معرفة أساسية بالطاقة الكهرومائية الصغيرة

كيف يتم تقسيم محطات الطاقة الكبيرة والمتوسطة والصغيرة؟ وفقًا للمعايير الحالية، تُصنف المحطات التي تقل قدرتها المركبة عن 25000 كيلوواط على أنها صغيرة؛ والمحطات المتوسطة التي تتراوح قدرتها المركبة بين 25000 و250000 كيلوواط؛ والمحطات الكبيرة التي تزيد قدرتها المركبة عن 250000 كيلوواط.
ما هو المبدأ الأساسي لتوليد الطاقة الكهرومائية؟
توليد الطاقة الكهرومائية هو استخدام الطاقة الهيدروليكية (بفضل ارتفاع الماء) لتدوير الآلات الهيدروليكية (التوربينات المائية)، وتحويل الطاقة المائية إلى طاقة ميكانيكية. وإذا تم توصيل نوع آخر من الآلات (المولدات) بالتوربينات المائية لتوليد الكهرباء أثناء دورانها، فإن الطاقة الميكانيكية تتحول إلى طاقة كهربائية. ويمكن القول إن توليد الطاقة الكهرومائية هو عملية تحويل الطاقة الكامنة في الماء إلى طاقة ميكانيكية، ثم إلى طاقة كهربائية.
ما هي أساليب تطوير الموارد المائية وما هي الأنواع الأساسية لمحطات الطاقة الكهرومائية؟
تُختار أساليب تطوير الموارد المائية بناءً على تركيز المياه، وهناك ثلاثة أساليب أساسية تقريبًا: أسلوب السدود، وأسلوب التحويل، والأسلوب المختلط. إلا أن هذه الأساليب الثلاثة يجب أن تتناسب مع الظروف الطبيعية المحددة لقطاع النهر. وتختلف محطات توليد الطاقة الكهرومائية، التي تُبنى وفقًا لأساليب التطوير المختلفة، اختلافًا جذريًا في تصميم محاورها وتكويناتها، ولذلك تُقسم أيضًا إلى ثلاثة أنواع أساسية: أسلوب السدود، وأسلوب التحويل، والأسلوب المختلط.
ما هي المعايير المستخدمة لتصنيف مشاريع الحفاظ على المياه ومشاريع مراكز الطاقة الكهرومائية والمباني الزراعية والصناعية والسكنية المقابلة لها؟
ينبغي اتباع معايير التصنيف والتصميم لمشاريع الحفاظ على المياه ومراكز الطاقة الكهرومائية الصادرة عن وزارة الموارد المائية والطاقة الكهربائية السابقة، SDJ12-78، بدقة، وينبغي أن يستند التصنيف إلى حجم المشروع (إجمالي حجم الخزان، والقدرة المركبة لمحطة الطاقة).
5. ما هي التدفقات، والجريان السطحي الكلي، ومتوسط ​​التدفق السنوي؟
يشير التدفق إلى حجم المياه التي تمر عبر نهر (أو منشأة هيدروليكية) في وحدة زمنية، معبراً عنها بالمتر المكعب في الثانية؛ ويشير إجمالي الجريان السطحي إلى مجموع إجمالي تدفق المياه عبر مقطع النهر خلال سنة هيدرولوجية، معبراً عنه بـ 104 م3 أو 108 م3؛ ويشير متوسط ​​التدفق السنوي إلى متوسط ​​التدفق السنوي لمقطع عرضي من النهر محسوباً بناءً على السلاسل الهيدرولوجية الموجودة.
6. ما هي المكونات الرئيسية لمشاريع مراكز الطاقة الكهرومائية الصغيرة؟
يتكون بشكل أساسي من أربعة أجزاء رئيسية: هياكل الاحتفاظ بالمياه (السدود)، وهياكل تصريف الفيضانات (المفيض أو البوابات)، وهياكل تحويل المياه (قنوات أو أنفاق تحويل المياه، بما في ذلك أعمدة التوازن)، ومباني محطات الطاقة (بما في ذلك قنوات المياه الخلفية ومحطات التعزيز).
