تولید برق آبی، به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، بدون آلودگی و پاک، مدتهاست که مورد توجه مردم قرار گرفته است. امروزه، نیروگاههای برق آبی بزرگ و متوسط به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند و فناوریهای انرژی تجدیدپذیر نسبتاً بالغی در سراسر جهان هستند. به عنوان مثال، نیروگاه برق آبی سه دره در چین بزرگترین نیروگاه برق آبی در جهان است. با این حال، نیروگاههای برق آبی بزرگ و متوسط تأثیرات منفی زیادی بر محیط زیست دارند، مانند سدهایی که جریان روان رودخانههای طبیعی را مسدود میکنند، مانع تخلیه رسوبات میشوند و محیط اکوسیستم را تغییر میدهند. ساخت نیروگاههای برق آبی همچنین نیاز به آبگرفتگی گسترده زمین دارد که منجر به مهاجرت تعداد زیادی از مردم میشود.
به عنوان یک منبع انرژی جدید، نیروگاههای برق آبی کوچک تأثیر بسیار کمتری بر محیط زیست دارند و بنابراین به طور فزایندهای مورد توجه مردم قرار میگیرند. نیروگاههای برق آبی کوچک، مانند نیروگاههای برق آبی بزرگ و متوسط، هر دو نیروگاههای برق آبی هستند. اصطلاح رایج «نیروگاه برق آبی کوچک» به نیروگاههای برق آبی یا نیروگاههای برق آبی و سیستمهای قدرت با ظرفیت نصب شده بسیار کم اشاره دارد و ظرفیت نصب شده آنها بسته به شرایط ملی هر کشور متفاوت است.
در چین، «نیروگاههای برق آبی کوچک» به نیروگاههای برق آبی و شبکههای برق محلی پشتیبانی با ظرفیت نصبشده ۲۵ مگاوات یا کمتر اشاره دارد که توسط نهادهای محلی، جمعی یا انفرادی تأمین مالی و اداره میشوند. انرژی برق آبی کوچک به انرژی پاک غیرکربنی تعلق دارد که مشکل کاهش منابع را ندارد و باعث آلودگی محیط زیست نمیشود. این یک جزء ضروری از اجرای استراتژی توسعه پایدار چین است.
توسعه انرژیهای تجدیدپذیر مانند برق آبی کوچک مطابق با شرایط محلی و تبدیل منابع برق آبی به برق با کیفیت بالا، نقش مهمی در تضمین توسعه اقتصادی و اجتماعی ملی، بهبود کیفیت زندگی مردم، حل مشکل مصرف برق در مناطق فاقد برق و کمبود برق، ترویج مدیریت رودخانهها، بهبود اکولوژیکی، حفاظت از محیط زیست و توسعه اجتماعی-اقتصادی محلی داشته است.
چین ذخایر فراوانی از منابع برق آبی کوچک دارد، با ذخیره تخمینی نظری ۱۵۰ میلیون کیلووات و ظرفیت نصبشده بالقوه بیش از ۷۰۰۰۰ مگاوات برای توسعه. توسعه شدید برق آبی کوچک برای بهبود ساختار انرژی در چارچوب حفاظت از محیط زیست کمکربن، صرفهجویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانهای و توسعه پایدار، انتخابی اجتنابناپذیر است. طبق برنامه وزارت منابع آب، تا سال ۲۰۲۰، چین ۱۰ استان برق آبی کوچک با ظرفیت نصبشده بیش از ۵ میلیون کیلووات، ۱۰۰ پایگاه برق آبی کوچک بزرگ با ظرفیت نصبشده بیش از ۲۰۰۰۰۰ کیلووات و ۳۰۰ شهرستان برق آبی کوچک با ظرفیت نصبشده بیش از ۱۰۰۰۰۰ کیلووات خواهد ساخت. تا سال ۲۰۲۳، طبق برنامهریزی وزارت منابع آب، تولید برق آبی کوچک نه تنها به هدف ۲۰۲۰ دست خواهد یافت، بلکه بر این اساس توسعه بیشتری نیز خواهد داشت.
نیروگاه برق آبی یک سیستم تولید برق است که انرژی آب را از طریق یک توربین آبی به برق تبدیل میکند و مجموعه ژنراتور توربین آبی دستگاه اصلی برای دستیابی به تبدیل انرژی در سیستمهای برق آبی کوچک است. فرآیند تبدیل انرژی یک مجموعه ژنراتور برق آبی به دو مرحله تقسیم میشود.
مرحله اول، انرژی پتانسیل آب را به انرژی مکانیکی توربین آبی تبدیل میکند. جریان آب در ارتفاعات و زمینهای مختلف، انرژی پتانسیل متفاوتی دارد. هنگامی که جریان آب از یک موقعیت بالاتر به توربین در موقعیت پایینتر برخورد میکند، انرژی پتانسیل تولید شده توسط تغییر سطح آب به انرژی مکانیکی توربین تبدیل میشود.
