Hydro-elektriciteit, als hernieuwbare, milieuvriendelijke en schone energiebron, wordt al lange tijd gewaardeerd. Tegenwoordig worden grote en middelgrote waterkrachtcentrales wereldwijd veelvuldig gebruikt en zijn de technologieën voor hernieuwbare energie relatief volwassen. De Drie Kloven-waterkrachtcentrale in China is bijvoorbeeld de grootste waterkrachtcentrale ter wereld. Grote en middelgrote waterkrachtcentrales hebben echter ook veel negatieve gevolgen voor het milieu, zoals dammen die de natuurlijke stroming van rivieren belemmeren, de afvoer van sediment blokkeren en het ecosysteem veranderen. De bouw van waterkrachtcentrales vereist bovendien grootschalige overstroming van land, wat leidt tot een grote toestroom van migranten.
Als nieuwe energiebron heeft kleinschalige waterkracht een veel kleinere impact op het milieu en wordt daarom steeds meer gewaardeerd. Kleinschalige waterkrachtcentrales zijn, net als grote en middelgrote waterkrachtcentrales, waterkrachtcentrales. Met "kleinschalige waterkracht" worden doorgaans waterkrachtcentrales of -systemen met een zeer klein geïnstalleerd vermogen bedoeld, dat varieert afhankelijk van de nationale omstandigheden van elk land.
In China verwijst "kleine waterkracht" naar waterkrachtcentrales en de bijbehorende lokale elektriciteitsnetten met een geïnstalleerd vermogen van 25 MW of minder, die worden gefinancierd en beheerd door lokale, collectieve of individuele entiteiten. Kleine waterkracht is een vorm van koolstofvrije, schone energie, die geen problemen met uitputting van grondstoffen kent en geen milieuvervuiling veroorzaakt. Het is een onmisbaar onderdeel van China's strategie voor duurzame ontwikkeling.
De ontwikkeling van hernieuwbare energiebronnen, zoals kleinschalige waterkrachtcentrales, afgestemd op de lokale omstandigheden en de omzetting van waterkrachtbronnen in hoogwaardige elektriciteit, heeft een belangrijke rol gespeeld in het waarborgen van de nationale economische en sociale ontwikkeling, het verbeteren van de levenskwaliteit van de bevolking, het oplossen van het probleem van elektriciteitsverbruik in gebieden zonder elektriciteit en met stroomtekorten, het bevorderen van rivierbeheer, ecologische verbetering, milieubescherming en lokale sociaaleconomische ontwikkeling.
China beschikt over overvloedige reserves aan kleinschalige waterkrachtcentrales, met een theoretisch geschatte reserve van 150 miljoen kW en een potentieel geïnstalleerd vermogen van meer dan 70.000 MW. Het is een onvermijdelijke keuze om kleinschalige waterkrachtcentrales krachtig te ontwikkelen om de energiestructuur te verbeteren in het kader van koolstofarme milieubescherming, energiebesparing, emissiereductie en duurzame ontwikkeling. Volgens het plan van het Ministerie van Waterbronnen zal China tegen 2020 10 provincies met kleinschalige waterkrachtcentrales bouwen met een geïnstalleerd vermogen van meer dan 5 miljoen kW, 100 grote bases voor kleinschalige waterkrachtcentrales met een geïnstalleerd vermogen van meer dan 200.000 kW en 300 districten met kleinschalige waterkrachtcentrales met een geïnstalleerd vermogen van meer dan 100.000 kW. Tegen 2023 zal de kleinschalige waterkrachtproductie, zoals gepland door het Ministerie van Waterbronnen, niet alleen de doelstelling voor 2020 bereiken, maar ook verder worden ontwikkeld.
Een waterkrachtcentrale is een energieopwekkingssysteem dat waterenergie omzet in elektriciteit door middel van een waterturbine. De waterturbinegenerator is het kernonderdeel voor de energieomzetting in kleine waterkrachtcentrales. Het energieomzettingsproces van een waterkrachtgenerator bestaat uit twee fasen.
De eerste fase zet de potentiële energie van het water om in mechanische energie voor de waterturbine. De potentiële energie van een waterstroom verschilt op verschillende hoogtes en in verschillende terreinen. Wanneer de waterstroom vanaf een hoger punt de turbine op een lager punt raakt, wordt de potentiële energie die door het hoogteverschil in het water wordt gegenereerd, omgezet in mechanische energie voor de turbine.
