Việc phát triển và xây dựng nhanh chóng với quy mô lớn đã dẫn đến các vấn đề về an toàn, chất lượng và thiếu hụt nhân lực. Để đáp ứng nhu cầu xây dựng hệ thống điện mới, mỗi năm đều có một số nhà máy thủy điện tích năng được phê duyệt xây dựng. Thời gian xây dựng cần thiết cũng được rút ngắn đáng kể từ 8-10 năm xuống còn 4-6 năm. Việc phát triển và xây dựng nhanh chóng các dự án này chắc chắn sẽ dẫn đến các vấn đề về an toàn, chất lượng và thiếu hụt nhân lực.
Để giải quyết hàng loạt vấn đề phát sinh do sự phát triển và xây dựng nhanh chóng của các dự án, các đơn vị quản lý xây dựng và dự án cần tiến hành nghiên cứu và thực hành kỹ thuật về cơ giới hóa và thông minh hóa công trình dân dụng của các nhà máy thủy điện tích năng. Công nghệ máy khoan hầm (TBM) được áp dụng để đào một lượng lớn hầm ngầm, và thiết bị TBM được phát triển kết hợp với đặc điểm của nhà máy thủy điện tích năng, từ đó xây dựng phương án kỹ thuật thi công. Xét đến các kịch bản vận hành khác nhau như đào, vận chuyển, chống đỡ và vòm ngược trong quá trình xây dựng, một phương án ứng dụng hỗ trợ cho toàn bộ quá trình xây dựng cơ giới hóa và thông minh đã được phát triển, và các nghiên cứu đã được thực hiện trên các chủ đề như vận hành thông minh thiết bị đơn lẻ, tự động hóa hệ thống xây dựng toàn bộ quy trình, số hóa thông tin xây dựng thiết bị, thi công không người lái bằng thiết bị cơ khí điều khiển từ xa, phân tích nhận thức thông minh về chất lượng xây dựng, v.v., nhằm phát triển các thiết bị và hệ thống xây dựng cơ giới hóa và thông minh khác nhau.
Về khía cạnh cơ giới hóa và trí tuệ hóa trong kỹ thuật cơ khí và điện, chúng ta có thể phân tích nhu cầu và khả năng ứng dụng của cơ giới hóa và trí tuệ hóa từ các khía cạnh giảm số lượng nhân công, nâng cao hiệu quả công việc, giảm rủi ro lao động, v.v., và phát triển các thiết bị và hệ thống xây dựng cơ giới hóa và trí tuệ hóa kỹ thuật cơ khí và điện khác nhau cho các kịch bản vận hành khác nhau của việc lắp đặt thiết bị cơ khí và điện.
Ngoài ra, công nghệ thiết kế và mô phỏng kỹ thuật 3D cũng có thể được sử dụng để chế tạo trước và mô phỏng một số thiết bị và cơ sở vật chất, điều này không chỉ giúp hoàn thành trước một phần công việc, rút ngắn thời gian thi công tại công trường mà còn cho phép nghiệm thu chức năng và kiểm soát chất lượng trước, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý chất lượng và an toàn.
Việc vận hành nhà máy thủy điện quy mô lớn đặt ra vấn đề về độ tin cậy, đòi hỏi sự quản lý thông minh và chuyên sâu. Vận hành quy mô lớn các nhà máy thủy điện tích năng sẽ dẫn đến các vấn đề như chi phí vận hành và bảo trì cao, thiếu nhân lực, v.v. Để giảm chi phí vận hành và bảo trì, chìa khóa là nâng cao độ tin cậy vận hành của các tổ máy thủy điện tích năng; để giải quyết vấn đề thiếu nhân lực, cần phải thực hiện quản lý vận hành thông minh và chuyên sâu cho nhà máy.
Để nâng cao độ tin cậy vận hành của tổ máy, về lựa chọn và thiết kế loại thiết bị, các kỹ thuật viên cần tổng kết sâu sắc kinh nghiệm thực tiễn trong thiết kế và vận hành các nhà máy thủy điện tích năng, tiến hành thiết kế tối ưu hóa, lựa chọn loại và nghiên cứu tiêu chuẩn hóa các hệ thống con thiết bị liên quan của nhà máy thủy điện tích năng, và cập nhật chúng theo từng bước dựa trên kinh nghiệm vận hành thử, xử lý sự cố và bảo trì thiết bị. Về sản xuất thiết bị, các tổ máy thủy điện tích năng truyền thống vẫn còn một số công nghệ sản xuất thiết bị chủ chốt nằm trong tay các nhà sản xuất nước ngoài. Cần tiến hành nghiên cứu nội địa hóa các thiết bị “lõi” này, và tích hợp kinh nghiệm và chiến lược vận hành và bảo trì nhiều năm vào đó, để nâng cao hiệu quả chất lượng sản phẩm và độ tin cậy vận hành của các thiết bị cốt lõi quan trọng này. Về giám sát hoạt động thiết bị, các kỹ thuật viên cần xây dựng một cách hệ thống các tiêu chuẩn cấu hình yếu tố giám sát trạng thái thiết bị từ góc độ khả năng quan sát và đo lường trạng thái thiết bị, nghiên cứu sâu sắc các chiến lược điều khiển thiết bị, chiến lược giám sát trạng thái và phương pháp đánh giá sức khỏe dựa trên các yêu cầu an toàn nội tại, xây dựng nền tảng phân tích thông minh và cảnh báo sớm để giám sát trạng thái thiết bị, phát hiện sớm các mối nguy tiềm ẩn trong thiết bị và tiến hành cảnh báo sớm kịp thời.
Để thực hiện quản lý vận hành thông minh và chuyên sâu nhà máy điện, các kỹ thuật viên cần nghiên cứu về điều khiển tự động thiết bị hoặc công nghệ vận hành một phím trong điều khiển và vận hành thiết bị, nhằm thực hiện khởi động và tắt máy hoàn toàn tự động và điều chỉnh tải của tổ máy mà không cần sự can thiệp của con người, đồng thời thực hiện trình tự vận hành và xác nhận thông minh đa chiều ở mức tối đa; Về kiểm tra thiết bị, các kỹ thuật viên có thể tiến hành nghiên cứu kỹ thuật về nhận thức thị giác máy, nhận thức thính giác máy, kiểm tra bằng robot và các khía cạnh khác, và thực hành kỹ thuật về thay thế máy kiểm tra; Về vận hành chuyên sâu nhà máy điện, cần nghiên cứu và thực hành công nghệ giám sát tập trung một người nhiều nhà máy để giải quyết hiệu quả vấn đề thiếu nhân lực trực ca do sự phát triển của các nhà máy thủy điện tích năng.
Việc thu nhỏ quy mô hệ thống tích năng thủy điện và vận hành tích hợp đa nguồn năng lượng là kết quả của việc tiêu thụ một lượng lớn các nguồn năng lượng mới phân tán. Một đặc điểm nổi bật của hệ thống điện mới là sự hiện diện của một lượng lớn các nguồn năng lượng mới quy mô nhỏ phân tán ở nhiều khu vực khác nhau của lưới điện, hoạt động trong lưới điện hạ thế. Để hấp thụ và sử dụng tối đa các nguồn năng lượng mới phân tán này và giảm thiểu hiệu quả tình trạng tắc nghẽn điện năng của lưới điện lớn, cần phải xây dựng các tổ máy tích năng thủy điện phân tán gần các nguồn năng lượng mới phân tán để thực hiện việc lưu trữ, tiêu thụ và sử dụng năng lượng mới tại chỗ thông qua lưới điện hạ thế. Do đó, cần phải giải quyết vấn đề thu nhỏ quy mô hệ thống tích năng thủy điện và vận hành tích hợp đa nguồn năng lượng.
