Hvernig er hægt að endurnýta vatnsdropa 19 sinnum? Grein afhjúpar leyndardóma vatnsaflsframleiðslu
Lengi vel hefur vatnsaflsframleiðsla verið mikilvæg leið til raforkuframleiðslu. Áin rennur þúsundir kílómetra og inniheldur gríðarlega orku. Þróun og nýting náttúrulegrar vatnsorku í rafmagn kallast vatnsaflsframleiðsla. Ferlið við vatnsaflsframleiðslu er í raun orkubreytingarferli.
1. Hvað er dælugeymsluaflstöð?
Dæluvirkjanir eru nú tæknilega þróuðasta og stöðugasta aðferðin til að geyma orku með mikilli afkastagetu. Með því að byggja eða nota núverandi tvö lón myndast dropi og umfram rafmagn frá raforkukerfinu á tímabilum með litlu álagi er dælt á hæðir til geymslu. Á tímabilum með hámarksálag er rafmagn framleitt með því að losa vatn, þekkt sem „ofurorkubanki“.
Vatnsaflsvirkjanir eru mannvirki sem nota hreyfiorku vatnsrennslis til að framleiða rafmagn. Þær eru venjulega byggðar við háa fossa í ám og nota stíflur til að stöðva vatnsrennsli og mynda lón, sem síðan breyta vatnsorku í rafmagn með vatnstúrbínum og rafstöðvum.
Hins vegar er orkunýtni einnar vatnsaflsvirkjunar ekki mikil því eftir að vatnið rennur í gegnum hana er enn mikil hreyfiorka sem ekki er nýtt. Ef hægt er að tengja margar vatnsaflsvirkjanir saman í röð til að mynda kaskáðakerfi er hægt að virkja vatnsdropa margoft í mismunandi hæðum og þannig bæta orkunýtni.
Hverjir eru kostir vatnsaflsvirkjana fyrir utan raforkuframleiðslu? Reyndar hefur bygging vatnsaflsvirkjana einnig mikilvæg áhrif á efnahagslega og félagslega þróun á staðnum.
Annars vegar getur bygging vatnsaflsvirkjana knúið áfram uppbyggingu innviða og iðnaðarþróun á staðnum. Bygging vatnsaflsvirkjana krefst mikils mannafla, efnislegra auðlinda og fjármagns, sem skapar atvinnutækifæri á staðnum og markaðseftirspurn, knýr áfram þróun tengdra iðnaðarkeðja og eykur ríkisfjárhagslegar tekjur á staðnum. Til dæmis er heildarfjárfesting Wudongde vatnsaflsvirkjunarverkefnisins um 120 milljarðar júana, sem getur knúið áfram svæðisbundnar fjárfestingar upp á 100 til 125 milljarða júana. Á byggingartímanum er meðalárleg aukning atvinnu um 70.000 manns, sem myndar nýjan drifkraft fyrir hagvöxt á staðnum.
Hins vegar getur bygging vatnsaflsvirkjana bætt vistfræðilegt umhverfi á staðnum og vellíðan fólks. Bygging vatnsaflsvirkjana ætti ekki aðeins að fylgja ströngum umhverfisstöðlum, heldur einnig að endurheimta og vernda vistkerfi, ala og sleppa sjaldgæfum fiskum, bæta landslag árfarvegs og efla líffræðilegan fjölbreytileika. Til dæmis, frá stofnun Wudongde vatnsaflsvirkjunarinnar hafa meira en 780.000 sjaldgæf fiskseiði eins og kviðfiskur, hvít skjaldbaka, langur þunnur lói og bassi verið sleppt. Að auki krefst bygging vatnsaflsvirkjana einnig flutnings og búsetu innflytjenda, sem veitir betri lífskjör og þróunartækifæri fyrir heimamenn. Til dæmis er Baihetan vatnsaflsvirkjunin í Qiaojia-sýslu, sem felur í sér flutning og búsetu 48.563 manna. Qiaojia-sýsla hefur umbreytt búsetusvæðinu í nútímalegt þéttbýlisbyggðarsvæði, bætt innviði og opinbera þjónustu og bætt lífsgæði og hamingju innflytjenda.
