재생 가능하고 오염이 없으며 깨끗한 에너지원인 수력 발전은 오랫동안 사람들의 높은 평가를 받아왔습니다. 오늘날 대규모 및 중규모 수력 발전소는 전 세계적으로 널리 사용되고 있으며, 비교적 성숙한 재생 에너지 기술로 자리 잡았습니다. 예를 들어, 중국의 싼샤댐 수력 발전소는 세계 최대 규모의 수력 발전소입니다. 그러나 대규모 및 중규모 수력 발전소는 댐 건설로 인해 자연 하천의 원활한 흐름이 차단되고, 퇴적물 배출이 막히며, 생태계가 변화하는 등 환경에 많은 부정적인 영향을 미칩니다. 또한 수력 발전소 건설에는 광범위한 토지 수몰이 수반되어 많은 이주민을 발생시키기도 합니다.
새로운 에너지원으로서 소규모 수력 발전은 생태 환경에 미치는 영향이 훨씬 적기 때문에 점점 더 많은 사람들의 관심을 받고 있습니다. 소규모 수력 발전소는 대규모 및 중규모 수력 발전소와 마찬가지로 수력 발전소의 일종입니다. 일반적으로 "소규모 수력 발전"이라고 하는 것은 설치 용량이 매우 작은 수력 발전소 또는 수력 발전 설비를 의미하며, 설치 용량은 각 국가의 상황에 따라 다릅니다.
중국에서 "소규모 수력 발전"이란 설치 용량이 25MW 이하인 수력 발전소와 이를 지원하는 지역 전력망을 의미하며, 지방 자치 단체, 단체 또는 개인이 자금을 조달하고 운영합니다. 소규모 수력 발전은 탄소 배출이 없는 청정 에너지로, 자원 고갈 문제나 환경 오염을 유발하지 않습니다. 이는 중국의 지속 가능한 발전 전략 이행에 필수적인 요소입니다.
지역 여건에 맞춰 소규모 수력 발전과 같은 재생에너지를 개발하고 수력 자원을 고품질 전기로 전환하는 것은 국가 경제 및 사회 발전, 국민 삶의 질 향상, 전기가 공급되지 않는 지역의 전력 소비 문제 해결, 하천 관리, 생태 개선, 환경 보호 및 지역 사회 경제 발전에 중요한 역할을 해왔습니다.
중국은 풍부한 소규모 수력 자원을 보유하고 있으며, 이론상 매장량은 1억 5천만 kW에 달하고 개발 가능 설비 용량은 7만 MW가 넘습니다. 저탄소 환경 보호, 에너지 절약 및 배출량 감축, 지속 가능한 발전이라는 맥락에서 에너지 구조를 개선하기 위해서는 소규모 수력 발전을 적극적으로 개발하는 것이 필수적입니다. 수자원부 계획에 따르면, 중국은 2020년까지 설비 용량 500만 kW 이상의 소규모 수력 발전 성(省) 10곳, 설비 용량 20만 kW 이상의 대형 소규모 수력 발전 기지 100곳, 설비 용량 10만 kW 이상의 소규모 수력 발전 현(縣) 300곳을 건설할 예정입니다. 수자원부의 계획대로라면 2023년까지 소규모 수력 발전은 2020년 목표를 달성할 뿐만 아니라 이를 기반으로 더욱 발전할 것입니다.
수력 발전소는 수력 터빈을 통해 물의 에너지를 전기로 변환하는 발전 시스템이며, 수력 터빈 발전기 세트는 소규모 수력 발전 시스템에서 에너지 변환을 구현하는 핵심 장치입니다. 수력 발전기 세트의 에너지 변환 과정은 두 단계로 나뉩니다.
첫 번째 단계는 물의 위치 에너지를 수력 터빈의 기계 에너지로 변환하는 것입니다. 물의 흐름은 고도와 지형에 따라 서로 다른 위치 에너지를 가집니다. 높은 곳에서 흘러내린 물이 낮은 곳에 있는 터빈에 부딪히면, 수위 변화로 인해 발생한 위치 에너지가 터빈의 기계 에너지로 변환됩니다.