Cần thiết phải tích cực tiến hành nghiên cứu về lựa chọn địa điểm, thiết kế và chế tạo, chiến lược điều khiển và ứng dụng tích hợp nhiều loại nhà máy thủy điện tích năng phân tán, bao gồm các tổ máy thủy điện tích năng đảo chiều cỡ nhỏ, vận hành độc lập đồng trục của bơm và tuabin, vận hành kết hợp các nhà máy thủy điện nhỏ và trạm bơm, v.v.; Đồng thời, cần tiến hành nghiên cứu và trình diễn dự án về công nghệ vận hành tích hợp giữa thủy điện tích năng và năng lượng gió, điện mặt trời và thủy điện để đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm khai thác hiệu quả năng lượng và tương tác kinh tế trong hệ thống điện mới.
Vấn đề “nghẽn” kỹ thuật của các tổ máy thủy điện tích năng tốc độ biến đổi thích ứng với lưới điện có tính đàn hồi cao. Các tổ máy thủy điện tích năng tốc độ biến đổi có đặc điểm là phản ứng nhanh với điều chỉnh tần số sơ cấp, lực đầu vào có thể điều chỉnh trong điều kiện hoạt động của bơm, và tổ máy hoạt động ở đường cong tối ưu, cũng như phản ứng nhạy bén và mômen quán tính cao. Để hạn chế hiệu quả tính ngẫu nhiên và biến động của lưới điện, điều chỉnh và hấp thụ chính xác hơn lượng điện dư thừa do năng lượng mới tạo ra ở phía phát điện và phía người sử dụng, và kiểm soát tốt hơn sự cân bằng tải của lưới điện có tính đàn hồi và tương tác cao, cần phải tăng tỷ lệ các tổ máy tốc độ biến đổi trong lưới điện. Tuy nhiên, hiện nay, hầu hết các công nghệ then chốt của các tổ máy thủy điện tích năng tốc độ biến đổi vẫn nằm trong tay các nhà sản xuất nước ngoài, và vấn đề “nghẽn” kỹ thuật cần được giải quyết.
Để hiện thực hóa việc kiểm soát độc lập các công nghệ cốt lõi quan trọng, cần tập trung nguồn lực nghiên cứu khoa học và kỹ thuật trong nước để đẩy mạnh thiết kế và phát triển động cơ máy phát điện và tuabin bơm tốc độ biến đổi, phát triển các chiến lược và thiết bị điều khiển cho bộ chuyển đổi kích thích AC, phát triển các chiến lược và thiết bị điều khiển phối hợp cho các tổ máy tốc độ biến đổi, nghiên cứu các chiến lược điều khiển bộ điều tốc cho các tổ máy tốc độ biến đổi, nghiên cứu quy trình chuyển đổi điều kiện làm việc và các chiến lược điều khiển tích hợp cho các tổ máy tốc độ biến đổi, thực hiện thiết kế, sản xuất nội địa hóa hoàn toàn và ứng dụng trình diễn kỹ thuật của các tổ máy tốc độ biến đổi cỡ lớn.
Tóm lại, với sự phát triển và xây dựng nhanh chóng của các hệ thống điện mới, cần đẩy nhanh nghiên cứu về công nghệ xây dựng cơ giới hóa và thông minh, công nghệ vận hành thông minh và chuyên sâu của các nhà máy điện, và công nghệ vận hành tích hợp và bổ sung đa năng lượng của các nhà máy thủy điện tích năng, xây dựng một số nhà máy thủy điện tích năng quy mô vừa và nhỏ với nguồn năng lượng mới phân tán theo điều kiện địa phương, và tích cực thúc đẩy việc nội địa hóa và ứng dụng kỹ thuật các tổ máy thủy điện tích năng điều chỉnh tốc độ. Các nhà khoa học kỹ thuật cần nắm bắt cơ hội phát triển, tìm ra hướng nghiên cứu đúng đắn và đóng góp xứng đáng vào việc xây dựng hệ thống điện mới và thực hiện mục tiêu “phát thải carbon kép”.
Thời gian đăng bài: 28/12/2022
