Pompalı depolama, büyük ölçekli enerji depolamada en yaygın kullanılan ve olgunlaşmış teknolojidir ve santrallerin kurulu kapasitesi gigawattlara ulaşabilir. Şu anda dünyadaki en olgun ve en büyük kurulu enerji depolama sistemi pompalı hidroelektrik santralleridir.
Pompalı depolama teknolojisi olgun ve istikrarlı olup, yüksek kapsamlı faydalar sunmaktadır ve genellikle pik yük düzenlemesi ve yedekleme için kullanılmaktadır. Pompalı depolama, büyük ölçekli enerji depolamada en yaygın kullanılan ve olgun teknolojidir ve enerji santrallerinin kurulu kapasitesi gigawatt seviyelerine ulaşabilir.
Çin Enerji Araştırma Birliği Enerji Depolama Meslek Komitesi'nin eksik istatistiklerine göre, pompajlı hidroelektrik santralleri şu anda dünyadaki en olgun ve en büyük kurulu enerji depolama sistemidir. 2019 itibarıyla, dünyanın faal enerji depolama kapasitesi 180 milyon kilovata ulaşmış olup, pompajlı hidroelektrik santrallerinin kurulu kapasitesi 170 milyon kilovatı aşarak dünya toplam enerji depolama kapasitesinin %94'ünü oluşturmaktadır.
Pompalı depolamalı enerji santralleri, elektrik sisteminin düşük yük döneminde üretilen elektriği kullanarak suyu yüksek bir yere depolar ve yüksek yük dönemlerinde suyu serbest bırakarak elektrik üretir. Yük düşük olduğunda, pompalı depolamalı enerji santrali tüketici konumundadır; yük yüksek olduğunda ise enerji santrali konumundadır.
Pompalı depolama ünitesinin iki temel işlevi vardır: su pompalamak ve elektrik üretmek. Ünite, güç sisteminin yükü en yüksek seviyedeyken su türbini gibi çalışır. Su türbininin yönlendirme kanadının açıklığı regülatör sistemi aracılığıyla ayarlanır ve suyun potansiyel enerjisi ünitenin dönüşünün mekanik enerjisine dönüştürülür, ardından mekanik enerji jeneratör aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülür;
Güç sisteminin yükü düşük olduğunda, su pompası alt rezervuardan üst rezervuara su pompalamak için kullanılır. Otomatik regülatör sistemi sayesinde, pompa kaldırma yüksekliğine göre kılavuz kanat açıklığı otomatik olarak ayarlanır ve elektrik enerjisi su potansiyel enerjisine dönüştürülerek depolanır.
Pompalı depolamalı enerji santralleri, esas olarak enerji sisteminin tepe yük düzenlemesi, frekans düzenlemesi, acil durum yedeklemesi ve siyah başlatma işlemlerinden sorumludur; bu sayede enerji sisteminin yükünü iyileştirebilir ve dengeleyebilir, enerji tedarik kalitesini ve ekonomik faydalarını artırabilir ve elektrik şebekesinin güvenli, ekonomik ve istikrarlı çalışmasını sağlamanın omurgasını oluşturabilirler. Pompalı depolamalı enerji santralleri, enerji şebekelerinin güvenli çalışmasında "dengeleyici", "düzenleyici" ve "dengeleyici" olarak bilinir.
Dünya genelindeki pompajlı depolamalı enerji santrallerinin gelişim trendi yüksek düşüş yüksekliği, büyük kapasite ve yüksek hızdır. Yüksek düşüş yüksekliği, ünitenin daha yüksek bir düşüş yüksekliğine ulaşması anlamına gelir; büyük kapasite, tek bir ünitenin kapasitesinin sürekli olarak artması anlamına gelir; yüksek hız ise ünitenin daha yüksek bir özgül hız benimsemesi anlamına gelir.
Enerji santralinin yapısı ve özellikleri
Pompalı depolamalı hidroelektrik santrallerinin ana binaları genellikle şunları içerir: üst rezervuar, alt rezervuar, su dağıtım sistemi, atölye ve diğer özel binalar. Geleneksel hidroelektrik santrallerine kıyasla, pompalı depolamalı hidroelektrik santrallerinin hidrolik yapıları aşağıdaki temel özelliklere sahiptir:
Üst ve alt rezervuarlar mevcuttur. Aynı kurulu kapasiteye sahip geleneksel hidroelektrik santrallerine kıyasla, pompajlı depolamalı enerji santrallerinin rezervuar kapasitesi genellikle nispeten küçüktür.