Vatnsaflsvirkjun er ekki aðeins virkjun heldur einnig hagkvæm virkjun. Hún veitir ekki aðeins hreina orku fyrir landið heldur færir einnig græna þróun á staðnum. Þetta er staða sem allir njóta góðs af og við verðskuldum að meta hana og læra af.
2. Helstu gerðir vatnsaflsframleiðslu
Algengustu aðferðirnar við einbeitingu vatnsfalls eru meðal annars stíflugerð, vatnsveita eða samsetning beggja.
Byggja skal stíflu í hluta árinnar með stóru falli, koma fyrir vatnslóni til að geyma vatn og hækka vatnsborðið, setja upp vatnstúrbínu fyrir utan stífluna og vatnið úr lóninu rennur um vatnsflutningsrásina (umleiðingarrásina) að vatnstúrbínu neðst í stíflunni. Vatnið knýr túrbínuna til að snúast og knýr rafstöðina til að framleiða rafmagn og rennur síðan um frárennslisrásina niður í ána. Þetta er leiðin til að byggja stíflu og byggja upp lón til orkuframleiðslu.
Vegna mikils vatnsborðsmismunar á milli vatnsyfirborðs lónsins inni í stíflunni og frárennslisflatar vökvatúrbínunnar fyrir utan hana, er hægt að nota mikið magn af vatni í lóninu til vinnu með mikilli stöðuorku, sem getur náð mikilli nýtingu vatnsauðlindarinnar. Vatnsaflsvirkjanir sem eru settar upp með aðferðinni þar sem stífla er lögð niður eru kallaðar stífluvirkjanir og samanstendur aðallega af stífluvirkjunum og árfarvegsvirkjunum.
Að koma upp vatnslóni til að geyma vatn og hækka vatnsborð í efri hlutum árinnar, setja upp vatnstúrbínu í neðri hlutum og beina vatninu frá uppstreymislóninu að neðri vatnstúrbínu í gegnum fráveiturásina. Vatnsrennslið knýr túrbínuna til að snúast og knýr rafstöðina til að framleiða rafmagn, og fer síðan í gegnum frárennslisrásina til neðri hluta árinnar. Fráveiturásin verður lengri og liggur í gegnum fjallið, sem er leið til vatnsveitu og orkuframleiðslu.
Vegna mikils vatnsborðsmismunar H0 á milli yfirborðs uppstreymis lónsins og úttaksyfirborðs niðurstreymis túrbínu, vinnur mikið magn vatns í lóninu með mikilli stöðuorku, sem getur náð mikilli skilvirkni í nýtingu vatnsauðlinda. Vatnsaflsvirkjanir sem nota aðferð með einbeittri vatnsþrýstingsfráveitu eru kallaðar fráveituvatnsaflsstöðvar, aðallega þar á meðal þrýstifraveituvatnsaflsstöðvar og vatnsaflsstöðvar án þrýstifraveitu.
3. Hvernig á að ná fram „19-faldri endurnýtingu vatnsdropa“?
Það er ljóst að Nanshan vatnsaflsvirkjunin var formlega kláruð og tekin í notkun 30. október 2019, staðsett á mótum Yanyuan-sýslu og Butuo-sýslu í sjálfstjórnarhéraði Liangshan Yi í Sichuan-héraði. Heildarafköst vatnsaflsvirkjunarinnar eru 102.000 megavött, sem er vatnsaflsverkefni sem nýtir náttúrulegar vatnsauðlindir, vindorku og sólarorku á alhliða hátt. Og það sem vekur mesta athygli er að þessi vatnsaflsvirkjun framleiðir ekki aðeins rafmagn heldur nær einnig hámarksnýtingu vatnsauðlinda með tæknilegum aðferðum. Hún notar vatnsdropa ítrekað 19 sinnum, sem skapar 34,1 milljarð kílóvattstunda af rafmagni til viðbótar, sem hefur skapað margvísleg kraftaverk á sviði vatnsaflsframleiðslu.
