Փոքր հիդրոէլեկտրակայանների արտադրություն՝ մաքուր էներգիան ավելի շատ մարդկանց օգուտ բերելով

Հիդրոէլեկտրակայանների արտադրությունը, որպես վերականգնվող, աղտոտումից զերծ և մաքուր էներգիայի աղբյուր, վաղուց գնահատվել է մարդկանց կողմից: Այսօր աշխարհում լայնորեն կիրառվում են խոշոր և միջին չափի հիդրոէլեկտրակայաններ, որոնք համեմատաբար զարգացած վերականգնվող էներգիայի տեխնոլոգիաներ են: Օրինակ՝ Չինաստանի «Երեք կիրճեր» հիդրոէլեկտրակայանը աշխարհի ամենամեծ հիդրոէլեկտրակայանն է: Այնուամենայնիվ, խոշոր և միջին չափի հիդրոէլեկտրակայանները բազմաթիվ բացասական ազդեցություններ ունեն շրջակա միջավայրի վրա, ինչպիսիք են ամբարտակները, որոնք խոչընդոտում են բնական գետերի սահուն հոսքը, խոչընդոտում նստվածքների արտահոսքը և փոխում են էկոհամակարգի միջավայրը: Հիդրոէլեկտրակայանների կառուցումը նաև պահանջում է հողերի լայնածավալ ջրհեղեղ, ինչը հանգեցնում է մեծ թվով ներգաղթյալների:
Որպես նոր էներգիայի աղբյուր, փոքր հիդրոէլեկտրակայանները շատ ավելի փոքր ազդեցություն ունեն էկոլոգիական միջավայրի վրա, ուստի մարդկանց կողմից ավելի ու ավելի է գնահատվում: Փոքր հիդրոէլեկտրակայանները, ինչպես մեծ և միջին հիդրոէլեկտրակայանները, երկուսն էլ հիդրոէլեկտրակայաններ են: «Փոքր հիդրոէլեկտրակայաններ» անվանումով սովորաբար նկատի ունենք շատ փոքր տեղադրված հզորությամբ հիդրոէլեկտրակայաններ կամ հիդրոէլեկտրակայաններ և էներգետիկ համակարգեր, և դրանց տեղադրված հզորությունը տարբերվում է՝ կախված յուրաքանչյուր երկրի ազգային պայմաններից:
Չինաստանում «փոքր հիդրոէլեկտրակայաններ» ասելով՝ նկատի ունենք 25 ՄՎտ կամ ավելի քիչ հզորությամբ հիդրոէլեկտրակայաններ և տեղական էլեկտրաէներգիայի աջակցող ցանցեր, որոնք ֆինանսավորվում և շահագործվում են տեղական, կոլեկտիվ կամ անհատական ​​կազմակերպությունների կողմից: Փոքր հիդրոէլեկտրակայանները պատկանում են ոչ ածխածնային մաքուր էներգիայի դասին, որը չունի ռեսուրսների սպառման խնդիր և չի աղտոտում շրջակա միջավայրը: Այն Չինաստանի կայուն զարգացման ռազմավարության իրականացման անփոխարինելի բաղադրիչ է:

Վերականգնվող էներգիայի, ինչպիսիք են փոքր հիդրոէլեկտրակայանները, զարգացումը տեղական պայմաններին համապատասխան և հիդրոէլեկտրակայանների վերածումը բարձրորակ էլեկտրաէներգիայի, կարևոր դեր է խաղացել ազգային տնտեսական և սոցիալական զարգացման ապահովման, մարդկանց կյանքի որակի բարելավման, էլեկտրաէներգիա չունեցող և էլեկտրաէներգիայի պակաս ունեցող տարածքներում էլեկտրաէներգիայի սպառման խնդրի լուծման, գետերի կառավարման խթանման, էկոլոգիական բարելավման, շրջակա միջավայրի պաշտպանության և տեղական սոցիալ-տնտեսական զարգացման գործում։