Rezervuarın su seviyesi büyük ölçüde dalgalanmakta ve sık sık yükselip alçalmaktadır. Elektrik şebekesinde tepe yük dengeleme ve vadi doldurma görevini üstlenmek için, pompajlı depolamalı enerji santralinin rezervuar su seviyesinin günlük değişimi genellikle oldukça büyüktür, genellikle 10-20 metreyi aşmaktadır ve bazı santrallerde 30-40 metreye ulaşmaktadır; ayrıca rezervuar su seviyesinin değişim hızı da oldukça hızlıdır, genellikle 5-8 m/saat, hatta 8-10 m/saat'e ulaşmaktadır.
Rezervuar sızıntısını önleme gereksinimleri yüksektir. Saf pompajlı depolamalı bir enerji santrali, üst rezervuardan sızıntı nedeniyle büyük miktarda su kaybına neden olursa, santralin enerji üretimi azalacaktır. Aynı zamanda, su sızıntısının proje alanındaki hidrojeolojik koşulları bozmasını, sızıntı hasarına ve yoğunlaşmış sızıntıya yol açmasını önlemek için rezervuar sızıntısını önlemeye yönelik gereksinimler de daha yüksektir.
Su seviyesi yüksektir. Pompalı depolamalı hidroelektrik santrallerinin su seviyesi genellikle yüksektir, çoğunlukla 200-800 metre arasındadır. Toplam kurulu kapasitesi 1,8 milyon kilovat olan Jixi pompalı depolamalı hidroelektrik santrali, ülkemizin ilk 650 metrelik su seviyesi kesitli projesidir ve toplam kurulu kapasitesi 1,4 milyon kilovat olan Dunhua pompalı depolamalı hidroelektrik santrali de ülkemizin ilk 700 metrelik su seviyesi kesitli projesidir. Pompalı depolama teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte, ülkemizdeki yüksek su seviyesi ve yüksek kapasiteli hidroelektrik santrallerinin sayısı artacaktır.
Ünite düşük bir kotta kurulmuştur. Santral üzerindeki kaldırma kuvveti ve sızıntının etkisini ortadan kaldırmak için, son yıllarda yurt içinde ve yurt dışında inşa edilen büyük ölçekli pompajlı depolamalı enerji santralleri çoğunlukla yer altı santralleri şeklinde tasarlanmıştır.
Dünyanın en eski pompajlı depolamalı enerji santrali, 1882'de inşa edilen İsviçre'nin Zürih kentindeki Netra pompajlı depolamalı enerji santralidir. Çin'de pompajlı depolamalı enerji santrallerinin inşası nispeten geç başladı. İlk eğik akışlı tersinir ünite 1968'de Gangnan Barajı'na kuruldu. Daha sonra, yerli enerji sektörünün hızlı gelişmesiyle birlikte, nükleer ve termik enerjinin kurulu kapasitesi hızla arttı ve bu da enerji sisteminin ilgili pompajlı depolama üniteleriyle donatılmasını gerektirdi.
1980'lerden beri Çin, büyük ölçekli pompajlı depolamalı enerji santralleri inşa etmeye hızla başladı. Son yıllarda, ülkemizin ekonomisinin ve enerji sektörünün hızlı gelişmesiyle birlikte, büyük ölçekli pompajlı depolama ünitelerinin ekipman özerkliği konusunda verimli bilimsel ve teknolojik başarılar elde edildi.
2020 yılının sonu itibarıyla ülkemizin kurulu pompajlı depolamalı enerji üretim kapasitesi 31,49 milyon kilovat olup, bir önceki yıla göre %4,0 artış göstermiştir. 2020 yılında ulusal pompajlı depolamalı enerji üretim kapasitesi 33,5 milyar kWh olup, bir önceki yıla göre %5,0 artış göstermiştir; ülkenin yeni eklenen pompajlı depolamalı enerji üretim kapasitesi ise 1,2 milyon kWh olmuştur. Ülkemizin hem üretimde olan hem de yapım aşamasında olan pompajlı depolamalı enerji santralleri dünyada birinci sırada yer almaktadır.
Çin Devlet Şebeke Şirketi (State Grid Corporation of China), pompajlı depolama sistemlerinin geliştirilmesine her zaman büyük önem vermiştir. Şu anda Devlet Şebekesi'nin faaliyette olan 22 pompajlı depolama enerji santrali ve yapım aşamasında olan 30 pompajlı depolama enerji santrali bulunmaktadır.
