Lưu trữ bơm là công nghệ được sử dụng rộng rãi và trưởng thành nhất trong lưu trữ năng lượng quy mô lớn, và công suất lắp đặt của các nhà máy điện có thể đạt tới gigawatt. Hiện tại, lưu trữ năng lượng được lắp đặt lớn nhất và trưởng thành nhất trên thế giới là thủy điện bơm.
Công nghệ lưu trữ bơm đã trưởng thành và ổn định, có lợi ích toàn diện cao và thường được sử dụng để điều chỉnh đỉnh và dự phòng. Lưu trữ bơm là công nghệ được sử dụng rộng rãi và trưởng thành nhất trong lưu trữ năng lượng quy mô lớn và công suất lắp đặt của các nhà máy điện có thể đạt tới gigawatt.
Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ của Ủy ban chuyên môn về lưu trữ năng lượng thuộc Hiệp hội nghiên cứu năng lượng Trung Quốc, thủy điện tích năng hiện là hệ thống lưu trữ năng lượng lắp đặt lớn nhất và trưởng thành nhất trên thế giới. Tính đến năm 2019, công suất lưu trữ năng lượng vận hành của thế giới đạt 180 triệu kilowatt, công suất lắp đặt của năng lượng lưu trữ tích năng vượt quá 170 triệu kilowatt, chiếm 94% tổng lượng năng lượng lưu trữ của thế giới.
Nhà máy điện tích năng sử dụng điện được tạo ra trong thời gian tải thấp của hệ thống điện để bơm nước lên nơi cao để lưu trữ và xả nước để phát điện trong thời gian tải cao điểm. Khi tải thấp, nhà máy điện tích năng là người dùng; khi tải cao điểm, nó là nhà máy điện.
Tổ máy bơm lưu trữ có hai chức năng cơ bản: bơm nước và phát điện. Tổ máy hoạt động như một tua bin nước khi tải của hệ thống điện đạt đỉnh. Độ mở của cánh dẫn hướng của tua bin nước được điều chỉnh thông qua hệ thống điều tốc, và năng lượng tiềm tàng của nước được chuyển đổi thành năng lượng cơ học của vòng quay của tổ máy, sau đó năng lượng cơ học được chuyển đổi thành năng lượng điện thông qua máy phát điện;
Khi tải của hệ thống điện thấp, máy bơm nước được sử dụng để bơm nước từ bể chứa dưới lên bể chứa trên. Thông qua việc điều chỉnh tự động của hệ thống điều tốc, độ mở của cánh dẫn hướng được tự động điều chỉnh theo độ nâng của máy bơm và năng lượng điện được chuyển đổi thành năng lượng thế nước và được lưu trữ.
Nhà máy điện tích năng chủ yếu chịu trách nhiệm điều chỉnh đỉnh, điều chỉnh tần số, dự phòng khẩn cấp và khởi động đen của hệ thống điện, có thể cải thiện và cân bằng phụ tải của hệ thống điện, nâng cao chất lượng cung cấp điện và lợi ích kinh tế của hệ thống điện, đồng thời là xương sống để đảm bảo vận hành an toàn, kinh tế và ổn định của lưới điện. . Nhà máy điện tích năng được gọi là “máy ổn định”, “máy điều tiết” và “máy cân bằng” trong vận hành an toàn của lưới điện.
Xu hướng phát triển của nhà máy điện tích năng trên thế giới là cột áp cao, công suất lớn và tốc độ cao. Cột áp cao có nghĩa là đơn vị phát triển đến cột áp cao hơn, công suất lớn có nghĩa là công suất của một đơn vị liên tục tăng lên và tốc độ cao có nghĩa là đơn vị áp dụng tốc độ cụ thể cao hơn.
Cấu trúc và đặc điểm của nhà máy điện
Các công trình chính của nhà máy thủy điện tích năng thường bao gồm: hồ chứa trên, hồ chứa dưới, hệ thống cung cấp nước, xưởng và các công trình đặc biệt khác. So với các nhà máy thủy điện thông thường, kết cấu thủy lực của nhà máy thủy điện tích năng có các đặc điểm chính sau:
Có hồ chứa trên và hồ chứa dưới. So với các nhà máy thủy điện thông thường có cùng công suất lắp đặt, công suất hồ chứa của nhà máy điện tích năng thường tương đối nhỏ.