Í fyrsta lagi innleiðir vatnsaflsvirkjunin í Nanshan leiðandi tækni í heiminum í blönduðum vatnsaflsorkuframleiðslu, sem nýtir á alhliða hátt náttúrulegar vatnsauðlindir, vindorku og sólarorku og nær kerfisbundinni hagræðingu og samvinnu með tæknilegum aðferðum og nær þannig sjálfbærri þróun.
Í öðru lagi kynnir vatnsaflsvirkjanir nýjustu tækni eins og greiningu stórra gagna, gervigreind og internetið hlutanna til að stjórna ýmsum þáttum eins og einingabreytum, vatnsborði, vatnshæð og vatnsrennsli, til að bæta rekstrarhagkvæmni vatnsaflsvirkjunarinnar. Til dæmis, með því að koma á fót sjálfvirkri mælingar- og stjórnunartækni fyrir stöðugan vatnshæðarþrýsting, hámarkar vatnstúrbínuaflseiningin nýtingu vatnsauðlinda og tryggir öruggan rekstur, sem nær markmiðinu um að hámarka og auka orkuframleiðslu með vatnshæðarhagkvæmni. Á sama tíma, þegar vatnsborð lónsins er lágt, koma vatnsaflsvirkjanir á fót kraftmiklu stjórnunarkerfi fyrir lónið til að hægja á lækkun vatnsborðsins, bæta endurvinnsluhagkvæmni og auka orkuframleiðslugetu á áhrifaríkan hátt.
Að auki er framúrskarandi hönnun Nanshan vatnsaflsvirkjunarinnar ómissandi. Hún notar PM vatnstúrbínu (Pelton Michel túrbínu) sem einkennist af því að þegar vatni er úðað á hjólið er hægt að stilla þversniðsflatarmál stútsins og rennslishraðann í átt að hjólinu með snúningi, þannig að stefnu og hraða vatnsúðans passi við snúningsstefnu og hraða hjólsins og hámarki skilvirkni orkuframleiðslunnar. Að auki hefur verið tekin upp háþróuð tækni eins og fjölpunkta vatnsúðunartækni og viðbót snúningshluta, sem bætir skilvirkni orkuframleiðslunnar til muna.
Að lokum innleiðir vatnsaflsvirkjun Nanshan einnig sérstaka orkugeymslutækni. Neyðarfrárennsluaðstaða hefur verið bætt við á vatnsgeymslusvæðinu. Með vatnsgeymslulóninu er hægt að skipta vatnsauðlindunum niður í mismunandi tímabil, sem gegnir margvíslegum hlutverkum eins og vatnsframleiðslu og orkuflutningi og tryggir hagkvæma og örugga nýtingu vatnsauðlindanna.
Á heildina litið má rekja til ýmissa þátta sem hafa leitt til þess að Nanshan vatnsaflsvirkjun hefur náð markmiðinu um að „endurnýta 19 sinnum vatnsdropa“, þar á meðal leiðandi tækni í heiminum fyrir blönduð vatnsaflsvirkjun, notkun nýjustu tækni, skilvirkra stjórnunarkerfa, framúrskarandi hönnunar og einstakrar orkugeymslutækni. Þetta færir ekki aðeins nýjar hugmyndir og líkön fyrir þróun vatnsaflsorkuiðnaðarins, heldur veitir einnig gagnlegar sýnikennslu og innblástur fyrir sjálfbæra þróun orkuiðnaðar Kína.
Birtingartími: 14. ágúst 2023