7. ما هي محطة توليد الطاقة الكهرومائية التي تعمل بمياه الجريان السطحي؟ وما هي خصائصها؟
تُسمى محطة توليد الطاقة الكهرومائية التي لا تحتوي على خزان تنظيمي بمحطة توليد الطاقة الكهرومائية من نوع الجريان السطحي. ويتم اختيار هذا النوع من المحطات بناءً على متوسط ​​التدفق السنوي للنهر وارتفاع منسوب المياه المتوقع. لا تستطيع هذه المحطات العمل بكامل طاقتها طوال العام، حيث لا تتجاوز نسبة ضمان التشغيل 80%. وعادةً ما تعمل بشكل طبيعي لمدة 180 يومًا فقط. وخلال موسم الجفاف، ينخفض ​​توليد الطاقة بشكل حاد إلى أقل من 50%، وقد تتوقف عن توليد الكهرباء تمامًا في بعض الأحيان. وتتأثر هذه المحطات بالتدفق الطبيعي للنهر، كما تتراكم كميات كبيرة من المياه الراكدة خلال موسم الفيضانات.

8. ما هو الناتج؟ كيف يتم تقدير ناتج محطة الطاقة الكهرومائية وحساب إنتاجها من الطاقة؟
في محطة توليد الطاقة الكهرومائية، تُسمى الطاقة الكهربائية المولدة بواسطة مجموعة المولدات الكهرومائية بالناتج، بينما يُمثل ناتج تدفق المياه في جزء معين من النهر موارد الطاقة الكهرومائية في ذلك الجزء. ويُعرف ناتج تدفق المياه بأنه طاقة المياه لكل وحدة زمنية.
N=9.81 QH
في الصيغة، Q هو معدل التدفق (م3/ث)؛ H هو ارتفاع الماء (م)؛ N هو ناتج محطة الطاقة الكهرومائية (واط)؛ معامل كفاءة مولد الطاقة الكهرومائية.
الصيغة التقريبية لإنتاج محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة هي
N=(6.0～8.0)QH
صيغة توليد الطاقة السنوية هي
E=N· F
في الصيغة، N هو متوسط ​​الإنتاج؛ T هي ساعات الاستخدام السنوية.
9. ما هو الناتج المضمون؟ وما هو الغرض منه؟
يُطلق على متوسط ​​الإنتاج الذي يمكن أن تُنتجه محطة توليد الطاقة الكهرومائية خلال فترة تشغيل طويلة، بما يتوافق مع معدل ضمان التصميم، اسم الإنتاج المضمون للمحطة. ويُعدّ الإنتاج المضمون لمحطات توليد الطاقة الكهرومائية مؤشرًا هامًا، وأساسًا أساسيًا لتحديد القدرة المركبة لهذه المحطات في مرحلتي التخطيط والتصميم.
10. ما هو عدد ساعات الاستخدام السنوية للسعة المركبة؟
متوسط ​​وقت التشغيل بكامل الحمل لمجموعة مولدات الطاقة الكهرومائية خلال عام. وهو مؤشر هام لقياس الجدوى الاقتصادية لمحطات الطاقة الكهرومائية، ويُشترط أن تتجاوز ساعات التشغيل السنوية لمحطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة 3000 ساعة.
11. ما هي اللوائح اليومية، واللوائح الأسبوعية، واللوائح السنوية، واللوائح متعددة السنوات؟
يشير التنظيم اليومي إلى إعادة توزيع مياه الجريان السطحي خلال اليوم والليلة، بدورة تنظيمية مدتها 24 ساعة. أما التنظيم الأسبوعي، فتبلغ دورة التنظيم فيه أسبوعًا واحدًا (7 أيام). بينما يُعنى التنظيم السنوي بإعادة توزيع مياه الجريان السطحي خلال عام. عند انقطاع المياه خلال موسم الفيضان، لا يُمكن تنظيم سوى جزء من المياه الزائدة المخزنة خلال ذلك الموسم، ويُسمى هذا التنظيم السنوي غير الكامل (أو التنظيم الموسمي). أما تنظيم الجريان السطحي الذي يُعيد توزيع المياه الواردة بالكامل خلال العام وفقًا لاحتياجات استخدام المياه دون الحاجة إلى انقطاعها، فيُسمى التنظيم السنوي. أما التنظيم متعدد السنوات، فعندما يكون حجم الخزان كبيرًا بما يكفي، يُمكن تخزين المياه الزائدة فيه لسنوات عديدة، ثم تُستخدم هذه المياه الفائضة لتعويض النقص. ويُسمى التنظيم السنوي، الذي يُستخدم فقط في سنوات الجفاف، بالتنظيم متعدد السنوات.
