โครงสร้างและคุณลักษณะของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำและการก่อสร้าง

สถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและครบถ้วนที่สุดในการกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ และกำลังการผลิตติดตั้งของสถานีพลังงานสามารถไปถึงระดับกิกะวัตต์ได้ ปัจจุบัน สถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำมีขนาดการพัฒนาที่ครบถ้วนที่สุดในโลก
สถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเป็นเทคโนโลยีที่เติบโตเต็มที่และมีเสถียรภาพ รวมถึงมีคุณประโยชน์ที่ครอบคลุมสูง มักใช้สำหรับการลดค่าพีคและสแตนด์บาย สถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและเติบโตเต็มที่ที่สุดในการกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ และกำลังการผลิตที่ติดตั้งของสถานีพลังงานสามารถเข้าถึงระดับกิกะวัตต์ได้
ตามสถิติที่ไม่สมบูรณ์ของคณะกรรมการวิชาชีพด้านการจัดเก็บพลังงานของสมาคมวิจัยพลังงานจีน ในปัจจุบัน สถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำที่มีการพัฒนาที่ครบถ้วนที่สุดและมีกำลังการผลิตติดตั้งที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือสถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำ โดยในปี 2019 กำลังการผลิตพลังงานทั่วโลกได้แตะระดับ 180 ล้านกิโลวัตต์ และกำลังการผลิตติดตั้งของสถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำได้เกินระดับ 170 ล้านกิโลวัตต์ คิดเป็น 94% ของกำลังการผลิตพลังงานทั้งหมดทั่วโลก

สถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเก็บกักใช้พลังงานที่โหลดต่ำของระบบไฟฟ้าเพื่อสูบน้ำไปยังที่สูงเพื่อเก็บกัก และปล่อยน้ำออกเพื่อผลิตไฟฟ้าในช่วงที่มีโหลดสูงสุด เมื่อโหลดต่ำ สถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเก็บกักจะเป็นผู้ใช้ เมื่อโหลดสูงสุด สถานีพลังงานน้ำจะเป็นโรงไฟฟ้า
หน่วยของสถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำมีฟังก์ชันพื้นฐาน 2 ประการ ได้แก่ การสูบน้ำและการผลิตไฟฟ้า หน่วยนี้ทำงานเป็นกังหันน้ำในช่วงที่มีภาระงานสูงสุดของระบบไฟฟ้า ช่องเปิดของใบพัดนำทางของกังหันน้ำจะถูกปรับผ่านระบบตัวควบคุมเพื่อแปลงพลังงานศักย์ของน้ำเป็นพลังงานกลของการหมุนหน่วย จากนั้นพลังงานกลจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
เมื่อโหลดของระบบไฟฟ้าต่ำ จะใช้เป็นปั๊มน้ำเพื่อทำงาน พลังงานไฟฟ้าที่จุดต่ำสุดจะใช้ในการสูบน้ำจากอ่างเก็บน้ำด้านล่างไปยังอ่างเก็บน้ำด้านบน ผ่านการปรับอัตโนมัติของระบบควบคุมการเปิดของใบพัดนำทางจะปรับโดยอัตโนมัติตามหัวปั๊ม และพลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานศักย์ของน้ำเพื่อการจัดเก็บ
สถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเก็บกักมีหน้าที่หลักในการลดค่าพีค การปรับความถี่ การสแตนด์บายฉุกเฉิน และการสตาร์ทไฟฟ้าดับของระบบไฟฟ้า ซึ่งสามารถปรับปรุงและปรับสมดุลภาระของระบบไฟฟ้า ปรับปรุงคุณภาพการจ่ายไฟฟ้าและประโยชน์ทางเศรษฐกิจของระบบไฟฟ้า และเป็นเสาหลักในการรับรองการทำงานที่ปลอดภัย ประหยัด และเสถียรของโครงข่ายไฟฟ้า สถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเก็บกักเรียกว่า “เครื่องปรับเสถียรภาพ” “เครื่องควบคุม” และ “เครื่องปรับสมดุล” ในการดำเนินงานที่ปลอดภัยของโครงข่ายไฟฟ้า
แนวโน้มการพัฒนาของสถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเก็บกักในโลกคือ เฮดสูง ความจุขนาดใหญ่ และความเร็วสูง เฮดน้ำสูงหมายความว่าหน่วยกำลังพัฒนาไปสู่เฮดน้ำที่สูงขึ้น ความจุขนาดใหญ่หมายความว่าความจุของหน่วยเดียวกำลังเพิ่มขึ้น ความเร็วสูงหมายความว่าหน่วยใช้ความเร็วเฉพาะที่สูงขึ้น

โครงสร้างและคุณลักษณะ
อาคารหลักของสถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเก็บกักโดยทั่วไปประกอบด้วยอ่างเก็บน้ำด้านบน อ่างเก็บน้ำด้านล่าง ระบบส่งน้ำ โรงไฟฟ้า และอาคารพิเศษอื่นๆ เมื่อเปรียบเทียบกับสถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำทั่วไป โครงสร้างไฮดรอลิกของสถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเก็บกักจะมีลักษณะสำคัญดังต่อไปนี้:
มีอ่างเก็บน้ำสองแห่ง เมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบเดิมที่มีความจุติดตั้งเท่ากัน ความจุของอ่างเก็บน้ำของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำมักจะมีขนาดเล็ก
ระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำเปลี่ยนแปลงอย่างมากและขึ้นและลงบ่อยครั้ง เพื่อดำเนินการงานการโกนสูงสุดและการเติมหุบเขาในโครงข่ายไฟฟ้า ช่วงการเปลี่ยนแปลงรายวันของระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำของสถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำมักจะมาก โดยทั่วไปมากกว่า 10 ~ 20 เมตร และสถานีพลังงานน้ำบางแห่งอาจสูงถึง 30 ~ 40 เมตร และอัตราการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำนั้นรวดเร็ว โดยทั่วไปสูงถึง 5 ~ 8 เมตรต่อชั่วโมงหรืออาจถึง 8 ~ 10 เมตรต่อชั่วโมง
ข้อกำหนดในการป้องกันการรั่วซึมของอ่างเก็บน้ำนั้นสูง หากโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำบริสุทธิ์สูญเสียน้ำจำนวนมากเนื่องจากการรั่วไหลของอ่างเก็บน้ำด้านบน การผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าจะลดลง ดังนั้น ข้อกำหนดในการป้องกันการรั่วซึมของอ่างเก็บน้ำจึงสูง ในเวลาเดียวกัน เพื่อป้องกันการเสื่อมโทรมของสภาพธรณีวิทยาในพื้นที่โครงการ ความเสียหายจากการรั่วซึม และการรั่วไหลที่เข้มข้นอันเกิดจากการรั่วซึมของน้ำ จึงมีการกำหนดข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับการป้องกันการรั่วซึมของอ่างเก็บน้ำด้วย
หัวน้ำสูง หัวน้ำของสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำเก็บกักโดยทั่วไปสูง โดยส่วนใหญ่อยู่ที่ 200 ~ 800 เมตร สถานีไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำเก็บกัก Jixi ที่มีกำลังการผลิตติดตั้งรวม 1.8 ล้านกิโลวัตต์เป็นโครงการส่วนหัว 650 เมตรแห่งแรกในจีน และสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำเก็บกัก Dunhua ที่มีกำลังการผลิตติดตั้งรวม 1.4 ล้านกิโลวัตต์เป็นโครงการส่วนหัว 700 เมตรแห่งแรกในจีน ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของระดับเทคนิคของสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำเก็บกัก จำนวนสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำเก็บกักที่มีหัวสูงและกำลังการผลิตขนาดใหญ่ในจีนจะเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ

ระดับความสูงในการติดตั้งของหน่วยนั้นต่ำ เพื่อเอาชนะอิทธิพลของการลอยตัวและการซึมบนโรงไฟฟ้า สถานีพลังงานน้ำแบบสูบน้ำขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นในประเทศและต่างประเทศส่วนใหญ่จึงใช้รูปแบบโรงไฟฟ้าใต้ดินในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา