Pumplagring är den mest använda och mogna tekniken inom storskalig energilagring, och den installerade kapaciteten hos kraftverk kan nå gigawatt. För närvarande är pumpad vattenkraft den mest mogna och största installerade energilagringen i världen.
Pumplagringstekniken är mogen och stabil, med höga heltäckande fördelar, och används ofta för toppreglering och reservkraft. Pumplagring är den mest använda och mogna tekniken inom storskalig energilagring, och den installerade kapaciteten hos kraftverk kan nå gigawatt.
Enligt ofullständig statistik från Energy Storage Professional Committee of the China Energy Research Association är pumpad vattenkraft för närvarande den mest mogna och största installerade energilagringen i världen. Från och med 2019 nådde världens operativa energilagringskapacitet 180 miljoner kilowatt, och den installerade kapaciteten för pumpad lagringsenergi översteg 170 miljoner kilowatt, vilket motsvarar 94 % av världens totala energilagring.
Pumpkraftverk använder den elektricitet som genereras under lågbelastningsperioden i kraftsystemet för att pumpa vatten till en högt uppehållen plats för lagring, och släppa ut vatten för att generera elektricitet under toppbelastningsperioder. När belastningen är låg är det pumpkraftverket som använder el; när belastningen är som högst är det kraftverket som använder elverket.
Pumpaggregatet har två grundläggande funktioner: att pumpa vatten och att generera elektricitet. Enheten fungerar som en vattenturbin när belastningen på kraftsystemet är som högst. Öppningen av vattenturbinens ledskena justeras via regulatorsystemet, och vattnets potentiella energi omvandlas till mekanisk energi från enhetens rotation, och sedan omvandlas den mekaniska energin till elektrisk energi via generatorn;
När belastningen på kraftsystemet är låg används vattenpumpen för att pumpa vatten från den nedre reservoaren till den övre reservoaren. Genom den automatiska justeringen av regulatorsystemet justeras ledskenans öppning automatiskt i enlighet med pumplyften, och den elektriska energin omvandlas till vattenpotentialenergi och lagras.
Pumpkraftverk ansvarar huvudsakligen för toppreglering, frekvensreglering, nödbackup och svartstart av kraftsystemet, vilket kan förbättra och balansera belastningen på kraftsystemet, förbättra strömförsörjningens kvalitet och ekonomiska fördelar med kraftsystemet, och är ryggraden för att säkerställa säker, ekonomisk och stabil drift av elnätet. Pumpkraftverk är kända som "stabilisatorer", "regulatorer" och "balanserare" i säker drift av elnät.
Utvecklingstrenden för världens pumpkraftverk är hög tryckhöjd, stor kapacitet och hög hastighet. Hög tryckhöjd innebär att enheten utvecklas till en högre tryckhöjd, stor kapacitet innebär att kapaciteten för en enskild enhet kontinuerligt ökar, och hög hastighet innebär att enheten antar en högre specifik hastighet.
Kraftverkets struktur och egenskaper
Huvudbyggnaderna i pumpkraftverket inkluderar vanligtvis: övre reservoar, nedre reservoar, vattenförsörjningssystem, verkstad och andra specialbyggnader. Jämfört med konventionella vattenkraftverk har de hydrauliska strukturerna i pumpkraftverk följande huvudegenskaper:
Det finns övre och undre reservoarer. Jämfört med konventionella vattenkraftverk med samma installerade kapacitet är reservoarkapaciteten hos pumpkraftverk vanligtvis relativt liten.
Vattennivån i reservoaren fluktuerar kraftigt och stiger och sjunker ofta. För att kunna utföra uppgiften att skära ner toppar och fylla dalarna i elnätet är den dagliga variationen i reservoarens vattennivå i pumpkraftverket vanligtvis relativt stor, vanligtvis överstigande 10–20 meter, och vissa kraftverk når 30–40 meter, och förändringstakten i reservoarens vattennivå är relativt snabb och når vanligtvis 5–8 m/h, och till och med 8–10 m/h.
Kraven på att förhindra utsläpp från reservoarer är höga. Om det rena pumpkraftverket orsakar en stor mängd vattenförlust på grund av utsläpp från den övre reservoaren, kommer kraftverkets kraftproduktion att minska. Samtidigt, för att förhindra att vattenläckage försämrar de hydrogeologiska förhållandena i projektområdet, vilket resulterar i utsläppsskador och koncentrerat utsläpp, ställs det också högre krav på att förhindra utsläpp från reservoarer.