2016 yılında Zhen'an, Shaanxi, Jurong, Jiangsu, Qingyuan, Liaoning, Xiamen, Fujian ve Fukang, Sincan'da beş pompalı depolamalı elektrik santralinin inşaatı başladı;
2017 yılında, Hebei'nin Yi İlçesi, İç Moğolistan'ın Zhirui, Zhejiang'ın Ninghai'si, Zhejiang'ın Jinyun, Henan'ın Luoning'i ve Hunan'ın Pingjiang'ında altı pompalı depolama elektrik santralinin inşaatı başladı;
2019 yılında Hebei'de Funing, Jilin'de Jiaohe, Zhejiang'da Qujiang, Shandong'da Weifang ve Sincan'da Hami'de beş pompalı depolama santralinin inşaatı başladı;
2020 yılında Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Zhejiang Pan'an ve Shandong Tai'an Faz II'deki dört pompalı depolama santrali inşaatına başlayacak.
Ülkemizin tamamen otonom ünite ekipmanına sahip ilk pompajlı depolama enerji santrali. Ekim 2011'de santralin başarıyla tamamlanması, ülkemizin pompajlı depolama ünite ekipmanı geliştirme alanındaki temel teknolojiyi başarıyla kavradığını göstermektedir.
Nisan 2013'te Fujian Xianyou Pompalı Depolama Enerji Santrali resmi olarak elektrik üretimine başladı; Nisan 2016'da ise 375.000 kilovat kapasiteli Zhejiang Xianju Pompalı Depolama Enerji Santrali şebekeye başarıyla bağlandı. Ülkemizde büyük ölçekli pompalı depolama ünitelerinin otonom ekipmanları sürekli olarak yaygınlaştırılmakta ve uygulanmaktadır.
Ülkemin ilk 700 metrelik düşüş yüksekliğine sahip pompajlı depolamalı enerji santrali. Toplam kurulu kapasitesi 1,4 milyon kilovattır. 4 Haziran 2021'de 1. Ünite elektrik üretmek üzere devreye alındı.
Dünyanın en büyük kurulu kapasiteye sahip pompajlı depolamalı enerji santrali şu anda inşaat aşamasındadır. Toplam kurulu kapasite 3,6 milyon kilovattır.
Pompalı depolama, temel, kapsamlı ve kamuya açık özelliklere sahiptir. Yeni enerji sistemi kaynak, şebeke, yük ve depolama bağlantılarının düzenleme hizmetlerine katılabilir ve kapsamlı faydaları daha belirgindir. Enerji sisteminin güvenli güç kaynağı dengeleyicisi, temiz düşük karbon dengeleyicisi ve yüksek verimli işletme düzenleyicisi olarak önemli bir işlevi yerine getirir.
Birincisi, yeni enerji kaynaklarının yüksek oranda entegrasyonu altında elektrik sisteminin güvenilir yedek kapasite eksikliğini etkili bir şekilde gidermektir. Çift kapasiteli tepe regülasyonunun avantajıyla, elektrik sisteminin büyük kapasiteli tepe regülasyon kapasitesini artırabilir ve yeni enerji kaynaklarının istikrarsızlığından kaynaklanan tepe yük arz sorununu ve düşüş döneminden kaynaklanan tepe yükü hafifletebiliriz. Bu dönemde yeni enerji kaynaklarının büyük ölçekli gelişmesinden kaynaklanan tüketim zorlukları, yeni enerji tüketimini daha iyi teşvik edebilir.
İkincisi, yeni enerjinin çıktı özellikleriyle yük talebi arasındaki uyumsuzluğu etkili bir şekilde gidermek, hızlı tepki verme esnekliğine dayanarak yeni enerjinin rastgeleliğine ve değişkenliğine daha iyi uyum sağlamak ve yeni enerjinin getirdiği "hava koşullarına bağlı" esnek ayarlama talebini karşılamaktır.
Üçüncüsü, yüksek oranda enerji üreten yeni enerji güç sisteminin yetersiz atalet momentini etkili bir şekilde gidermektir. Senkron jeneratörün yüksek atalet momentinin avantajıyla, sistemin bozulmaya karşı direnci etkili bir şekilde artırılabilir ve sistem frekans kararlılığı korunabilir.
Dördüncüsü, yeni güç sisteminde "çift yüksek" formun potansiyel güvenlik etkisini etkin bir şekilde ele almak, acil durum yedekleme fonksiyonunu üstlenmek ve hızlı başlatma-durdurma ve hızlı güç artırma yetenekleriyle her an ani ayarlama ihtiyaçlarına yanıt vermektir. Aynı zamanda, kesintili bir yük olarak, milisaniyelik bir tepkiyle pompalama ünitesinin nominal yükünü güvenli bir şekilde kaldırabilir ve sistemin güvenli ve istikrarlı çalışmasını iyileştirebilir.
