수력 발전은 재생 가능하고 오염이 없으며 깨끗한 에너지원으로서 오랫동안 사람들의 가치를 인정받아 왔습니다. 오늘날 전 세계적으로 중대형 수력 발전소가 널리 사용되고 있으며, 재생 에너지 기술도 비교적 성숙되어 있습니다. 예를 들어, 중국의 싼샤 수력 발전소는 세계 최대 규모의 수력 발전소입니다. 그러나 중대형 수력 발전소는 댐이 자연 하천의 원활한 흐름을 막고, 퇴적물 배출을 막으며, 생태계 환경을 변화시키는 등 환경에 여러 가지 부정적인 영향을 미칩니다. 또한, 수력 발전소 건설은 광범위한 토지 침수를 초래하여 많은 이주민을 발생시킵니다.
새로운 에너지원으로서 소수력 발전은 생태 환경에 미치는 영향이 훨씬 적어 사람들의 가치가 점점 더 높아지고 있습니다. 소규모 수력 발전소는 대형 및 중형 수력 발전소와 마찬가지로 수력 발전소입니다. 일반적으로 "소수력 발전"이라고 하는 것은 설비 용량이 매우 작은 수력 발전소 또는 수력 발전소 및 전력 시스템을 의미하며, 설비 용량은 각국의 국가 여건에 따라 다릅니다.
중국에서 "소수력 발전"이란 설비 용량 25MW 이하의 수력 발전소와 지역 지원 전력망을 의미하며, 지역, 집단 또는 개인이 자금을 조달하고 운영합니다. 소수력 발전은 자원 고갈 문제가 없고 환경 오염을 유발하지 않는 무탄소 청정 에너지에 속하며, 중국의 지속가능한 발전 전략 실행에 필수적인 요소입니다.
소수력 발전 등 재생에너지를 지역 실정에 맞게 개발하고 수력자원을 고품질의 전기로 전환하는 것은 국가 경제사회 발전 보장, 국민 삶의 질 향상, 전력 미공급 지역의 전력 소비 문제 해결, 하천 관리, 생태 개선, 환경 보호, 지역 사회경제 발전에 중요한 역할을 담당하고 있습니다.
중국은 풍부한 소수력 자원 매장량을 보유하고 있으며, 이론적 추정 매장량은 1억 5천만 kW이고, 잠재적 설비 용량은 7만 MW가 넘습니다. 저탄소 환경 보호, 에너지 절약 및 배출 감소, 그리고 지속 가능한 발전이라는 맥락에서 에너지 구조를 개선하기 위해 소수력 발전을 적극적으로 개발하는 것은 불가피한 선택입니다. 중국 수자원부의 계획에 따르면, 중국은 2020년까지 설비 용량 500만 kW 이상의 소수력 발전 성(省) 10개, 설비 용량 20만 kW 이상의 대규모 소수력 발전 기지 100개, 설비 용량 10만 kW 이상의 소수력 발전 현(縣) 300개를 건설할 예정입니다. 수자원부의 계획에 따라 2023년까지 소수력 발전은 2020년 목표를 달성할 뿐만 아니라 이를 기반으로 더욱 발전할 것입니다.
수력 발전소는 수차를 통해 물 에너지를 전기로 변환하는 발전 시스템이며, 수차 발전기는 소규모 수력 발전 시스템에서 에너지 변환을 달성하는 핵심 장치입니다. 수력 발전기의 에너지 변환 과정은 두 단계로 나뉩니다.
첫 번째 단계는 물의 위치 에너지를 수차의 기계적 에너지로 변환합니다. 물의 흐름은 고도와 지형에 따라 다른 위치 에너지를 갖습니다. 높은 위치에서 흘러내린 물이 낮은 위치에 있는 터빈에 충돌하면, 수위 변화로 생성된 위치 에너지가 터빈의 기계적 에너지로 변환됩니다.
두 번째 단계에서는 수차의 기계적 에너지가 먼저 전기 에너지로 변환된 후, 전력망의 송전선을 통해 전기 설비로 전달됩니다. 수차는 물의 흐름에 의해 충격을 받은 후, 동축으로 연결된 발전기를 회전시킵니다. 회전하는 발전기 회전자는 여자 자기장을 구동하여 회전하고, 발전기의 고정자 권선은 여자 자기장 선을 절단하여 유도 기전력을 발생시킵니다. 한편으로는 전기 에너지를 출력하고, 다른 한편으로는 회전자에 회전 방향과 반대 방향으로 전자기 제동 토크를 발생시킵니다. 물의 흐름은 수차 장치에 지속적으로 충격을 주고, 수차가 물의 흐름으로부터 얻은 회전 토크는 발전기 회전자에서 발생하는 전자기 제동 토크를 극복합니다. 두 가지가 평형에 도달하면 수차 장치는 일정한 속도로 작동하여 안정적으로 전기를 생산하고 에너지 변환을 완료합니다.
수력 발전기 세트는 물의 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하는 중요한 에너지 변환 장치입니다. 일반적으로 수차, 발전기, 속도 제어기, 여자 시스템, 냉각 시스템, 그리고 발전소 제어 장비로 구성됩니다. 일반적인 수력 발전기 세트의 주요 장비의 종류와 기능에 대한 간략한 소개는 다음과 같습니다.
1) 수차. 일반적으로 사용되는 수차에는 충동형과 무효형, 두 가지 유형이 있습니다.
2) 발전기. 대부분의 발전기는 전기적으로 여자되는 동기 발전기를 사용합니다.
3) 여자 시스템. 발전기는 일반적으로 전기적으로 여자되는 동기 발전기이므로, 출력 전기 에너지의 품질을 향상시키기 위해서는 전압 조정, 유효 및 무효 전력 조정을 달성하기 위해 직류 여자 시스템을 제어해야 합니다.
4) 속도 조절 및 제어 장치(속도 조절기 및 유압 장치 포함). 조속기는 수차의 속도를 조절하여 출력 전기 에너지의 주파수가 전력 공급 요건을 충족하도록 하는 데 사용됩니다.
5) 냉각 시스템. 소형 수력 발전기는 주로 공기 냉각 방식을 사용하는데, 환기 시스템을 통해 열을 발산하고 발전기의 고정자, 회전자, 철심 표면을 냉각합니다.
6) 제동 장치. 정격 용량이 일정 값을 초과하는 유압 발전기에는 제동 장치가 장착되어 있습니다.
7) 발전소 제어 장비. 대부분의 발전소 제어 장비는 수력 발전의 계통 연계, 주파수 조정, 전압 조정, 역률 조정, 보호 및 통신 등의 기능을 수행하기 위해 컴퓨터 디지털 제어를 채택합니다.
소수력 발전은 집중 낙차 방식에 따라 전환형, 댐형, 그리고 혼합형으로 구분할 수 있습니다. 중국 소수력 발전소 대부분은 비교적 경제적인 전환형 소수력 발전소입니다.
소수력 발전의 특징은 발전소 건설 규모가 작고, 설계가 간단하며, 장비 조달이 용이하고, 발전소에서 멀리 떨어진 곳으로 전기를 송전하지 않고도 자체적으로 사용할 수 있다는 것입니다. 소수력 발전망은 용량이 작고 발전량도 작습니다. 소수력 발전의 거부는 지역적, 대중적 특성이 강합니다.
깨끗한 에너지원으로서 소수력 발전은 중국의 사회주의 신에너지 마을 건설에 기여해 왔습니다. 소수력 발전과 에너지 저장 기술의 결합은 앞으로 소수력 발전의 발전을 더욱 눈부시게 할 것이라고 확신합니다!
게시 시간: 2023년 12월 11일
