1、 Gambaran keseluruhan penjanaan kuasa hidro
Penjanaan kuasa hidroelektrik adalah untuk menukar tenaga air sungai semula jadi kepada tenaga elektrik untuk digunakan oleh orang ramai. Sumber tenaga yang digunakan oleh stesen janakuasa adalah pelbagai, seperti tenaga suria, kuasa air sungai, dan kuasa angin yang dihasilkan oleh aliran udara. Kos penjanaan kuasa hidro menggunakan kuasa hidro adalah murah, dan pembinaan stesen kuasa hidro juga boleh digabungkan dengan usaha penyenggaraan air yang lain. China kaya dengan sumber air dan mempunyai keadaan yang sangat baik. Tenaga hidro memainkan peranan penting dalam pembinaan ekonomi negara.
Paras air hulu sungai lebih tinggi daripada paras air hilirnya. Kerana perbezaan paras air sungai, tenaga air dijana. Tenaga ini dipanggil tenaga keupayaan atau tenaga keupayaan. Perbezaan antara ketinggian permukaan air sungai dipanggil drop, juga dipanggil perbezaan aras air atau kepala. Penurunan ini adalah syarat asas untuk kuasa hidraulik. Selain itu, saiz kuasa air juga bergantung kepada saiz aliran air di sungai, yang merupakan satu lagi keadaan asas yang sama pentingnya dengan penurunan. Kedua-dua penurunan dan pelepasan secara langsung mempengaruhi saiz kuasa hidraulik; Semakin besar kejatuhan air, semakin besar kuasa hidraulik; Jika penurunan dan isipadu air agak kecil, keluaran stesen janakuasa hidro akan menjadi lebih kecil.
Penurunan biasanya dinyatakan dalam meter. Kecerunan permukaan air ialah nisbah kejatuhan dan jarak, yang boleh menunjukkan tahap kepekatan penurunan. Sekiranya penurunannya agak tertumpu, penggunaan kuasa air adalah lebih mudah. Penurunan yang digunakan oleh stesen janakuasa hidro ialah perbezaan antara permukaan air hulu stesen janakuasa hidro dan permukaan air hilir selepas melalui turbin hidraulik.
Aliran ialah jumlah air yang mengalir melalui sungai dalam satu unit masa, dinyatakan dalam meter padu sesaat. Satu meter padu air ialah satu tan. Aliran sungai berubah pada bila-bila masa dan di mana-mana, jadi apabila kita bercakap tentang aliran, kita mesti menerangkan masa tempat tertentu di mana ia mengalir. Aliran berubah dengan ketara mengikut masa. Secara amnya, sungai di China mempunyai aliran besar pada musim panas, musim luruh dan musim hujan, tetapi aliran kecil pada musim sejuk dan musim bunga. Aliran berbeza dari bulan ke hari, dan isipadu air berbeza dari tahun ke tahun. Aliran sungai am agak kecil di hulu; Apabila anak sungai berkumpul, aliran hiliran meningkat secara beransur-ansur. Oleh itu, walaupun penurunan hulu tertumpu, alirannya kecil; Walaupun aliran hiliran besar, penurunannya agak tersebar. Oleh itu, ia selalunya paling menjimatkan untuk menggunakan kuasa air di bahagian tengah sungai.
Mengetahui penurunan dan aliran yang digunakan oleh stesen janakuasa hidro, outputnya boleh dikira dengan formula berikut:
N= GQH
Dalam formula, N - output, unit: kW, juga dipanggil kuasa;
Q - aliran, dalam meter padu sesaat;
H - Turun, dalam meter;
G=9.8, ialah pecutan graviti, dalam Newton/kg
Kuasa teori dikira mengikut formula di atas, dan tiada kerugian ditolak. Malah, dalam proses penjanaan kuasa hidro, turbin air, peralatan penghantaran, penjana, dan lain-lain mempunyai kehilangan kuasa yang tidak dapat dielakkan. Oleh itu, kuasa teori harus didiskaunkan, iaitu, kuasa sebenar yang boleh kita gunakan hendaklah didarabkan dengan pekali kecekapan (simbol: K).
