China mentauliahkan empangan penyimpanan pam setinggi 182 meter untuk menstabilkan grid yang kaya dengan tenaga boleh baharu

Jenis baharu kuasa hidro untuk grid yang sedang berubah

China telah mentauliahkan stesen janakuasa penyimpanan pam State Grid Xinyuan Jiangsu Jurong, sebuah empangan setinggi 182.3 meter yang kini menjadi empangan penyimpanan pam tertinggi di dunia. Kemudahan itu menyimpan 17.07 juta meter padu air, kira-kira 17 bilion liter, dan mempunyai kapasiti terpasang sebanyak 1.35 juta kilowatt. Setelah beroperasi sepenuhnya secara komersial, stesen itu dijangka menjana kira-kira 1.35 bilion kilowatt jam elektrik setiap tahun semasa kitaran penjanaan. Projek ini dibangunkan ketika permintaan elektrik di timur China mencatat rekod baharu, sementara negara itu menambah kapasiti besar tenaga angin dan solar.

Berbeza dengan empangan sungai konvensional yang bergantung pada aliran tetap sungai utama, loji penyimpanan pam berfungsi seperti bateri air gergasi. Air dipindahkan antara takungan atas dengan takungan bawah: air dipam ke atas apabila grid mempunyai lebihan elektrik, kemudian dilepaskan melalui turbin semasa permintaan memuncak. Operasi dua hala ini menjadikan tenaga berselang-seli daripada matahari dan angin sebagai bekalan elektrik yang boleh diandalkan apabila diperlukan, khidmat yang diperlukan pusat bandar dan perindustrian padat seperti Jiangsu.

Stesen baharu itu dibina berhampiran pusat beban, tidak jauh dari delta Sungai Yangtze, dan direka untuk bertindak balas dengan pantas. Pengendali boleh meningkatkan output dalam masa beberapa minit bagi menangani perubahan mendadak dalam bekalan atau permintaan. Jurutera turut memperkenalkan membran antir resapan baharu pada badan empangan dan memasang injap sfera bersaiz amat besar untuk meningkatkan kebolehpercayaan dan memudahkan penyelenggaraan. Projek ini menunjukkan bagaimana China sedang membina lebih banyak aset untuk menstabilkan grid seiring dengan penambahan kapasiti penjanaan baharu.

Fungsi penyimpanan pam dan kepentingannya

Penyimpanan pam ialah bentuk penyimpanan tenaga berskala grid yang paling banyak digunakan. Apabila terdapat lebihan elektrik, lazimnya pada waktu malam atau ketika angin bertiup kencang dan matahari bersinar terang, loji menggunakan tenaga itu untuk menggerakkan pam yang menaikkan air ke takungan atas. Apabila sistem memerlukan elektrik, air mengalir turun semula melalui turbin untuk menjana kuasa. Kecekapan pergi-balik proses ini lazimnya antara 70 peratus hingga 85 peratus. Ini bermakna sebahagian tenaga hilang dalam kitaran tersebut, tetapi nilainya terletak pada pemindahan tenaga daripada waktu lebihan kepada waktu kekurangan.

China sedang mengintegrasikan kapasiti tenaga boleh baharu dengan pantas. Pertumbuhan itu menjadikan khidmat pengimbangan amat penting. Kemudahan Jurong menawarkan pelbagai keupayaan di satu tapak. Ia menyediakan pengurangan beban puncak untuk meredakan lonjakan permintaan pada waktu petang, pengawalan frekuensi bagi mengekalkan kestabilan grid pada 50 hertz, kawalan fasa untuk menyokong voltan, serta rizab pantas bagi menghadapi keadaan luar jangka. Menurut pengendali projek, stesen itu boleh membekalkan kapasiti pengawalan dua hala sekitar 2.7 juta kilowatt.

Lokasinya bukan kebetulan. Beban maksimum elektrik di Jiangsu melebihi 100 juta kilowatt selama sembilan tahun berturut-turut, dan pada musim panas lalu grid mencatat paras tertinggi 156 juta kilowatt. Penempatan loji penyimpanan besar di tengah-tengah sistem itu mengurangkan keperluan menghidupkan unit arang batu untuk memenuhi permintaan puncak dan meningkatkan penyerapan tenaga boleh baharu yang sebaliknya terpaksa dibendung apabila grid tidak mampu menampung semuanya.

Di sebalik projek setinggi 182 meter

Stesen Jurong setinggi 182.3 meter, kira-kira setinggi bangunan 60 tingkat. Takungannya boleh menampung 17.07 juta meter padu air. Loji itu mempunyai kapasiti terpasang 1.35 juta kilowatt, dan operasi penuh dijangka membekalkan kira-kira 1.35 bilion kilowatt jam dalam tahun penjanaan biasa. Tapak itu sering digambarkan sebagai bank tenaga air. Ia menyimpan tenaga apabila bekalan elektrik banyak dan harganya rendah, kemudian membekalkannya semula apabila permintaan dan harga meningkat.

Jurutera perlu memenuhi sasaran tinggi bagi sebuah empangan penyimpanan pam yang dibina di kawasan tanah pamah dengan beban tinggi, bukannya jauh di lembah terpencil. Badan empangan menggunakan geomembran antir resapan baharu untuk mengehadkan kebocoran dan melindungi air bawah tanah. Loji itu turut menggunakan antara injap bebola terbesar yang dipasang di China, sekali gus meningkatkan keselamatan dan memudahkan penyelenggaraan. Langkah ini membantu stesen mengitar air dengan lebih cekap dan mengurangkan masa henti.

Peralatan loji hanyalah sebahagian daripada keseluruhan cerita. Pusat kawalan perlu mengurus permulaan dan pemberhentian pantas serta pertukaran mod yang kerap antara pengepaman dengan penjanaan. Hal ini memerlukan kawalan digital yang andal, pemantauan paras air yang tepat dan penyelarasan dengan pengendali grid wilayah. Oleh sebab paras air takungan atas naik turun setiap hari, kru mengukuhkan tebing dan menetapkan peraturan operasi untuk mengehadkan hakisan serta melindungi komuniti berhampiran.

Peranannya dalam peluasan kuasa hidro China

Portfolio kuasa hidro China merangkumi empangan gergasi di sungai-sungai barat daya negara itu serta rangkaian stesen penyimpanan pam yang kian berkembang berhampiran pusat permintaan. Stesen Janakuasa Hidro Baihetan di Sungai Jinsha mempunyai kapasiti 16 gigawatt di sebalik empangan gerbang setinggi 289 meter, menjadikannya kemudahan kuasa hidro kedua terbesar di dunia selepas Empangan Tiga Gaung. Projek seperti Baihetan dan Wudongde membekalkan tenaga elektrik rendah karbon dalam jumlah besar serta kawalan banjir di sepanjang sistem sungai yang luas.

Penyimpanan pam memainkan peranan berbeza tetapi saling melengkapi. Ia tidak menghasilkan tenaga primer baharu daripada aliran sungai. Sebaliknya, ia mengalihkan tenaga merentas jam dan hari serta membantu talian voltan ultra tinggi jarak jauh beroperasi dengan lebih lancar. Apabila kuasa hidro dari barat daya atau ladang angin di utara menghantar bekalan ke timur, loji penyimpanan pam berhampiran pesisir menyerap lebihan dan melepaskan tenaga semasa permintaan memuncak. Ini mengurangkan pembendungan tenaga boleh baharu dan keperluan loji janakuasa puncak yang mahal di bandar.

China telah memperluas kapasiti penyimpanan pam dengan pantas dalam tempoh perancangan semasa. Sejak permulaan Rancangan Lima Tahun Ke-14, lebih 44.53 juta kilowatt kapasiti penyimpanan pam telah ditambah kepada grid. Matlamat iklim negara itu menetapkan pengurangan puncak pelepasan karbon sebelum 2030 dan pencapaian neutraliti karbon menjelang 2060. Penyimpanan tenaga menjadi jambatan yang membolehkan bahagian penjanaan tenaga boleh baharu ditingkatkan tanpa mengorbankan kebolehpercayaan, dan penyimpanan pam kekal sebagai tunjang usaha itu.

Pencapaian kejuruteraan dan pertimbangan alam sekitar

Kemajuan teknikal membolehkan pembinaan empangan setinggi ini bagi sebuah stesen penyimpanan pam. Lapik antir resapan melindungi struktur empangan dan mengehadkan kehilangan air. Injap sfera bersaiz besar mampu menampung tekanan tinggi yang terhasil daripada turus air yang tinggi, sekali gus meningkatkan keselamatan. Pembina perlu melaksanakan kerja bawah tanah yang rumit, membina terowong pengambilan air dan ruang lonjakan, sambil mengurus kesan terhadap bandar berhampiran.

Penyimpanan pam boleh mengurangkan sebahagian tekanan alam sekitar yang dikaitkan dengan empangan besar yang menyekat sungai. Projek seperti ini lazimnya dibina di luar aliran sungai, jadi ia tidak memutuskan laluan migrasi ikan di sungai utama. Takungannya lebih kecil dan terletak lebih tinggi di muka bumi, sekali gus berpotensi mengehadkan pemindahan penduduk. Namun, perubahan paras air harian boleh memberi tekanan kepada tumbuh-tumbuhan tebing dan hidupan liar, manakala kerja pembinaan tetap mengganggu habitat. Reka bentuk yang teliti dan peraturan operasi yang ketat diperlukan untuk mengehadkan hakisan, mengawal mendapan dan mengelakkan pencemaran air bawah tanah.

Pendekatan China terhadap kuasa hidro beralih kepada kawalan kualiti selepas tempoh pembinaan ribuan loji kecil. Pihak berkuasa telah menutup atau menyingkirkan banyak empangan kecil, yang sering dibina secara haram di anak sungai dan menjejaskan spesies sensitif serta bercanggah dengan garis merah ekologi baharu. Projek besar kini berdepan penilaian alam sekitar yang lebih ketat, sementara projek seperti Jurong menggunakan teknologi untuk membendung resapan dan melindungi sumber air bersebelahan.

Kesan serantau dan projek rentas sempadan

Kuasa hidro juga merupakan isu diplomatik di Asia. Rancangan China untuk membina projek gergasi di Yarlung Tsangpo, bahagian hulu Sungai Brahmaputra, mendorong India di hilir memantau rapat dan menggesa pelaksanaan langkah perlindungan. Pegawai di New Delhi menegaskan perlunya ketelusan, perkongsian data dan rundingan mengenai projek yang berpotensi mengubah aliran, corak kelodak atau ekosistem merentas sempadan. India sedang menimbang pembangunan kuasa hidro berskala besar di Arunachal Pradesh bagi meningkatkan keselamatan air dan bekalan elektrik di timur laut negara itu.

Kedua-dua pihak sedang membincangkan penyambungan semula awal pertukaran data hidrologi serta protokol kerjasama mengenai sungai rentas sempadan. Pakar serantau menekankan pentingnya penilaian risiko khusus tapak bagi sebarang projek di Himalaya, memandangkan kegiatan seismik dan ekologi yang rapuh. Walaupun loji penyimpanan pam seperti Jurong lazimnya beroperasi di luar aliran sungai dan membawa risiko rentas sempadan yang lebih rendah, empangan mega di sungai utama memerlukan komunikasi yang lebih kukuh antara negara jiran.

Di luar Asia Selatan, pembinaan empangan menjadi sebahagian daripada strategi keselamatan tenaga di seluruh Eurasia. Projek Rogun Tajikistan, yang dirancang dengan empangan setinggi 335 meter, menarik minat rakan antarabangsa yang mahu menyokong kebebasan Asia Tengah daripada bahan api import. Perkembangan ini mencerminkan satu trend meluas. Negara-negara menggabungkan kuasa hidro sungai berskala besar apabila keadaan geografi mengizinkan dengan aset penyimpanan seperti penyimpanan pam bagi mengekalkan kestabilan grid apabila lebih banyak tenaga boleh baharu disepadukan.

Maknanya kepada pengguna dan industri

Bagi kilang dan isi rumah di Jiangsu, kapasiti penyimpanan yang lebih besar bermakna kekurangan bekalan pada waktu puncak berkurangan dan tekanan terhadap grid semasa gelombang haba dapat dikurangkan. Penyimpanan pam membantu mengelakkan pembendungan mendadak di ladang angin dan solar, supaya tenaga bersih yang telah dibayar tidak terbuang. Ia juga mengurangkan kebergantungan pada loji arang batu untuk memenuhi permintaan puncak, yang mahal untuk dikendalikan dan mencemarkan alam sekitar.

Stesen itu dijangka menjana kira-kira 1.35 bilion kilowatt jam setahun semasa kitaran penjanaan, bersamaan dengan penggunaan elektrik tahunan kira-kira sejuta isi rumah biasa di China. Perbandingan itu menunjukkan skala peralatan berkenaan, tetapi penyimpanan pam lebih tepat difahami sebagai aset fleksibiliti. Ia menggunakan tenaga semasa pengepaman dan mengembalikan sebahagian besar daripadanya semasa penjanaan. Nilainya terletak pada keupayaan memastikan bekalan elektrik berterusan apabila permintaan melonjak serta mengekalkan voltan dan frekuensi yang stabil untuk peralatan industri sensitif.

Seiring perkembangan pasaran elektrik China, loji seperti Jurong akan menjana pendapatan bukan sahaja daripada penjualan kilowatt jam, tetapi juga daripada khidmat seperti rizab pantas dan tindak balas frekuensi. Khidmat ini semakin penting apabila penggunaan elektrik berkembang dalam sektor pengangkutan, pemanasan dan pembuatan. Dengan lebih banyak kapasiti penyimpanan dalam sistem, kos mengintegrasikan projek solar dan angin tambahan akan menurun, sekali gus memberikan manfaat kepada pengguna dari semasa ke semasa.

Perkara Utama

• China mentauliahkan empangan penyimpanan pam setinggi 182.3 meter di Jiangsu, yang tertinggi seumpamanya di dunia.
• Loji itu menyimpan 17.07 juta meter padu air dan mempunyai kapasiti terpasang sebanyak 1.35 juta kilowatt.
• Output tahunan dijangka sekitar 1.35 bilion kilowatt jam semasa kitaran penjanaan.
• Stesen itu menyediakan pengurangan beban puncak, pengawalan frekuensi, kawalan fasa dan rizab pantas untuk grid China Timur.
• Beban puncak Jiangsu mencecah 156 juta kilowatt pada musim panas ini, sekali gus meningkatkan nilai kapasiti penyimpanan tempatan.
• Sejak permulaan Rancangan Lima Tahun semasa, China telah menambah lebih 44.53 juta kilowatt kapasiti penyimpanan pam.
• Penyimpanan pam membantu menyerap kuasa angin dan solar yang berubah-ubah serta mengurangkan keperluan mengendalikan unit arang batu untuk memenuhi permintaan puncak.
• Jurutera menggunakan lapik antir resapan dan injap bebola bersaiz besar untuk memenuhi sasaran keselamatan dan kebolehpercayaan pada ketinggian ini.
• China sedang menyingkirkan banyak empangan kecil yang menjejaskan ekologi, sambil meneliti projek besar dengan lebih rapi.
• Rancangan kuasa hidro rentas sempadan di Sungai Brahmaputra sedang dibincangkan oleh China dan India, dengan gesaan supaya ketelusan dan perkongsian data dipertingkat.