Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕ) є найширше використовуваною та найзрілішою технологією великомасштабного накопичення енергії, а встановлена потужність електростанцій може сягати гігават. Наразі найзрілішим та найбільшим встановленим накопичувачем енергії у світі є гідроакумулюючі електростанції.
Технологія гідроакумулюючих електростанцій є зрілою та стабільною, з високими комплексними перевагами, і часто використовується для регулювання пікових навантажень та резервного копіювання. Гідроакумулюючі електростанції є найширше використовуваною та зрілою технологією великомасштабного накопичення енергії, а встановлена потужність електростанцій може сягати гігават.
Згідно з неповною статистикою Професійного комітету з накопичення енергії Китайської асоціації енергетичних досліджень, гідроакумулюючі електростанції (ГЕС) наразі є найзрілішим та найбільшим встановленим накопичувачем енергії у світі. Станом на 2019 рік експлуатаційна потужність накопичення енергії у світі досягла 180 мільйонів кіловат, а встановлена потужність гідроакумулюючих електростанцій перевищила 170 мільйонів кіловат, що становить 94% від загального обсягу накопичення енергії у світі.
Гідроакумулюючі електростанції використовують електроенергію, що виробляється в період низького навантаження енергосистеми, для перекачування води у високе місце для зберігання та скидання води для виробництва електроенергії в періоди пікового навантаження. Коли навантаження низьке, споживачем є гідроакумулююча електростанція; коли навантаження пікове, це електростанція.
Гідроакумулююча установка має дві основні функції: перекачування води та виробництво електроенергії. Установка працює як водяна турбіна, коли навантаження енергосистеми досягає піку. Відкриття напрямного апарата водяної турбіни регулюється системою регулювання, і потенційна енергія води перетворюється на механічну енергію обертання установки, а потім механічна енергія перетворюється на електричну енергію через генератор;
Коли навантаження енергосистеми низьке, водяний насос використовується для перекачування води з нижнього резервуара у верхній. Завдяки автоматичному регулюванню системи регулювання, отвір напрямного апарата автоматично регулюється відповідно до висоти підйому насоса, а електрична енергія перетворюється на потенціальну енергію води та накопичується.
Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС) в основному відповідають за регулювання пікової потужності, регулювання частоти, аварійне резервне копіювання та запуск енергосистеми без підзарядки, що може покращити та збалансувати навантаження енергосистеми, покращити якість електропостачання та економічні вигоди енергосистеми, а також є основою для забезпечення безпечної, економічної та стабільної роботи енергосистеми. Гідроакумулюючі електростанції відомі як «стабілізатори», «регулятори» та «балансори» в безпечній експлуатації енергосистем.
Тенденція розвитку світових гідроакумулюючих електростанцій полягає в високому напорі, великій потужності та високій швидкості. Високий напір означає, що блок розвиває більший напір, велика потужність означає, що потужність одного блоку постійно зростає, а висока швидкість означає, що блок приймає вищу питому швидкість.
Структура та характеристики електростанції
Основні будівлі гідроакумулюючої електростанції зазвичай включають: верхній резервуар, нижній резервуар, систему водопостачання, майстерню та інші спеціальні будівлі. Порівняно зі звичайними гідроелектростанціями, гідротехнічні споруди гідроакумулюючих електростанцій мають такі основні характеристики:
Існують верхні та нижні водосховища. Порівняно зі звичайними гідроелектростанціями з однаковою встановленою потужністю, місткість водосховищ гідроакумулюючих електростанцій зазвичай відносно невелика.
Рівень води у водосховищі сильно коливається, часто піднімається та падає. Для виконання завдання з усунення піків та заповнення западин в енергосистемі, добові коливання рівня води у водосховищі гідроакумулюючої електростанції зазвичай досить значні, зазвичай перевищуючи 10-20 метрів, а на деяких електростанціях сягають 30-40 метрів, а швидкість зміни рівня води у водосховищі досить висока, зазвичай досягаючи 5~8 м/год і навіть 8~10 м/год.
Вимоги щодо запобігання просочуванню води з водосховища є високими. Якщо чисто гідроакумулююча електростанція спричинить великі втрати води через просочення з верхнього водосховища, виробництво електроенергії електростанцією зменшиться. Водночас, щоб запобігти просочуванню води через погіршення гідрогеологічних умов у зоні проекту, що призводить до пошкодження внаслідок просочення та концентрованого просочення, також висуваються вищі вимоги до запобігання просочуванню води з водосховища.
Напір високий. Напір гідроакумулюючої електростанції зазвичай високий, переважно 200-800 метрів. Гідроакумулююча електростанція Цзісі загальною встановленою потужністю 1,8 мільйона кіловат є першим у моїй країні проектом з 650-метровим напорним блоком, а гідроакумулююча електростанція Дуньхуа загальною встановленою потужністю 1,4 мільйона кіловат є першим у моїй країні проектом з 700-метровим напорним блоком. З постійним розвитком технології гідроакумулюючих електростанцій кількість високонапорних електростанцій великої потужності в моїй країні зростатиме.