Vattenfallet är högt. Pumpkraftverkets fallhöjd är generellt hög, mestadels 200–800 meter. Jixi pumpkraftverk med en total installerad kapacitet på 1,8 miljoner kilowatt är mitt lands första projekt med en fallhöjd på 650 meter, och Dunhua pumpkraftverk med en total installerad kapacitet på 1,4 miljoner kilowatt är mitt lands första projekt med en fallhöjd på 700 meter. Med den kontinuerliga utvecklingen av pumpkrafttekniken kommer antalet kraftverk med hög fallhöjd och stor kapacitet i mitt land att öka.
Enheten är installerad på låg höjd. För att motverka påverkan av flytkraft och läckage på kraftverket har de storskaliga pumpkraftverk som byggts hemma och utomlands under senare år mestadels använt formen av underjordiska kraftverk.
Världens tidigaste pumpkraftverk är Netra pumpkraftverk i Zürich, Schweiz, byggt 1882. Byggandet av pumpkraftverk i Kina började relativt sent. Den första snedströmmande reversibla enheten installerades i Gangnan-reservoaren 1968. Senare, med den snabba utvecklingen av den inhemska energiindustrin, ökade den installerade kapaciteten för kärnkraft och värmekraft snabbt, vilket krävde att kraftsystemet utrustades med motsvarande pumpkraftverk.
Sedan 1980-talet har Kina kraftigt börjat bygga storskaliga pumpkraftverk. Under senare år, med den snabba utvecklingen av landets ekonomi och kraftindustri, har landet uppnått fruktbara vetenskapliga och tekniska framsteg inom utrustningsautonomi för storskaliga pumpkraftverk.
I slutet av 2020 var mitt lands installerade kapacitet för pumpkraftverk 31,49 miljoner kilowatt, en ökning med 4,0 % jämfört med föregående år. År 2020 var den nationella pumpkraftverkskapaciteten 33,5 miljarder kWh, en ökning med 5,0 % jämfört med föregående år; landets nyligen tillkomna pumpkraftverkskapacitet var 1,2 miljoner kWh. Mitt lands pumpkraftverk, både i produktion och under uppbyggnad, rankas först i världen.
State Grid Corporation of China har alltid lagt stor vikt vid utvecklingen av pumpkraftverk. För närvarande har State Grid 22 pumpkraftverk i drift och 30 pumpkraftverk under uppbyggnad.
Under 2016 påbörjades byggandet av fem pumpkraftverk i Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian och Fukang, Xinjiang;
Under 2017 började byggandet av sex pumpkraftverk i Yi County i Hebei, Zhirui i Inre Mongoliet, Ninghai i Zhejiang, Jinyun i Zhejiang, Luoning i Henan och Pingjiang i Hunan;
Under 2019 påbörjades byggandet av fem pumpkraftverk i Funing i Hebei, Jiaohe i Jilin, Qujiang i Zhejiang, Weifang i Shandong och Hami i Xinjiang;
Under 2020 kommer fyra pumpkraftverk i Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an och Shandong Tai'an Fas II att börja byggas.
Mitt lands första pumpkraftverk med helt autonom enhetsutrustning. I oktober 2011 färdigställdes kraftverket framgångsrikt, vilket visar att mitt land framgångsrikt har bemästrat kärntekniken för utveckling av pumpkraftverksutrustning.
I april 2013 togs Fujian Xianyous pumpkraftverk officiellt i drift för kraftproduktion; i april 2016 anslöts Zhejiang Xianjus pumpkraftverk med en enhetskapacitet på 375 000 kilowatt framgångsrikt till elnätet. Den autonoma utrustningen för storskaliga pumpkraftverk i mitt land har populariserats och tillämpats kontinuerligt.
mitt lands första pumpkraftverk med en tryckhöjd på 700 meter. Den totala installerade kapaciteten är 1,4 miljoner kilowatt. Den 4 juni 2021 togs enhet 1 i drift för att generera el.
Pumpkraftverket med världens största installerade kapacitet är för närvarande under uppbyggnad. Den totala installerade kapaciteten är 3,6 miljoner kilowatt.
Pumplagring har grundläggande, omfattande och offentliga egenskaper. Den kan delta i regleringstjänsterna för det nya kraftsystemets källa, nätverk, last- och lagringslänkar, och de omfattande fördelarna är ännu mer betydande. Den har en säker strömförsörjningsstabilisator för kraftsystemet, en ren koldioxidsnål balanserare och hög effektivitet. Viktiga funktioner hos en driftsregulator är:
Det första är att effektivt hantera bristen på tillförlitlig reservkapacitet i kraftsystemet under penetrationen av en hög andel ny energi. Med fördelen med dubbel kapacitetstoppreglering kan vi förbättra kraftsystemets högkapacitetstoppregleringskapacitet och lindra problemen med toppbelastningsförsörjningen som orsakas av instabilitet hos ny energi och toppbelastningen som orsakas av dalar. Konsumtionssvårigheter som orsakas av storskalig utveckling av ny energi under perioden kan bättre främja förbrukningen av ny energi.
