La generació d'energia hidroelèctrica, com a font d'energia renovable, neta i sense contaminació, ha estat valorada durant molt de temps per la gent. Avui dia, les centrals hidroelèctriques grans i mitjanes s'utilitzen àmpliament i les tecnologies d'energia renovable són relativament madures a tot el món. Per exemple, la central hidroelèctrica de les Tres Gorges a la Xina és la central hidroelèctrica més gran del món. Tanmateix, les centrals hidroelèctriques grans i mitjanes tenen molts impactes negatius sobre el medi ambient, com ara preses que bloquegen el flux suau dels rius naturals, bloquegen la descàrrega de sediments i canvien l'entorn de l'ecosistema; La construcció de centrals hidroelèctriques també requereix una inundació extensa de terres, la qual cosa provoca un gran nombre d'immigrants.
Com a nova font d'energia, la petita hidroelèctrica té un impacte molt menor sobre el medi ambient i, per tant, la gent la valora cada cop més. Les petites centrals hidroelèctriques, com les centrals hidroelèctriques grans i mitjanes, són centrals hidroelèctriques. El terme "petita hidroelèctrica" es refereix a centrals hidroelèctriques o centrals hidroelèctriques i sistemes elèctrics amb una capacitat instal·lada molt petita, i la seva capacitat instal·lada varia segons les condicions nacionals de cada país.
A la Xina, la "petita hidroelèctrica" fa referència a les centrals hidroelèctriques i a les xarxes elèctriques locals de suport amb una capacitat instal·lada de 25 MW o menys, que estan finançades i operades per entitats locals, col·lectives o individuals. La petita hidroelèctrica pertany a l'energia neta sense carboni, que no té el problema de l'esgotament dels recursos i no contamina el medi ambient. És un component indispensable de la implementació de l'estratègia de desenvolupament sostenible a la Xina.
El desenvolupament d'energies renovables com la petita hidroelèctrica d'acord amb les condicions locals i la transformació dels recursos hidroelèctrics en electricitat d'alta qualitat ha jugat un paper important per garantir el desenvolupament econòmic i social nacional, millorar la qualitat de vida de la població, resoldre el problema del consum d'electricitat a les zones sense electricitat i l'escassetat d'energia, promoure la governança dels rius, la millora ecològica, la protecció del medi ambient i el desenvolupament socioeconòmic local.
La Xina té abundants reserves de recursos hidroelèctrics de petita planta, amb una reserva teòrica estimada de 150 milions de kW i una capacitat instal·lada potencial de més de 70.000 MW per al desenvolupament. És una elecció inevitable desenvolupar vigorosament la petita planta hidroelèctrica per millorar l'estructura energètica en el context de la protecció ambiental amb baixes emissions de carboni, la conservació d'energia i la reducció d'emissions, i el desenvolupament sostenible. Segons el pla del Ministeri de Recursos Hídrics, el 2020 la Xina construirà 10 províncies de petites centrals hidroelèctriques amb una capacitat instal·lada de més de 5 milions de kW, 100 grans bases hidroelèctriques de petita planta amb una capacitat instal·lada de més de 200.000 kW i 300 comtats de petites centrals hidroelèctriques amb una capacitat instal·lada de més de 100.000 kW. El 2023, tal com ha previst el Ministeri de Recursos Hídrics, la generació de petita planta hidroelèctrica no només assolirà l'objectiu del 2020, sinó que també tindrà un major desenvolupament sobre aquesta base.
Una central hidroelèctrica és un sistema de generació d'energia que converteix l'energia de l'aigua en electricitat mitjançant una turbina hidràulica, i el grup electrogen de la turbina hidràulica és el dispositiu principal per aconseguir la conversió d'energia en petits sistemes hidroelèctrics. El procés de conversió d'energia d'un grup electrogen hidroelèctric es divideix en dues etapes.
La primera etapa converteix l'energia potencial de l'aigua en energia mecànica de la turbina hidràulica. El flux d'aigua té una energia potencial diferent a diferents altituds i terrenys. Quan el flux d'aigua des d'una posició més alta impacta la turbina en una posició més baixa, l'energia potencial generada pel canvi de nivell de l'aigua es converteix en energia mecànica de la turbina.
