Πώς μπορεί μια σταγόνα νερού να επαναχρησιμοποιηθεί 19 φορές; Ένα άρθρο αποκαλύπτει τα μυστήρια της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας
Για πολύ καιρό, η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας αποτελούσε ένα σημαντικό μέσο παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Ο ποταμός ρέει για χιλιάδες μίλια, περιέχοντας τεράστια ενέργεια. Η ανάπτυξη και η αξιοποίηση της φυσικής ενέργειας του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια ονομάζεται παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας. Η διαδικασία της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι στην πραγματικότητα μια διαδικασία μετατροπής ενέργειας.
1, Τι είναι ένας σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια;
Οι αντλιοστάσιοι παραγωγής ενέργειας αποτελούν σήμερα την πιο τεχνολογικά ώριμη και σταθερή μέθοδο αποθήκευσης ενέργειας υψηλής χωρητικότητας. Με την κατασκευή ή τη χρήση των δύο υφιστάμενων ταμιευτήρων, σχηματίζεται μια σταγόνα και η πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια από το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας κατά τις περιόδους χαμηλού φορτίου αντλείται σε υψηλά σημεία για αποθήκευση. Κατά τις περιόδους αιχμής, η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται με την απελευθέρωση νερού, γνωστή ως «υπερτροφοδοτική τράπεζα».
Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούν την κινητική ενέργεια της ροής του νερού για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Συνήθως κατασκευάζονται σε μεγάλους καταρράκτες ποταμών, χρησιμοποιώντας φράγματα για να αναχαιτίσουν τη ροή του νερού και να σχηματίσουν δεξαμενές, οι οποίες στη συνέχεια μετατρέπουν την ενέργεια του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω υδροστροβίλων και γεννητριών.
Ωστόσο, η απόδοση παραγωγής ενέργειας ενός μόνο υδροηλεκτρικού σταθμού δεν είναι υψηλή, επειδή μετά τη ροή του νερού μέσω ενός υδροηλεκτρικού σταθμού, εξακολουθεί να υπάρχει μεγάλη κινητική ενέργεια που δεν αξιοποιείται. Εάν πολλαπλοί υδροηλεκτρικοί σταθμοί μπορούν να συνδεθούν σε σειρά για να σχηματίσουν ένα σύστημα καταρράκτη, μια σταγόνα νερού μπορεί να ενεργοποιηθεί πολλές φορές σε διαφορετικά ύψη, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση παραγωγής ενέργειας.
Ποια είναι τα οφέλη των υδροηλεκτρικών σταθμών εκτός από την παραγωγή ενέργειας; Στην πραγματικότητα, η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών έχει επίσης σημαντικό αντίκτυπο στην τοπική οικονομική και κοινωνική ανάπτυξη.
Αφενός, η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών μπορεί να προωθήσει την κατασκευή τοπικών υποδομών και τη βιομηχανική ανάπτυξη. Η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών απαιτεί μεγάλο ποσό ανθρώπινου δυναμικού, υλικών πόρων και οικονομικών επενδύσεων, γεγονός που παρέχει τοπικές ευκαιρίες απασχόλησης και ζήτηση στην αγορά, προωθεί την ανάπτυξη συναφών βιομηχανικών αλυσίδων και αυξάνει τα τοπικά δημοσιονομικά έσοδα. Για παράδειγμα, η συνολική επένδυση του έργου του υδροηλεκτρικού σταθμού Wudongde είναι περίπου 120 δισεκατομμύρια γιουάν, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε περιφερειακές επενδύσεις από 100 έως 125 δισεκατομμύρια γιουάν. Κατά την περίοδο κατασκευής, η μέση ετήσια αύξηση της απασχόλησης είναι περίπου 70.000 άτομα, σχηματίζοντας μια νέα κινητήρια δύναμη για την τοπική οικονομική ανάπτυξη.
