Kā ūdens pilienu var atkārtoti izmantot 19 reizes? Raksts atklāj hidroelektroenerģijas ražošanas noslēpumus.

Kā ūdens pilienu var atkārtoti izmantot 19 reizes? Raksts atklāj hidroelektroenerģijas ražošanas noslēpumus.

Ilgu laiku hidroelektroenerģijas ražošana ir bijis svarīgs elektroenerģijas piegādes veids. Upe plūst tūkstošiem jūdžu garumā, saturot milzīgu enerģiju. Dabiskās ūdens enerģijas pārstrādi un izmantošanu elektrībā sauc par hidroelektroenerģijas ražošanu. Hidroelektroenerģijas ražošanas process faktiski ir enerģijas pārveidošanas process.
1. Kas ir sūknēšanas uzglabāšanas elektrostacija?
Sūknēšanas elektrostacijas pašlaik ir tehnoloģiski visattīstītākā un stabilākā lielas ietilpības enerģijas uzkrāšanas metode. Izbūvējot vai izmantojot esošos divus rezervuārus, veidojas kritums, un zemas slodzes periodos no energosistēmas pārpalikusī elektroenerģija tiek sūknēta uz augstākām vietām uzglabāšanai. Maksimālās slodzes periodos elektroenerģija tiek ražota, atbrīvojot ūdeni, kas pazīstams kā “super enerģijas banka”.
Hidroelektrostacijas ir iekārtas, kas izmanto ūdens plūsmas kinētisko enerģiju elektroenerģijas ražošanai. Tās parasti tiek būvētas pie lieliem upju kritumiem, izmantojot aizsprostus, lai pārtvertu ūdens plūsmu un izveidotu rezervuārus, kas pēc tam, izmantojot ūdens turbīnas un ģeneratorus, pārveido ūdens enerģiju elektrībā.
Tomēr vienas hidroelektrostacijas elektroenerģijas ražošanas efektivitāte nav augsta, jo pēc ūdens izplūšanas caur hidroelektrostaciju joprojām ir daudz kinētiskās enerģijas, kas netiek izmantota. Ja vairākas hidroelektrostacijas var savienot virknē, veidojot kaskādes sistēmu, ūdens pilienu var aktivizēt vairākas reizes dažādos augstumos, tādējādi uzlabojot elektroenerģijas ražošanas efektivitāti.

Kādas ir hidroelektrostaciju priekšrocības bez elektroenerģijas ražošanas? Patiesībā hidroelektrostaciju būvniecībai ir arī būtiska ietekme uz vietējo ekonomisko un sociālo attīstību.
No vienas puses, hidroelektrostaciju būvniecība var veicināt vietējās infrastruktūras būvniecību un rūpniecības attīstību. Hidroelektrostaciju būvniecībai nepieciešams liels darbaspēka, materiālo resursu un finanšu ieguldījumu apjoms, kas nodrošina vietējās nodarbinātības iespējas un tirgus pieprasījumu, veicina saistīto rūpniecības ķēžu attīstību un palielina vietējos fiskālos ieņēmumus. Piemēram, Vudongdes hidroelektrostacijas projekta kopējās investīcijas ir aptuveni 120 miljardi juaņu, kas var veicināt reģionālas saistītās investīcijas no 100 līdz 125 miljardiem juaņu. Būvniecības periodā vidējais nodarbinātības pieaugums gadā ir aptuveni 70 000 cilvēku, veidojot jaunu vietējās ekonomikas izaugsmes virzītājspēku.
No otras puses, hidroelektrostaciju būvniecība var uzlabot vietējo ekoloģisko vidi un cilvēku labklājību. Hidroelektrostaciju būvniecībai ne tikai jāievēro stingri vides standarti, bet arī jāveic ekoloģiskā atjaunošana un aizsardzība, jāaudzē un jāievieš retas zivis, jāuzlabo upju ainavas un jāveicina bioloģiskā daudzveidība. Piemēram, kopš Vudongdes hidroelektrostacijas izveides ir izlaisti vairāk nekā 780 000 retu zivju mazuļu, piemēram, šķeltvēdera zivs, baltā bruņurupuča, garā tievā loča un asara karpas. Turklāt hidroelektrostaciju būvniecība prasa arī imigrantu pārvietošanu un izmitināšanu, kas nodrošina labākus dzīves apstākļus un attīstības iespējas vietējiem iedzīvotājiem. Piemēram, Cjaodzjas apgabalā atrodas Baihetanas hidroelektrostacija, kas ietver 48 563 cilvēku pārvietošanu un izmitināšanu. Cjaodzjas apgabals ir pārveidojis izmitināšanas zonu par modernu urbanizācijas izmitināšanas zonu, uzlabojis infrastruktūru un sabiedrisko pakalpojumu objektus, kā arī uzlabojis imigrantu iedzīvotāju dzīves kvalitāti un laimi.
Hidroelektrostacija ir ne tikai elektrostacija, bet arī ieguvumu nesoša spēkstacija. Tā ne tikai nodrošina tīru enerģiju valstij, bet arī veicina zaļo attīstību vietējā teritorijā. Šī ir abpusēji izdevīga situācija, kas ir pelnījusi mūsu atzinību un mācīšanos.

2. Hidroelektroenerģijas ražošanas pamatveidi
Visbiežāk izmantotās koncentrētas ūdens nomešanas metodes ietver dambju būvniecību, ūdens novadīšanu vai abu kombināciju.

Uzbūvēt aizsprostu upes posmā ar lielu kritumu, izveidot rezervuāru ūdens uzkrāšanai un ūdens līmeņa paaugstināšanai, uzstādīt ūdens turbīnu ārpus aizsprosta, un ūdens no rezervuāra plūst caur ūdens padeves kanālu (novirzes kanālu) uz ūdens turbīnu aizsprosta apakšējā daļā. Ūdens darbina turbīnu, lai tā grieztos un darbinātu ģeneratoru elektroenerģijas ražošanai, un pēc tam plūst caur atplūdes kanālu uz lejteci. Tādā veidā tiek uzbūvēts aizsprosts un rezervuārs elektroenerģijas ražošanai.
Sakarā ar lielo ūdens līmeņa starpību starp rezervuāra ūdens virsmu dambja iekšpusē un hidrauliskās turbīnas izplūdes virsmu ārpus dambja, lielu ūdens daudzumu rezervuārā var izmantot darbam, izmantojot lielu potenciālo enerģiju, kas var sasniegt augstu ūdens resursu izmantošanas līmeni. Hidroelektrostaciju, kas izveidota, izmantojot koncentrēta krituma metodi dambja būvniecībā, sauc par dambja tipa hidroelektrostaciju, kas galvenokārt sastāv no dambja tipa hidroelektrostacijām un upes gultnes tipa hidroelektrostacijām.
Izveidot rezervuāru ūdens uzkrāšanai un ūdens līmeņa paaugstināšanai upes augštecē, uzstādīt ūdens turbīnu lejtecē un novirzīt ūdeni no augšteces rezervuāra uz lejteces ūdens turbīnu caur novirzīšanas kanālu. Ūdens plūsma darbina turbīnu, kas darbina ģeneratoru elektroenerģijas ražošanai, un pēc tam caur apakšējo kanālu ūdens nonāk upes lejtecē. Novirzes kanāls būs garāks un ies cauri kalnam, kas ir ūdens novirzīšanas un elektroenerģijas ražošanas veids.
Sakarā ar lielo ūdens līmeņa starpību H0 starp augšējo rezervuāra virsmu un lejpus esošās turbīnas izplūdes virsmu, liels ūdens daudzums rezervuārā darbojas, izmantojot lielu potenciālo enerģiju, kas var sasniegt augstu ūdens resursu izmantošanas efektivitāti. Hidroelektrostacijas, kas izmanto koncentrētu ūdens spiediena novirzīšanas metodi, sauc par novirzīšanas tipa hidroelektrostacijām, galvenokārt ietverot spiediena novirzīšanas tipa hidroelektrostacijas un bezspiediena novirzīšanas tipa hidroelektrostacijas.

