מבוא לרעיונות וטכנולוגיות חדשים עבור תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות

לאנרגיה הידרואלקטרית של סין היסטוריה של יותר ממאה שנה. על פי נתונים רלוונטיים, עד סוף דצמבר 2009, הקיבולת המותקנת של רשת החשמל המרכזית של סין לבדה הגיעה ל-155.827 מיליון קילוואט. הקשר בין תחנות כוח הידרואלקטריות לרשתות החשמל התפתח מכניסה ויציאה של תחנת כוח אחת המשפיעה ישירות על הפעולה היציבה של רשת החשמל, לכניסה ויציאה של יחידה אחת של תחנת כוח הידרואלקטרית קטנה, שאין לה למעשה השפעה משמעותית על פעולת רשת החשמל.
בעבר, פונקציות ודרישות טכניות רבות של תחנות הכוח ההידרואלקטריות שלנו נועדו לשירות מערכת החשמל. שירותים אלה לא רק הגבירו את מורכבות הבקרה וההגנה של תחנות הכוח, אלא גם הגבירו את ההשקעה בציוד ובניהול, וגם הגבירו את לחץ העבודה של אנשי תפעול וניהול תחנות הכוח. עם הפרדת תחנות הכוח והחלשת תפקידן של תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות במערכת החשמל, לפונקציות רבות אין משמעות מעשית ואין לבצען על ידי תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות, והן הגבילו את מימוש האוטומציה של תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות והגדילו את ההשקעה בתחנות כוח הידרואלקטריות קטנות.
לאחר שיאה של בניית תחנות כוח הידרואלקטריות גדולות בשנת 2003, גם השינוי בתחנות הכוח ההידרואלקטריות הקטנות נתקע עקב מחסור במימון. עקב היעדר ערוצי תקשורת ופרסום חלקים עבור תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות, קשה לתפוס טכנולוגיות ורעיונות מתקדמים, מה שמביא לפיגור בעדכון הידע בתעשייה כולה.
בעשר השנים האחרונות, כמה תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות ויצרנים דנו ולמדו באופן ספונטני את אופן הניהול ופיתוח טכנולוגיית הציוד של תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות, הציעו כמה רעיונות טובים ופיתחו מוצרים טובים בעלי ערך קידום גבוה. 1. כאשר מערכת החשמל כושלת, תחנת הכוח יכולה לשקול כיבוי ישיר. אם יש דליפת מים בגלגל ההנחיה, ניתן לסגור את השסתום כדי להפחית את בזבוז המים בפעולה ללא עומס. 2. מקדם ההספק של הגנרטור מוגדל ל-0.85-0.95 כדי להפחית את ההשקעה בגנרטור. 3. חומר הבידוד של הגנרטור נבחר כ-Class B כדי להפחית את ההשקעה בגנרטור. 4. גנרטורים מתחת ל-1250 קילוואט יכולים להשתמש ביחידות מתח נמוך כדי להפחית את ההשקעה בגנרטורים ובציוד חשמלי ולהפחית את עלויות התפעול והתחזוקה. 5. הפחתת מכפיל העירור של העירור. הפחתת ההשקעה בשנאי עירור ורכיבי עירור. 6. שימוש במקור הנפט של ווסת המהירות בלחץ גבוה כדי לספק בלמים ורוטורים עליונים לאחר הפחתת הלחץ. ניתן לבטל את מערכת הנפט ואת מערכות הגז בלחץ בינוני ונמוך. להפחית את ציוד מעגל הנפט והגז. 7. השסתום משתמש במנגנון הפעלה חשמלי. להפחית את ההשקעה במנגנון הפעלת השסתום ולפשט את מעגל בקרת השסתום. להפחית את עלויות הניהול והתחזוקה. 8. תחנת הכוח לנגר מאמצת מצב פעולה קבוע של מפלס מים גבוה. לנצל ביעילות את משאבי המים. 9. להגדיר רכיבי אוטומציה מאובזרים היטב ואיכותיים. לממש פעולה ללא טייס. 10. להשתמש במכשירים חכמים רב-תכליתיים ומשולבים ביותר כדי להפחית את תצורת הציוד המשני. 11. לקדם את הקונספט של הפעלה חופשית, הפעלה חופשית ותחזוקה חופשית של ציוד משני. לאפשר לצוות התפעול והניהול של תחנת הכוח לעבוד בצורה הוגנת ושמחה. 12. לממש את הסוציאליזציה של תפעול ותחזוקת תחנות כוח. זה יכול לשפר במהירות את רמת התפעול והניהול הכוללת של תעשיית ההידרו-אנרגיית הכוח הקטנה. 13. יחידת המתח הנמוך מאמצת מסך הגנה משולב כדי להשיג פעולה ללא טייס. 14. יחידת המתח הנמוך מאמצת סוג חדש של יחידת מתח נמוך עם ווסת מהירות אוטומטי בלחץ שמן גבוה. היא יכולה לספק ציוד אוטומציה בסיסי לפעולה ללא טייס. 15. יחידות עם יחידה בודדת של פחות מ-10,000 קילוואט יכולות לאמץ מצב עירור ללא מברשות. ניתן לפשט את ציוד העירור ולבטל את שנאי העירור.

