Эволюция и развитие гидроаккумулирующих систем

Эволюция и развитие гидроаккумулирующих систем

Уникальная функциональная ценность гидроаккумулирующих электростанций делает их важной частью энергосистемы большинства стран. Реорганизация энергетической структуры и развитие энергосистемы моей страны требуют создания гидроаккумулирующих электростанций определённого масштаба. Поэтому гидроаккумулирующие электростанции имеют большое значение для преобразования энергии и строительства новых энергосистем.

Роль гидроаккумулирующих электростанций

Как сглаживание пиков, так и заполнение спадов

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) – это особый вид гидроэлектростанции. В период пиковой нагрузки энергосистемы она может использоваться как гидроэлектростанция для выработки электроэнергии и участия в пиковом регулировании; в период низкой нагрузки она также может использоваться как насосная станция для поглощения дешевой электроэнергии и как гидроаккумулирующая станция для регулирования мощности. Разница пиковых нагрузок системы может улучшить суточные характеристики нагрузки энергосистемы и условия эксплуатации крупных тепловых и атомных энергоблоков. В то же время это может также снизить себестоимость выработки электроэнергии, уменьшить загрязнение окружающей среды и сократить расходы на охрану окружающей среды при производстве тепловой энергии. Таким образом, экономический эффект от сглаживания пиковых нагрузок при использовании ГАЭС вместо тепловых энергоблоков является значительным.

аварийное электроснабжение

Агрегаты гидроаккумулирующих электростанций запускаются и останавливаются быстро. Обычно от запуска до полной выработки электроэнергии проходит всего 2–3 минуты, а при разгрузке — ещё быстрее. Это занимает всего около 3 минут. Поскольку аварии в энергосистеме обычно происходят внезапно, для обеспечения безопасности энергосистемы и потребностей потребителей необходимо своевременно инвестировать в аварийный резерв. Гидроаккумулирующая электростанция — оптимальное решение для аварийного резервирования энергосистемы и идеальный источник аварийного резервного питания.

Берите на себя временные задачи

ГАЭС отличается высокой скоростью запуска и высокой эффективностью, а также способен выполнять временные задачи, например, при остановке и несвоевременном запуске некоторых угольных энергоблоков, что требует временной замены. В то же время, поскольку ГАЭС может использоваться как в качестве источника энергии, так и в качестве нагрузки, она может эффективно взаимодействовать при испытаниях на сброс нагрузки и вибрацию под полной нагрузкой в ​​ходе опытной эксплуатации мощных атомных, гидро- и тепловых энергоблоков, что повышает эффективность управления энергосистемой. Удобство и простота.

Реализовать частотную модуляцию и фазовую модуляцию

Характерной особенностью производства электроэнергии является то, что производство, поставка и продажа осуществляются одновременно. Если предложение превышает спрос, частота цикла увеличивается, и наоборот. Национальный стандартный цикл составляет 50 Гц, а допустимый диапазон колебаний составляет 49,8–50,2 Гц, в противном случае качество электроснабжения неудовлетворительное. Благодаря гибкому использованию гидроаккумулирующих установок, высокой способности к нарастанию напряжения, высокой скорости выхода и нарастания/спада, а также способности быстро отслеживать изменения нагрузки в сети, она способна выполнять задачи частотной модуляции сети и является наиболее подходящей для электростанций с частотной модуляцией в энергосистеме. При этом для поддержания стабильного напряжения в энергосистеме необходимо балансировать не только активную, но и реактивную мощность. В противном случае качество электроснабжения трудно гарантировать, поэтому некоторые установки в энергосистеме должны выполнять задачу фазовой модуляции. Фазовая модуляция гидроаккумулирующей установки потребляет меньше энергии и легко контролируется. Это наилучшее решение для задачи фазовой модуляции в энергосистеме.

Краткое введение в развитие гидроаккумулирующих систем

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) появились в Швейцарии в 1882 году, и изначально их основной целью было накопление воды. В первой половине XX века развитие ГАЭС шло медленно. К концу Второй мировой войны в 1945 году в мире было введено в эксплуатацию всего более 50 ГАЭС, в основном в США, Японии и некоторых европейских странах.

