Nisem se mogel znebiti skrbi zanj. Šel sem naprej in ga vprašal za podrobnosti.
Vzdihnil je in počasi rekel: »Pred kratkim sem zaljubljen v dekle.« Lahko bi rekli, da me »lepi nasmehi in lepe oči« ganejo do srca. Vendar pa so starši doma še vedno v učilnici in dvomijo, zato jih že dolgo niso zaposlili. »Moj pas se širi in ne bom obžaloval, saj bom zaradi Iraka shujšal,« zaradi česar se danes tako počutim. Vedno vem, da imaš veliko znanja. Zdaj, ko se bosta danes srečala, bi te rad prosil, da pomagaš osebju. Če je usoda določena z naravo, se bosta, ker je bilo izpolnjenih šest obredov, oba priimka poročila in sklenila pogodbo v eni hiši. Dober odnos se ne bo nikoli končal, saj se bosta ujemala z istim imenom. Z obljubo bele glave piši Hongjianu, da se zavezništvo rdečih listov zabeleži na drevesu mandarine. Če pride do kakršne koli disharmonije, bi morali tudi »rešiti krivico in sprostiti vozel, kaj šele, da bi se sovražili; eden se loči, drugi pa odpušča, in vsak bo srečen.« Mimogrede, to dekle ima dvojno ime za črpanje vode in dvojno ime za shranjevanje energije.
Po tem, ko sem to slišal, sploh nisem jezen. Očitno vas je vaš vodja prosil, da presodite, ali ima črpalna elektrarna naložbeno vrednost, vendar ste rekli, da je tako sveža in prefinjena. "Dober zakon ustvari narava in dober par ustvari narava." O občutkih ne morem reči ničesar. Ko pa gre za črpalne elektrarne, sem pravkar vprašal višjega vodjo o sistemu ocenjevanja "petdimenzionalne integracije" po gradbeni praksi več kot 100 projektov črpalnih elektrarn. To so geografska lokacija, gradbeni pogoji, zunanji pogoji, inženirska zasnova in ekonomski kazalniki. Če želite, me samo poslušajte.
1. Geografska lokacija
V nepremičninski industriji obstaja star rek, da je »lokacija, lokacija, lokacija« le »lokacija, lokacija ali lokacija«. Ta slavni rek z Wall Streeta se je razširil, potem ko ga je citiral Li Ka-shing.
Pri celovitem vrednotenju projektov črpalnih elektrarn je na prvem mestu tudi geografska lokacija. Funkcionalna usmerjenost črpalnih elektrarn služi predvsem elektroenergetskemu omrežju ali razvoju velikih novih energetskih baz. Zato je geografska lokacija črpalne elektrarne predvsem dve točki: ena je blizu središča obremenitve in druga je blizu nove energetske baze.
Trenutno se večina črpalnih elektrarn, ki so bile zgrajene ali so v gradnji na Kitajskem, nahaja v središču obremenitve omrežja, kjer se nahajajo. Na primer, črpalna elektrarna Guangzhou (2,4 milijona kilovatov) je 90 kilometrov oddaljena od Guangzhoua, črpalna elektrarna Ming Tombs (0,8 milijona kilovatov) je 40 kilometrov oddaljena od Pekinga, črpalna elektrarna Tianhuangping (1,8 milijona kilovatov) je 57 kilometrov oddaljena od Hangzhoua, črpalna elektrarna Shenzhen (1,2 milijona kilovatov) pa se nahaja v urbanem območju Shenzhena.
Poleg tega se lahko za zadovoljevanje potreb hitrega razvoja novih energetskih virov, v okviru celostnega razvoja vodnih in krajinskih virov ter razvoja novih energetskih baz v puščavi in puščavi Gobi, v bližini novih energetskih baz načrtuje tudi nova serija črpalnih elektrarn. Na primer, črpalne elektrarne, ki so trenutno načrtovane v Xinjiangu, Gansuju, Shaanxiju, Notranji Mongoliji, Shanxiju in drugih krajih, poleg zadovoljevanja potreb lokalnega elektroenergetskega omrežja, so namenjene predvsem novim energetskim bazam.
Torej je prva točka celovite ocene črpalne elektrarne ugotoviti, kje se je najprej rodila. Na splošno bi morala črpalna elektrarna slediti načelu decentralizirane distribucije, s poudarkom na distribuciji v bližini središča obremenitve omrežja in novega območja koncentracije energije. Poleg tega bi morala imeti območja brez črpalnih elektrarn prednost, če so na voljo dobri viri.
2. Gradbeni pogoji
1. Topografske razmere
Analiza topografskih razmer vključuje predvsem vodni stolpec, razmerje med razdaljo in višino ter naravno efektivno kapaciteto zgornjega in spodnjega rezervoarja. Energija, shranjena v črpalni elektrarni, je v bistvu gravitacijska potencialna energija vode, enaka produktu višinske razlike in teže vode v rezervoarju. Da bi torej shranili enako energijo, je treba bodisi povečati višinsko razliko med zgornjim in spodnjim rezervoarjem bodisi povečati regulirano kapaciteto zgornjega in spodnjega črpalnega rezervoarja.
Če so izpolnjeni pogoji, je primerneje imeti večjo višinsko razliko med zgornjim in spodnjim rezervoarjem, kar lahko zmanjša velikost zgornjega in spodnjega rezervoarja ter velikost naprave in elektromehanske opreme ter zmanjša naložbo v projekt. Vendar pa bo glede na trenutno raven proizvodnje črpalnih elektrarn prevelika višinska razlika povzročila tudi večje težave pri izdelavi enot, zato je večja, tem bolje. Glede na inženirske izkušnje je splošni padec med 400 in 700 m. Na primer, nazivni padec črpalne elektrarne Ming Tombs je 430 m; nazivni padec črpalne elektrarne Xianju je 447 m; nazivni padec črpalne elektrarne Tianchi je 510 m; nazivni padec črpalne elektrarne Tianhuangping je 526 m; nazivni padec črpalne elektrarne Xilongchi je 640 m; nazivni padec črpalne elektrarne Dunhua je 655 m. Trenutno ima črpalna elektrarna Changlongshan najvišji izkoristek 710 m, ki je bila zgrajena na Kitajskem; najvišji izkoristek črpalne elektrarne v gradnji je črpalna elektrarna Tiantai z nazivnim izkoristkom 724 m.
Razmerje med prostorom in globino je razmerje med vodoravno razdaljo in višinsko razliko med zgornjim in spodnjim rezervoarjem. Na splošno je primerno, da je manjši, saj lahko zmanjša inženirsko količino sistema za prenos vode in prihrani inženirske naložbe. Vendar pa lahko glede na inženirske izkušnje premajhno razmerje med razmikom in višino zlahka povzroči težave, kot so inženirska zasnova ter visoka in strma pobočja, zato je na splošno primerno razmerje med razmikom in višino med 2 in 10. Na primer, razmerje med razdaljo in višino črpalne elektrarne Changlongshan je 3,1; razmerje med razdaljo in višino črpalne elektrarne Huizhou pa je 8,3.
Ko je teren zgornjega in spodnjega akumulacijskega bazena relativno odprt, se lahko potreba po shranjevanju energije oblikuje na majhnem območju akumulacijskega bazena. V nasprotnem primeru je treba razširiti površino akumulacijskega bazena ali prilagoditi kapaciteto akumulacije z razširitvijo in izkopom ter povečati zasedenost zemljišča in količino gradbenih del. Za črpalne elektrarne z nameščeno močjo 1,2 milijona kilovatov in polno izkoriščenostjo 6 ur je za regulacijo proizvodnje električne energije potrebna skladiščna zmogljivost približno 8 milijonov m3, 7 milijonov m3 oziroma 6 milijonov m3 pri višini vodnega stolpca 400 m, 500 m in 600 m. Na tej podlagi je treba upoštevati tudi mrtvo skladiščno zmogljivost, rezervno skladiščno zmogljivost za izgubo vode in druge dejavnike, da se dokončno določi skupna skladiščna zmogljivost akumulacijskega bazena. Da bi izpolnili zahteve glede kapacitete akumulacijskega bazena, ga je treba oblikovati z zajezitevjo ali razširitvijo izkopa v akumulacijskem bazenu v kombinaciji z naravnim terenom.
Poleg tega je območje porečja zgornjega rezervoarja na splošno majhno, zato je mogoče nadzor nad poplavami v okviru projekta rešiti z ustreznim povečanjem višine jezu. Zato je ozka dolina na iztoku iz zgornjega bazena rezervoarja idealno mesto za gradnjo jezu, kar lahko znatno zmanjša količino polnjenja jezu.
2. Geološke razmere
Le zelene gore so kot zidovi, ko kažejo na Šest dinastij.
——Yuan Sadurah
Geološke razmere vključujejo predvsem regionalno strukturno stabilnost, inženirsko-geološke razmere zgornjih in spodnjih rezervoarjev ter njunih stičišč, inženirsko-geološke razmere sistema za prenos vode in proizvodnjo električne energije ter naravne gradbene materiale.
Zadrževalne in izpustne konstrukcije črpalne elektrarne se morajo izogibati aktivnim prelomom, območje rezervoarja pa ne sme imeti večjih zemeljskih plazov, udorov, drobirskih tokov in drugih neugodnih geoloških pojavov. Podzemne kaverne strojnice se morajo izogibati šibkim ali zlomljenim kamninam. Če se tem pogojem ni mogoče izogniti z inženirsko zasnovo, bodo geološke razmere omejile gradnjo črpalne elektrarne.