Блок встановлено на низькій висоті. Щоб подолати вплив плавучості та фільтрації на електростанцію, великі гідроакумулюючі електростанції, побудовані в останні роки в країні та за кордоном, здебільшого використовують форму підземних електростанцій.
Найдавнішою у світі гідроакумулюючою електростанцією є гідроакумулююча електростанція «Нетра» в Цюриху, Швейцарія, побудована в 1882 році. Будівництво гідроакумулюючих електростанцій у Китаї розпочалося відносно пізно. Перший реверсивний блок з косим потоком був встановлений у водосховищі Ганнань у 1968 році. Пізніше, зі швидким розвитком вітчизняної енергетичної промисловості, встановлена потужність атомної та теплової енергетики швидко зростала, що вимагало оснащення енергосистеми відповідними гідроакумулюючими блоками.
З 1980-х років Китай почав активно будувати великі гідроакумулюючі електростанції. В останні роки, завдяки швидкому розвитку економіки та енергетичної промисловості моєї країни, моя країна досягла плідних науково-технічних досягнень у сфері автономності обладнання великих гідроакумулюючих електростанцій.
До кінця 2020 року встановлена потужність гідроакумулюючих електростанцій моєї країни становила 31,49 мільйона кіловат, що на 4,0% більше, ніж у попередньому році. У 2020 році національна потужність гідроакумулюючих електростанцій становила 33,5 мільярда кВт⋅год, що на 5,0% більше, ніж у попередньому році; нещодавно додана потужність гідроакумулюючих електростанцій країни становила 1,2 мільйона кВт⋅год. Гідроакумулюючі електростанції моєї країни, як що знаходяться в експлуатації, так і будуються, посідають перше місце у світі.
Китайська державна мережева корпорація завжди надавала великого значення розвитку гідроакумулюючих електростанцій. Наразі Державна мережева корпорація має 22 гідроакумулюючі електростанції, що працюють, та 30 гідроакумулюючих електростанцій, що будуються.
У 2016 році розпочато будівництво п’яти гідроакумулюючих електростанцій у Чженьань, Шеньсі, Джуронг, Цзянсу, Ціньюань, Ляонін, Сямень, Фуцзянь і Фукан, Сіньцзян;
У 2017 році почалося будівництво шести гідроакумулюючих електростанцій в повіті І провінції Хебей, Чжируй провінції Внутрішня Монголія, Нінхай провінції Чжецзян, Цзіньюнь провінції Чжецзян, Луонін провінції Хенань і Пінцзян провінції Хунань;
У 2019 році розпочато будівництво п’яти гідроакумулюючих електростанцій у Фунін у Хебеї, Цзяохе у Цзіліні, Цюйцзян у Чжецзяні, Вейфан у Шаньдуні та Хамі у Сіньцзяні;
У 2020 році почнеться будівництво чотирьох гідроакумулюючих електростанцій у Шаньсі Юаньцюй, Шаньсі Хуньюань, Чжецзян Панань і Шаньдун Тайань Фаза II.
перша в моїй країні гідроакумулююча електростанція з повністю автономним блоковим обладнанням. У жовтні 2011 року електростанцію було успішно завершено, що свідчить про те, що моя країна успішно опанувала основну технологію розробки обладнання для гідроакумулюючих блоків.
У квітні 2013 року було офіційно введено в експлуатацію гідроакумулюючу електростанцію Сянью провінції Фуцзянь; у квітні 2016 року до мережі було успішно підключено гідроакумулюючу електростанцію Сянью провінції Чжецзян потужністю 375 000 кіловат. Автономне обладнання для великих гідроакумулюючих установок у моїй країні популяризується та постійно застосовується.
перша в моїй країні гідроакумулююча електростанція з напором 700 метрів. Загальна встановлена потужність становить 1,4 мільйона кіловат. 4 червня 2021 року було введено в експлуатацію блок №1 для виробництва електроенергії.
Гідроакумулююча електростанція з найбільшою встановленою потужністю у світі зараз будується. Загальна встановлена потужність становить 3,6 мільйона кіловат.
Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕ) мають характеристики базової, комплексної та публічної. Вони можуть брати участь у регулюванні джерела живлення, мережі, навантаження та ланки зберігання енергії, а комплексні переваги є більш значними. Вони виконують функцію безпечного стабілізатора енергопостачання енергосистеми, чистого низьковуглецевого балансувальника та високоефективного регулятора роботи.
