ปัญหาและแนวทางแก้ไขการพัฒนาระบบสูบน้ำและกักเก็บน้ำให้สอดคล้องกับระบบไฟฟ้าใหม่

เพื่อช่วยให้บรรลุเป้าหมายของ "การเพิ่มคาร์บอนสูงสุด การชดเชยคาร์บอน" และสร้างระบบไฟฟ้าใหม่ China Southern Power Grid Corporation ได้เสนออย่างชัดเจนว่าจะสร้างระบบไฟฟ้าใหม่ในภาคใต้ภายในปี 2030 และสร้างระบบไฟฟ้าใหม่ทั้งหมดภายในปี 2060 ในกระบวนการนี้ เราจะพัฒนาระบบกักเก็บไฟฟ้าแบบสูบน้ำอย่างจริงจัง มีแผนที่จะเพิ่มกำลังการผลิตที่ติดตั้งเป็น 6 ล้านกิโลวัตต์ 15 ล้านกิโลวัตต์ และ 15 ล้านกิโลวัตต์ ตามลำดับ ในช่วง "แผนพัฒนาพลังงานห้าปีฉบับที่ 14 15 และ 16" เราจะมุ่งมั่นที่จะบรรลุกำลังการผลิตระบบกักเก็บไฟฟ้าแบบสูบน้ำประมาณ 44 ล้านกิโลวัตต์ในภาคใต้ภายในปี 2035 ทำให้เป็นระบบปรับสมดุลการรบกวนระบบไฟฟ้า เครื่องปรับสมดุลโหลด และเครื่องควบคุมระบบไฟฟ้าประเภทใหม่
ที่มา: บัญชี WeChat อย่างเป็นทางการ “China Energy Media Intelligent Manufacturing”
ผู้เขียน: Peng Yumin สถาบันวิจัยการจัดเก็บพลังงานแห่งประเทศจีน Southern Power Grid Peak Shaving and Frequency Modulation Power Generation Co., Ltd

คุณสมบัติหลักของระบบพลังงานใหม่
ระบบไฟฟ้าใหม่นั้นถูกครอบงำด้วยพลังงานสะอาด และสัดส่วนของพลังงานใหม่ในการบริโภคพลังงานจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยค่อยๆ ก่อตัวเป็นรูปแบบการใช้พลังงานที่มีพลังงานใหม่ พลังงานน้ำ พลังงานนิวเคลียร์เป็นรูปแบบหลักของการผลิตพลังงาน สัดส่วนของการใช้พลังงานฟอสซิลจะลดลงทีละน้อยเพื่อให้บรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอน และกำลังการผลิตพลังงานฟอสซิลที่ติดตั้งที่เหลืออยู่จะถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรองของระบบไฟฟ้าใหม่ ในระบบไฟฟ้าใหม่ พลังงานใหม่จะเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าในลักษณะรวมศูนย์และกระจาย ในแง่ของการเข้าถึงแบบรวมศูนย์ ภาคใต้มุ่งมั่นที่จะบรรลุพลังงานลมบนบกมากกว่า 24 ล้านกิโลวัตต์ พลังงานลมนอกชายฝั่งมากกว่า 20 ล้านกิโลวัตต์ และการเข้าถึงพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่า 56 ล้านกิโลวัตต์ภายในปี 2025 ในแง่ของการเข้าถึงแบบกระจาย แหล่งพลังงานแบบกระจายที่มีความจุขนาดเล็ก ระดับแรงดันไฟต่ำของโครงข่ายไฟฟ้าเข้าถึง และสามารถบริโภคได้ในบริเวณใกล้เคียง จะถูกสร้างขึ้นในภูมิภาคต่างๆ ตามเงื่อนไขในท้องถิ่น