Kuasa penjana yang direka bentuk di stesen janakuasa hidro dipanggil kuasa undian, dan kuasa sebenar dipanggil kuasa sebenar. Dalam proses transformasi tenaga, tidak dapat dielakkan untuk kehilangan sedikit tenaga. Dalam proses penjanaan kuasa hidro, terdapat terutamanya kehilangan turbin hidraulik dan penjana (termasuk kehilangan saluran paip). Di stesen janakuasa mikro hidro luar bandar, pelbagai kerugian menyumbang 40~50% daripada jumlah kuasa teori, jadi keluaran stesen janakuasa hidro hanya boleh menggunakan 50~60% daripada kuasa teori, iaitu kecekapan adalah kira-kira 0.5~0.60 (termasuk kecekapan turbin 0.70~0.85, kecekapan peralatan penghantaran dan paip~0.9085~0.90. 0.80~0.85). Oleh itu, kuasa sebenar (output) stesen janakuasa hidro boleh dikira seperti berikut:
K – kecekapan stesen kuasa hidro, (0.5~0.6) diterima pakai untuk pengiraan kasar stesen kuasa hidro mikro; Formula di atas boleh dipermudahkan sebagai:
N=(0.5 ～ 0.6) Kuasa sebenar QHG=kecekapan × aliran × Jatuh × sembilan mata lapan
Penggunaan tenaga hidro adalah menggunakan air untuk menggerakkan sejenis jentera, yang dipanggil turbin air. Sebagai contoh, kincir air purba di China adalah turbin air yang sangat mudah. Pelbagai turbin hidraulik yang digunakan sekarang disesuaikan dengan pelbagai keadaan hidraulik tertentu, supaya ia boleh berputar dengan lebih berkesan dan menukar tenaga air kepada tenaga mekanikal. Mesin lain, penjana, disambungkan ke turbin air untuk membuat pemutar penjana berputar dengan turbin air, dan kemudian elektrik boleh dijana. Penjana boleh dibahagikan kepada dua bahagian: bahagian yang berputar bersama-sama dengan turbin hidraulik dan bahagian tetap penjana. Bahagian yang berputar bersama-sama dengan turbin hidraulik dipanggil pemutar penjana, dan terdapat banyak kutub magnet di sekeliling pemutar; Bulatan di sekeliling pemutar adalah bahagian tetap penjana, yang dipanggil pemegun penjana. Stator dibalut dengan banyak gegelung kuprum. Apabila banyak kutub magnet rotor berputar di tengah-tengah gegelung tembaga stator, arus akan dijana pada wayar tembaga, dan penjana adalah untuk menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik.
Tenaga elektrik yang dijana oleh stesen janakuasa diubah daripada pelbagai peralatan elektrik kepada tenaga mekanikal (motor atau motor), tenaga cahaya (lampu elektrik), tenaga haba (relau elektrik), dll.
2、 Komposisi stesen janakuasa hidro
Stesen kuasa hidro terdiri daripada struktur hidraulik, peralatan mekanikal dan peralatan elektrik.
（1） Struktur hidraulik
Ia termasuk empangan (empangan), pintu masuk, saluran (atau terowong), forebay (atau tangki pengawal selia), penstock, rumah kuasa dan tailrace, dsb.
