“Karbon emisyonlarının zirve noktasına ulaşması, karbon nötrleştirilmesi” hedefine ulaşılmasına ve yeni bir enerji sisteminin kurulmasına yardımcı olmak amacıyla, Çin Güney Enerji Şebekesi Şirketi, 2030 yılına kadar güney bölgesinde temel olarak yeni bir enerji sistemi kurmayı ve 2060 yılına kadar tamamen yeni bir enerji sistemi kurmayı açıkça önermiştir. Bu süreçte, pompajlı depolama sistemlerini güçlü bir şekilde geliştireceğiz. “On Dördüncü, On Beşinci ve On Altıncı Beş Yıllık Plan” dönemlerinde sırasıyla 6 milyon kilovat, 15 milyon kilovat ve 15 milyon kilovat kurulu kapasite artışı planlanmaktadır. 2035 yılına kadar güney bölgesinde yaklaşık 44 milyon kilovat pompajlı depolama kapasitesine ulaşarak, bunu yeni bir tür enerji sistemi bozucu dengeleyici, yük dengeleyici ve enerji şebekesi stabilizatörü haline getirmeyi hedefliyoruz.
Kaynak: WeChat resmi hesabı “Çin Enerji Medya Akıllı Üretim”
Yazar: Peng Yumin, Çin Güney Elektrik Şebekesi Tepe Noktası Azaltma ve Frekans Modülasyonlu Enerji Üretimi Şirketi Enerji Depolama Araştırma Enstitüsü
Yeni güç sisteminin temel özellikleri
Yeni enerji sistemi temiz enerjiye dayanmaktadır ve enerji tüketiminde yeni enerjinin oranı artmaya devam ederek, yeni enerji, hidroelektrik ve nükleer enerjinin ana enerji üretim biçimi olduğu bir enerji kullanım biçimi oluşturacaktır. Fosil enerji tüketiminin oranı, karbon nötr hedefine ulaşmak için kademeli olarak azaltılacak ve kalan fosil enerji kurulu kapasitesi yeni enerji sisteminin yedek güç kaynağı olarak kullanılacaktır. Yeni enerji sisteminde, yeni enerji, merkezi ve dağıtık bir şekilde elektrik şebekesine bağlanacaktır. Merkezi erişim açısından, güney bölgesi 2025 yılına kadar 24 milyon kilovattan fazla karasal rüzgar enerjisi, 20 milyon kilovattan fazla açık deniz rüzgar enerjisi ve 56 milyon kilovattan fazla fotovoltaik erişim sağlamayı hedeflemektedir. Dağıık erişim açısından ise, yerel koşullara göre çeşitli bölgelerde küçük kapasiteli, düşük voltaj seviyeli ve yakınlarda tüketilebilen dağıtık enerji kaynakları kurulacaktır.
Yeni enerjinin ana gövde olduğu yeni güç sisteminde, yeni enerji üretim ekipmanlarının gerçek çıktısı, rastgelelik, dalgalanma ve kesintililik gibi belirgin özelliklere sahip olan meteorolojik ortamdan büyük ölçüde etkilenmektedir. Elektrik enerjisi ikamesinin, ev tipi enerji depolama ekipmanlarının ve akıllı evlerin yaygın kullanımı, kullanıcı tarafındaki yükün çeşitlendirilmiş ve etkileşimli bir yönde gelişmesine ve kullanıcı terminalinin hem tüketici hem de üretici olduğu yeni bir moda girmesine neden olmaktadır. Yeni enerjinin ana gövde olduğu yeni güç sistemi, yüksek oranda yeni enerji ve yüksek oranda güç elektroniği ekipmanının bulunduğu "çift yüksek" özellikler sergilemektedir. Yeni enerjinin büyük ölçekli dalgalanmaları ve çeşitli aşırı durumlarla başa çıkmak için, pompaj depolamanın kurulu kapasitesinin, yeni enerjinin kurulu kapasitesi ve çıktı ölçeğine göre uygun ölçekte eşleştirilmesi gerekmektedir. Yeni enerjinin çıktısı anormal olduğunda, pompaj depolama, şebekenin yeni güç sisteminin durumunu mümkün olduğunca korumalı ve yeni güç sisteminin geleneksel güç sistemine dönüşmesini önlemelidir. Bu nedenle, pompaj depolama enerji santrallerinin geliştirilmesi ve inşası daha hızlı ve daha büyük ölçekli olacaktır.
Pompalı depolama sistemlerinin hızlı ve büyük ölçekli gelişiminin sorunları ve karşı önlemleri
Hızlı ve büyük ölçekli gelişim ve inşaat, güvenlik, kalite ve personel eksikliği sorunlarını beraberinde getirmiştir. Yeni enerji sisteminin inşaat ihtiyaçlarını karşılamak için her yıl bir dizi pompajlı depolamalı enerji santralinin inşaatına onay verilmektedir. Gerekli inşaat süresi de 8-10 yıldan 4-6 yıla kadar büyük ölçüde kısaltılmıştır. Projenin hızlı gelişimi ve inşaatı kaçınılmaz olarak güvenlik, kalite ve personel eksikliği sorunlarını beraberinde getirecektir.