ในระบบไฟฟ้าใหม่ที่มีพลังงานใหม่เป็นตัวหลัก ผลผลิตจริงของอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าพลังงานใหม่ได้รับผลกระทบอย่างมากจากสภาพแวดล้อมทางอุตุนิยมวิทยา ซึ่งมีลักษณะที่ชัดเจนของความสุ่ม ความผันผวน และความไม่สม่ำเสมอ การประยุกต์ใช้พลังงานไฟฟ้าทดแทน อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานในครัวเรือน และบ้านอัจฉริยะอย่างกว้างขวางทำให้โหลดด้านผู้ใช้พัฒนาไปในทิศทางที่หลากหลายและโต้ตอบกัน และเทอร์มินัลของผู้ใช้เข้าสู่โหมดใหม่ที่เป็นทั้งผู้บริโภคและผู้ผลิต ระบบไฟฟ้าใหม่ที่มีพลังงานใหม่เป็นตัวหลักนำเสนอลักษณะ "สูงสองเท่า" ของสัดส่วนสูงของพลังงานใหม่และสัดส่วนสูงของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง เพื่อรับมือกับความผันผวนขนาดใหญ่ของพลังงานใหม่และสถานการณ์ที่รุนแรงต่างๆ จำเป็นต้องจับคู่ความจุที่ติดตั้งของแหล่งเก็บพลังงานแบบสูบกับมาตราส่วนที่สอดคล้องกันตามความจุที่ติดตั้งและมาตราส่วนผลผลิตของพลังงานใหม่ เมื่อผลผลิตพลังงานใหม่ผิดปกติ แหล่งเก็บพลังงานแบบสูบควรรักษาสถานะของระบบไฟฟ้าใหม่ของกริดให้มากที่สุด และป้องกันการเปลี่ยนแปลงระบบไฟฟ้าใหม่เป็นระบบไฟฟ้าแบบดั้งเดิม ดังนั้น การพัฒนาและการก่อสร้างสถานีพลังงานแบบสูบจะเร็วขึ้นและมีขนาดใหญ่ขึ้น
ปัญหาและมาตรการแก้ไขการพัฒนาระบบสูบน้ำแบบรวดเร็วและขนาดใหญ่
การพัฒนาและก่อสร้างอย่างรวดเร็วและมีขนาดใหญ่ทำให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัย คุณภาพ และการขาดแคลนบุคลากร เพื่อตอบสนองความต้องการในการก่อสร้างระบบไฟฟ้าใหม่ สถานีสูบน้ำสำรองหลายแห่งได้รับการอนุมัติให้ก่อสร้างทุกปี นอกจากนี้ ระยะเวลาก่อสร้างที่จำเป็นยังลดลงอย่างมากจาก 8-10 ปีเหลือเพียง 4-6 ปี การพัฒนาและก่อสร้างโครงการอย่างรวดเร็วจะนำมาซึ่งปัญหาด้านความปลอดภัย คุณภาพ และการขาดแคลนบุคลากรอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
เพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ ที่เกิดจากการพัฒนาและก่อสร้างโครงการอย่างรวดเร็ว หน่วยงานด้านการก่อสร้างและการจัดการโครงการจำเป็นต้องดำเนินการวิจัยทางเทคนิคและการปฏิบัติเกี่ยวกับการใช้เครื่องจักรและความชาญฉลาดของวิศวกรรมโยธาของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบน้ำก่อน เทคโนโลยี TBM (เครื่องเจาะอุโมงค์) ถูกนำมาใช้ในการขุดถ้ำใต้ดินจำนวนมาก และอุปกรณ์ TBM ได้รับการพัฒนาควบคู่ไปกับลักษณะเฉพาะของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบน้ำ และได้กำหนดแผนงานทางเทคนิคของการก่อสร้าง เมื่อพิจารณาถึงสถานการณ์การทำงานต่างๆ เช่น การขุด การขนส่ง การรองรับ และซุ้มโค้งคว่ำในระหว่างการก่อสร้างโยธา แผนงานการใช้งานสนับสนุนสำหรับกระบวนการทั้งหมดของการก่อสร้างด้วยเครื่องจักรและอัจฉริยะจึงได้รับการพัฒนา และได้ดำเนินการวิจัยในหัวข้อต่างๆ เช่น การทำงานอัจฉริยะของอุปกรณ์กระบวนการเดียว การทำให้ระบบการก่อสร้างกระบวนการทั้งหมดเป็นอัตโนมัติ การแปลงข้อมูลการก่อสร้างอุปกรณ์เป็นดิจิทัล การก่อสร้างอุปกรณ์เครื่องกลควบคุมระยะไกลที่ไร้คนควบคุม การวิเคราะห์การรับรู้อัจฉริยะของคุณภาพการก่อสร้าง เป็นต้น พัฒนาอุปกรณ์และระบบการก่อสร้างด้วยเครื่องจักรและอัจฉริยะต่างๆ
ในด้านกลไกและความชาญฉลาดของวิศวกรรมเครื่องกลและไฟฟ้า เราสามารถวิเคราะห์ความต้องการใช้งานและความเป็นไปได้ของกลไกและความชาญฉลาดจากแง่มุมของการลดจำนวนผู้ปฏิบัติงาน การปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน การลดความเสี่ยงในการทำงาน ฯลฯ และพัฒนาอุปกรณ์และระบบก่อสร้างด้านกลไกและความชาญฉลาดทางวิศวกรรมเครื่องกลและไฟฟ้าต่างๆ สำหรับสถานการณ์การทำงานต่างๆ ของการติดตั้งอุปกรณ์เครื่องกลและไฟฟ้า
นอกจากนี้ เทคโนโลยีการออกแบบและการจำลองทางวิศวกรรมสามมิติ ยังสามารถนำไปใช้ในการสร้างล่วงหน้าและจำลองสิ่งอำนวยความสะดวกและอุปกรณ์บางอย่างได้ ซึ่งไม่เพียงแต่จะทำให้ส่วนหนึ่งของงานเสร็จสิ้นล่วงหน้าได้เท่านั้น แต่ยังย่นระยะเวลาการก่อสร้างในสถานที่ได้อีกด้วย แต่ยังสามารถดำเนินการยอมรับการใช้งานและการควบคุมคุณภาพล่วงหน้าได้อีกด้วย ซึ่งจะช่วยปรับปรุงระดับการจัดการคุณภาพและความปลอดภัยได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การดำเนินงานโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ก่อให้เกิดปัญหาด้านการดำเนินงานที่เชื่อถือได้ ความต้องการที่ชาญฉลาดและเข้มข้น การดำเนินงานโรงไฟฟ้าแบบสูบน้ำขนาดใหญ่จะก่อให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น ต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาที่สูง ขาดแคลนบุคลากร เป็นต้น เพื่อลดต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษา สิ่งสำคัญคือการปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการดำเนินงานของหน่วยจัดเก็บแบบสูบน้ำ เพื่อแก้ปัญหาการขาดแคลนบุคลากร จำเป็นต้องดำเนินการจัดการการดำเนินงานโรงไฟฟ้าอย่างชาญฉลาดและเข้มข้น
เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการทำงานของหน่วยในแง่ของการเลือกประเภทอุปกรณ์และการออกแบบ ช่างเทคนิคจำเป็นต้องสรุปประสบการณ์จริงในการออกแบบและการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบน้ำอย่างลึกซึ้ง ดำเนินการออกแบบให้เหมาะสม เลือกประเภท และวิจัยมาตรฐานเกี่ยวกับระบบย่อยอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบน้ำ และอัปเดตซ้ำ ๆ ตามประสบการณ์ในการว่าจ้างอุปกรณ์ การจัดการข้อผิดพลาด และการบำรุงรักษา ในแง่ของการผลิตอุปกรณ์ หน่วยสูบน้ำแบบสูบน้ำแบบดั้งเดิมยังคงมีเทคโนโลยีการผลิตอุปกรณ์สำคัญบางอย่างอยู่ในมือของผู้ผลิตต่างประเทศ จำเป็นต้องดำเนินการวิจัยในพื้นที่สำหรับอุปกรณ์ "โช้ก" เหล่านี้ และผสานรวมประสบการณ์และกลยุทธ์ด้านการดำเนินงานและการบำรุงรักษาหลายปีลงในอุปกรณ์เหล่านี้ เพื่อปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์และความน่าเชื่อถือในการทำงานของอุปกรณ์หลักที่สำคัญเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในแง่ของการติดตามการทำงานของอุปกรณ์ ช่างเทคนิคจำเป็นต้องกำหนดมาตรฐานการกำหนดค่าองค์ประกอบการตรวจสอบสถานะอุปกรณ์อย่างเป็นระบบจากมุมมองของการสังเกตและวัดสถานะอุปกรณ์ ดำเนินการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับกลยุทธ์การควบคุมอุปกรณ์ กลยุทธ์การตรวจสอบสถานะ และวิธีการประเมินสุขภาพโดยอิงตามข้อกำหนดความปลอดภัยภายใน สร้างแพลตฟอร์มการวิเคราะห์และเตือนภัยล่วงหน้าอัจฉริยะสำหรับการติดตามสถานะอุปกรณ์ ค้นหาอันตรายที่ซ่อนอยู่ในอุปกรณ์ล่วงหน้า และดำเนินการเตือนภัยล่วงหน้าอย่างทันท่วงที
เพื่อให้บรรลุการจัดการการดำเนินงานอย่างชาญฉลาดและเข้มข้นของโรงไฟฟ้า ช่างเทคนิคจำเป็นต้องดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการควบคุมอัตโนมัติของอุปกรณ์หรือเทคโนโลยีการดำเนินงานที่สำคัญอย่างหนึ่งในแง่ของการควบคุมและการดำเนินงานของอุปกรณ์ เพื่อให้สามารถดำเนินการเริ่มและปิดเครื่องอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์และการควบคุมโหลดของหน่วยโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงจากบุคลากร และดำเนินการลำดับการทำงานและการยืนยันอัจฉริยะหลายมิติเท่าที่เป็นไปได้ ในแง่ของการตรวจสอบอุปกรณ์ ช่างเทคนิคสามารถดำเนินการวิจัยทางเทคนิคเกี่ยวกับการรับรู้ภาพของเครื่องจักร การรับรู้การได้ยินของเครื่องจักร การตรวจสอบหุ่นยนต์ และด้านอื่นๆ รวมถึงดำเนินการฝึกฝนทางเทคนิคเกี่ยวกับการเปลี่ยนเครื่องจักรตรวจสอบ ในแง่ของการดำเนินงานที่เข้มข้นของโรงไฟฟ้า จำเป็นต้องดำเนินการวิจัยและฝึกฝนเกี่ยวกับเทคโนโลยีการตรวจสอบแบบรวมศูนย์ของบุคคลหนึ่งคนและโรงงานหลายแห่ง เพื่อแก้ปัญหาการขาดแคลนทรัพยากรบุคคลในการปฏิบัติหน้าที่อันเกิดจากการพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังงานสูบน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การย่อขนาดของแหล่งเก็บพลังงานแบบสูบน้ำและการทำงานแบบบูรณาการของการเสริมพลังงานหลายแหล่งเกิดจากการบริโภคแหล่งพลังงานใหม่ที่กระจายอยู่จำนวนมาก ลักษณะเด่นอย่างหนึ่งของระบบไฟฟ้าใหม่ก็คือมีพลังงานใหม่ขนาดเล็กจำนวนมากกระจายอยู่ในพื้นที่ต่างๆ ของโครงข่ายไฟฟ้าซึ่งทำงานในโครงข่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำ เพื่อดูดซับและใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานใหม่แบบกระจายเหล่านี้ให้ได้มากที่สุดและบรรเทาความแออัดของระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องสร้างหน่วยเก็บพลังงานแบบสูบน้ำแบบกระจายใกล้กับแหล่งพลังงานใหม่แบบกระจายเพื่อให้เกิดการจัดเก็บ การใช้ และการใช้พลังงานใหม่ในพื้นที่ผ่านโครงข่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำ ดังนั้น จึงจำเป็นต้องแก้ปัญหาการย่อขนาดของแหล่งเก็บพลังงานแบบสูบน้ำและการทำงานแบบบูรณาการของการเสริมพลังงานหลายแหล่ง
วิศวกรและช่างเทคนิคจำเป็นต้องทำการวิจัยอย่างจริงจังเกี่ยวกับการเลือกสถานที่ การออกแบบและการผลิต กลยุทธ์การควบคุม และการใช้งานแบบบูรณาการของสถานีพลังงานสูบน้ำแบบกระจายหลายประเภท รวมถึงหน่วยสูบน้ำแบบสูบกลับได้ขนาดเล็ก การทำงานร่วมของปั๊มและกังหันแบบอิสระ การทำงานร่วมกันของสถานีพลังงานน้ำขนาดเล็กและสถานีสูบน้ำ เป็นต้น ในเวลาเดียวกัน ยังดำเนินการวิจัยและสาธิตโครงการเกี่ยวกับเทคโนโลยีการทำงานแบบบูรณาการของปั๊มเก็บน้ำและพลังงานลม พลังงานแสง และพลังงานน้ำ เพื่อเสนอโซลูชันทางเทคนิคสำหรับการสำรวจประสิทธิภาพการใช้พลังงานและปฏิสัมพันธ์ทางเศรษฐกิจในระบบไฟฟ้าใหม่
ปัญหาของ “การสำลัก” ทางเทคนิคของหน่วยเก็บน้ำแบบสูบน้ำความเร็วแปรผันที่ปรับให้เข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่นสูง หน่วยเก็บน้ำแบบสูบน้ำความเร็วแปรผันมีลักษณะของการตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการควบคุมความถี่หลัก แรงอินพุตที่ปรับได้ภายใต้สภาวะการทำงานของปั๊ม และหน่วยที่ทำงานในเส้นโค้งที่เหมาะสมที่สุด รวมถึงการตอบสนองที่ละเอียดอ่อนและโมเมนต์ความเฉื่อยสูง เพื่อควบคุมความสุ่มและความผันผวนของโครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับและดูดซับพลังงานส่วนเกินที่สร้างโดยพลังงานใหม่ที่ด้านการผลิตและด้านผู้ใช้ได้แม่นยำยิ่งขึ้น และควบคุมสมดุลโหลดของโครงข่ายไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่นสูงและโต้ตอบได้ดีขึ้น จึงจำเป็นต้องเพิ่มสัดส่วนของหน่วยความเร็วแปรผันในโครงข่ายไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน เทคโนโลยีหลักส่วนใหญ่ของเครื่องสูบน้ำและหน่วยเก็บน้ำความเร็วแปรผันยังคงอยู่ในมือของผู้ผลิตต่างประเทศ และต้องแก้ไขปัญหาของ “การสำลัก” ทางเทคนิค
เพื่อให้บรรลุการควบคุมอิสระของเทคโนโลยีหลักที่สำคัญ จำเป็นต้องมุ่งเน้นการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในประเทศและกำลังทางเทคนิคเพื่อดำเนินการออกแบบและพัฒนามอเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบความเร็วแปรผันและกังหันปั๊มอย่างลึกซึ้ง การพัฒนาแนวทางการควบคุมและอุปกรณ์สำหรับตัวแปลงการกระตุ้นกระแสสลับ การพัฒนาแนวทางการควบคุมแบบประสานงานและอุปกรณ์สำหรับหน่วยความเร็วแปรผัน การวิจัยแนวทางการควบคุมผู้ว่าการสำหรับหน่วยความเร็วแปรผัน การวิจัยกระบวนการแปลงสภาพการทำงานและแนวทางการควบคุมแบบบูรณาการสำหรับหน่วยความเร็วแปรผัน ตระหนักถึงการออกแบบและการผลิตเฉพาะที่และการสาธิตการใช้งานทางวิศวกรรมของหน่วยความเร็วแปรผันขนาดใหญ่