1. מד מפלס המים מסיב אופטי הוא פסיבי, חסין ברקים וקל להתקנה. זהו מוצר חלופי למד מפלס המים של תחנת כוח הידרואלקטרית קטנה. 2. התכנון המבני האופטימלי של וסת מהירות לחץ שמן גבוה במיקרו-מחשב בעלות נמוכה נמוך ביותר מ-30% מאשר וסת מהירות לחץ שמן גבוה במיקרו-מחשב זהה הנמכר בשוק תחת ההנחה של אותם אינדיקטורים טכניים, אותם פונקציות ואותם חומרים. 3. וסת מהירות לחץ שמן גבוה במיקרו-מחשב של יחידת הלחץ הנמוך תוכנן בהתאם לתקנים הטכניים הלאומיים עבור וסת מהירות לחץ שמן גבוה במיקרו-מחשב המיועד ליחידות לחץ נמוך. המחיר הוא: 300-1000 ק"ג·מ"ר הספק ויסות מהירות, 30,000 עד 42,000 יואן/יחידה. מוצר זה הפך למוצר חלופי לציוד ויסות המהירות של יחידות לחץ נמוך. ביצועיו הגבוהים והבטיחות שלו יחליפו את וסת המהירות החשמלי הידני ומפעילי אחסון אנרגיה שונים חסרי הגנה בטיחותית.
4. וסת מהירות לחץ שמן גבוה חדש של טורבינה קטנה (מוצר מחקר מיוחד) מתאים להפעלה ובקרה של גנרטורים הידרואלקטריים המחוברים לרשת שאינם מווסתים בתדר. ניתן להשתמש בו עם לוח הבקרה המשולב של יחידת הלחץ הנמוך או עם התקן הבקרה החכם של יחידת הלחץ הנמוך כדי לממש הפעלה ידנית, חיבור לרשת, הגדלת עומס, הפחתת עומס, כיבוי ופעולות אחרות בצד המכונה או מרחוק. וסת מהירות הטורבינה עבר תקופת פיתוח, במיוחד בשני העשורים האחרונים. בהתבסס על פיתוח טכנולוגיית המחשבים, טכנולוגיית הבקרה האוטומטית והטכנולוגיה ההידראולית המודרנית, וסת המהירות עבר שינויים מהותיים במבנה ובתפקוד. עם העלייה המתמשכת בקיבולת רשת החשמל, הקיבולת של סט גנרטור טורבינה בודד הגיעה ל-700,000 קילוואט. לרשתות חשמל גדולות וליחידות גדולות יש דרישות גבוהות יותר ויותר לווסתי מהירות, וטכנולוגיית וסת המהירות מתפתחת גם היא עם השינויים בדרישה זו. כמעט כל וסת המהירות של הטורבינה הקטנה והבינונית אימצו את המסגרת, הקונספט והמבנה הנ"ל. מול יחידות מתחת לכמה אלפי קילוואט, כל האמור לעיל נראה מפואר מדי. עבור יחידות תחנות כוח הידרואלקטריות כפריות, ככל שהמבנה פשוט יותר, כך עלות הרכישה, התפעול, השימוש והתחזוקה נמוכות יותר, בתנאי שהתפעול והבקרה פרקטיים. מכיוון שדברים פשוטים ניתנים לשימוש ותפעול על ידי כולם ללא קשר לרמת ההשכלה שלהם. אם הציוד מתקלקל, קל גם לתקן אותו. כוח ויסות מהירות של 300-1000 ק"ג·מ"ר, המחיר המשוער הוא כ-20,000 יואן/יחידה.
5. לוח בקרה משולב של יחידת מתח נמוך לוח הבקרה המשולב של יחידת המתח הנמוך תוכנן במיוחד עבור תחנות כוח הידרואלקטריות במתח נמוך. לוח הבקרה מורכב ממפסקי זרם של גנרטור, רכיבי עירור, התקני בקרה חכמים, מכשירים וכו', המממשים את התצורה האופטימלית של הציוד העיקרי והמשני של סט גנרטור הידרואלקטרי בלוח אחד. המסך מאמץ מבנה סגור לחלוטין עם רמת הגנה גבוהה. לוח הבקרה פונקציונלי לחלוטין וקל לתפעול. הוא מתאים למערכות גנרטור הידרואלקטריות במתח נמוך בהספק יחיד של פחות מ-1000 קילוואט. כל סט הציוד נבדק במלואו על ידי היצרן וניתן להפעילו לאחר התקנה באתר, מה שמפשט את עבודת ההפעלה המשותפת ומפחית את עלויות ההפעלה, התפעול והתחזוקה. לוח הבקרה המשולב של יחידת המתח הנמוך משלב בקרה, מדידה, הגנת גנרטור, מערכת עירור, בקרת ווסת מהירות, בקרה סדרתית, סנכרון אוטומטי, בדיקת טמפרטורה, ייצור חשמל כלכלי אוטומטי, מדידה, מכשירי ניטור, אבחון חכם, אינטראקציה מרחוק, אזהרת בטיחות ופונקציות אחרות. המערכת תומכת בפונקציות ניטור ובקרה מרחוק, ומחשב הרקע מממש מדידה ובקרה מרחוק (כגון מידע על מפלס מים ותפעול בחזית וכו') ופונקציות ניהול של יחידות תחנת הכוח באמצעות קווי תקשורת; למערכת יש גם שאילתת נתונים בזמן אמת, אזעקה פעילה לחריגה ממגבלת כמות חשמלית ולא חשמלית ושינוי כמות במצב, שאילתת אירועים, יצירת דוחות ופונקציות נוספות. מוצר זה הוא מוצר חלופי למסך הבקרה וההגנה של יחידת המתח הנמוך.
6. התקן בקרה חכם ליחידת מתח נמוך התקן הבקרה האוטומטית ליחידת מתח נמוך משלב שתים עשרה פונקציות עיקריות כגון בקרת רצף יחידות, ניטור אוטומטי, בדיקת טמפרטורה, מדידת מהירות, סנכרון אוטומטי למחצה, ייצור חשמל כלכלי אוטומטי, הגנה על גנרטור, ויסות עירור, בקרת ווסת מהירות, אבחון חכם, אינטראקציה מרחוק, אזהרת בטיחות וכו'. יש לו הגנה מפני ניתוק מהיר של זרם, הגנה מפני זרם יתר, הגנה מפני עומס יתר, הגנה מפני מתח יתר ומתח נמוך, הגנה מפני תדר, הגנה מפני דה-מגנטיזציה, עומס יתר של עירור, הגנה מפני מהירות יתר, הגנה מפני הספק לאחור והגנה מפני כמות שאינה חשמלית. 7. יחידות מתח נמוך בעלות קיבולת גדולה עם העלייה המתמשכת בעלויות הבנייה והניהול של תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות והשיפור המתמיד של טכנולוגיית ייצור גנרטורים, קיבולת היחידה של תחנות כוח הידרואלקטריות ביחידות מתח נמוך במדינה שלי הגיעה ל-1,600 קילוואט, והתפעול טוב. בעיית החימום שדאגנו לה בעבר נפתרה היטב באמצעות תכנון, בחירת חומרים ותהליך ייצור. מצויד במסך משולב ווסת מהירות מיקרו-מחשב, הוא יכול לפעול באופן אוטומטי מבלי להסתמך על מפעילים איכותיים. טכנולוגיית הבקרה והוויסות הגיעה לרמה החכמה.