Από την άλλη πλευρά, η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών μπορεί να βελτιώσει το τοπικό οικολογικό περιβάλλον και την ευημερία των ανθρώπων. Η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών δεν θα πρέπει μόνο να ακολουθεί αυστηρά περιβαλλοντικά πρότυπα, αλλά και να πραγματοποιεί οικολογική αποκατάσταση και προστασία, να εκτρέφει και να απελευθερώνει σπάνια ψάρια, να βελτιώνει τα τοπία των ποταμών και να προωθεί τη βιοποικιλότητα. Για παράδειγμα, από την ίδρυση του Υδροηλεκτρικού Σταθμού Wudongde, έχουν απελευθερωθεί περισσότερα από 780.000 σπάνια ιχθύδια, όπως η κοιλιά, η λευκή χελώνα, η μακρόστενη λόουτς και ο κυπρίνος. Επιπλέον, η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών απαιτεί επίσης τη μετεγκατάσταση και επανεγκατάσταση των μεταναστών, η οποία παρέχει καλύτερες συνθήκες διαβίωσης και ευκαιρίες ανάπτυξης για τους τοπικούς πληθυσμούς. Για παράδειγμα, η κομητεία Qiaojia είναι η τοποθεσία του Υδροηλεκτρικού Σταθμού Baihetan, που περιλαμβάνει τη μετεγκατάσταση και επανεγκατάσταση 48.563 ατόμων. Η κομητεία Qiaojia έχει μετατρέψει την περιοχή επανεγκατάστασης σε μια σύγχρονη περιοχή αστικοποίησης, έχει βελτιώσει τις υποδομές και τις εγκαταστάσεις δημόσιας υπηρεσίας και έχει βελτιώσει την ποιότητα ζωής και την ευτυχία του μεταναστευτικού πληθυσμού.
Ένας υδροηλεκτρικός σταθμός δεν είναι μόνο ένας σταθμός παραγωγής ενέργειας, αλλά και ένας ωφέλιμος σταθμός. Δεν παρέχει μόνο καθαρή ενέργεια για τη χώρα, αλλά φέρνει και πράσινη ανάπτυξη στην τοπική περιοχή. Αυτή είναι μια κατάσταση win-win που αξίζει την εκτίμηση και τη μάθησή μας.
2, Βασικοί τύποι παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας
Οι συνηθέστερα χρησιμοποιούμενες μέθοδοι συγκεντρωμένης απόρριψης περιλαμβάνουν την κατασκευή φράγματος, την εκτροπή νερού ή έναν συνδυασμό και των δύο.
Κατασκευάστε ένα φράγμα σε ένα τμήμα του ποταμού με μεγάλη πτώση, δημιουργήστε μια δεξαμενή για την αποθήκευση νερού και την αύξηση της στάθμης του νερού, εγκαταστήστε έναν υδροστρόβιλο έξω από το φράγμα και το νερό από τη δεξαμενή θα ρέει μέσω του καναλιού μεταφοράς νερού (κανάλι εκτροπής) στον υδροστρόβιλο στο κάτω μέρος του φράγματος. Το νερό κινεί τον στρόβιλο για να περιστρέφεται και να κινεί τη γεννήτρια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και στη συνέχεια ρέει μέσω του καναλιού εξαγωγής προς τα κατάντη του ποταμού. Αυτός είναι ο τρόπος για να κατασκευάσετε ένα φράγμα και να κατασκευάσετε μια δεξαμενή για την παραγωγή ενέργειας.
Λόγω της μεγάλης διαφοράς στάθμης νερού μεταξύ της επιφάνειας του νερού της δεξαμενής μέσα στο φράγμα και της επιφάνειας εξόδου του υδραυλικού στροβίλου έξω από το φράγμα, μια μεγάλη ποσότητα νερού στη δεξαμενή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για έργο μέσω μιας μεγάλης δυναμικής ενέργειας, η οποία μπορεί να επιτύχει υψηλό ποσοστό αξιοποίησης των υδάτινων πόρων. Ο υδροηλεκτρικός σταθμός που κατασκευάζεται με τη μέθοδο της συγκεντρωμένης σταγόνας στην κατασκευή φράγματος ονομάζεται υδροηλεκτρικός σταθμός τύπου φράγματος και αποτελείται κυρίως από υδροηλεκτρικούς σταθμούς τύπου φράγματος και υδροηλεκτρικούς σταθμούς τύπου κοίτης ποταμού.