Mực nước hồ chứa dao động lớn, lên xuống thường xuyên. Để đảm nhiệm nhiệm vụ cắt đỉnh và lấp đầy thung lũng trong lưới điện, mực nước hồ chứa của nhà máy thủy điện tích năng biến động hàng ngày thường tương đối lớn, thường vượt quá 10-20 mét, một số nhà máy điện đạt 30-40 mét, tốc độ thay đổi mực nước hồ chứa tương đối nhanh, thường đạt 5 ~ 8 m/h, thậm chí 8 ~ 10 m/h.
Yêu cầu phòng ngừa rò rỉ hồ chứa cao. Nếu nhà máy điện tích năng thuần túy gây ra lượng nước thất thoát lớn do rò rỉ hồ chứa phía trên, thì sản lượng điện của nhà máy điện sẽ giảm. Đồng thời, để phòng ngừa rò rỉ nước làm xấu đi điều kiện thủy văn địa chất trong khu vực dự án, dẫn đến hư hỏng rò rỉ và rò rỉ tập trung, cũng đặt ra yêu cầu cao hơn đối với phòng ngừa rò rỉ hồ chứa.
Cột nước cao. Cột nước của nhà máy thủy điện tích năng thường cao, chủ yếu là 200-800 mét. Nhà máy thủy điện tích năng Jixi với tổng công suất lắp đặt là 1,8 triệu kilowatt là dự án đầu tiên của nước tôi có cột nước 650 mét, và nhà máy thủy điện tích năng Dunhua với tổng công suất lắp đặt là 1,4 triệu kilowatt là dự án đầu tiên của nước tôi có cột nước 700 mét. Với sự phát triển liên tục của công nghệ thủy điện tích năng, số lượng nhà máy điện có cột nước cao, công suất lớn ở nước tôi sẽ tăng lên.
Tổ máy được lắp đặt ở độ cao thấp. Để khắc phục ảnh hưởng của lực đẩy và sự rò rỉ lên nhà máy điện, các nhà máy thủy điện tích năng quy mô lớn được xây dựng trong và ngoài nước trong những năm gần đây chủ yếu áp dụng hình thức nhà máy điện ngầm.
Nhà máy điện tích năng sớm nhất thế giới là nhà máy điện tích năng Netra ở Zurich, Thụy Sĩ, được xây dựng vào năm 1882. Việc xây dựng các nhà máy điện tích năng ở Trung Quốc bắt đầu khá muộn. Đơn vị đảo ngược dòng chảy xiên đầu tiên được lắp đặt tại Hồ chứa Gangnan vào năm 1968. Sau đó, với sự phát triển nhanh chóng của ngành năng lượng trong nước, công suất lắp đặt của điện hạt nhân và nhiệt điện tăng nhanh chóng, đòi hỏi hệ thống điện phải được trang bị các đơn vị tích năng tương ứng.
Từ những năm 1980, Trung Quốc đã bắt đầu xây dựng mạnh mẽ các nhà máy thủy điện tích năng quy mô lớn. Những năm gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế và ngành công nghiệp điện của đất nước tôi, đất nước tôi đã đạt được những thành tựu khoa học và công nghệ hiệu quả trong việc tự chủ thiết bị của các đơn vị thủy điện tích năng quy mô lớn.
Đến cuối năm 2020, công suất lắp đặt phát điện tích năng của nước tôi là 31,49 triệu kilowatt, tăng 4,0% so với năm trước. Năm 2020, công suất phát điện tích năng toàn quốc là 33,5 tỷ kWh, tăng 5,0% so với năm trước; công suất phát điện tích năng mới bổ sung của nước tôi là 1,2 triệu kWh. Các nhà máy điện tích năng của nước tôi cả đang sản xuất và đang xây dựng đều được xếp hạng đầu tiên trên thế giới.
Tổng công ty lưới điện quốc gia Trung Quốc luôn coi trọng phát triển thủy điện tích năng. Hiện nay, Tổng công ty lưới điện quốc gia có 22 nhà máy thủy điện tích năng đang hoạt động và 30 nhà máy thủy điện tích năng đang được xây dựng.
Năm 2016, việc xây dựng 5 nhà máy thủy điện tích năng ở Trấn An, Thiểm Tây, Jurong, Giang Tô, Thanh Nguyên, Liêu Ninh, Hạ Môn, Phúc Kiến và Fukang, Tân Cương đã bắt đầu;
Năm 2017, việc xây dựng sáu nhà máy thủy điện tích năng ở huyện Yi của Hà Bắc, Zhirui của Nội Mông, Ninghai của Chiết Giang, Jinyun của Chiết Giang, Luoning của Hà Nam và Pingjiang của Hồ Nam đã bắt đầu;
Năm 2019, việc xây dựng năm nhà máy thủy điện tích năng ở Funing ở Hà Bắc, Jiaohe ở Cát Lâm, Qujiang ở Chiết Giang, Duy Phường ở Sơn Đông và Hami ở Tân Cương đã bắt đầu;
Vào năm 2020, bốn nhà máy thủy điện tích năng ở Shanxi Yuanqu, Shanxi Hunyuan, Chiết Giang Pan'an và Shandong Tai'an Giai đoạn II sẽ khởi công xây dựng.
Nhà máy điện tích năng đầu tiên của nước tôi có thiết bị đơn vị hoàn toàn tự động. Vào tháng 10 năm 2011, nhà máy điện đã hoàn thành thành công, cho thấy nước tôi đã thành công trong việc nắm vững công nghệ cốt lõi của việc phát triển thiết bị đơn vị tích năng.
Tháng 4 năm 2013, Nhà máy thủy điện tích năng Tiên Du Phúc Kiến chính thức đi vào hoạt động phát điện; tháng 4 năm 2016, Nhà máy thủy điện tích năng Tiên Cư Chiết Giang với công suất tổ máy 375.000 kilowatt đã hòa lưới thành công. Thiết bị tự động hóa của các tổ máy thủy điện tích năng quy mô lớn ở nước tôi đã được phổ biến và ứng dụng liên tục.
Nhà máy thủy điện tích năng đầu tiên của nước tôi có cột nước 700 mét. Tổng công suất lắp đặt là 1,4 triệu kilowatt. Ngày 4 tháng 6 năm 2021, Tổ máy 1 đã được đưa vào vận hành để phát điện.
Nhà máy điện tích năng có công suất lắp đặt lớn nhất thế giới hiện đang được xây dựng. Tổng công suất lắp đặt là 3,6 triệu kilowatt.
Lưu trữ bơm có đặc điểm cơ bản, toàn diện và công cộng. Nó có thể tham gia vào các dịch vụ điều tiết của nguồn điện mới, mạng lưới, tải và liên kết lưu trữ, và lợi ích toàn diện là đáng kể hơn. Nó mang theo bộ ổn định nguồn điện an toàn của hệ thống điện, bộ cân bằng carbon thấp sạch và chức năng quan trọng hiệu suất cao của bộ điều chỉnh đang chạy.
Đầu tiên là xử lý hiệu quả tình trạng thiếu hụt công suất dự trữ đáng tin cậy của hệ thống điện dưới sự thâm nhập của tỷ lệ lớn năng lượng mới. Với lợi thế của việc điều tiết đỉnh công suất gấp đôi, chúng ta có thể cải thiện khả năng điều tiết đỉnh công suất lớn của hệ thống điện, và giảm bớt vấn đề cung cấp tải đỉnh do năng lượng mới không ổn định và tải đỉnh do máng gây ra. Những khó khăn về tiêu thụ do sự phát triển năng lượng mới trên diện rộng trong giai đoạn này có thể thúc đẩy tốt hơn việc tiêu thụ năng lượng mới.
Thứ hai là xử lý hiệu quả sự không phù hợp giữa đặc tính đầu ra của năng lượng mới và nhu cầu phụ tải, dựa vào khả năng điều chỉnh linh hoạt phản ứng nhanh, thích ứng tốt hơn với tính ngẫu nhiên và biến động của năng lượng mới, đáp ứng nhu cầu điều chỉnh linh hoạt do năng lượng mới mang lại “tùy theo thời tiết”.
Thứ ba là xử lý hiệu quả mô men quán tính không đủ của hệ thống điện năng lượng mới tỷ lệ cao. Với ưu điểm là mô men quán tính cao của máy phát điện đồng bộ, có thể nâng cao hiệu quả khả năng chống nhiễu của hệ thống và duy trì sự ổn định tần số của hệ thống.