3. Kā panākt, lai "ūdens piliens tiktu izmantots 19 reizes atkārtoti"?
Ir saprotams, ka Nanšanas hidroelektrostacija tika oficiāli pabeigta un nodota ekspluatācijā 2019. gada 30. oktobrī, un tā atrodas Jaņjuaņas apgabala un Butuo apgabala krustojumā, Lianšanas I autonomajā prefektūrā, Sičuaņas provincē. Hidroelektrostacijas kopējā uzstādītā jauda ir 102 000 megavatu, un tas ir hidroelektroenerģijas projekts, kas visaptveroši izmanto dabiskos ūdens resursus, vēja enerģiju un saules enerģiju. Un vispievilcīgākais ir tas, ka šī hidroelektrostacija ne tikai ražo elektroenerģiju, bet arī ar tehnoloģiskiem līdzekļiem sasniedz maksimālu ūdens resursu efektivitāti. Tā atkārtoti izmanto vienu ūdens pilienu 19 reizes, radot papildu 34,1 miljardu kilovatstundu elektroenerģijas, radot vairākus brīnumus hidroenerģijas ražošanas jomā.
Pirmkārt, Nanshanas hidroelektrostacija izmanto pasaulē vadošo hibrīdo hidroenerģijas ražošanas tehnoloģiju, kas vispusīgi izmanto dabiskos ūdens resursus, vēja enerģiju un saules enerģiju, un ar tehnoloģisko līdzekļu palīdzību panāk sistemātisku optimizāciju un sadarbību, tādējādi panākot ilgtspējīgu attīstību.
Otrkārt, hidroelektrostacijā tiek ieviestas tādas jaunākās tehnoloģijas kā lielo datu analīze, mākslīgais intelekts un lietu internets, lai precīzi pārvaldītu dažādus aspektus, piemēram, iekārtas parametrus, ūdens līmeni, spiedienu un ūdens plūsmu, lai uzlabotu hidroelektrostacijas darbības efektivitāti. Piemēram, izveidojot nemainīga spiediena automātiskās izsekošanas un regulēšanas tehnoloģiju, ūdens turbīnu ģeneratora bloks maksimāli palielina ūdens resursu izmantošanu, vienlaikus nodrošinot drošu darbību, sasniedzot mērķi optimizēt un palielināt enerģijas ražošanu, optimizējot spiedienu. Vienlaikus, kad rezervuāra ūdens līmenis ir zems, hidroelektrostacijas izveido dinamisku rezervuāra pārvaldības sistēmu, lai palēninātu ūdens līmeņa pazemināšanās ātrumu, uzlabotu pārstrādes efektivitāti un efektīvi palielinātu enerģijas ražošanas jaudu.
Turklāt neaizstājama ir arī Nanshan hidroelektrostacijas lieliskā konstrukcija. Tajā tiek izmantota PM ūdens turbīna (Pelton Michel turbīna), ko raksturo fakts, ka, izsmidzinot ūdeni uz lāpstiņriteņa, sprauslas šķērsgriezuma laukumu un plūsmas ātrumu lāpstiņriteņa virzienā var regulēt ar rotāciju, lai ūdens izsmidzināšanas virziens un ātrums atbilstu lāpstiņriteņa griešanās virzienam un ātrumam, maksimāli palielinot enerģijas ražošanas efektivitāti. Turklāt ir ieviestas tādas progresīvas tehnoloģijas kā daudzpunktu ūdens izsmidzināšanas tehnoloģija un rotējošu sekciju pievienošana, kas ievērojami uzlabo enerģijas ražošanas efektivitāti.
Visbeidzot, Nanšanas hidroelektrostacija izmanto arī ekskluzīvu enerģijas uzkrāšanas tehnoloģiju. Ūdens nogulsnēšanas zonā ir pievienotas avārijas ūdens līmeņa drenāžas iekārtas. Izmantojot ūdens uzkrāšanas rezervuāru, ūdens resursus var sadalīt dažādos laika periodos, sasniedzot vairākas funkcijas, piemēram, ūdens ražošanu un elektroenerģijas pārvadi, kā arī nodrošinot ūdens resursu ekonomisku un drošu izmantošanu.

Kopumā iemesls, kāpēc Nanshanas hidroelektrostacija ir sasniegusi mērķi "atkārtoti izmantot 19 reizes ūdens pilienu", ir saistīts ar dažādiem faktoriem, tostarp pasaulē vadošo hibrīdo hidroenerģijas ražošanas tehnoloģiju, modernāko tehnoloģiju pielietošanu, efektīviem pārvaldības mehānismiem, izcilu dizainu un unikālu enerģijas uzkrāšanas tehnoloģiju. Tas ne tikai rada jaunas idejas un modeļus hidroenerģijas nozares attīstībai, bet arī nodrošina noderīgas demonstrācijas un iedvesmu Ķīnas enerģētikas nozares ilgtspējīgai attīstībai.