La generación de energía hidroeléctrica, como fuente de energía renovable, limpia y libre de contaminación, ha sido valorada desde hace mucho tiempo. Hoy en día, las centrales hidroeléctricas de gran y mediana escala se utilizan ampliamente y constituyen tecnologías de energía renovable relativamente desarrolladas en todo el mundo. Por ejemplo, la central hidroeléctrica de las Tres Gargantas en China es la más grande del mundo. Sin embargo, estas centrales tienen numerosos impactos negativos en el medio ambiente, como la construcción de presas que bloquean el flujo fluido de los ríos naturales, impiden la descarga de sedimentos y alteran el ecosistema. La construcción de centrales hidroeléctricas también requiere grandes inundaciones, lo que genera una gran cantidad de inmigrantes.
Como nueva fuente de energía, la minicentral hidroeléctrica tiene un impacto mucho menor en el medio ambiente y, por lo tanto, es cada vez más valorada. Tanto las pequeñas centrales hidroeléctricas como las grandes y medianas son centrales hidroeléctricas. El término "minicentral hidroeléctrica" se refiere a centrales hidroeléctricas o centrales hidroeléctricas y sistemas de energía con muy poca capacidad instalada, cuya capacidad instalada varía según las condiciones nacionales de cada país.
En China, el término "minicentral hidroeléctrica" se refiere a centrales hidroeléctricas y redes eléctricas locales de apoyo con una capacidad instalada de 25 MW o menos, financiadas y operadas por entidades locales, colectivas o individuales. La minicentral hidroeléctrica pertenece a la energía limpia sin carbono, que no presenta el problema del agotamiento de los recursos ni contamina el medio ambiente. Es un componente indispensable de la implementación de la estrategia de desarrollo sostenible de China.
El desarrollo de energías renovables, como la pequeña central hidroeléctrica, según las condiciones locales y la transformación de los recursos hidroeléctricos en electricidad de alta calidad ha desempeñado un papel importante para garantizar el desarrollo económico y social nacional, mejorar la calidad de vida de las personas, resolver el problema del consumo de electricidad en zonas sin electricidad y con escasez de energía, promover la gobernanza de los ríos, la mejora ecológica, la protección del medio ambiente y el desarrollo socioeconómico local.
China cuenta con abundantes reservas de recursos de energía hidroeléctrica a pequeña escala, con una reserva teórica estimada de 150 millones de kW y una capacidad instalada potencial de más de 70.000 MW para su desarrollo. Es una elección inevitable desarrollar vigorosamente la energía hidroeléctrica a pequeña escala para mejorar la estructura energética en el contexto de la protección ambiental baja en carbono, la conservación de la energía y la reducción de emisiones, y el desarrollo sostenible. Según el plan del Ministerio de Recursos Hídricos, para 2020, China construirá 10 provincias de energía hidroeléctrica a pequeña escala con una capacidad instalada de más de 5 millones de kW, 100 bases de energía hidroeléctrica a pequeña escala a gran escala con una capacidad instalada de más de 200.000 kW y 300 condados de energía hidroeléctrica a pequeña escala con una capacidad instalada de más de 100.000 kW. Para 2023, según lo planeado por el Ministerio de Recursos Hídricos, la generación de energía hidroeléctrica a pequeña escala no solo alcanzará el objetivo de 2020, sino que también tendrá un mayor desarrollo sobre esta base.
Una central hidroeléctrica es un sistema de generación de energía que convierte la energía hidráulica en electricidad mediante una turbina hidráulica. El grupo electrógeno de turbina hidráulica es el dispositivo principal para lograr la conversión de energía en sistemas minicentrales hidroeléctricas. El proceso de conversión de energía de un grupo electrógeno hidroeléctrico se divide en dos etapas.
La primera etapa convierte la energía potencial del agua en energía mecánica de la turbina hidráulica. El flujo de agua tiene diferente energía potencial según la altitud y el terreno. Cuando el flujo de agua desde una posición más alta impacta la turbina en una posición más baja, la energía potencial generada por el cambio de nivel del agua se convierte en energía mecánica de la turbina.