Thứ tư là xử lý hiệu quả tác động an toàn tiềm ẩn của dạng “cao gấp đôi” đối với hệ thống điện mới, đảm nhiệm chức năng dự phòng khẩn cấp và phản ứng với nhu cầu điều chỉnh đột ngột bất cứ lúc nào bằng khả năng khởi động-dừng nhanh và tăng công suất nhanh. Đồng thời, với tư cách là tải có thể ngắt, nó có thể loại bỏ an toàn tải định mức của đơn vị bơm với phản hồi mili giây và cải thiện hoạt động an toàn và ổn định của hệ thống.
Thứ năm là xử lý hiệu quả chi phí điều chỉnh cao do kết nối lưới điện năng lượng mới quy mô lớn mang lại. Thông qua các phương pháp vận hành hợp lý, kết hợp với nhiệt điện để giảm carbon và tăng hiệu suất, giảm việc từ bỏ gió và ánh sáng, thúc đẩy phân bổ công suất và cải thiện nền kinh tế chung và vận hành sạch của toàn bộ hệ thống.
Tăng cường tối ưu hóa và tích hợp các nguồn lực cơ sở hạ tầng, phối hợp quản lý an toàn, chất lượng và tiến độ của 30 dự án đang xây dựng, thúc đẩy mạnh mẽ thi công cơ giới, kiểm soát thông minh và thi công tiêu chuẩn, tối ưu hóa thời gian thi công, đảm bảo công suất tích trữ bơm vượt quá 20 triệu kilowatt trong giai đoạn “Kế hoạch 5 năm lần thứ 14”, công suất lắp đặt vận hành vượt quá 70 triệu kilowatt vào năm 2030.
Thứ hai là nỗ lực quản lý tinh gọn. Tăng cường chỉ đạo lập kế hoạch, tập trung vào mục tiêu “carbon kép” và thực hiện chiến lược của công ty, chuẩn bị chất lượng cao cho “kế hoạch phát triển năm năm lần thứ 14” cho kho chứa bơm. Tối ưu hóa khoa học các thủ tục công việc sơ bộ của dự án và thúc đẩy nghiên cứu khả thi và phê duyệt dự án theo cách có trật tự. Tập trung vào an toàn, chất lượng, thời gian xây dựng và chi phí, thúc đẩy mạnh mẽ quản lý và kiểm soát thông minh, xây dựng cơ giới và xây dựng xanh của công trình xây dựng để đảm bảo rằng các dự án đang xây dựng có thể đạt được lợi ích sớm nhất có thể.
Đi sâu quản lý vòng đời thiết bị, đi sâu nghiên cứu về dịch vụ lưới điện của các đơn vị, tối ưu hóa chiến lược vận hành của các đơn vị, phục vụ đầy đủ cho hoạt động an toàn và ổn định của lưới điện. Đi sâu quản lý tinh gọn đa chiều, đẩy nhanh xây dựng chuỗi cung ứng thông minh hiện đại, cải thiện hệ thống quản lý vật tư, phân bổ khoa học vốn, tài nguyên, công nghệ, dữ liệu và các yếu tố sản xuất khác, cải thiện mạnh mẽ chất lượng và hiệu quả, nâng cao toàn diện hiệu quả quản lý và hiệu quả vận hành.
Thứ ba là tìm kiếm đột phá trong đổi mới công nghệ. Triển khai sâu rộng “Kế hoạch hành động nhảy vọt mới” về đổi mới khoa học công nghệ, tăng cường đầu tư vào nghiên cứu khoa học, nâng cao năng lực đổi mới độc lập. Tăng cường ứng dụng công nghệ tổ máy biến tốc, tăng cường nghiên cứu phát triển công nghệ tổ máy công suất lớn 400 megawatt, đẩy nhanh xây dựng phòng thí nghiệm mô hình bơm-tua bin và phòng thí nghiệm mô phỏng, nỗ lực xây dựng nền tảng đổi mới khoa học công nghệ độc lập.
Tối ưu hóa bố cục nghiên cứu khoa học và phân bổ nguồn lực, tăng cường nghiên cứu công nghệ cốt lõi của lưu trữ bơm, phấn đấu khắc phục vấn đề kỹ thuật “cổ bị kẹt”. Đi sâu nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới như “Big Cloud IoT Smart Chain”, triển khai toàn diện xây dựng nhà máy điện thông minh kỹ thuật số, đẩy nhanh quá trình chuyển đổi số của doanh nghiệp.
Thời gian đăng: 07-03-2022
