I naturlige floder strømmer vand fra opstrøms til nedstrøms blandet med sediment og skyller ofte flodlejet og breddernes skråninger, hvilket viser, at der er en vis mængde energi skjult i vandet. Under naturlige forhold forbruges denne potentielle energi til at skubbe sedimentet, skubbe det og overvinde friktionsmodstanden. Hvis vi bygger nogle bygninger og installerer det nødvendige udstyr for at få en jævn strøm af vand til at flyde gennem en vandturbine, vil vandturbinen blive drevet af vandstrømmen, ligesom en vindmølle, der kan rotere kontinuerligt, og vandenergien vil blive omdannet til mekanisk energi. Når vandturbinen driver generatoren til at rotere sammen, kan den generere elektricitet, og vandenergien omdannes til elektrisk energi. Dette er det grundlæggende princip for vandkraftproduktion. Vandturbiner og generatorer er det mest basale udstyr til vandkraftproduktion. Lad mig give dig en kort introduktion til den begrænsede viden om vandkraftproduktion.
1. Vandkraft og vandstrømningskraft
Ved design af et vandkraftværk er det nødvendigt at kende kraftværkets elproduktionskapacitet for at bestemme kraftværkets skala. Ifølge de grundlæggende principper for vandkraftproduktion er det ikke svært at se, at et kraftværks elproduktionskapacitet bestemmes af den mængde arbejde, som strømmen kan udføre. Vi kalder det samlede arbejde, som vand kan udføre i en bestemt tidsperiode, for vandenergi, og det arbejde, der kan udføres på en tidsenhed (sekund), kaldes strømeffekt. Det er klart, at jo større vandstrømningseffekten er, desto større er kraftværkets elproduktionskapacitet. For at kende kraftværkets elproduktionskapacitet skal vi derfor først beregne vandstrømningseffekten. Vandstrømningseffekten i floden kan beregnes på denne måde, idet det antages, at vandoverfladefaldet i en bestemt del af floden er H (meter), og vandvolumenet af H, der passerer gennem flodens tværsnit i tidsenhed (sekunder), er Q (kubikmeter/sekund), så er strømningseffekten lig med produktet af vandets vægt og dråbens vægt. Det er klart, at jo højere vandfaldet er, desto større er gennemstrømningen og desto større er vandstrømningskraften.
2. Produktionen fra vandkraftværker
Under en bestemt løftehøjde og flow kaldes den elektricitet, som et vandkraftværk kan generere, vandkraftproduktion. Udgangseffekten afhænger naturligvis af effekten af vandstrømmen gennem turbinen. I processen med at omdanne vandenergi til elektrisk energi skal vandet overvinde modstanden i flodlejer eller bygninger undervejs fra opstrøms til nedstrøms. Vandturbiner, generatorer og transmissionsudstyr skal også overvinde mange modstande under arbejdet. For at overvinde modstanden skal der udføres arbejde, og vandstrømningseffekten vil blive forbrugt, hvilket er uundgåeligt. Derfor er den vandstrømningseffekt, der kan bruges til at generere elektricitet, mindre end den værdi, der opnås ved hjælp af formlen, det vil sige, at vandkraftværkets produktion skal være lig med vandstrømningseffekten ganget med en faktor mindre end 1. Denne koefficient kaldes også et vandkraftværks effektivitet.
Den specifikke værdi af et vandkraftværks effektivitet er relateret til mængden af energitab, der opstår, når vandet strømmer gennem bygningen og vandturbinen, transmissionsudstyret, generatoren osv. Jo større tabet er, desto lavere er effektiviteten. I et lille vandkraftværk tegner summen af disse tab sig for omkring 25-40% af vandstrømmens effekt. Det vil sige, at den vandstrøm, der kan generere 100 kilowatt elektricitet, kommer ind i vandkraftværket, og generatoren kan kun generere 60 til 75 kilowatt elektricitet, så vandkraftværkets effektivitet svarer til 60~75%.
Det fremgår af den foregående introduktion, at når kraftværkets strømningshastighed og vandstandsforskel er konstant, afhænger kraftværkets effekt af effektiviteten. Praksis har vist, at ud over ydeevnen af hydrauliske turbiner, generatorer og transmissionsudstyr er andre faktorer, der påvirker vandkraftværkernes effektivitet, såsom kvaliteten af bygningskonstruktion og udstyrsinstallation, kvaliteten af drift og styring, og om vandkraftværkets design er korrekt, alle faktorer, der påvirker vandkraftværkets effektivitet. Nogle af disse påvirkningsfaktorer er naturligvis primære, og nogle er sekundære, og under visse betingelser vil de primære og sekundære faktorer også omdannes til hinanden.
Uanset hvilken faktor det drejer sig om, er den afgørende faktor dog, at mennesker ikke er objekter, at maskiner styres af mennesker, og at teknologi styres af tanker. Derfor er det i design, konstruktion og udstyrsvalg af vandkraftværker nødvendigt at tage fuldt hensyn til menneskers subjektive rolle og at stræbe efter teknologisk ekspertise for at minimere energitabet i vandgennemstrømningen så meget som muligt. Dette gælder for nogle vandkraftværker, hvor selve vandfaldet er relativt lavt. Det er især vigtigt. Samtidig er det nødvendigt effektivt at styrke driften og forvaltningen af vandkraftværker for at forbedre kraftværkernes effektivitet, udnytte vandressourcerne fuldt ud og gøre det muligt for små vandkraftværker at spille en større rolle.
Opslagstidspunkt: 9. juni 2021