En la segunda etapa, la energía mecánica de la turbina hidráulica se convierte primero en energía eléctrica, que luego se transmite al equipo eléctrico a través de las líneas de transmisión de la red eléctrica. Tras el impacto del flujo de agua, la turbina hidráulica impulsa la rotación del generador conectado coaxialmente. El rotor giratorio del generador impulsa la rotación del campo magnético de excitación, y el devanado del estator del generador corta las líneas del campo magnético de excitación para generar fuerza electromotriz inducida. Por un lado, genera energía eléctrica y, por otro, genera un par de frenado electromagnético en el sentido de rotación opuesto al del rotor. El flujo de agua impacta continuamente en el dispositivo de la turbina hidráulica, y el par de rotación obtenido por la turbina hidráulica a partir del flujo de agua supera el par de frenado electromagnético generado en el rotor del generador. Cuando ambos alcanzan el equilibrio, la unidad de la turbina hidráulica funcionará a velocidad constante para generar electricidad de forma estable y completar la conversión de energía.
Un grupo electrógeno hidroeléctrico es un importante dispositivo de conversión de energía que transforma la energía potencial del agua en energía eléctrica. Generalmente consta de una turbina hidráulica, un generador, un controlador de velocidad, un sistema de excitación, un sistema de refrigeración y un equipo de control de la central eléctrica. A continuación, se presenta una breve introducción a los tipos y funciones de los equipos principales de un grupo electrógeno hidroeléctrico típico:
1) Turbina hidráulica. Existen dos tipos comunes de turbinas hidráulicas: de impulso y reactivas.
2) Generador. La mayoría de los generadores utilizan generadores síncronos excitados eléctricamente.
3) Sistema de excitación. Dado que los generadores generalmente son síncronos con excitación eléctrica, es necesario controlar el sistema de excitación de CC para lograr la regulación de la tensión y la potencia activa y reactiva de la energía eléctrica, con el fin de mejorar la calidad de la energía eléctrica de salida.
4) Dispositivo de regulación y control de velocidad (incluye regulador de velocidad y dispositivo de presión de aceite). El regulador regula la velocidad de la turbina hidráulica, de modo que la frecuencia de la energía eléctrica de salida cumpla con los requisitos de la fuente de alimentación.
5) Sistema de refrigeración. Los pequeños generadores hidroeléctricos utilizan principalmente refrigeración por aire, empleando un sistema de ventilación para disipar el calor y enfriar la superficie del estator, el rotor y el núcleo de hierro del generador.
6) Dispositivo de frenado. Los generadores hidráulicos con una capacidad nominal superior a un valor determinado están equipados con dispositivos de frenado.
7) Equipos de control de centrales eléctricas. La mayoría de los equipos de control de centrales eléctricas utilizan control digital computarizado para funciones como la conexión a la red, la regulación de frecuencia, la regulación de voltaje, la regulación del factor de potencia, la protección y la comunicación de la generación de energía hidroeléctrica.
La minicentral hidroeléctrica se puede dividir en derivación, presa e híbrida, según el método de concentración de la carga hidroeléctrica. La mayoría de las minicentrales hidroeléctricas en China son de derivación relativamente económicas.
Las características de la generación de energía minicentral hidroeléctrica son la escala de construcción de pequeñas centrales, la ingeniería simple, la fácil adquisición de equipos y el autoconsumo, sin transportar electricidad a lugares alejados de la central. La red de energía minicentral hidroeléctrica tiene una capacidad reducida, al igual que su capacidad de generación. El rechazo a la energía minicentral hidroeléctrica presenta fuertes características locales y de masas.
Como fuente de energía limpia, la minicentral hidroeléctrica ha contribuido a la construcción de nuevas aldeas energéticas socialistas en China. Creemos que la combinación de minicentrales hidroeléctricas y tecnología de almacenamiento de energía hará que su desarrollo sea más atractivo en el futuro.
Hora de publicación: 11 de diciembre de 2023