Tudi če se črpalna elektrarna izogne zgornjim omejitvam, geološke razmere močno vplivajo na stroške projekta. Na splošno velja, da redkejši kot so potresi na območju projekta in trša kot je kamnina, bolj ugodno je znižanje stroškov gradnje črpalnih elektrarn.
Glede na značilnosti stavb in obratovalne značilnosti črpalne elektrarne lahko glavne inženirskogeološke probleme povzamemo takole:
(1) V primerjavi s konvencionalnimi elektrarnami je pri črpalnih elektrarnah več prostora za primerjavo in izbiro lokacije elektrarne in lokacije rezervoarja. Lokacije s slabimi geološkimi razmerami ali težavno inženirsko obdelavo je mogoče izločiti z geološkimi deli v fazi pregleda lokacije elektrarne in načrtovanja elektrarne. Vloga geoloških raziskav je v tej fazi še posebej pomembna.
Vendar pa čudesa in čudesa sveta pogosto ležijo v nevarnosti in daljavi, in kar je najredkejše od ljudi, zato je nemogoče, da bi jih dosegel vsak, ki ima voljo.
——Dinastija Song, Wang Anshi
Pregled zgornjega jezu črpalne elektrarne Shitai v provinci Anhui
(2) Obstaja veliko podzemnih inženirskih kavern, dolgih odsekov predorov pod visokim tlakom, velikega notranjega vodnega tlaka, globokega zakopavanja in velikega obsega. Treba je v celoti dokazati stabilnost okoliške kamnine ter določiti metodo izkopavanja, vrsto podpore in obloge, obseg in globino kamnine, ki obdaja predor.
(3) Zmogljivost črpalnega rezervoarja je običajno majhna, stroški črpanja pa so med obratovanjem visoki, zato je treba količino puščanja iz zgornjega rezervoarja strogo nadzorovati. Zgornji rezervoar se večinoma nahaja na vrhu gore, okoli njega pa so običajno nizke doline. Precejšnje število postaj je izbranih na območjih z negativnimi kraškimi oblikami, da bi izkoristili ugoden teren. Težave s puščanjem iz dolin ob rezervoarju in kraškim puščanjem so relativno pogoste, na katere je treba biti osredotočen in dobro nadzorovati kakovost gradnje.
(4) Porazdelitev materialov, uporabljenih za zasipanje jezu v akumulacijskem bazenu črpalne elektrarne, je ključni dejavnik za določitev stopnje izkoriščenosti vira materiala. Ko zaloge materialov, uporabljenih v izkopnem območju akumulacijskega bazena nad gladino mrtve vode, ravno pravšnje za zasipanje jezu in ni površinskega odkopnega materiala, je doseženo idealno stanje ravnovesja med izkopnim in zasipanim virom materiala. Ko je površinski odkopni material debel, je mogoče problem uporabe odkopnega materiala na jezu rešiti z delitvijo materiala jezu. Zato je zelo pomembno, da se za načrtovanje ravnovesja med izkopnim in zasipanim bazenom vzpostavi relativno natančen geološki model zgornjega in spodnjega rezervoarja z učinkovitimi raziskovalnimi sredstvi.
(5) Med delovanjem akumulacijskega jezera so nenadni dvigi in padci gladine vode pogosti in veliki, način delovanja črpalne elektrarne pa močno vpliva na stabilnost naklona brežine akumulacijskega jezera, kar postavlja višje zahteve glede geoloških razmer naklona brežine akumulacijskega jezera. Če zahteve glede varnostnega faktorja stabilnosti niso izpolnjene, je treba upočasniti razmerje naklona izkopa ali povečati nosilno trdnost, kar povzroči povečane inženirske stroške.
(6) Temelj celotnega bazena protipoplavnega rezervoarja črpalne elektrarne ima visoke zahteve glede deformacije, drenaže in enakomernosti, zlasti pri temeljenju celotnega bazena protipoplavnega rezervoarja na kraških območjih je treba nameniti dovolj pozornosti kraškemu udoru na dnu rezervoarja, neenakomerni deformaciji temeljev, povratnemu dvigovanju kraške vode, kraškemu negativnemu tlaku, udoru nadložne kraške kotanje in drugim vprašanjem.
(7) Zaradi velike višinske razlike črpalne elektrarne ima reverzibilna enota višje zahteve glede nadzora nad vsebnostjo sedimentov, ki prehajajo skozi turbino. Pozornost je treba nameniti zaščiti in drenažni obdelavi trdnega vira jarka na zadnjem robu pobočja na vhodu in izhodu ter shranjevanju sedimentov poplavne sezone.
