Vatnsaflsvirkjanir, sem endurnýjanleg, mengunarlaus og hrein orkulind, hafa lengi verið metnar mikils af fólki. Nú á dögum eru stórar og meðalstórar vatnsaflsvirkjanir mikið notaðar og tiltölulega þroskaðar endurnýjanlegar orkutækni um allan heim. Til dæmis er Þriggja gljúfra vatnsaflsvirkjunin í Kína stærsta vatnsaflsvirkjun í heimi. Hins vegar hafa stórar og meðalstórar vatnsaflsvirkjanir margvísleg neikvæð áhrif á umhverfið, svo sem stíflur sem hindra greiðan rennsli náttúrulegra áa, loka fyrir losun setlaga og breyta vistkerfisumhverfinu. Bygging vatnsaflsvirkjana krefst einnig mikillar flóða á landi, sem leiðir til mikils fjölda innflytjenda.
Sem ný orkulind hefur lítil vatnsaflsorka mun minni áhrif á vistfræðilegt umhverfi og því er hún sífellt meira metin af fólki. Lítil vatnsaflsvirkjanir, eins og stórar og meðalstórar vatnsaflsvirkjanir, eru báðar vatnsaflsvirkjanir. Algengt er að „lítil vatnsaflsorka“ vísi til vatnsaflsvirkjana eða vatnsaflsvirkjana og raforkukerfa með mjög litla uppsetta afkastagetu og uppsett afkastageta þeirra er mismunandi eftir aðstæðum í hverju landi fyrir sig.
Í Kína vísar „smávirkjanir“ til vatnsaflsvirkjana og stuðningsorkukerfa á staðnum með uppsetta afkastagetu 25 MW eða minna, sem eru fjármagnaðar og reknar af staðbundnum, sameiginlegum eða einstökum aðilum. Smávirkjanir tilheyra kolefnislausri hreinni orku, sem hefur ekki vandamál með að auðlindir tæmast og veldur ekki mengun í umhverfinu. Þær eru ómissandi þáttur í framkvæmd sjálfbærrar þróunarstefnu Kína.
Þróun endurnýjanlegrar orku, svo sem lítilla vatnsaflsvirkjana, í samræmi við staðbundnar aðstæður og umbreyting vatnsaflsorku í hágæða rafmagn hefur gegnt mikilvægu hlutverki í að tryggja efnahagslega og félagslega þróun þjóðarinnar, bæta lífsgæði fólks, leysa vandamál rafmagnsnotkunar á svæðum án rafmagns- og orkuskorts, efla stjórn á ám, vistfræðilegar umbætur, umhverfisvernd og staðbundna félags- og efnahagsþróun.
Kína býr yfir miklum birgðum af litlum vatnsaflsaflsauðlindum, með fræðilegri áætlaðri birgð upp á 150 milljónir kW og mögulegri uppsettri afkastagetu upp á yfir 70.000 MW til þróunar. Það er óhjákvæmilegt að þróa litla vatnsaflsorku af krafti til að bæta orkuuppbyggingu í samhengi við kolefnislítil umhverfisvernd, orkusparnað og losunarlækkun og sjálfbæra þróun. Samkvæmt áætlun Vatnsauðlindaráðuneytisins mun Kína árið 2020 byggja upp 10 lítil vatnsaflsvirkjunarhéruð með uppsettri afkastagetu upp á yfir 5 milljónir kW, 100 stórar litlar vatnsaflsstöðvar með uppsettri afkastagetu upp á yfir 200.000 kW og 300 lítil vatnsaflsvirkjunarhéruð með uppsettri afkastagetu upp á yfir 100.000 kW. Eins og Vatnsauðlindaráðuneytið hefur áætlað, mun lítil vatnsaflsframleiðsla ekki aðeins ná markmiðinu fyrir árið 2020, heldur einnig hafa meiri þróun á þessum grunni.
Vatnsaflsvirkjun er orkuframleiðslukerfi sem breytir vatnsorku í rafmagn með vatnstúrbínu og vatnstúrbínuaflskerfið er kjarninn í orkubreytingu í litlum vatnsaflskerfum. Orkubreytingarferli vatnsaflsrafals er skipt í tvö stig.
Fyrsta stigið breytir stöðuorku vatnsins í vélræna orku vatnstúrbínunnar. Vatnsflæði hefur mismunandi stöðuorku í mismunandi hæð og landslagi. Þegar vatnsflæði úr hærri stöðu lendir á túrbínunni á lægri stöðu, er stöðuorkan sem myndast við breytingu á vatnsborði breytt í vélræna orku túrbínunnar.