Bina bendung (empangan) di sungai untuk menyekat sungai, menaikkan permukaan air dan membentuk takungan. Dengan cara ini, titisan pekat terbentuk dari permukaan air takungan di empangan (empangan) ke permukaan air sungai di bawah empangan, dan kemudian air dimasukkan ke dalam stesen janakuasa hidro melalui paip air atau terowong. Di alur sungai yang curam, penggunaan saluran lencongan juga boleh membentuk penurunan. Sebagai contoh, titisan sungai semula jadi ialah 10 meter setiap kilometer. Jika saluran dibuka di hujung atas bahagian sungai ini untuk memasukkan air, saluran itu akan digali di sepanjang sungai, dan kecerunan saluran akan rata. Jika kejatuhan saluran hanya 1 meter setiap kilometer, air akan mengalir 5 kilometer di saluran, dan air akan jatuh hanya 5 meter, manakala air akan turun 50 meter selepas berjalan 5 kilometer di sungai semula jadi. Pada masa ini, air dalam saluran itu dibawa kembali ke rumah kuasa di tepi sungai dengan paip air atau terowong, dan terdapat penurunan pekat 45m yang boleh digunakan untuk menjana elektrik.
Stesen kuasa hidro yang menggunakan saluran lencongan, terowong atau paip air (seperti paip plastik, paip keluli, paip konkrit, dll.) untuk membentuk titisan pekat dipanggil stesen kuasa hidro jenis saluran lencongan, yang merupakan susun atur tipikal stesen kuasa hidro.
（2） Peralatan mekanikal dan elektrik
Sebagai tambahan kepada kerja-kerja hidraulik di atas (bendung, terusan, forebay, penstock dan powerhouse), stesen kuasa hidro juga memerlukan peralatan berikut:
(1) Peralatan mekanikal
Terdapat turbin hidraulik, gabenor, injap pintu, peralatan penghantaran dan peralatan bukan penjanaan kuasa.
(2) Peralatan elektrik
Terdapat penjana, panel kawalan pengedaran, transformer, talian penghantaran, dll.
Walau bagaimanapun, tidak semua stesen janakuasa hidro kecil mempunyai struktur hidraulik dan peralatan mekanikal dan elektrik di atas. Jika stesen janakuasa hidro kepala rendah dengan kepala air kurang daripada 6 meter secara amnya menggunakan cara saluran lencongan dan ruang lencongan saluran terbuka, tidak akan ada forebay dan penstock. Stesen janakuasa dengan julat bekalan kuasa kecil dan jarak penghantaran pendek menggunakan penghantaran terus tanpa pengubah. Stesen janakuasa hidro dengan takungan tidak perlu membina empangan. Salur masuk air dalam diterima pakai, dan paip dalam (atau terowong) dan alur limpah empangan tidak diperlukan untuk menggunakan struktur hidraulik seperti empang, pintu masuk, saluran dan forebay.
Untuk membina stesen janakuasa hidro, tinjauan dan reka bentuk yang teliti perlu dijalankan terlebih dahulu. Terdapat tiga peringkat reka bentuk dalam reka bentuk: reka bentuk awal, reka bentuk teknikal dan butiran pembinaan. Untuk melakukan kerja yang baik dalam reka bentuk, kita mesti terlebih dahulu menjalankan tinjauan menyeluruh, iaitu, memahami sepenuhnya keadaan semula jadi dan ekonomi tempatan — iaitu topografi, geologi, hidrologi, modal, dll. Ketepatan dan kebolehpercayaan reka bentuk hanya boleh dijamin selepas menguasai keadaan ini dan menganalisisnya.
Komponen stesen janakuasa hidro kecil mempunyai pelbagai bentuk mengikut jenis stesen janakuasa hidro yang berbeza.
3、 Tinjauan topografi
Kualiti tinjauan topografi mempunyai pengaruh yang besar terhadap susun atur projek dan anggaran kuantiti.
Penerokaan geologi (pemahaman keadaan geologi) memerlukan bukan sahaja pemahaman umum dan penyelidikan mengenai geologi lembangan dan geologi tepi sungai, tetapi juga memahami sama ada asas bilik mesin adalah pepejal, yang secara langsung menjejaskan keselamatan stesen janakuasa itu sendiri. Apabila benteng dengan isipadu takungan tertentu dimusnahkan, ia bukan sahaja akan merosakkan stesen janakuasa hidro itu sendiri, tetapi juga menyebabkan kerugian besar nyawa dan harta benda di hilir. Oleh itu, pemilihan geologi forebay secara amnya diletakkan di tempat pertama.