En la segona etapa, l'energia mecànica de la turbina d'aigua es converteix primer en energia elèctrica, que després es transmet a l'equip elèctric a través de les línies de transmissió de la xarxa elèctrica. Després de ser impactada pel flux d'aigua, la turbina d'aigua fa girar el generador connectat coaxialment. El rotor del generador giratori fa girar el camp magnètic d'excitació i el bobinatge de l'estator del generador talla les línies de camp magnètic d'excitació per generar força electromotriu induïda. D'una banda, genera energia elèctrica i, de l'altra, genera un parell de frenada electromagnètica en el sentit oposat a la rotació del rotor. El flux d'aigua impacta contínuament el dispositiu de la turbina d'aigua i el parell de rotació obtingut per la turbina d'aigua a partir del flux d'aigua supera el parell de frenada electromagnètica generat al rotor del generador. Quan els dos arriben a l'equilibri, la unitat de la turbina d'aigua funcionarà a una velocitat constant per generar electricitat de manera estable i completar la conversió d'energia.
Un grup electrogen hidroelèctric és un dispositiu important de conversió d'energia que converteix l'energia potencial de l'aigua en energia elèctrica. Generalment consta d'una turbina d'aigua, un generador, un controlador de velocitat, un sistema d'excitació, un sistema de refrigeració i un equip de control de la central elèctrica. Una breu introducció als tipus i funcions dels equips principals d'un grup electrogen hidroelèctric típic és la següent:
1) Turbina hidràulica. Hi ha dos tipus de turbines hidràuliques que s'utilitzen habitualment: les d'impuls i les reactives.
2) Generador. La majoria de generadors utilitzen generadors síncrons excitats elèctricament.
3) Sistema d'excitació. A causa del fet que els generadors són generalment generadors síncrons excitats elèctricament, cal controlar el sistema d'excitació de CC per aconseguir la regulació de la tensió, la regulació de la potència activa i reactiva de l'energia elèctrica, per tal de millorar la qualitat de l'energia elèctrica de sortida.
4) Dispositiu de regulació i control de velocitat (inclòs el regulador de velocitat i el dispositiu de pressió d'oli). El regulador s'utilitza per regular la velocitat de la turbina hidràulica, de manera que la freqüència de l'energia elèctrica de sortida compleixi els requisits de subministrament d'energia.
5) Sistema de refrigeració. Els petits generadors hidroelèctrics utilitzen principalment refrigeració per aire, mitjançant un sistema de ventilació per ajudar a dissipar la calor i refredar la superfície de l'estator, el rotor i el nucli de ferro del generador.
6) Dispositiu de frenada. Els generadors hidràulics amb una capacitat nominal que supera un cert valor estan equipats amb dispositius de frenada.
7) Equips de control de centrals elèctriques. La majoria dels equips de control de centrals elèctriques utilitzen control digital per ordinador per aconseguir funcions com ara la connexió a la xarxa, la regulació de freqüència, la regulació de voltatge, la regulació del factor de potència, la protecció i la comunicació de la generació d'energia hidroelèctrica.
Les petites centrals hidroelèctriques es poden dividir en tipus de desviació, tipus de presa i tipus híbrid segons el mètode de concentració de salts. La majoria de les petites centrals hidroelèctriques de la Xina són petites centrals hidroelèctriques de tipus desviació relativament econòmiques.
Les característiques de la generació d'energia hidroelèctrica a petita escala són la construcció de centrals a petita escala, l'enginyeria senzilla, la fàcil adquisició d'equips i bàsicament l'autoús, sense transmetre electricitat a llocs allunyats de la central; la xarxa hidroelèctrica a petita escala té una capacitat petita i la capacitat de generació d'energia també és petita. El rebuig de la petita energia hidroelèctrica té fortes característiques locals i massives.
Com a font d'energia neta, la petita hidroelèctrica ha contribuït a la construcció de noves poblacions energètiques socialistes a la Xina. Creiem que la combinació de la petita hidroelèctrica i la tecnologia d'emmagatzematge d'energia farà que el desenvolupament de la petita hidroelèctrica sigui més atractiu en el futur!
Data de publicació: 11 de desembre de 2023