Δημιουργία δεξαμενής για την αποθήκευση νερού και την αύξηση της στάθμης του νερού στα άνω τμήματα του ποταμού, εγκατάσταση υδροστροβίλου στα κάτω τμήματα και εκτροπή του νερού από την ανάντη δεξαμενή στον κάτω υδροστρόβιλο μέσω του καναλιού εκτροπής. Η ροή του νερού ωθεί τον στρόβιλο να περιστρέφεται και να κινεί τη γεννήτρια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, και στη συνέχεια διέρχεται από το κανάλι εξόδου προς τα κάτω τμήματα του ποταμού. Το κανάλι εκτροπής θα είναι μακρύτερο και θα διέρχεται από το βουνό, γεγονός που αποτελεί έναν τρόπο εκτροπής νερού και παραγωγής ενέργειας.
Λόγω της μεγάλης διαφοράς στάθμης νερού H0 μεταξύ της επιφάνειας της δεξαμενής ανάντη και της επιφάνειας εξόδου του στροβίλου κατάντη, μια μεγάλη ποσότητα νερού στη δεξαμενή λειτουργεί μέσω μιας μεγάλης δυναμικής ενέργειας, η οποία μπορεί να επιτύχει υψηλή απόδοση αξιοποίησης των υδάτινων πόρων. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί που χρησιμοποιούν μέθοδο εκτροπής συγκεντρωμένης κεφαλής νερού ονομάζονται υδροηλεκτρικοί σταθμοί τύπου εκτροπής και περιλαμβάνουν κυρίως υδροηλεκτρικούς σταθμούς τύπου εκτροπής πίεσης και υδροηλεκτρικούς σταθμούς τύπου εκτροπής χωρίς πίεση.
3. Πώς να πετύχετε «19 φορές επαναχρησιμοποίηση μιας σταγόνας νερού»;
Είναι κατανοητό ότι ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Nanshan ολοκληρώθηκε επίσημα και τέθηκε σε λειτουργία στις 30 Οκτωβρίου 2019, που βρίσκεται στη συμβολή των κομητειών Yanyuan και Butuo στην Αυτόνομη Νομαρχία Liangshan Yi, στην επαρχία Sichuan. Η συνολική εγκατεστημένη ισχύς του υδροηλεκτρικού σταθμού είναι 102.000 μεγαβάτ, ένα υδροηλεκτρικό έργο που αξιοποιεί πλήρως τους φυσικούς υδάτινους πόρους, την αιολική ενέργεια και την ηλιακή ενέργεια. Και το πιο εντυπωσιακό είναι ότι αυτός ο υδροηλεκτρικός σταθμός όχι μόνο παράγει ηλεκτρική ενέργεια, αλλά επιτυγχάνει και την μέγιστη απόδοση των υδάτινων πόρων μέσω τεχνολογικών μέσων. Χρησιμοποιεί επανειλημμένα μια σταγόνα νερού 19 φορές, δημιουργώντας επιπλέον 34,1 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας, δημιουργώντας πολλαπλά θαύματα στον τομέα της υδροηλεκτρικής παραγωγής.
Πρώτον, ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Nanshan υιοθετεί την κορυφαία παγκοσμίως τεχνολογία υβριδικής υδροηλεκτρικής παραγωγής, η οποία αξιοποιεί πλήρως τους φυσικούς υδάτινους πόρους, την αιολική ενέργεια και την ηλιακή ενέργεια και επιτυγχάνει συστηματική βελτιστοποίηση και συνεργασία μέσω τεχνολογικών μέσων, επιτυγχάνοντας έτσι βιώσιμη ανάπτυξη.