Projelerin hızlı gelişimi ve inşasının getirdiği bir dizi sorunu çözmek için, inşaat ve proje yönetim birimleri öncelikle pompajlı depolamalı enerji santrallerinin inşaat mühendisliğinin mekanizasyonu ve zekası konusunda teknik araştırma ve uygulama yapmalıdır. Çok sayıda yeraltı mağarasının kazılması için TBM (Tünel Açma Makinesi) teknolojisi kullanılmaya başlanmış ve pompajlı depolamalı enerji santralinin özellikleriyle birlikte TBM ekipmanı geliştirilerek bir inşaat teknik şeması formüle edilmiştir. İnşaat sırasında kazı, sevkiyat, destek ve ters kemer gibi çeşitli işletme senaryoları göz önünde bulundurularak, mekanize ve akıllı inşaatın tüm süreci için destekleyici bir uygulama şeması geliştirilmiş ve tek işlem ekipmanının akıllı işletimi, tüm süreç inşaat sisteminin otomasyonu, ekipman inşaat bilgilerinin dijitalleştirilmesi, uzaktan kumandalı mekanik ekipmanın insansız inşaatı, inşaat kalitesinin akıllı algılama analizi vb. konularda araştırmalar yapılarak çeşitli mekanize ve akıllı inşaat ekipman ve sistemleri geliştirilmiştir.
Mekanik ve elektrik mühendisliğinde mekanizasyon ve zekâ açısından, operatör sayısını azaltma, iş verimliliğini artırma, iş risklerini azaltma vb. yönlerden mekanizasyon ve zekânın uygulama talebini ve olasılığını analiz edebilir ve mekanik ve elektrik ekipman kurulumunun çeşitli çalışma senaryoları için çeşitli mekanik ve elektrik mühendisliği mekanizasyon ve zekâ inşaat ekipman ve sistemleri geliştirebiliriz.
Ayrıca, 3 boyutlu mühendislik tasarımı ve simülasyon teknolojisi, bazı tesis ve ekipmanların önceden imal edilip simüle edilmesinde de kullanılabilir; bu sayede işin bir kısmı önceden tamamlanarak şantiyedeki inşaat süresi kısaltılabilir, ayrıca fonksiyonel kabul ve kalite kontrolü önceden gerçekleştirilerek kalite ve güvenlik yönetim seviyesi etkin bir şekilde iyileştirilebilir.
Büyük ölçekli enerji santrali işletmesi, güvenilir işletme, akıllı ve yoğun talep sorununu beraberinde getirir. Pompalı depolama enerji santrallerinin büyük ölçekli işletmesi, yüksek işletme ve bakım maliyetleri, personel eksikliği gibi sorunlara yol açacaktır. İşletme ve bakım maliyetlerini düşürmenin anahtarı, pompalı depolama ünitelerinin işletme güvenilirliğini artırmaktır; personel eksikliği sorununu çözmek için ise enerji santralinin akıllı ve yoğun işletme yönetimini gerçekleştirmek gereklidir.
Ünitenin çalışma güvenilirliğini artırmak için, ekipman tipi seçimi ve tasarımı açısından, teknisyenlerin pompajlı depolama enerji santrallerinin tasarım ve işletmesindeki pratik deneyimleri derinlemesine özetlemeleri, pompajlı depolama enerji santrallerinin ilgili ekipman alt sistemleri üzerinde optimizasyon tasarımı, tip seçimi ve standardizasyon araştırmaları yapmaları ve ekipman devreye alma, arıza giderme ve bakım deneyimlerine göre bunları yinelemeli olarak güncellemeleri gerekmektedir. Ekipman imalatı açısından, geleneksel pompajlı depolama ünitelerinde hala bazı temel ekipman imalat teknolojileri yabancı üreticilerin elindedir. Bu "kilit" ekipmanlar üzerinde yerelleştirme araştırması yapılması ve yılların işletme ve bakım deneyimi ve stratejilerinin bunlara entegre edilmesi gerekmektedir; böylece bu temel ekipmanların ürün kalitesi ve çalışma güvenilirliği etkin bir şekilde artırılabilir. Ekipman işletme izleme açısından, teknisyenlerin ekipman durumunun gözlemlenebilirliği ve ölçülebilirliği perspektifinden ekipman durum izleme elemanı konfigürasyon standartlarını sistematik olarak formüle etmeleri, içsel güvenlik gereksinimlerine dayalı ekipman kontrol stratejileri, durum izleme stratejileri ve sağlık değerlendirme yöntemleri üzerinde derinlemesine araştırma yapmaları, ekipman durum izleme için akıllı bir analiz ve erken uyarı platformu oluşturmaları, ekipmandaki gizli tehlikeleri önceden tespit etmeleri ve zamanında erken uyarıda bulunmaları gerekmektedir.