In de tweede fase wordt de mechanische energie van de waterturbine eerst omgezet in elektrische energie, die vervolgens via de transmissielijnen van het elektriciteitsnet naar de elektrische apparatuur wordt getransporteerd. Nadat de waterstroom de turbine heeft beïnvloed, drijft deze de coaxiaal aangesloten generator aan. De roterende rotor van de generator brengt het excitatiemagnetisch veld in beweging, en de statorwikkeling van de generator snijdt de excitatiemagnetische veldlijnen door om een geïnduceerde elektromotorische kracht op te wekken. Enerzijds levert dit elektrische energie, anderzijds genereert het een elektromagnetisch remkoppel in de tegenovergestelde richting van de rotatie op de rotor. De waterstroom blijft de waterturbine continu beïnvloeden, en het rotatiekoppel dat de waterturbine van de waterstroom verkrijgt, overwint het elektromagnetische remkoppel dat in de generatorrotor wordt opgewekt. Wanneer beide in evenwicht zijn, zal de waterturbine-eenheid met een constante snelheid werken om stabiel elektriciteit op te wekken en de energieomzetting te voltooien.
Een waterkrachtcentrale is een belangrijk energieomzettingsapparaat dat de potentiële energie van water omzet in elektrische energie. Het bestaat doorgaans uit een waterturbine, generator, snelheidsregelaar, bekrachtigingssysteem, koelsysteem en besturingsapparatuur voor de energiecentrale. Hieronder volgt een korte introductie van de typen en functies van de belangrijkste onderdelen in een typische waterkrachtcentrale:
1) Waterturbine. Er zijn twee veelgebruikte typen waterturbines: impuls- en reactieturbines.
2) Generator. De meeste generatoren maken gebruik van elektrisch bekrachtigde synchrone generatoren.
3) Bekrachtigingssysteem. Omdat generatoren over het algemeen elektrisch bekrachtigde synchrone generatoren zijn, is het noodzakelijk om het DC-bekrachtigingssysteem te regelen om de spanning, het actieve en reactieve vermogen van de elektrische energie te reguleren en zo de kwaliteit van de geproduceerde elektrische energie te verbeteren.
4) Snelheidsregelings- en besturingsinrichting (inclusief snelheidsregelaar en oliedrukregelaar). De regelaar wordt gebruikt om de snelheid van de waterturbine te regelen, zodat de frequentie van de opgewekte elektrische energie voldoet aan de eisen van de stroomvoorziening.
5) Koelsysteem. Kleine waterkrachtgeneratoren maken voornamelijk gebruik van luchtkoeling, waarbij een ventilatiesysteem helpt om warmte af te voeren en het oppervlak van de stator, rotor en ijzeren kern van de generator te koelen.
6) Reminrichting. Hydraulische generatoren met een nominaal vermogen dat een bepaalde waarde overschrijdt, zijn uitgerust met reminrichtingen.
7) Besturingsapparatuur van energiecentrales. De meeste besturingsapparatuur van energiecentrales maakt gebruik van computergestuurde digitale besturing om functies te realiseren zoals netaansluiting, frequentie- en spanningsregeling, arbeidsfactorregeling, beveiliging en communicatie met waterkrachtcentrales.
Kleine waterkrachtcentrales kunnen, afhankelijk van de methode van geconcentreerde waterhoogte, worden onderverdeeld in omleidingscentrales, damcentrales en hybride centrales. De meeste kleine waterkrachtcentrales in China zijn relatief economische omleidingscentrales.
De kenmerken van kleinschalige waterkrachtcentrales zijn de kleine schaal van de bouw van de centrales, de eenvoudige engineering, de gemakkelijke aanschaf van apparatuur en het feit dat de elektriciteit in principe voor eigen gebruik bestemd is, zonder dat er elektriciteit naar verafgelegen locaties hoeft te worden getransporteerd. Het elektriciteitsnet van kleinschalige waterkrachtcentrales heeft een kleine capaciteit en de opwekkingscapaciteit is eveneens beperkt. De afwijzing van kleinschalige waterkrachtcentrales is sterk lokaal en massaal van aard.
Als schone energiebron heeft kleinschalige waterkracht bijgedragen aan de bouw van socialistische nieuwe energiedorpen in China. Wij zijn ervan overtuigd dat de combinatie van kleinschalige waterkracht en energieopslagtechnologie de ontwikkeling van kleinschalige waterkracht in de toekomst nog aantrekkelijker zal maken!
Geplaatst op: 11 december 2023