Δεύτερον, ο υδροηλεκτρικός σταθμός εισάγει τεχνολογίες αιχμής όπως η ανάλυση μεγάλων δεδομένων, η τεχνητή νοημοσύνη και το Διαδίκτυο των Πραγμάτων για την ακριβή διαχείριση διαφόρων πτυχών, όπως οι παράμετροι της μονάδας, η στάθμη του νερού, το μανομετρικό ύψος και η ροή του νερού, προκειμένου να βελτιωθεί η λειτουργική αποδοτικότητα του υδροηλεκτρικού σταθμού. Για παράδειγμα, με την καθιέρωση μιας σταθερής τεχνολογίας αυτόματης παρακολούθησης και ρύθμισης της πίεσης μανομετρικού ύψους, η μονάδα γεννήτριας υδροστροβίλου μεγιστοποιεί την αξιοποίηση των υδάτινων πόρων, διασφαλίζοντας παράλληλα την ασφαλή λειτουργία, επιτυγχάνοντας τον στόχο της βελτιστοποίησης και αύξησης της παραγωγής ενέργειας μέσω της βελτιστοποίησης του μανομετρικού ύψους. Ταυτόχρονα, όταν η στάθμη του νερού της δεξαμενής είναι χαμηλή, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί δημιουργούν ένα δυναμικό σύστημα διαχείρισης για τη δεξαμενή, ώστε να επιβραδύνεται ο ρυθμός μείωσης της στάθμης του νερού, να βελτιώνεται η απόδοση της ανακύκλωσης και να αυξάνεται αποτελεσματικά η ικανότητα παραγωγής ενέργειας.
Επιπλέον, ο εξαιρετικός σχεδιασμός του Υδροηλεκτρικού Σταθμού Nanshan είναι επίσης απαραίτητος. Υιοθετεί έναν υδροστρόβιλο PM (στρόβιλος Pelton Michel), ο οποίος χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι όταν ψεκάζεται νερό στην πτερωτή, η διατομή του ακροφυσίου και η παροχή προς την πτερωτή μπορούν να ρυθμιστούν περιστροφικά, έτσι ώστε η κατεύθυνση και η ταχύτητα του ψεκασμού νερού να ταιριάζουν με την κατεύθυνση και την ταχύτητα περιστροφής της πτερωτής, μεγιστοποιώντας την απόδοση της παραγωγής ενέργειας. Επιπλέον, έχουν υιοθετηθεί προηγμένες τεχνολογίες όπως η τεχνολογία ψεκασμού νερού πολλαπλών σημείων και η προσθήκη περιστρεφόμενων τμημάτων, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση της παραγωγής ενέργειας.
Τέλος, ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Nanshan υιοθετεί επίσης αποκλειστική τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας. Ένα σύνολο εγκαταστάσεων έκτακτης ανάγκης αποστράγγισης της στάθμης του νερού έχει προστεθεί στην περιοχή απόθεσης νερού. Μέσω της δεξαμενής αποθήκευσης νερού, οι υδάτινοι πόροι μπορούν να χωριστούν σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, επιτυγχάνοντας πολλαπλές λειτουργίες όπως η παραγωγή νερού και η μεταφορά ενέργειας, και εξασφαλίζοντας την οικονομική και ασφαλή αξιοποίηση των υδάτινων πόρων.
Συνολικά, ο λόγος για τον οποίο ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Nanshan πέτυχε τον στόχο της «επαναχρησιμοποίησης 19 φορές της σταγόνας νερού» οφείλεται σε διάφορους παράγοντες, όπως η κορυφαία παγκοσμίως τεχνολογία υβριδικής υδροηλεκτρικής παραγωγής, η εφαρμογή τεχνολογίας αιχμής, οι αποτελεσματικοί μηχανισμοί διαχείρισης, ο άριστος σχεδιασμός και η μοναδική τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας. Αυτό όχι μόνο φέρνει νέες ιδέες και μοντέλα για την ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής βιομηχανίας, αλλά παρέχει επίσης ωφέλιμες επιδείξεις και εμπνεύσεις για τη βιώσιμη ανάπτυξη της ενεργειακής βιομηχανίας της Κίνας.
Ώρα δημοσίευσης: 14 Αυγούστου 2023
