VGB POWERTECH 11 (2019)

A journey through 100 years VGB | VGB POWERTECH 4 (2006)
Pumped Storage Power Plants
Pumped Storage Plants in a New Framework –
Challenges and Consequences
Kurzfassung
Pumpspeicherkraftwerke
unter geänderten Rahmenbedingungen
– Herausforderungen
und Konsequenzen
Die ursprünglich für reinen Veredelungsbetrieb
ausgelegten Pumpspeicherkraftwerke sehen
sich aufgrund der Liberalisierung des Strommarktes
und des starken Zubaues von Windenergieanlagen
mit neuen Herausforderungen
konfrontiert. Pumpspeicherkraftwerke werden
heute häufiger und oft auch für kürzere Zeiten
eingesetzt. Netzregelungsaufgaben haben
zwar einerseits den Stellenwert dieses Anlagentyps
innerhalb des Kraftwerksparks erhöht
und die Erlössituation spürbar verbessert, andererseits
aber sind die Beanspruchungen der
Anlagen deutlich gestiegen. Der Beitrag diskutiert
die sich ergebenden Anpassungen des
Kraftwerkseinsatzes sowie Handlungsmöglichkeiten
für den Kraftwerksbetreiber. Wichtiges
Thema in diesem Zusammenhang ist die Ermittlung
kritischer Bauteile, die bei bestimmten
Beanspruchungen Schlüsselkomponenten
für Anlagenversagen sein können. Auch der
Bestimmung der Minimalleistung im Teillastbetrieb
kommt große Bedeutung zu. Ebenso
wichtig ist eine Anpassung der Instandhaltungsstrategie,
die dem in vielen Anlagen zu
verzeichnenden dynamischen Betrieb mit häufigen
Betriebsübergängen und Lastwechseln
Rechnung trägt. Ein intensiver Erfahrungsaustausch
der Anlagenbetreiber untereinander
verspricht großen Nutzen. Der Informationsaustausch
beschleunigt den Lernfortschritt
und schafft eine breitere Basis für geeignete
Maßnahmen. Für neue Pumpspeicherkraftwerke
ist es wesentlich, dass die ersten gemachten
Erfahrungen der Anlagenbetreiber in die
Konstruktionsüberlegungen der Anlagenhersteller
Eingang finden. Pumpspeicherkraftwerke
werden auch in Zukunft eine wesentliche
Rolle im Energiemarkt spielen.
market and the substantial growth of wind
power capacity. This paper analyses the
change in framework conditions and discusses
the ensuing adaptation of power plant operation
as well as options available to power
plant operators.
Pumped Storage Plant
Characteristics and Basic
Modes of Operation
Pumped storage plants (PSP) are classified as
peak load power plants. What sets them apart
is that they store electricity as potential energy
(Figure 1). This is done by shifting
water from a low reservoir to a higher reservoir.
Pumps are used to generate an “artificial
load” in the grid during off peak periods
Upper basin
Penstock
Intake
Turbine
Cavern
Figure 1. Scheme of a pumped storage plant.
when costs for electricity are low (Figu
r e 2 ). In turn, during peaks, when prices
are high, the stored water is used by turbines
to supply electricity to the grid.
In addition to peak load covering PSP are
used for balancing the grid and thus contribute
to ensuring stability of the grid.
Technical Features
One variant of a pumped storage plant is the
vertical design of generator and pump/turbine
(Figure 3). Pump and turbine constitute
one unit (pump turbine). Other variants in
use feature a pump, turbine, generator, coupling
and start-up turbine connected to a horizontal
shaft (Figure 4). Unlike the vertically
designed PSP these components are
readily accessible and can be removed individually.
Pump
Lower basin
Generator/motor
Executive Summary
Originally designed exclusively for peak
load covering, pumped storage plants are
now faced with new challenges brought
about by the deregulation of the electricity
Authors
Dr. Dominik Godde
E.ON Wasserkraft GmbH,
Landshut/Germany.
Dr. Josef F. Ciesiolka
E.ON Wasserkraft GmbH,
Landshut/Germany.
Figure 2. Load shifting by a pumped storage plant.
52 VGB PowerTech 4/2006
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