Beşinci olarak, büyük ölçekli yeni enerji şebeke bağlantısının getirdiği yüksek uyum maliyetleriyle etkin bir şekilde başa çıkmak gerekmektedir. Makul işletme yöntemleriyle, termik santrallerle birlikte karbon emisyonlarını azaltmak ve verimliliği artırmak, rüzgar ve güneş enerjisinin terk edilmesini azaltmak, kapasite tahsisini teşvik etmek ve tüm sistemin genel ekonomisini ve temiz işletimini iyileştirmek hedeflenmektedir.
Altyapı kaynaklarının optimizasyonunu ve entegrasyonunu güçlendirmek, yapım aşamasındaki 30 projenin güvenlik, kalite ve ilerleme yönetimini koordine etmek, mekanize inşaatı, akıllı kontrolü ve standartlaştırılmış inşaatı güçlü bir şekilde teşvik etmek, inşaat süresini optimize etmek ve “14. Beş Yıllık Plan” döneminde pompajlı depolama kapasitesinin 20 milyon kilovatı, 2030 yılına kadar ise işletme halindeki kurulu kapasitenin 70 milyon kilovatı aşmasını sağlamak.
İkincisi, yalın yönetime sıkı bir şekilde odaklanmaktır. Planlama kılavuzunu güçlendirmek, “çift karbon” hedefine ve şirketin stratejisinin uygulanmasına odaklanmak, pompajlı depolama için “14. Beş Yıllık” geliştirme planının yüksek kalitede hazırlanmasını sağlamak. Projenin ön hazırlık süreçlerini bilimsel olarak optimize etmek ve proje fizibilite çalışmasını ve onayını düzenli bir şekilde ilerletmek. Güvenlik, kalite, inşaat süresi ve maliyete odaklanarak, akıllı yönetim ve kontrolü, mekanize inşaatı ve yeşil inşaatı güçlü bir şekilde teşvik etmek ve yapım aşamasındaki projelerin mümkün olan en kısa sürede fayda sağlamasını sağlamak.
Ekipmanların yaşam döngüsü yönetimini derinleştirin, ünitelerin elektrik şebekesine hizmetine ilişkin araştırmaları derinleştirin, ünitelerin işletme stratejisini optimize edin ve elektrik şebekesinin güvenli ve istikrarlı çalışmasına tam olarak hizmet edin. Çok boyutlu yalın yönetimi derinleştirin, modern akıllı tedarik zincirinin inşasını hızlandırın, malzeme yönetim sistemini iyileştirin, sermaye, kaynaklar, teknoloji, veri ve diğer üretim faktörlerini bilimsel olarak tahsis edin, kalite ve verimliliği güçlü bir şekilde artırın ve yönetim verimliliğini ve işletme verimliliğini kapsamlı bir şekilde iyileştirin.
Üçüncüsü, teknolojik yenilikte çığır açıcı gelişmeler aramaktır. Bilimsel ve teknolojik yenilik için “Yeni İleri Atılım Eylem Planı”nın derinlemesine uygulanması, bilimsel araştırmalara yapılan yatırımların artırılması ve bağımsız yenilik yeteneğinin geliştirilmesi gerekmektedir. Değişken hızlı ünite teknolojisinin kullanımının artırılması, 400 megavatlık büyük kapasiteli ünitelerin teknoloji araştırma ve geliştirme çalışmalarının güçlendirilmesi, pompa-türbin model laboratuvarları ve simülasyon laboratuvarlarının inşasının hızlandırılması ve bağımsız bir bilimsel ve teknolojik yenilik platformu oluşturmak için her türlü çabanın gösterilmesi gerekmektedir.
Bilimsel araştırma düzenini ve kaynak tahsisini optimize edin, pompajlı depolama teknolojisinin temel teknolojisi üzerine araştırmaları güçlendirin ve “tıkanma” teknik sorununu aşmaya çalışın. “Büyük Bulut IoT Akıllı Zinciri” gibi yeni teknolojilerin uygulamasına yönelik araştırmaları derinleştirin, dijital akıllı enerji santrallerinin inşasını kapsamlı bir şekilde gerçekleştirin ve işletmelerin dijital dönüşümünü hızlandırın.
Yayın tarihi: 07 Mart 2022