Перше полягає в ефективному вирішенні проблеми браку надійних резервних потужностей енергосистеми в умовах проникнення високої частки нової енергії. Завдяки перевазі подвійного регулювання пікової потужності ми можемо покращити потужність регулювання пікової потужності енергосистеми для великих потужностей та зменшити проблему пікового навантаження, спричинену нестабільністю нової енергії та піковим навантаженням, спричиненим спадом. Труднощі зі споживанням, спричинені масштабним розвитком нової енергії протягом періоду, можуть краще сприяти споживанню нової енергії.
Друге полягає в ефективному вирішенні невідповідності між вихідними характеристиками нової енергії та попитом на навантаження, спираючись на гнучку здатність швидкого реагування до регулювання, щоб краще адаптуватися до випадковості та волатильності нової енергії, а також задовольнити гнучкий попит на регулювання, що виникає внаслідок появи нової енергії «залежно від погоди».
Третє – це ефективне вирішення проблеми недостатнього моменту інерції нової енергосистеми з високою часткою потужності. Завдяки високому моменту інерції синхронного генератора, можна ефективно підвищити стійкість системи до перешкод та підтримувати стабільність частоти системи.
Четверте завдання полягає в ефективному подоланні потенційного впливу на безпеку форми «подвійного високого» на нову енергосистему, виконанні функції аварійного резервування та реагуванні на раптові потреби в налаштуванні в будь-який час завдяки можливостям швидкого запуску-зупинки та швидкого нарощування потужності. Водночас, як переривчасте навантаження, воно може безпечно знімати номінальне навантаження насосного агрегату з мілісекундним відгуком та покращувати безпечну та стабільну роботу системи.
П'яте – це ефективне вирішення високих витрат на адаптацію, спричинених масштабним підключенням до нової енергетичної мережі. За допомогою розумних методів експлуатації в поєднанні з тепловою енергетикою для зменшення викидів вуглецю та підвищення ефективності, зменшення відмови від вітрової та світлової енергії, сприяння розподілу потужностей, покращення загальної економіки та екологічно чистої роботи всієї системи.
Посилити оптимізацію та інтеграцію інфраструктурних ресурсів, координувати управління безпекою, якістю та прогресом 30 проектів, що будуються, активно просувати механізоване будівництво, інтелектуальне управління та стандартизоване будівництво, оптимізувати період будівництва та забезпечити, щоб потужність гідроакумулюючих електростанцій перевищила 20 мільйонів кіловат протягом періоду «14-ї п'ятирічки», а експлуатаційна встановлена потужність перевищила 70 мільйонів кіловат до 2030 року.
Друге – наполегливо працювати над бережливим управлінням. Посилення керівництва плануванням, зосередження уваги на меті «подвійного вуглецю» та реалізації стратегії компанії, високоякісна підготовка «14-го п’ятирічного» плану розвитку гідроакумулюючих електростанцій. Наукова оптимізація попередніх робочих процедур проекту та впорядковане просування техніко-економічного обґрунтування та затвердження проекту. Зосереджуючись на безпеці, якості, термінах будівництва та вартості, активно просувати інтелектуальне управління та контроль, механізоване будівництво та зелене будівництво інженерних споруд, щоб забезпечити якомога швидше отримання результатів від проектів, що будуються.
Поглибити управління життєвим циклом обладнання, поглибити дослідження обслуговування енергомережі агрегатів, оптимізувати стратегію експлуатації агрегатів та повноцінно забезпечити безпечну та стабільну роботу енергомережі. Поглибити багатовимірне бережливе управління, пришвидшити побудову сучасного інтелектуального ланцюга поставок, удосконалити систему управління матеріалами, науково розподілити капітал, ресурси, технології, дані та інші виробничі фактори, рішуче покращити якість та ефективність, а також комплексно підвищити ефективність управління та операційну ефективність.
Третє – це пошук проривів у технологічних інноваціях. Поглиблене впровадження «Плану дій «Новий крок вперед»» для науково-технологічних інновацій, збільшення інвестицій у наукові дослідження та покращення можливостей незалежних інновацій. Розширення застосування технології блоків зі змінною швидкістю, посилення технологічних досліджень та розробок блоків великої потужності потужністю 400 мегават, прискорення будівництва модельних лабораторій насосно-турбінних двигунів та лабораторій моделювання, а також докладання всіх зусиль для створення незалежної платформи науково-технологічних інновацій.
Оптимізувати структуру наукових досліджень та розподіл ресурсів, посилити дослідження основної технології гідроакумулюючих електростанцій та прагнути подолати технічну проблему «застрягання шиї». Поглибити дослідження застосування нових технологій, таких як «Великий хмарний Інтернет речей: розумний ланцюг», комплексно розгорнути будівництво цифрових інтелектуальних електростанцій та прискорити цифрову трансформацію підприємств.
Час публікації: 07 березня 2022 р.