12. ما هو انخفاض وانحدار النهر؟
يُطلق على فرق الارتفاع بين سطحي الماء في المقطعين العرضيين للجزء المستخدم من النهر اسم "الانخفاض"؛ ويُطلق على فرق الارتفاع بين سطحي الماء في المقطعين العرضيين لمنبع النهر ومصبّه اسم "الانخفاض الكلي". ويُطلق على الانخفاض لكل وحدة طول اسم "الميل".
13. ما هي كمية الهطول المطري، ومدة الهطول المطري، وشدة الهطول المطري، ومنطقة الهطول المطري، ومركز العاصفة المطرية؟
الهطول هو إجمالي كمية المياه التي تسقط على نقطة أو منطقة معينة خلال فترة زمنية محددة، ويُقاس بالملليمترات. مدة الهطول تشير إلى مدة استمرار الهطول. شدة الهطول تشير إلى كمية الهطول لكل وحدة مساحة، وتُقاس بالملليمترات في الساعة. مساحة الهطول تشير إلى المساحة الأفقية التي يغطيها الهطول، وتُقاس بالكيلومتر المربع. مركز العاصفة المطرية هو منطقة محلية صغيرة تتركز فيها العاصفة المطرية.
14. ما هو معدل ضمان التصميم لمحطات الطاقة الكهرومائية؟ وما هو معدل الضمان السنوي؟
يشير معدل ضمان التصميم لمحطة الطاقة الكهرومائية إلى النسبة المئوية لعدد ساعات التشغيل العادية خلال سنوات عديدة من التشغيل مقارنة بإجمالي ساعات التشغيل؛ ويشير معدل الضمان السنوي إلى النسبة المئوية لسنوات العمل العادية لتوليد الطاقة مقارنة بإجمالي عدد سنوات التشغيل.
ما الغرض من إعداد دفتر مهام التصميم؟
يهدف إعداد دليل مهام التصميم لمحطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة إلى تحديد مشروع الإنشاء الأساسي، ويُشكّل أساسًا لإعداد وثائق التصميم الأولية. وهو أحد إجراءات الإنشاء الأساسية، وإحدى الوسائل التي تستخدمها السلطات المختصة لتنفيذ التنظيم الاقتصادي الكلي.
ما هو المحتوى الرئيسي لكتاب مهام التصميم؟
يتضمن المحتوى الرئيسي لكتاب مهام التصميم ثمانية جوانب:
ينبغي أن يشمل التقرير جميع محتويات تقرير تخطيط مستجمعات المياه ودراسة الجدوى. وهو متوافق مع التصميم الأولي، مع اختلافات طفيفة في عمق مشكلة البحث.
من خلال تحليل ووصف الظروف الجيولوجية والهيدروجيولوجية الهندسية لمناطق الإنشاء داخل مستجمع المياه، يمكن إعداد خرائط بمقياس 1/500000 (أو 1/200000 أو 1/100000)، وذلك بإجراء قدر ضئيل من أعمال الاستكشاف الجيولوجي. يُوضح هذا التحليل الظروف الجيولوجية، والعمق المتاح للصخور الأساسية، وعمق طبقة غطاء قاع النهر، والمشاكل الجيولوجية الرئيسية في منطقة التصميم المحددة.
جمع البيانات الهيدرولوجية وتحليلها وحسابها واختيار المعايير الهيدرولوجية الرئيسية.
أعمال القياس. جمع خرائط طبوغرافية بمقياس 1/50000 و 1/10000 لمنطقة المبنى؛ خريطة طبوغرافية بمقياس 1/1000 إلى 1/500 لمنطقة المصنع في موقع البناء.
إجراء حسابات تنظيم المياه والجريان السطحي. اختيار وحساب مستويات المياه المختلفة والارتفاعات؛ حسابات توازن الطاقة والكهرباء على المدى القصير والطويل؛ الاختيار الأولي للسعة المركبة، ونموذج الوحدة، والأسلاك الكهربائية الرئيسية.