(8) Črpalne elektrarne ne bodo tvorile visokih jezov in velikih rezervoarjev. Višina jezu in ročno izkopani nakloni večine zgornjih in spodnjih rezervoarjev niso večji od 150 m. Inženirskogeološke težave temeljev jezu in visokih naklonov je lažje reševati kot visoke jezove in velike rezervoarje konvencionalnih elektrarn.
3. Pogoji oblikovanja skladišča
Zgornji in spodnji rezervoarji morajo imeti terenske razmere, primerne za zajezitev. Na splošno se na podlagi nameščene zmogljivosti 1,2 milijona kilovatov in 6 ur izkoriščenosti polne proizvodnje električne energije upošteva izkoristek približno 400–500 m, kar pomeni, da je regulirana skladiščna zmogljivost zgornjega in spodnjega črpalnega rezervoarja približno 6–8 milijonov m3. Nekatere črpalne elektrarne imajo naravno "trebuh". Prostornino rezervoarja je enostavno oblikovati z zajezovanjem. V tem primeru ga je mogoče zajeziti z zajezovanjem. Vendar pa imajo nekatere črpalne elektrarne majhno naravno skladiščno zmogljivost in je treba za oblikovanje skladiščne zmogljivosti izkopati. To bo prineslo dve težavi, prva je relativno visoki stroški razvoja, druga pa je, da je treba izkopati velike količine skladiščne zmogljivosti, zmogljivost shranjevanja energije elektrarne pa ne sme biti prevelika.
Poleg zahtev glede zmogljivosti shranjevanja mora projekt črpalnega rezervoarja upoštevati tudi preprečevanje pronicanja iz rezervoarja, ravnovesje izkopov in zasipov zemlje in kamnin, izbiro vrste jezu itd. ter določiti načrt zasnove s celovito tehnično in ekonomsko primerjavo. Na splošno velja, da če je mogoče rezervoar oblikovati z zajezitvijo in se sprejme lokalno preprečevanje pronicanja, so pogoji za nastanek rezervoarja relativno dobri (glej sliko 2.3-1); če se "bazen" oblikuje z veliko količino izkopov in se sprejme tip preprečevanja pronicanja za celoten bazen, so pogoji za nastanek rezervoarja relativno splošni (glej sliki 2.3-2 in 2.3-3).
Če za primer vzamemo črpalno elektrarno Guangzhou z dobrimi pogoji za oblikovanje rezervoarja, so pogoji za oblikovanje zgornjega in spodnjega rezervoarja relativno dobri, rezervoar pa je mogoče oblikovati z zajezovanjem, pri čemer ima zgornji rezervoar prostornino 24,08 milijona m3 in spodnji rezervoar prostornino 23,42 milijona m3.
Poleg tega je kot primer vzeta črpalna elektrarna Tianhuangping. Zgornji rezervoar se nahaja v vdolbini izvira jarka na levem bregu reke Daxi, ki ga obdajajo glavni jez, štirje pomožni jezovi, dovod/izvod in gore okoli rezervoarja. Glavni jez je razporejen v vdolbini na južnem koncu rezervoarja, pomožni jez pa je razporejen v štirih prehodih na vzhodu, severu, zahodu in jugozahodu. Pogoji shranjevanja so srednji, s skupno zmogljivostjo shranjevanja 9,12 milijona m3.
4. Pogoji vodnega vira
Črpalne elektrarne se razlikujejo od običajnih hidroelektrarn po tem, da se med zgornjim in spodnjim rezervoarjem preliva »bazen« čiste vode. Pri črpanju vode se voda preliva iz spodnjega rezervoarja v zgornji rezervoar, pri proizvodnji električne energije pa se voda spušča iz zgornjega rezervoarja v spodnji rezervoar. Zato je problem vodnega vira črpalne elektrarne predvsem v tem, da zadosti začetnim potrebam po hranilniku, torej najprej shrani vodo v rezervoarju in nato dopolni količino vode, ki se zmanjša zaradi izhlapevanja in puščanja med vsakodnevnim delovanjem. Zmogljivost črpalne elektrarne je običajno približno 10 milijonov m3, zahteve po količini vode pa niso visoke. Pogoji vodnega vira na območjih z veliko padavinami in gostim rečnim omrežjem niso omejujoči pogoj za gradnjo črpalnih elektrarn. Vendar pa so za relativno sušna območja, kot je severozahod, pogoji vodnega vira postali pomemben omejujoč dejavnik. Nekateri kraji imajo topografske in geološke pogoje za gradnjo črpalnih elektrarn, vendar morda ni vodnega vira za shranjevanje vode več deset kilometrov stran.
3. Zunanji pogoji
Bistvo imigracijskih in okoljskih vprašanj je reševanje vprašanja uporabe javnih virov in nadomestil. To je proces, v katerega vsi pridobijo.