С 1960-х по 1980-е годы это был период бурного развития гидроаккумулирующих электростанций, особенно с 1970-х по 1980-е годы, ознаменовавший золотой век для развития гидроаккумулирующих электростанций. После Второй мировой войны европейские и американские страны пережили 20 лет быстрого экономического развития, соответственно возросла энергонагрузка и повысился уровень жизни населения, что привело к быстрому увеличению разницы между пиковым и пиковым потреблением электроэнергии. Гидроаккумулирующие электростанции с хорошими характеристиками сглаживания пиков и заполнения долины открыли возможности для быстрого развития. В 1960-х годах установленная мощность гидроаккумулирующих электростанций увеличивалась в среднем на 1259 МВт в год, в то время как в 1970-х и 1980-х годах они увеличились на 3051 МВт и 4036 МВт соответственно.

После 1990-х годов темпы роста мировой экономики резко снизились. Замедление экономического роста привело к замедлению роста электропотребления. Среднегодовые темпы строительства гидроаккумулирующих электростанций снизились с 6,45% в 1980-х годах до 1,55%.

Согласно последним данным «Белой книги по исследованию отрасли накопления энергии 2023 года», совокупный масштаб эксплуатации глобальных систем накопления энергии в 2022 году составит 237,2 ГВт с годовым темпом роста 15%. Доля совокупной установленной мощности гидроаккумулирующих установок впервые опустится ниже 80%, что на 6,8% меньше в годовом исчислении.

Строительство гидроаккумулирующих электростанций в моей стране началось сравнительно поздно. В 1960-х годах на ГЭС Ганнань в провинции Хэбэй был установлен импортированный из Японии гидроагрегат с реверсивным косым потоком мощностью 11 000 кВт, а на ГЭС Миюнь в Пекине – два гидроагрегата отечественного производства. Мощность одного гидроагрегата с реверсивным косым потоком составляет 11 000 кВт, что делает ГЭС Ганнань и Миюнь гибридными, способными не только вырабатывать электроэнергию традиционным способом, но и перекачивать воду для накопления энергии.

В последние годы, с переходом на экологичную и низкоуглеродную энергетику, масштабы гидроаккумулирующей отрасли в моей стране постоянно расширяются, и система производственной цепочки в основном сформирована. По данным Национального энергетического управления, в 2022 году установленная мощность гидроаккумулирующих электростанций в Китае достигнет 8,8 ГВт. К концу 2022 года совокупная установленная мощность гидроаккумулирующих электростанций достигнет 45,19 ГВт, что на 24,18% больше, чем в 2021 году, что составит 25% от общего мирового рынка. Темп роста составит 38%.

В 2021 году Национальное энергетическое управление опубликовало «План средне- и долгосрочного развития гидроаккумулирующих электростанций (2021–2035 годы)», призванный регулировать строительство гидроаккумулирующих электростанций и способствовать дальнейшему ускорению реализации этой политики. Предполагается, что установленная мощность достигнет 62 ГВт к 2025 году и около 120 ГВт к 2030 году. Как вид технологии преобразования энергии, гидроаккумулирующие электростанции могут улучшить структуру сети и повысить её безопасность, что высоко ценится государством.

Проблема позиционирования гидроаккумулирующих установок

Оценка гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) обычно основывается на сетевой цене. Этот относительно однобокий взгляд приводит к непониманию функционального положения ГАЭС в энергосистеме. ГАЭС формируется без учёта функциональных различий между ГАЭС и обычной электростанцией в системе, с учётом лишь её краткосрочных недостатков, без учёта системной экономики и её важной роли в безопасной и стабильной работе энергосистемы и обеспечении качества электроснабжения. Инерционное понимание высоких цен на электроэнергию в сети и низкой экономической эффективности серьёзно повлияло на корректную оценку ГАЭС.

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) в основном основана на динамических преимуществах в энергосистеме, а сетевая цена на электроэнергию отражает только количество электроэнергии, вырабатываемой ГАЭС, которая относительно невелика по сравнению с традиционными гидроэлектростанциями, около четверти электроэнергии, вырабатываемой традиционными гидроэлектростанциями; и выработка электроэнергии ГАЭС часто тесно связана с уровнем нагрузки сети, структурой источников энергии и региональным экономическим развитием, поэтому ее трудно определить. Низкая выработка электроэнергии ГАЭС является неизбежным результатом оптимизации системы. Если использовать только сетевую цену на электроэнергию в качестве единственного индикатора для поиска проектов ГАЭС, это окажет большое негативное влияние на утверждение проекта электростанции, что крайне неблагоприятно для текущей корректировки структуры энергетики; и для энергосистемы все больше внимания уделяется обеспечению электроэнергией большей мощности и так далее. Возникновение ряда проблем делает преимущества ГАЭС не полностью представленными, что косвенно влияет на энтузиазм по поводу строительства ГАЭС.

Идея развития гидроаккумулирования

Координация и интеграция с планированием электропитания

Планирование гидроаккумулирующих станций должно осуществляться под руководством планирования развития электроэнергетической отрасли и должно планироваться единым образом с другими источниками энергии и энергосетями, чтобы эффективно играть активную роль электростанций в обеспечении безопасности и устойчивости энергосистемы, повышать эффективность работы системы и осуществлять оптимальное распределение ресурсов в максимально возможном диапазоне.

Высокая степень адаптации к энергетической стратегии

Планирование гидроаккумулирующих электростанций должно адаптироваться к общей стратегии развития национальной энергетики, адаптироваться к текущей корректировке энергетической структуры, ситуации с зеленым, низкоуглеродным и чистым развитием, а также отвечать новым требованиям к безопасной эксплуатации энергосистемы и развитию новой энергетики для строительства гидроаккумулирующих электростанций.

Укрепить единое планирование электростанций

Строительство гидроаккумулирующей электростанции должно сочетать в себе структуру электроснабжения, схему расположения электростанций, развитие энергосистемы, характеристики нагрузки, национальную сеть и другие сопутствующие факторы, а также разумное размещение функций гидроаккумулирующей электростанции на передающей и принимающей сторонах, чтобы определить разумные пропорции, схему и сроки строительства гидроаккумулирующей электростанции, чтобы строительство и разработка гидроаккумулирующих электростанций осуществлялись научным и упорядоченным образом.

Принимая во внимание комплексные преимущества диверсификации

При содействии строительству гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) необходимо тщательно провести обследование и выбор места расположения гидроаккумулирующих электростанций, чтобы обеспечить достаточный масштаб, благоприятные условия, хорошие показатели и минимальное воздействие на окружающую среду. На этой основе необходимо разработать комплексные планы строительства гидроаккумулирующих электростанций, включая комплексные преимущества использования энергии, и т.д.

Ускорить подготовительные работы электростанции

Комплексно и системно осуществлять выбор площадок для строительства гидроаккумулирующих электростанций, исходя из принципов приближенности к энергоузлу, превосходства рельефа местности и геологических условий, а также технических показателей, совершенствовать ход подготовительных работ, заблаговременно подготавливать проектные резервы, обеспечивать реализацию проектов строительства гидроаккумулирующих электростанций.

Стремитесь к разумной окупаемости инвестиций

В настоящее время расходы на строительство и эксплуатацию гидроаккумулирующих электростанций в моей стране в основном несут электросетевые компании, что существенно увеличивает их эксплуатационную нагрузку. В будущем будет рассмотрен обоснованный расчет инвестиционных и эксплуатационных расходов на гидроаккумулирующие электростанции, а также будут предприняты усилия по их полному включению в эксплуатационные расходы сети, а также будет разработан научно обоснованный и комплексный механизм ценообразования на электроэнергию.

Подводя итог, можно сказать, что благодаря постоянному развитию гидроаккумулирующей отрасли в моей стране и активной ориентации национальной политики, гидроаккумулирующие электростанции получат больше ответственности и задач. В обозримом будущем моя страна вступит в золотой век гидроаккумулирующей отрасли.