Det andra är att effektivt hantera skillnaden mellan den nya energins utgångsegenskaper och lastbehovet, genom att förlita sig på den flexibla justeringsförmågan hos snabb respons, för att bättre anpassa sig till den nya energins slumpmässighet och volatilitet, och för att möta det flexibla justeringsbehov som ny energi medför "beroende på vädret".
Det tredje är att effektivt hantera det otillräckliga tröghetsmomentet i det högproportionella nya energisystemet. Med fördelen av synkrongeneratorns höga tröghetsmoment kan den effektivt förbättra systemets störningsmotståndsförmåga och bibehålla systemets frekvensstabilitet.
Det fjärde är att effektivt hantera den potentiella säkerhetspåverkan av "dubbelhög"-formen på det nya kraftsystemet, överta nödbackupfunktionen och reagera på plötsliga justeringsbehov när som helst med snabb start-stopp och snabb effektrampningskapacitet. Samtidigt, som en avbrottsbar last, kan den säkert ta bort pumpenhetens nominella last med millisekundrespons och förbättra systemets säkra och stabila drift.
Det femte är att effektivt hantera de höga anpassningskostnader som storskaliga nya energinätanslutningar medför. Genom rimliga driftmetoder, i kombination med värmekraft, minska koldioxidutsläppen och öka effektiviteten, minska nedläggningen av vindkraft och ljus, främja kapacitetsallokering och förbättra den totala ekonomin och den rena driften av hela systemet.
Stärka optimeringen och integrationen av infrastrukturresurser, samordna säkerhets-, kvalitets- och framstegshanteringen för 30 projekt under uppbyggnad, kraftfullt främja mekaniserat byggande, intelligent styrning och standardiserat byggande, optimera byggperioden och säkerställa att pumplagringskapaciteten överstiger 20 miljoner kilowatt under den "14:e femårsplanperioden" och att den installerade kapaciteten i drift överstiger 70 miljoner kilowatt år 2030.
Det andra är att arbeta hårt med lean management. Stärka planeringsvägledningen, med fokus på målet om "dubbel koldioxid" och genomförandet av företagets strategi, högkvalitativ förberedelse av den "14:e femårsplanen" för pumplagring. Vetenskapligt optimera projektets preliminära arbetsrutiner och driva projektets genomförbarhetsstudie och godkännande på ett ordnat sätt. Med fokus på säkerhet, kvalitet, byggtid och kostnad, främja kraftfullt intelligent förvaltning och kontroll, mekaniserat byggande och grönt byggande av tekniska byggprojekt för att säkerställa att projekt under uppbyggnad kan uppnå fördelar så snart som möjligt.
Fördjupa livscykelhanteringen för utrustning, fördjupa forskningen om enheters elnätsservice, optimera enheternas driftsstrategi och fullt ut säkerställa en säker och stabil drift av elnätet. Fördjupa flerdimensionell lean management, påskynda byggandet av en modern smart leveranskedja, förbättra materialhanteringssystemet, vetenskapligt fördela kapital, resurser, teknik, data och andra produktionsfaktorer, kraftfullt förbättra kvalitet och effektivitet och omfattande förbättra ledningseffektiviteten och driftseffektiviteten.
Det tredje är att söka genombrott inom teknisk innovation. Ett djupgående genomförande av "New Leap Forward Action Plan" för vetenskaplig och teknisk innovation, öka investeringarna i vetenskaplig forskning och förbättra förmågan till oberoende innovation. Öka tillämpningen av teknik för enhetsvariabler, stärka den tekniska forskningen och utvecklingen av 400-megawatts högkapacitetsenheter, påskynda byggandet av pumpturbinmodelllaboratorier och simuleringslaboratorier, och göra allt för att bygga en oberoende plattform för vetenskaplig och teknisk innovation.
Optimera den vetenskapliga forskningslayouten och resursallokeringen, stärk forskningen kring kärntekniken för pumpkraftverk och sträva efter att övervinna det tekniska problemet med "fastnade halsar". Fördjupa forskningen kring tillämpningen av ny teknik som "Big Cloud IoT Smart Chain", implementera byggandet av digitala intelligenta kraftverk på ett heltäckande sätt och påskynda företagens digitala omvandling.
Publiceringstid: 7 mars 2022