1. Pridobivanje zemljišč in preselitev za gradnjo
Obseg pridobivanja zemljišč za gradnjo črpalne elektrarne vključuje zgornje in spodnje območje poplavljanja rezervoarja ter območje gradnje hidroelektrarne. Čeprav sta v črpalni elektrarni dva rezervoarja, je obseg pridobivanja zemljišč za gradnjo pogosto veliko manjši kot pri konvencionalnih hidroelektrarnah, ker so rezervoarji relativno majhni in nekateri uporabljajo naravna jezera ali obstoječe rezervoarje. Ker je večina bazenov rezervoarjev izkopanih, območje gradnje hidroelektrarne pogosto vključuje območje poplavljanja rezervoarja, zato je delež območja gradnje hidroelektrarne v obsegu pridobivanja zemljišč za gradnjo projekta veliko večji kot pri konvencionalni hidroelektrarni.
Območje poplavljanja akumulacijskega jezera vključuje predvsem območje poplavljanja pod normalno gladino bazena akumulacijskega jezera, pa tudi območje poplavnega zaledja in območje, ki ga je prizadel akumulacijski bazen.
Gradbeno območje hidroprojekta vključuje predvsem stavbe hidroprojekta in območje stalnega upravljanja projekta. Gradbeno območje projekta središča je določeno kot začasno in stalno območje glede na namen posamezne parcele. Začasno zemljišče se lahko po uporabi vrne v prvotno namembnost.
Obseg pridobivanja zemljišč za gradnjo je bil določen, pomembno nadaljnje delo pa je izvedba preiskave fizičnih kazalnikov pridobivanja zemljišč za gradnjo, da bi »spoznali sebe in spoznali drugega«. Gre predvsem za preiskavo količine, kakovosti, lastništva in drugih lastnosti prebivalstva, zemljišč, stavb, objektov, kulturnih relikvij in zgodovinskih najdišč, nahajališč mineralov itd. v okviru pridobivanja zemljišč za gradnjo.
Pri odločanju je glavno vprašanje, ali pridobitev zemljišč za gradnjo vključuje pomembne občutljive dejavnike, kot so obseg in količina trajnih osnovnih kmetijskih zemljišč, prvovrstni gozdovi javnega pomena, pomembne vasi in mesta, pomembne kulturne relikvije in zgodovinska najdišča ter nahajališča mineralov.
2. Varstvo ekološkega okolja
Gradnja črpalnih elektrarn mora upoštevati načelo "ekološke prioritete in zelenega razvoja".
Izogibanje okoljsko občutljivim območjem je pomemben predpogoj za izvedljivost projekta. Okoljsko občutljiva območja se nanašajo na vse vrste varstvenih območij na vseh ravneh, določenih v skladu z zakonom, in območja, ki so še posebej občutljiva na vpliv gradbenega projekta na okolje. Pri izbiri lokacij je treba najprej preveriti in se jim izogniti, predvsem vključno z rdečimi črtami ekološke zaščite, narodnimi parki, naravnimi rezervati, slikovitimi točkami, območji svetovne kulturne in naravne dediščine, območji zaščite virov pitne vode, gozdnimi parki, geološkimi parki, mokrišči, območjem zaščite vodnih zarodnih virov itd. Poleg tega je treba analizirati tudi skladnost in usklajenost med lokacijo in ustreznim načrtovanjem, kot so prostor, urbana in podeželska gradnja ter "tri črte in ena sama".
Okoljevarstveni ukrepi so pomembni ukrepi za zmanjšanje vpliva na okolje. Če projekt ne vključuje okoljsko občutljivih območij, je z vidika varstva okolja načeloma izvedljiv, vendar bo gradnja projekta neizogibno imela določen vpliv na vodno, plinsko, zvočno in ekološko okolje, zato je treba sprejeti vrsto ciljno usmerjenih ukrepov za odpravo ali ublažitev škodljivih učinkov, kot sta čiščenje proizvodne odpadne vode in gospodinjskih odplak ter izpust ekološko sprejemljivega toka.
Urejanje krajine je pomemben način za doseganje visokokakovostnega razvoja črpanja in akumulacije. Črpalne in akumulacijske elektrarne se običajno nahajajo v goratih in hribovitih območjih z dobrim ekološkim okoljem. Po zaključku projekta bosta oblikovana dva rezervoarja. Po ekološki obnovi in urejanju krajine ju je mogoče vključiti v slikovite točke ali turistične znamenitosti, da se doseže skladen razvoj elektrarne in okolja. Izvajanje koncepta »zelena voda in zelene gore so zlate gore in srebrne gore«. Na primer, črpalna elektrarna Zhejiang Changlongshan je bila vključena v osrednjo slikovito točko pokrajine Tianhuangping – Jiangnan Tianchi, črpalna elektrarna Qujiang pa je bila vključena v varstveno območje tretje stopnje pokrajine Lankeshan-Wuxijiang.