در مرحله دوم، انرژی مکانیکی توربین آبی ابتدا به انرژی الکتریکی تبدیل میشود که سپس از طریق خطوط انتقال شبکه برق به تجهیزات الکتریکی منتقل میشود. توربین آبی پس از برخورد با جریان آب، ژنراتور متصل به هم محور را به چرخش در میآورد. روتور ژنراتور در حال چرخش، میدان مغناطیسی تحریک را به چرخش در میآورد و سیمپیچ استاتور ژنراتور، خطوط میدان مغناطیسی تحریک را قطع میکند تا نیروی محرکه الکتریکی القایی تولید کند. از یک طرف، انرژی الکتریکی را خارج میکند و از طرف دیگر، گشتاور ترمز الکترومغناطیسی را در جهت مخالف چرخش روی روتور ایجاد میکند. جریان آب به طور مداوم بر دستگاه توربین آبی تأثیر میگذارد و گشتاور چرخشی حاصل از جریان آب توسط توربین آبی بر گشتاور ترمز الکترومغناطیسی تولید شده در روتور ژنراتور غلبه میکند. هنگامی که این دو به تعادل میرسند، واحد توربین آبی با سرعت ثابت کار میکند تا به طور پایدار برق تولید کند و تبدیل انرژی را کامل کند.
یک مجموعه ژنراتور برق آبی یک دستگاه تبدیل انرژی مهم است که انرژی پتانسیل آب را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. این دستگاه عموماً شامل یک توربین آبی، ژنراتور، کنترلکننده سرعت، سیستم تحریک، سیستم خنککننده و تجهیزات کنترل نیروگاه است. مقدمهای مختصر بر انواع و عملکرد تجهیزات اصلی در یک مجموعه ژنراتور برق آبی معمولی به شرح زیر است:
۱) توربین آبی. دو نوع توربین آبی رایج وجود دارد: ضربهای و واکنشی.
۲) ژنراتور. اکثر ژنراتورها از ژنراتورهای سنکرون با تحریک الکتریکی استفاده میکنند.
۳) سیستم تحریک. با توجه به اینکه ژنراتورها عموماً ژنراتورهای سنکرون با تحریک الکتریکی هستند، کنترل سیستم تحریک DC برای دستیابی به تنظیم ولتاژ، تنظیم توان اکتیو و راکتیو انرژی الکتریکی، به منظور بهبود کیفیت انرژی الکتریکی خروجی، ضروری است.
۴) دستگاه تنظیم و کنترل سرعت (شامل تنظیمکننده سرعت و دستگاه فشار روغن). از گاورنر برای تنظیم سرعت توربین آبی استفاده میشود، به طوری که فرکانس انرژی الکتریکی خروجی، الزامات منبع تغذیه را برآورده کند.
۵) سیستم خنککننده. ژنراتورهای آبی کوچک عمدتاً از خنککننده هوا استفاده میکنند و از یک سیستم تهویه برای دفع گرما و خنک کردن سطح استاتور، روتور و هسته آهنی ژنراتور استفاده میکنند.
۶) دستگاه ترمز. ژنراتورهای هیدرولیک با ظرفیت نامی بیش از یک مقدار مشخص، مجهز به دستگاههای ترمز هستند.
۷) تجهیزات کنترل نیروگاه. اکثر تجهیزات کنترل نیروگاه از کنترل دیجیتال کامپیوتری برای دستیابی به عملکردهایی مانند اتصال به شبکه، تنظیم فرکانس، تنظیم ولتاژ، تنظیم ضریب توان، حفاظت و ارتباط تولید برق آبی استفاده میکنند.
نیروگاههای برق آبی کوچک را میتوان بر اساس روش هد متمرکز به نوع انحرافی، نوع سدی و نوع ترکیبی تقسیم کرد. اکثر نیروگاههای برق آبی کوچک در چین، نیروگاههای برق آبی کوچک از نوع انحرافی نسبتاً اقتصادی هستند.
از ویژگیهای تولید برق آبی کوچک میتوان به مقیاس کوچک ساخت ایستگاه، مهندسی ساده، تهیه آسان تجهیزات و اساساً خود-کاربردی بودن، بدون انتقال برق به مکانهای دور از ایستگاه اشاره کرد. شبکه برق آبی کوچک ظرفیت کمی دارد و ظرفیت تولید برق نیز کم است. رد برق آبی کوچک دارای ویژگیهای محلی و انبوه قوی است.
به عنوان یک منبع انرژی پاک، نیروگاههای برق آبی کوچک به ساخت روستاهای سوسیالیستی انرژی نو در چین کمک کردهاند. ما معتقدیم که ترکیب نیروگاههای برق آبی کوچک و فناوری ذخیرهسازی انرژی، توسعه نیروگاههای برق آبی کوچک را در آینده چشمگیرتر خواهد کرد!
زمان ارسال: ۱۱ دسامبر ۲۰۲۳