Enerji santralinin akıllı ve yoğun işletme yönetimini gerçekleştirmek için, teknisyenlerin ekipman kontrolü ve işletimi açısından ekipman otomatik kontrolü veya tek tuşla işletim teknolojisi üzerine araştırma yapmaları gerekmektedir; böylece personel müdahalesi olmadan ünitenin tamamen otomatik olarak başlatılması, kapatılması ve yük düzenlemesi gerçekleştirilebilir ve mümkün olduğunca işletim sıralaması ve çok boyutlu akıllı doğrulama sağlanabilir; ekipman denetimi açısından, teknisyenler makine görme algılama, makine işitme algılama, robot denetimi ve diğer yönler üzerine teknik araştırma yapabilir ve denetim makinelerinin değiştirilmesi konusunda teknik uygulama gerçekleştirebilirler; enerji santralinin yoğun işletimi açısından, pompajlı depolama enerji santrallerinin gelişmesiyle ortaya çıkan nöbetçi insan kaynakları yetersizliği sorununu etkin bir şekilde çözmek için, tek kişi ve birden fazla tesisin merkezi izleme teknolojisi üzerine araştırma ve uygulama yapılması gerekmektedir.
Dağıtılmış yeni enerji kaynaklarının tüketiminin getirdiği, pompajlı depolamanın minyatürleştirilmesi ve çoklu enerji tamamlayıcılığının entegre işletimi. Yeni güç sisteminin dikkat çekici bir özelliği, şebekenin çeşitli bölgelerine dağılmış, düşük voltajlı şebekede çalışan çok sayıda küçük ölçekli yeni enerji kaynağının bulunmasıdır. Bu dağıtılmış yeni enerji kaynaklarını mümkün olduğunca absorbe etmek ve kullanmak ve büyük güç şebekesinin güç tıkanıklığını etkili bir şekilde hafifletmek için, dağıtılmış yeni enerji kaynaklarının yakınına dağıtılmış pompajlı depolama üniteleri inşa etmek ve düşük voltajlı güç şebekeleri aracılığıyla yeni enerjinin yerel olarak depolanmasını, tüketimini ve kullanımını gerçekleştirmek gereklidir. Bu nedenle, pompajlı depolamanın minyatürleştirilmesi ve çoklu enerji tamamlayıcılığının entegre işletimi sorunlarının çözülmesi gerekmektedir.
Mühendislerin ve teknisyenlerin, küçük tersinir pompalı depolama üniteleri, pompaların ve türbinlerin koaksiyel bağımsız işletimi, küçük hidroelektrik santralleri ve pompa istasyonlarının ortak işletimi gibi çeşitli dağıtık pompalı depolama enerji santrallerinin yer seçimi, tasarım ve imalatı, kontrol stratejisi ve entegre uygulaması konularında yoğun araştırmalar yürütmeleri gerekmektedir; aynı zamanda, yeni enerji sisteminde enerji verimliliği ve ekonomik etkileşimin araştırılması için teknik çözümler önermek amacıyla, pompalı depolama ve rüzgar, ışık ve hidroelektrik enerjisinin entegre işletim teknolojisi üzerine araştırma ve proje gösterimi çalışmaları yürütülmelidir.
Yüksek elastikiyetli elektrik şebekesine uyarlanmış değişken hızlı pompalı depolama ünitelerinin teknik "tıkanma" problemi. Değişken hızlı pompalı depolama üniteleri, birincil frekans regülasyonuna hızlı tepki, pompa çalışma koşullarında ayarlanabilir giriş kuvveti ve ünitenin optimum eğride çalışması gibi özelliklerin yanı sıra hassas tepki ve yüksek atalet momentine sahiptir. Elektrik şebekesinin rastgeleliğini ve dalgalanmasını etkin bir şekilde kontrol altına almak, üretim ve kullanım tarafında yeni enerji tarafından üretilen fazla gücü daha doğru bir şekilde ayarlamak ve absorbe etmek ve yüksek elastikiyetli ve etkileşimli elektrik şebekesinin yük dengesini daha iyi kontrol etmek için, elektrik şebekesindeki değişken hızlı ünitelerin oranını artırmak gereklidir. Ancak şu anda, değişken hızlı su pompalama ve depolama ünitelerinin temel teknolojilerinin çoğu hala yabancı üreticilerin elindedir ve teknik "tıkanma" probleminin çözülmesi gerekmektedir.
Temel teknolojilerin bağımsız kontrolünü gerçekleştirmek için, yerli bilimsel araştırma ve teknik güçlerin, değişken hızlı jeneratör motorları ve pompa türbinlerinin tasarım ve geliştirilmesine, AC uyarmalı dönüştürücüler için kontrol stratejileri ve cihazlarının geliştirilmesine, değişken hızlı üniteler için koordineli kontrol stratejileri ve cihazlarının geliştirilmesine, değişken hızlı üniteler için regülatör kontrol stratejilerinin araştırılmasına, değişken hızlı üniteler için çalışma koşulu dönüştürme süreci ve entegre kontrol stratejilerinin araştırılmasına yoğunlaştırılması gerekmektedir. Böylece büyük ölçekli değişken hızlı ünitelerin tam yerli tasarım, üretim ve mühendislik uygulama gösterimi gerçekleştirilmiş olacaktır.
Yayın tarihi: 09-12-2022