قم بمقارنة واختيار أنواع الهياكل الهيدروليكية وتصميمات المحاور، وقم بإجراء حسابات هيدروليكية وهيكلية وحسابات استقرار، بالإضافة إلى حسابات الكميات الهندسية.
تحليل التقييم الاقتصادي، وإثبات ضرورة وتقييم الجدوى الاقتصادية للإنشاءات الهندسية.
تقييم الأثر البيئي، وتقدير الاستثمار الهندسي، وخطة التنفيذ الهندسي للمشروع.
17. ما هو تقدير الاستثمار الهندسي؟ ما هو تقدير الاستثمار الهندسي والتنبؤ الهندسي؟
التقدير الهندسي هو وثيقة فنية واقتصادية تُحدد جميع تكاليف الإنشاء اللازمة للمشروع بالقيمة النقدية. يُعد التقدير العام للتصميم الأولي عنصرًا هامًا في وثيقة التصميم الأولي، والأساس الرئيسي لتقييم الجدوى الاقتصادية. وتُعتبر الميزانية الإجمالية المعتمدة مؤشرًا هامًا للاستثمار الأساسي في الإنشاء، كما أنها الأساس لإعداد خطط الإنشاء الأساسية وتصاميم المناقصات. يُمثل تقدير الاستثمار الهندسي مبلغ الاستثمار المُحدد خلال مرحلة دراسة الجدوى، بينما تُمثل الميزانية الهندسية مبلغ الاستثمار المُحدد خلال مرحلة الإنشاء.
لماذا نحتاج إلى إعداد تصميم تنظيمي للبناء؟
يُعدّ تصميم هيكلية البناء أحد الأسس الرئيسية لإعداد التقديرات الهندسية. ومن أبسط المهام حساب أسعار الوحدات بناءً على عوامل مختلفة مثل طريقة البناء المحددة، ومسافة النقل، وخطة البناء، وإعداد جدول تقديرات هندسية للوحدات.
19. ما هو المحتوى الرئيسي لتصميم تنظيم البناء؟
المحتوى الرئيسي لتصميم تنظيم البناء هو التخطيط العام للبناء، وتقدم البناء، وتحويل البناء، وخطة الاعتراض، والنقل الخارجي، ومصادر مواد البناء، وخطة البناء وأساليب البناء، وما إلى ذلك.
كم عدد مراحل التصميم الموجودة في مشاريع الإنشاء الأساسية الحالية لحفظ المياه والطاقة الكهرومائية؟
وفقًا لمتطلبات وزارة الموارد المائية، يجب أن يكون هناك تخطيط مستجمعات المياه؛ مقترح المشروع؛ دراسة الجدوى؛ التصميم الأولي؛ تصميم المناقصة؛ ست مراحل تشمل تصميم رسومات البناء.
21. ما هي المؤشرات الاقتصادية الرئيسية لمحطات الطاقة الكهرومائية؟
الاستثمار لكل كيلوواط هو الاستثمار المطلوب لكل كيلوواط من القدرة المركبة.
يشير مصطلح "استثمار وحدة الكهرباء" إلى الاستثمار المطلوب لكل كيلوواط ساعة من الكهرباء.
تكلفة الكهرباء هي الرسوم المدفوعة لكل كيلوواط ساعة من الكهرباء.
تُعد ساعات الاستخدام السنوية للقدرة المركبة مقياسًا لدرجة استخدام معدات محطة الطاقة الكهرومائية.
سعر الكهرباء هو سعر الكيلوواط ساعة من الكهرباء المباعة للشبكة.
كيفية حساب المؤشرات الاقتصادية الرئيسية لمحطات الطاقة الكهرومائية؟
يتم حساب المؤشرات الاقتصادية الرئيسية لمحطات الطاقة الكهرومائية باستخدام الصيغة التالية:
استثمار الكيلوواط الواحد = إجمالي الاستثمار في إنشاء محطة الطاقة الكهرومائية / إجمالي القدرة المركبة لمحطة الطاقة الكهرومائية
استثمار وحدة الكهرباء = إجمالي الاستثمار في إنشاء محطات الطاقة الكهرومائية / متوسط ​​إنتاج الطاقة السنوي لمحطات الطاقة الكهرومائية
ساعات الاستخدام السنوية للقدرة المركبة = متوسط ​​إنتاج الطاقة السنوي / إجمالي القدرة المركبة