Í öðru stigi er vélræn orka vatnstúrbínunnar fyrst breytt í raforku, sem síðan er send til rafbúnaðarins í gegnum flutningslínur raforkukerfisins. Eftir að hafa orðið fyrir áhrifum af vatnsflæðinu knýr vatnstúrbínan samása tengda rafalinn til að snúast. Snúningsrotor rafalsins knýr örvunarsegulsviðið til að snúast og statorvinding rafalsins sker örvunarsegulsviðslínurnar til að mynda örvaðan rafhreyfikraft. Annars vegar gefur hún frá sér raforku og hins vegar myndar hún rafsegulbremsuvægi í gagnstæða snúningsátt á snúningsrotornum. Vatnsflæðið hefur stöðug áhrif á vatnstúrbínuna og snúningsvægið sem vatnstúrbínan fær frá vatnsflæðinu sigrar rafsegulbremsuvægið sem myndast í snúningsrotor rafalsins. Þegar jafnvægi næst mun vatnstúrbínan starfa á föstum hraða til að framleiða rafmagn stöðugt og ljúka orkubreytingu.
Vatnsaflsrafstöð er mikilvæg orkubreytingarbúnaður sem breytir stöðuorku vatns í raforku. Hún samanstendur almennt af vatnstúrbínu, rafal, hraðastilli, örvunarkerfi, kælikerfi og stjórnbúnaði virkjunar. Stutt kynning á gerðum og virkni aðalbúnaðar í dæmigerðum vatnsaflsrafstöð er sem hér segir:
1) Vatnstúrbína. Það eru tvær algengar gerðir af vatnstúrbínum: hvatstúrbína og hvarfgjörn túrbína.
2) Rafall. Flestir rafalar nota rafknúna samstillta rafalara.
3) Örvunarkerfi. Þar sem rafalar eru almennt raförvaðir samstilltir rafalar er nauðsynlegt að stjórna jafnstraumsörvunarkerfinu til að ná fram spennustýringu, virkri og hvarfgjarnri aflstýringu raforku, til að bæta gæði raforkunnar sem framleitt er.
4) Hraðastillir og stjórnbúnaður (þar með talið hraðastillir og olíuþrýstingsmælir). Hraðastillirinn er notaður til að stjórna hraða vatnstúrbínunnar, þannig að tíðni úttaksraforkunnar uppfylli kröfur aflgjafans.
5) Kælikerfi. Lítil vatnsaflsrafstöðvar nota aðallega loftkælingu, með loftræstikerfi til að dreifa hita og kæla yfirborð stator, snúnings og járnkjarna rafstöðvarinnar.
6) Bremsubúnaður. Vökvakerfi með afkastagetu sem fer yfir ákveðið gildi eru búin bremsubúnaði.
7) Stjórnbúnaður virkjana. Flestir stjórnbúnaður virkjana nota stafræna tölvustýringu til að ná fram virkni eins og tengingu við raforkukerfi, tíðnistjórnun, spennustjórnun, aflsstuðulstjórnun, vernd og samskipti við vatnsaflsframleiðslu.
Lítil vatnsaflsvirkjanir má skipta í fráveitutegundir, stíflutegundir og blendingategundir byggt á aðferðinni með einbeittu fallhæð. Flestar litlar vatnsaflsvirkjanir í Kína eru tiltölulega hagkvæmar fráveitutegundir.
Einkenni lítilla vatnsaflsvirkjana eru smíði lítilla stöðva, einföld verkfræði, auðveld innkaup á búnaði og í grundvallaratriðum sjálfsnotkun, án þess að flytja rafmagn til staða langt frá virkjunum; Lítil vatnsaflsorkukerfi hafa litla afkastagetu og orkuframleiðslugetu er einnig lítil. Höfnun lítilla vatnsaflsvirkjana hefur sterka staðbundna og massaeiginleika.
Sem hrein orkugjafi hefur lítil vatnsaflsvirkjun stuðlað að byggingu sósíalískra nýrra orkuþorpa í Kína. Við teljum að samsetning lítillar vatnsaflsvirkjunar og orkugeymslutækni muni gera þróun lítillar vatnsaflsvirkjunar áhugaverðari í framtíðinni!
Birtingartími: 11. des. 2023