두 번째 단계에서는 수력 터빈의 기계적 에너지가 먼저 전기 에너지로 변환된 후, 전력망의 송전선을 통해 전기 장비로 전달됩니다. 수력 터빈은 물의 흐름에 의해 회전하면서 동축으로 연결된 발전기를 회전시킵니다. 회전하는 발전기 회전자는 여자 자기장을 회전시키고, 발전기 고정자 권선은 여자 자기장 선을 끊어 유도 기전력을 발생시킵니다. 이 기전력은 전기 에너지를 출력하는 동시에 회전자의 회전 방향과 반대 방향으로 전자기 제동 토크를 발생시킵니다. 물의 흐름은 수력 터빈 장치에 지속적으로 충격을 가하고, 수력 터빈이 물의 흐름으로부터 얻는 회전 토크는 발전기 회전자에 발생하는 전자기 제동 토크를 극복합니다. 이 두 힘이 평형을 이루면 수력 터빈 장치는 일정한 속도로 안정적으로 작동하여 전기를 생산하고 에너지 변환을 완료합니다.
수력 발전기는 물의 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하는 중요한 에너지 변환 장치입니다. 일반적으로 수력 터빈, 발전기, 속도 제어기, 여자 시스템, 냉각 시스템 및 발전소 제어 장비로 구성됩니다. 일반적인 수력 발전기의 주요 장비 종류와 기능에 대한 간략한 소개는 다음과 같습니다.
1) 수력 터빈. 수력 터빈에는 일반적으로 사용되는 충격식과 반응식 두 가지 유형이 있습니다.
2) 발전기. 대부분의 발전기는 전기적으로 여자되는 동기 발전기를 사용합니다.
3) 여자 시스템. 발전기는 일반적으로 직류 여자 동기 발전기이므로 출력 전력의 품질을 향상시키기 위해 전압 조정, 유효 전력 및 무효 전력 조정을 위해 직류 여자 시스템을 제어해야 합니다.
4) 속도 조절 및 제어 장치(속도 조절기 및 유압 장치 포함). 속도 조절기는 수력 터빈의 속도를 조절하여 출력 전기 에너지의 주파수가 전력 공급 요구 사항을 충족하도록 합니다.
5) 냉각 시스템. 소형 수력 발전기는 주로 공랭식 냉각 방식을 사용하며, 환기 시스템을 통해 열을 발산하고 발전기의 고정자, 회전자 및 철심 표면을 냉각합니다.
6) 제동 장치. 정격 용량이 특정 값을 초과하는 유압 발전기는 제동 장치를 갖추고 있습니다.
7) 발전소 제어 장비. 대부분의 발전소 제어 장비는 수력 발전의 계통 연계, 주파수 조절, 전압 조절, 역률 조절, 보호 및 통신과 같은 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 디지털 제어 방식을 채택합니다.
소규모 수력 발전은 낙차 집중 방식에 따라 도수로형, 댐형, 혼합형으로 나눌 수 있다. 중국의 소규모 수력 발전소 대부분은 비교적 경제적인 도수로형 소규모 수력 발전소이다.
소규모 수력 발전의 특징은 발전소 건설 규모가 작고, 공학적으로 간단하며, 장비 조달이 용이하고, 기본적으로 자급자족이 가능하여 발전소에서 멀리 떨어진 곳으로 전력을 송전할 필요가 없다는 점입니다. 소규모 수력 발전으로 구성된 전력망은 용량이 작고, 발전 용량 또한 작습니다. 따라서 소규모 수력 발전에 대한 거부감은 지역적이고 집단적인 특성을 강하게 드러냅니다.
청정에너지원인 소규모 수력발전은 중국의 사회주의 신에너지 마을 건설에 기여해 왔습니다. 우리는 소규모 수력발전과 에너지 저장 기술의 결합이 앞으로 소규모 수력발전의 발전을 더욱 주목할 만한 것으로 만들 것이라고 믿습니다!
게시 시간: 2023년 12월 11일