Չինաստանն ունի փոքր հիդրոէլեկտրակայանների առատ պաշարներ՝ տեսականորեն գնահատված 150 միլիոն կՎտ պաշարով և ավելի քան 70000 ՄՎտ պոտենցիալ տեղադրված հզորությամբ։ Անխուսափելի ընտրություն է փոքր հիդրոէլեկտրակայանների ակտիվ զարգացումը՝ էներգետիկ կառուցվածքը բարելավելու համար՝ ցածր ածխածնային շրջակա միջավայրի պաշտպանության, էներգախնայողության և արտանետումների կրճատման, ինչպես նաև կայուն զարգացման համատեքստում։ Ջրային ռեսուրսների նախարարության ծրագրի համաձայն՝ մինչև 2020 թվականը Չինաստանը կկառուցի 10 փոքր հիդրոէլեկտրակայանների նահանգ՝ ավելի քան 5 միլիոն կՎտ տեղադրված հզորությամբ, 100 խոշոր փոքր հիդրոէլեկտրակայանների բազա՝ ավելի քան 200000 կՎտ տեղադրված հզորությամբ, և 300 փոքր հիդրոէլեկտրակայանների շրջան՝ ավելի քան 100000 կՎտ տեղադրված հզորությամբ։ Մինչև 2023 թվականը, ինչպես նախատեսված է Ջրային ռեսուրսների նախարարության կողմից, փոքր հիդրոէլեկտրակայանների արտադրությունը ոչ միայն կհասնի 2020 թվականի նպատակին, այլև կունենա ավելի մեծ զարգացում այս հիմքի վրա։
Հիդրոէլեկտրակայանը էլեկտրաէներգիայի արտադրության համակարգ է, որը ջրային էներգիան վերածում է էլեկտրաէներգիայի՝ ջրային տուրբինի միջոցով, իսկ ջրային տուրբին-գեներատորային հավաքածուն փոքր հիդրոէլեկտրակայաններում էներգիայի փոխակերպման հիմնական սարքն է: Հիդրոէլեկտրակայանի էներգիայի փոխակերպման գործընթացը բաժանված է երկու փուլի:
Առաջին փուլը ջրի պոտենցիալ էներգիան փոխակերպում է ջրային տուրբինի մեխանիկական էներգիայի։ Ջրի հոսքը տարբեր բարձրություններում և տարբեր տեղանքներում ունի տարբեր պոտենցիալ էներգիա։ Երբ ավելի բարձր դիրքից ջրի հոսքը ազդում է ավելի ցածր դիրքում գտնվող տուրբինի վրա, ջրի մակարդակի փոփոխությունից առաջացած պոտենցիալ էներգիան փոխակերպվում է տուրբինի մեխանիկական էներգիայի։
Երկրորդ փուլում ջրային տուրբինի մեխանիկական էներգիան նախ վերածվում է էլեկտրական էներգիայի, որը այնուհետև էլեկտրական ցանցի փոխանցման գծերի միջոցով փոխանցվում է էլեկտրական սարքավորումներին: Ջրի հոսքի ազդեցությանը ենթարկվելուց հետո ջրային տուրբինը պտտեցնում է կոաքսիալ միացված գեներատորը: Պտտվող գեներատորի ռոտորը պտտեցնում է գրգռման մագնիսական դաշտը, իսկ գեներատորի ստատորի փաթույթը կտրում է գրգռման մագնիսական դաշտի գծերը՝ առաջացնելով ինդուկցված էլեկտրաշարժիչ ուժ: Մի կողմից, այն արտանետում է էլեկտրական էներգիա, իսկ մյուս կողմից, ռոտորի վրա առաջացնում է էլեկտրամագնիսական արգելակման մոմենտ՝ պտտման հակառակ ուղղությամբ: Ջրի հոսքը անընդհատ ազդում է ջրային տուրբինի սարքի վրա, և ջրային տուրբինի կողմից ջրի հոսքից ստացված պտտման մոմենտը հաղթահարում է գեներատորի ռոտորում առաջացած էլեկտրամագնիսական արգելակման մոմենտը: Երբ երկուսն էլ հասնում են հավասարակշռության, ջրային տուրբինային բլոկը կաշխատի հաստատուն արագությամբ՝ կայուն էլեկտրաէներգիա արտադրելու և էներգիայի ամբողջական փոխակերպման համար:

Հիդրոէլեկտրակայանի գեներատորային հավաքածուն էներգիայի փոխակերպման կարևոր սարք է, որը ջրի պոտենցիալ էներգիան փոխակերպում է էլեկտրական էներգիայի: Այն սովորաբար բաղկացած է ջրային տուրբինից, գեներատորից, արագության կարգավորիչից, գրգռման համակարգից, սառեցման համակարգից և էլեկտրակայանի կառավարման սարքավորումներից: Հիդրոէլեկտրակայանի տիպիկ հիմնական սարքավորումների տեսակների և գործառույթների համառոտ ներածությունը հետևյալն է.
