한 방울의 물을 어떻게 19번이나 재사용할 수 있을까? 수력 발전의 비밀을 밝혀낸 기사

한 방울의 물을 어떻게 19번이나 재사용할 수 있을까? 수력 발전의 비밀을 밝혀낸 기사

오랫동안 수력 발전은 중요한 전력 공급 수단이었습니다. 강은 수천 마일을 흐르며 막대한 에너지를 담고 있습니다. 천연 수력 에너지를 전기로 개발하고 활용하는 것을 수력 발전이라고 합니다. 수력 발전 과정은 사실상 에너지 변환 과정입니다.
1. 양수발전소란?
양수발전소는 현재 기술적으로 가장 성숙하고 안정적인 대용량 에너지 저장 방식입니다. 기존 두 개의 저수지를 건설하거나 활용하여 낙차를 형성하고, 저부하 시간대에 전력 계통에서 남는 전력을 높은 곳으로 펌프질하여 저장합니다. 최대부하 시간대에는 물을 방출하여 전기를 생산하는데, 이를 "슈퍼 파워뱅크"라고 합니다.
수력 발전소는 물의 운동 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 시설입니다. 일반적으로 강물의 높은 폭포에 건설되며, 댐을 이용하여 물의 흐름을 차단하고 저수지를 형성합니다. 이 저수지는 수차와 발전기를 통해 물 에너지를 전기로 변환합니다.
그러나 단일 수력 발전소의 발전 효율은 높지 않습니다. 물이 수력 발전소를 통과한 후에도 활용되지 않는 운동 에너지가 많이 남아 있기 때문입니다. 여러 수력 발전소를 직렬로 연결하여 폭포식 수로를 형성하면, 한 방울의 물이 서로 다른 높이에서 여러 번 활성화되어 발전 효율을 향상시킬 수 있습니다.

수력 발전소는 발전 외에 어떤 이점을 제공할까요? 실제로 수력 발전소 건설은 지역 경제 및 사회 발전에도 중요한 영향을 미칩니다.
한편, 수력 발전소 건설은 지역 사회 기반 시설 건설과 산업 발전을 촉진할 수 있습니다. 수력 발전소 건설에는 막대한 인력, 물적 자원, 그리고 재정 투자가 필요하며, 이는 지역 고용 기회와 시장 수요를 창출하고, 관련 산업 체인 발전을 촉진하며, 지방 재정 수입을 증대시킵니다. 예를 들어, 우둥더 수력 발전소 프로젝트의 총 투자액은 약 1,200억 위안으로, 이는 지역 관련 투자를 1,000억 위안에서 1,250억 위안으로 끌어올릴 수 있습니다. 건설 기간 동안 연평균 약 7만 명의 고용 증가를 기록하며, 지역 경제 성장의 새로운 원동력을 형성할 것입니다.
한편, 수력 발전소 건설은 지역 생태 ​​환경과 주민 복지를 개선할 수 있습니다. 수력 발전소 건설은 엄격한 환경 기준을 준수하는 것뿐만 아니라 생태 복원 및 보호, 희귀 어류 번식 및 방류, 하천 경관 개선, 생물 다양성 증진에도 기여해야 합니다. 예를 들어, 우둥더 수력 발전소 건설 이후 팽팽이, 흰거북, 긴 미꾸라지, 농어 등 78만 마리 이상의 희귀 어류 치어가 방류되었습니다. 또한, 수력 발전소 건설은 이주민 이주 및 정착을 필요로 하며, 이는 지역 주민들에게 더 나은 생활 환경과 발전 기회를 제공합니다. 예를 들어, 차오자 현은 바이허탄 수력 발전소가 위치한 곳으로, 48,563명의 이주 및 정착이 이루어졌습니다. 차오자 현은 정착 지역을 현대 도시화 정착 지역으로 탈바꿈시키고, 기반 시설과 공공 서비스 시설을 개선하며, 이주민들의 삶의 질과 행복을 향상시켰습니다.
수력 발전소는 단순한 발전소가 아니라, 여러 사람에게 혜택을 주는 발전소입니다. 국가에 깨끗한 에너지를 공급할 뿐만 아니라, 지역 사회에 녹색 발전을 가져옵니다. 이는 모두에게 이로운 상생의 관계이며, 우리는 이를 감사하고 배워야 합니다.

2、수력발전의 기본 유형
일반적으로 사용되는 집중낙차 방법에는 댐 건설, 물 분산 또는 이 두 가지를 결합한 방법이 있습니다.

낙차가 큰 하천 구간에 댐을 건설하고, 물을 저장하고 수위를 높이기 위한 저수지를 조성한 후, 댐 외부에 수차(水車)를 설치합니다. 저수지의 물은 도수관(渡水管)을 통해 댐 하부의 수차로 흐릅니다. 이 물은 수차를 회전시켜 발전기를 구동하고, 발전기는 방수로를 통해 하류로 흘러갑니다. 이렇게 댐을 건설하고, 발전용 저수지를 조성하는 방식입니다.
댐 내부 저수지의 수위와 댐 외부 수차 출구 표면의 수위 차이가 크기 때문에, 저수지 내 많은 양의 물을 큰 위치 에너지를 이용하여 업무에 활용할 수 있으며, 이를 통해 높은 수자원 이용률을 달성할 수 있습니다. 댐 건설 시 집중 낙차 방식을 사용하여 건설된 수력 발전소를 댐형 수력 발전소라고 하며, 주로 댐형 수력 발전소와 하상형 수력 발전소로 구성됩니다.
상류에 물을 저장하고 수위를 높이기 위해 저수지를 건설하고, 하류에 수차를 설치한 후, 상류 저수지의 물을 유수로를 통해 하류 수차로 전환합니다. 유수는 수차를 회전시켜 발전기를 구동하고, 발전된 물은 유수로를 통해 하류로 흘러갑니다. 유수로는 길이가 더 길어지고 산을 통과하는데, 이는 물을 유수하여 발전하는 방식입니다.
상류 저수지 표면과 하류 터빈 출구 표면 사이의 수위차(H0)가 크기 때문에 저수지 내 많은 양의 물이 큰 위치 에너지를 통해 흐르게 되어 높은 수자원 이용 효율을 달성할 수 있습니다. 집중 수두 전환 방식을 사용하는 수력 발전소를 전환형 수력 발전소라고 하며, 주로 가압 전환형 수력 발전소와 비압 전환형 수력 발전소를 포함합니다.

3. "한 방울의 물을 19번 재활용"하는 방법은?
2019년 10월 30일, 쓰촨성 량산 이족 자치주 옌위안 현과 부타 현 경계에 위치한 난산 수력 발전소가 정식 준공되어 가동을 시작했습니다. 총 설비 용량은 10만 2천 메가와트로, 천연 수자원, 풍력, 태양열을 종합적으로 활용하는 수력 발전 프로젝트입니다. 특히 눈길을 끄는 것은 이 수력 발전소가 단순히 전기를 생산하는 데 그치지 않고, 기술적 수단을 통해 수자원의 극한 효율을 달성한다는 것입니다. 한 방울의 물을 19번 반복하여 341억 킬로와트의 전기를 추가로 생산하며, 수력 발전 분야의 여러 기적을 만들어냈습니다.
첫째, 남산 수력발전소는 세계 최고의 하이브리드 수력발전 기술을 채택하여 천연 수자원, 풍력, 태양열을 종합적으로 활용하고, 기술적 수단을 통해 체계적인 최적화와 협업을 실현하여 지속 가능한 발전을 실현합니다.
둘째, 수력 발전소는 빅데이터 분석, 인공지능, 사물인터넷 등 최첨단 기술을 도입하여 단위 매개변수, 수위, 낙차, 유량 등 다양한 요소를 정밀하게 관리함으로써 발전소 운영 효율을 향상시킵니다. 예를 들어, 정낙차 압력 자동 추적 및 조절 기술을 구축하여 수차 발전기 유닛의 수자원 활용을 극대화하고 안전한 운전을 보장함으로써 낙차 최적화를 통한 발전량 최적화 및 증대라는 목표를 달성합니다. 동시에, 저수지 수위가 낮을 때는 저수지 동적 관리 시스템을 구축하여 수위 저하 속도를 늦추고, 재순환 효율을 향상시키며, 발전 용량을 효과적으로 증대시킵니다.
또한, 난산 수력 발전소의 뛰어난 설계 또한 빼놓을 수 없습니다. 이 발전소는 영구자석 수차(펠톤 미셸 수차)를 채택했는데, 이 수차는 임펠러에 물을 분사할 때 노즐의 단면적과 임펠러로 향하는 유량을 회전을 통해 조절하여 물 분사 방향과 속도를 임펠러의 회전 방향과 속도에 맞춰 발전 효율을 극대화하는 것이 특징입니다. 또한, 다점 분사 기술 및 회전부 추가 등 첨단 기술을 도입하여 발전 효율을 크게 향상시켰습니다.
마지막으로, 난산 수력 발전소는 독자적인 에너지 저장 기술을 도입했습니다. 침적 지역에는 비상 수위 배수 시설이 설치되어 있습니다. 저수 저수지를 통해 수자원을 시간대별로 구분하여 생산 및 송전 등 다양한 기능을 수행함으로써 수자원의 경제적이고 안전한 활용을 보장합니다.

전반적으로, 난산 수력 발전소가 "물 한 방울을 19번 재사용"하는 목표를 달성할 수 있었던 것은 세계 최고의 하이브리드 수력 발전 기술, 최첨단 기술 적용, 효율적인 관리 메커니즘, 탁월한 설계, 그리고 독창적인 에너지 저장 기술 등 다양한 요인 덕분입니다. 이는 수력 산업 발전에 새로운 아이디어와 모델을 제시할 뿐만 아니라, 중국 에너지 산업의 지속 가능한 발전을 위한 유익한 사례와 영감을 제공합니다.