4. Inženirska zasnova
Inženirska zasnova črpalne elektrarne vključuje predvsem obseg projekta, hidravlične konstrukcije, zasnovo organizacije gradnje, elektromehanske in kovinske konstrukcije itd.
1. Obseg projekta
Inženirski obseg črpalne elektrarne vključuje predvsem nameščeno zmogljivost, število neprekinjenih polnih ur delovanja, glavni karakteristični nivo vode v akumulacijskem jezeru in druge parametre.
Pri izbiri nameščene zmogljivosti in števila neprekinjenih polnih ur črpalne elektrarne je treba upoštevati tako potrebe kot možnosti. Potreba se nanaša na povpraševanje elektroenergetskega sistema in se lahko nanaša na gradbene pogoje same elektrarne. Splošna metoda temelji na analizi funkcionalne lege različnih elektroenergetskih sistemov za črpalne elektrarne in zahtevah elektroenergetskega sistema glede števila neprekinjenih polnih ur, da se smiselno pripravi načrt nameščene zmogljivosti in števila neprekinjenih polnih ur ter izbere nameščena zmogljivost in število neprekinjenih polnih ur s simulacijo proizvodnje električne energije in celovito tehnično in ekonomsko primerjavo.
V praksi je preprosta metoda za začetno načrtovanje nameščene zmogljivosti in ur polne izkoriščenosti ta, da se najprej določi zmogljivost enote glede na območje vodnega stolpca, nato pa se določi skupna nameščena zmogljivost in ure polne izkoriščenosti glede na naravno shranjevalno energijo črpalne elektrarne. Trenutno je v območju padca gladine vode od 300 m do 500 m tehnologija zasnove in izdelave enote z nazivno zmogljivostjo 300.000 kilovatov zrela, pogoji stabilnega delovanja so dobri, inženirske izkušnje pa so najbogatejše (zato je nameščena zmogljivost večine črpalnih elektrarn v gradnji običajno sodo število 300.000 kilovatov, ob upoštevanju zahtev decentralizirane postavitve, večina pa jih ima 1,2 milijona kilovatov). Po začetni izbiri zmogljivosti enote se analizira naravno shranjevanje energije črpalne elektrarne na podlagi topografskih in geoloških pogojev zgornjih in spodnjih rezervoarjev ter izgube tlaka pri proizvodnji energije in črpalnih pogojih. Na primer, če je povprečni padec gladine vode med zgornjim in spodnjim rezervoarjem črpalne elektrarne približno 450 m, je s predhodno analizo primerno izbrati 300.000 kilovatov enotne zmogljivosti; naravna shranjevalna energija zgornjega in spodnjega rezervoarja je približno 6,6 milijona kilovatnih ur, zato lahko upoštevamo štiri enote, kar pomeni, da je skupna nameščena zmogljivost 1,2 milijona kilovatov; skupaj s povpraševanjem elektroenergetskega sistema bo po nekaj širitve in izkopavanja rezervoarja glede na naravne razmere skupna shranjena energija dosegla 7,2 milijona kilovatnih ur, kar ustreza 6 uram neprekinjene polne proizvodnje energije.
Karakteristična gladina vode v akumulacijskem jedru vključuje predvsem normalno gladino vode, gladino mrtve vode in gladino poplave. Na splošno se karakteristična gladina vode teh akumulacijskih jeder izbere po izbiri števila neprekinjenih polnih ur in nameščene zmogljivosti.
2. Hidravlične konstrukcije
Pred nami je valovita reka, za nami pa sijoče luči. Takšno je naše življenje, boj in tek naprej.
——Pesem graditeljev vodnih varčevalcev
Hidravlične konstrukcije za črpalno elektrarno običajno vključujejo zgornji rezervoar, spodnji rezervoar, sistem za prenos vode, podzemno elektrarno in stikalno postajo. Ključna točka načrtovanja zgornjega in spodnjega vodnega rezervoarja je doseganje velike shranjevalne zmogljivosti z minimalnimi inženirskimi stroški. Večina zgornjih rezervoarjev uporablja kombinacijo izkopa in zajezitve, večina pa je nasipanih s kamnito površino. Glede na geološke razmere je mogoče puščanje rezervoarja črpalne elektrarne rešiti s preprečevanjem pronicanja v celotnem rezervoarju in z zaveso za preprečevanje pronicanja okoli rezervoarja. Materiali za preprečevanje pronicanja so lahko asfaltnobetonska obloga, geomembrana, glinena odeja itd.
Shematski diagram črpalne elektrarne
Kadar je treba za rezervoar črpalne elektrarne uporabiti zaščito pred pronicanjem v celotnem bazenu rezervoarja, je treba obliko za preprečevanje pronicanja v jezu in obliko za preprečevanje pronicanja v bazenu rezervoarja obravnavati kot celoto, da se čim bolj izognemo ali zmanjšamo skupno obdelavo različnih struktur za preprečevanje pronicanja in izboljšamo zanesljivost. Za preprečevanje pronicanja na dnu rezervoarja se mora uporabiti celoten bazen rezervoarja z visokim zasipom. Struktura za preprečevanje pronicanja na dnu rezervoarja mora biti primerna za velike deformacije ali neenakomerne deformacije, ki jih povzroči visok zasip.
Vodni stolpec črpalne elektrarne je visok, tlak, ki ga prenaša vodni kanal, pa je velik. Glede na vodni stolpec, geološke razmere v okoliških kamninah, velikost razcepljenih cevi itd. se lahko uporabi jeklena obloga, obloga iz armiranega betona in druge metode.
Poleg tega mora črpalna elektrarna za zagotovitev varnosti elektrarne pred poplavami urediti tudi objekte za odvajanje poplav itd., ki jih tukaj ne bomo podrobneje opisali.
3. Zasnova gradbene organizacije
Glavne naloge načrtovanja gradbene organizacije črpalne elektrarne vključujejo: preučitev pogojev gradnje projekta, preusmeritev gradnje, načrtovanje virov materiala, gradnjo glavnega projekta, prevoz gradbenih objektov, objekte gradbenega obrata, splošno gradbeno postavitev, splošni gradbeni načrt (obdobje gradnje) itd.
Pri projektiranju bi morali v celoti izkoristiti topografske in geološke razmere na lokaciji postaje, združiti gradbene pogoje in inženirski načrt ter v skladu z načelom intenzivne in ekonomične rabe zemljišč najprej izdelati načrt inženirske gradnje, bilanco zemeljskih del in splošni načrt postavitve gradnje, da bi čim bolj zmanjšali zasedenost obdelovalnih zemljišč in stroške projekta.
Kitajska, ki je pomembna gradbena država, ima svetovno priznano upravljanje gradnje in raven gradnje. V zadnjih letih je kitajska črpalna elektrarna opravila številne koristne raziskave na področju zelene gradnje, raziskav in razvoja ter uporabe ključne opreme in inteligentne gradnje. Nekatere gradbene tehnologije so dosegle ali napredovale na mednarodni ravni. To se odraža predvsem v vse bolj zreli tehnologiji gradnje jezov, novem napredku tehnologije gradnje visokotlačnih razcepljenih cevi, velikem številu uspešnih praks tehnologije izkopavanja in podpiranja skupin podzemnih elektrarn v kompleksnih geoloških razmerah, nenehnih inovacijah tehnologije in opreme za gradnjo nagnjenih jaškov, izjemnih dosežkih mehanizirane in inteligentne gradnje ter preboju črpalne elektrarne (TBM) pri gradnji predorov.
4. Elektromehanska in kovinska konstrukcija
Enostopenjske reverzibilne akumulacijske enote z navpičnim grednim sistemom se običajno uporabljajo v črpalnih elektrarnah. Kar zadeva hidravlični razvoj črpalnih turbin, ima Kitajska zmogljivost načrtovanja in proizvodnje črpalnih turbin s 700 m višinskega prereza in 400.000 kilovatov na enoto zmogljivosti, pa tudi načrtovanje, proizvodnjo, montažo, zagon in proizvodnjo številnih akumulacijskih enot s 100–700 m višinskega prereza in 400.000 kilovatov ali manj na enoto zmogljivosti. Kar zadeva nazivni vodni prerez elektrarn, so nazivni vodni prerezi črpalnih elektrarn Jilin Dunhua, Guangdong Yangjiang in Zhejiang Changlongshan, ki so v gradnji, večji od 650 m, kar je v svetovnem vrhu; odobreni nazivni vodni prerez črpalne elektrarne Zhejiang Tiantai je 724 m, kar je najvišji nazivni vodni prerez črpalne elektrarne na svetu. Splošna težavnost načrtovanja in izdelave enote je na vodilni svetovni ravni. Pri razvoju generatorskih motorjev so veliki generatorski motorji črpalnih elektrarn, ki so bile zgrajene in v gradnji na Kitajskem, vertikalni, trifazni, v celoti zračno hlajeni, reverzibilni sinhroni motorji. Obstajata dve enoti črpalne elektrarne Zhejiang Changlongshan z nazivno hitrostjo 600 vrt/min in nazivno zmogljivostjo 350.000 kW. Nekatere enote črpalne elektrarne Guangdong Yangjiang so bile zagnane z nazivno hitrostjo 500 vrt/min in nazivno zmogljivostjo 400.000 kW. Skupna proizvodna zmogljivost generatorskih motorjev je dosegla svetovno napredno raven. Poleg tega elektromehanske in kovinske konstrukcije vključujejo tudi hidravlične stroje, elektrotehniko, krmiljenje in zaščito, kovinske konstrukcije in druge vidike, ki jih tukaj ne bomo ponavljali.
Proizvodnja opreme za črpalne elektrarne na Kitajskem se hitro razvija v smeri visokega vodnega stolpca, velike zmogljivosti, visoke zanesljivosti, širokega razpona, spremenljive hitrosti in lokalizacije.
5. Ekonomski kazalniki
Gradbeni pogoji in zunanji vpliv projekta črpalne elektrarne se bodo po določitvi projektne sheme na koncu odražali predvsem v kazalniku, in sicer v statični naložbi na kilovat projekta. Nižja kot je statična naložba na kilovat, boljša je ekonomičnost projekta.
Posamezne razlike v gradbenih pogojih črpalnih elektrarn so očitne. Statična naložba na kilovat je tesno povezana z gradbenimi pogoji in nameščeno močjo projekta. Leta 2021 je Kitajska odobrila 11 črpalnih elektrarn s povprečno statično naložbo 5367 juanov na kilovat; 14 projektov je zaključilo predhodno študijo izvedljivosti, povprečna statična naložba na kilovat pa znaša 5425 juanov/kilovat.
Glede na predhodne statistične podatke je statična naložba na kilovat velikih projektov črpalnih elektrarn, ki so v letu 2022 v pripravljalnih delih, običajno med 5000 in 7000 juani/kilovat. Zaradi različnih regionalnih geoloških razmer se povprečna raven statične naložbe na kilovat energije črpalnih elektrarn v različnih regijah zelo razlikuje. Na splošno so gradbeni pogoji elektrarn na jugu, vzhodu in v osrednji Kitajski relativno dobri, statična naložba na kilovat pa relativno nizka. Zaradi slabih inženirskogeoloških razmer in slabih pogojev za vodne vire je raven stroškov na enoto v severozahodni regiji relativno visoka v primerjavi z drugimi regijami na Kitajskem.
Pri naložbenih odločitvah se moramo osredotočiti na statično naložbo na kilovat projekta, vendar ne moremo govoriti le o glavni stvari v statični naložbi na kilovat, saj lahko to privede do impulza podjetij, da slepo širijo obseg. To se odraža predvsem v naslednjih vidikih:
Najprej je treba povečati nameščeno moč, ki je bila prvotno predlagana v fazi načrtovanja. Na to situacijo moramo gledati dialektično. Za primer vzemimo projekt z načrtovano nameščeno močjo 1,2 milijona kilovatov na začetku faze načrtovanja, njegova sestava enot pa je štiri enote po 300.000 kilovatov. Če je razpon vodnega stolpca ustrezen in so z napredkom tehnologije na voljo pogoji za izbiro 350.000 kW posameznega stroja, potem lahko po celoviti tehnični in ekonomski primerjavi kot reprezentativno shemo v fazi predhodne izvedljivosti priporočimo 1,4 milijona kW. Če pa se prvotno načrtovane 4 enote po 300.000 kW zdaj povečajo za 2 enoti na 6 enot po 300.000 kW, torej se nameščena moč elektrarne poveča z 1,2 milijona kW na 1,8 milijona kW, potem se na splošno meni, da je ta sprememba spremenila funkcionalno usmerjenost projekta in da je treba celovito upoštevati skladnost načrtovanja, potrebe elektroenergetskega sistema, pogoje gradnje projekta in druge dejavnike. Na splošno bi moralo povečanje števila enot spadati v okvir prilagoditve načrtovanja.
Drugič, zmanjšanje ur polne izkoriščenosti. Če primerjamo energijo črpalne elektrarne s polnilno baterijo, se lahko nameščena zmogljivost uporabi kot izhodna moč, ure polne izkoriščenosti pa predstavljajo čas uporabe powerbanka. Pri črpalnih elektrarnah, kadar je shranjena energija enaka, je mogoče celovito primerjati ure polne izkoriščenosti in nameščeno zmogljivost. Trenutno se glede na potrebe elektroenergetskega sistema dnevni regulirani čas polne izkoriščenosti črpalne elektrarne šteje za 6 ur. Če so gradbeni pogoji elektrarne dobri, je primerno ustrezno povečati ure polne izkoriščenosti enote z nizkimi stroški. Z enako statično naložbo na kilovat lahko elektrarna z višjimi urami polne izkoriščenosti igra večjo vlogo v sistemu. Vendar pa obstaja ideja, da se bo nameščena zmogljivost znatno povečala (1,2 milijona kW → 1,8 milijona kW) in da se bodo ure polne izkoriščenosti zmanjšale (6 ur → 4 ure). Na ta način se lahko statična naložba na kilovat sicer močno zmanjša, vendar sistem zaradi kratkega časa uporabe ne more zadostiti povpraševanju sistema, njegova vloga v električnem omrežju pa se bo prav tako močno zmanjšala.
Čas objave: 8. marec 2023