1) Ջրային տուրբին։ Կան ջրային տուրբինների երկու լայնորեն օգտագործվող տեսակներ՝ իմպուլսային և ռեակտիվ։
2) Գեներատոր։ Գեներատորների մեծ մասն օգտագործում է էլեկտրականորեն գրգռված սինխրոն գեներատորներ։
3) Գրգռման համակարգ։ Քանի որ գեներատորները, որպես կանոն, էլեկտրական գրգռված սինխրոն գեներատորներ են, անհրաժեշտ է կառավարել հաստատուն հոսանքի գրգռման համակարգը՝ լարման կարգավորման, էլեկտրական էներգիայի ակտիվ և ռեակտիվ հզորության կարգավորման համար, ելքային էլեկտրական էներգիայի որակը բարելավելու համար։
4) Արագության կարգավորման և կառավարման սարք (ներառյալ արագության կարգավորիչը և յուղի ճնշման սարքը): Կարգավորիչն օգտագործվում է ջրային տուրբինի արագությունը կարգավորելու համար, որպեսզի ելքային էլեկտրական էներգիայի հաճախականությունը համապատասխանի էլեկտրամատակարարման պահանջներին:
5) Սառեցման համակարգ։ Փոքր հիդրոգեներատորները հիմնականում օգտագործում են օդային սառեցում՝ օգտագործելով օդափոխման համակարգ, որը նպաստում է ջերմության ցրմանը և գեներատորի ստատորի, ռոտորի և երկաթե միջուկի մակերեսի սառեցմանը։
6) Արգելակման սարք։ Որոշակի արժեքը գերազանցող անվանական հզորությամբ հիդրավլիկ գեներատորները հագեցած են արգելակման սարքերով։
7) Էլեկտրակայանների կառավարման սարքավորումներ։ Էլեկտրակայանների կառավարման սարքավորումների մեծ մասը կիրառում է համակարգչային թվային կառավարում՝ այնպիսի գործառույթներ իրականացնելու համար, ինչպիսիք են ցանցին միացումը, հաճախականության կարգավորումը, լարման կարգավորումը, հզորության գործակցի կարգավորումը, պաշտպանությունը և հիդրոէլեկտրակայանների արտադրության հաղորդակցությունը։

Փոքր հիդրոէլեկտրակայանները կարելի է բաժանել շեղող տիպի, ամբարտակի տիպի և հիբրիդային տիպի՝ կենտրոնացված ճնշման մեթոդի հիման վրա: Չինաստանի փոքր հիդրոէլեկտրակայանների մեծ մասը համեմատաբար տնտեսող շեղող տիպի փոքր հիդրոէլեկտրակայաններ են:
Փոքր հիդրոէլեկտրակայանների բնութագրերն են՝ փոքր կայանների կառուցման մասշտաբը, պարզ ինժեներական տեխնոլոգիաները, սարքավորումների հեշտ ձեռքբերումը և հիմնականում ինքնուրույն օգտագործումը՝ առանց էլեկտրաէներգիան կայանից հեռու գտնվող վայրեր փոխանցելու։ Փոքր հիդրոէլեկտրակայանների ցանցն ունի փոքր հզորություն, և էլեկտրաէներգիայի արտադրության հզորությունը նույնպես փոքր է։ Փոքր հիդրոէլեկտրակայանների մերժումը ունի ուժեղ տեղական և զանգվածային բնութագրեր։
Որպես մաքուր էներգիայի աղբյուր, փոքր հիդրոէլեկտրակայանները նպաստել են Չինաստանում սոցիալիստական ​​նոր էներգետիկ գյուղերի կառուցմանը: Մենք կարծում ենք, որ փոքր հիդրոէլեկտրակայանների և էներգիայի կուտակման տեխնոլոգիաների համադրությունը ապագայում փոքր հիդրոէլեկտրակայանների զարգացումը կդարձնի ավելի գրավիչ: