หลักการพื้นฐานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับทำงานเสมือน "ธนาคารพลังงานขนาดใหญ่" โดยใช้ไฟฟ้าส่วนเกินในช่วงเวลาที่ไม่ใช่ช่วงพีคเพื่อสูบน้ำไปเก็บไว้ และผลิตไฟฟ้าในช่วงเวลาพีค การทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบนี้อาศัยการแปลงพลังงานศักยภาพของน้ำเป็นพลังงานไฟฟ้าซึ่งกันและกัน โดยการสลับระหว่างโหมด "สูบน้ำ" และ "ผลิตไฟฟ้า" เพื่อให้สามารถถ่ายโอนไฟฟ้าได้ทั้งในเชิงพื้นที่และเวลา กระบวนการเฉพาะมีดังนี้:

• ส่วนประกอบหลัก

  การทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับที่มีโครงสร้าง "อ่างเก็บน้ำสองแห่ง อุโมงค์หนึ่งแห่ง และหน่วยผลิตไฟฟ้าหนึ่งหน่วย" อาศัยระบบไฮดรอลิกและระบบไฟฟ้าเฉพาะทาง ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบหลักดังต่อไปนี้:

  อ่างเก็บน้ำตอนบน: ตั้งอยู่ในพื้นที่สูงกว่า (โดยทั่วไปเกิดจากภูมิประเทศตามธรรมชาติหรือเขื่อนที่สร้างขึ้น) ทำหน้าที่เป็น "อ่างเก็บน้ำเพื่อเก็บพลังงาน" โดยกักเก็บน้ำที่สูบขึ้นมาในช่วงระยะเวลาการกักเก็บน้ำ

  อ่างเก็บน้ำด้านล่าง: ตั้งอยู่ในระดับความสูงที่ต่ำกว่า ทำหน้าที่เป็น "อ่างเก็บน้ำต้นทาง" รับน้ำที่ปล่อยออกมาจากอ่างเก็บน้ำด้านบนในช่วงขั้นตอนการผลิตไฟฟ้า และจัดหาน้ำสำหรับสูบน้ำ

  ระบบลำเลียงน้ำ: ประกอบด้วยอุโมงค์ผันน้ำ ท่อส่งน้ำแรงดัน และอุโมงค์ระบายน้ำท้ายเขื่อน ซึ่งเชื่อมต่ออ่างเก็บน้ำด้านบนและด้านล่างเพื่อการไหลของน้ำ

  โรงไฟฟ้า: ติดตั้งชุดกังหัน-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกลับทิศทางได้ (อุปกรณ์หลัก) ซึ่งสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดสูบน้ำเพื่อกักเก็บน้ำ หรือในโหมดกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

• โหมดการทำงานสองโหมด: การสูบน้ำเพื่อกักเก็บ และการปล่อยน้ำเพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้า

  (1) โหมดการสูบน้ำ (ระยะการใช้พลังงาน)

  ในช่วงเวลาที่ไม่ใช่ช่วงพีค (เช่น กลางคืน วันหยุดสุดสัปดาห์ เมื่อความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำ และพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลมหรือพลังงานแสงอาทิตย์อาจมีเหลือเฟือ) สถานีจะเปิดใช้งานโหมด "สูบน้ำ"

  ไฟฟ้าส่วนเกินจากระบบสายส่งจะขับเคลื่อนหน่วยผลิตไฟฟ้าแบบย้อนกลับเพื่อสูบน้ำจากอ่างเก็บน้ำด้านล่างไปยังอ่างเก็บน้ำด้านบนผ่านท่อแรงดัน กระบวนการนี้แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานศักย์โน้มถ่วง (เก็บไว้ในรูปของน้ำที่สูงขึ้น) ซึ่งเป็นการรักษา "ไฟฟ้าส่วนเกิน" ในรูปของพลังงานศักย์ของน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น ในช่วงกลางคืนที่การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนหรือพลังงานลมมีเหลือเฟือ สถานีสูบน้ำเพื่อกักเก็บพลังงานจะใช้ไฟฟ้าส่วนเกินนี้ในการสูบน้ำ ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองพลังงาน

  (2) โหมดการสร้าง (เฟสการจ่ายพลังงาน)

  ในช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด (เช่น ช่วงกลางวันที่มีความต้องการสูง หรือผลผลิตพลังงานหมุนเวียนไม่เพียงพอ) สถานีจะเปลี่ยนไปใช้โหมด "การผลิตไฟฟ้า" น้ำจากอ่างเก็บน้ำด้านบนจะไหลลงมาผ่านระบบส่งน้ำ (อุโมงค์ผันน้ำ ท่อแรงดัน) ขับเคลื่อนหน่วยผลิตไฟฟ้าแบบกลับทิศทางได้ให้ทำงานเหมือนกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นการแปลงพลังงานศักยภาพของน้ำกลับมาเป็นพลังงานไฟฟ้า เพื่อเสริมกำลังไฟฟ้าในระบบ ตัวอย่างเช่น ในช่วงกลางวันที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงจากภาคอุตสาหกรรมหรือที่อยู่อาศัย หรือในวันที่ฟ้าครึ้มและมีพลังงานแสงอาทิตย์ต่ำ อ่างเก็บน้ำด้านบนจะปล่อยน้ำออกมาเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ช่วยเติมเต็มช่องว่างพลังงานในระบบได้อย่างรวดเร็ว