4. Hidrometri
Bagi stesen janakuasa hidro, data hidrologi yang paling penting ialah rekod paras air sungai, aliran, kepekatan sedimen, ais, data meteorologi dan data tinjauan banjir. Saiz aliran sungai menjejaskan susun atur alur limpah stesen janakuasa hidro, dan keterukan banjir dipandang remeh, yang akan membawa kepada kemusnahan empangan; Sedimen yang dibawa oleh sungai boleh mengisi takungan dengan cepat dalam kes yang paling teruk. Sebagai contoh, aliran masuk ke dalam saluran akan menyebabkan kelodak saluran, dan sedimen kasar akan melalui turbin hidraulik dan menyebabkan kehausan turbin hidraulik. Oleh itu, pembinaan stesen janakuasa hidro mestilah mempunyai data hidrologi yang mencukupi.
Oleh itu, sebelum membuat keputusan untuk membina stesen janakuasa hidro, adalah perlu untuk menyiasat dan mengkaji hala tuju pembangunan ekonomi dan permintaan masa depan bagi tenaga elektrik di kawasan bekalan kuasa. Pada masa yang sama, menganggarkan keadaan sumber kuasa lain di kawasan pembangunan. Hanya selepas mengkaji dan menganalisis keadaan di atas barulah kita boleh memutuskan sama ada stesen janakuasa hidro perlu dibina dan berapa besar skala pembinaan sepatutnya.
Secara amnya, tujuan tinjauan kuasa hidro adalah untuk menyediakan data asas yang tepat dan boleh dipercayai yang diperlukan untuk reka bentuk dan pembinaan stesen janakuasa hidro.
5、 Keadaan umum tapak stesen terpilih
Syarat umum untuk memilih tapak stesen boleh diterangkan dalam empat aspek berikut:
（1） Tapak stesen yang dipilih hendaklah dapat menggunakan tenaga air yang paling menjimatkan dan mematuhi prinsip penjimatan kos, iaitu selepas stesen janakuasa siap, kos minimum akan dibelanjakan dan kuasa maksimum akan dijana. Secara amnya, ia boleh diukur dengan menganggarkan hasil tahunan daripada penjanaan kuasa dan pelaburan dalam pembinaan stesen untuk melihat berapa lama modal yang dilaburkan boleh dipulihkan. Walau bagaimanapun, disebabkan keadaan hidrologi dan topografi yang berbeza dan permintaan kuasa yang berbeza, kos dan pelaburan tidak seharusnya dihadkan oleh nilai tertentu.
（2） Tapak stesen yang dipilih harus mempunyai keadaan topografi, geologi dan hidrologi yang unggul, dan boleh dilakukan dalam reka bentuk dan pembinaan. Pembinaan stesen janakuasa hidro kecil hendaklah mematuhi prinsip "bahan tempatan" sejauh mungkin dari segi bahan binaan.
（3） Tapak stesen yang dipilih hendaklah sehampir mungkin dengan kawasan bekalan kuasa dan pemprosesan untuk mengurangkan pelaburan dalam peralatan penghantaran dan kehilangan kuasa.
（4） Apabila memilih tapak stesen, struktur hidraulik sedia ada hendaklah digunakan sebaik mungkin. Sebagai contoh, titisan air boleh digunakan untuk membina stesen janakuasa hidro di saluran pengairan, atau stesen janakuasa hidro boleh dibina berhampiran takungan pengairan untuk menjana elektrik menggunakan aliran pengairan, dan lain-lain. Oleh kerana stesen janakuasa hidro ini boleh mematuhi prinsip penjanaan elektrik apabila terdapat air, kepentingan ekonominya lebih jelas.
Masa siaran: 25-Okt-2022
