Vannkraftproduksjon, som en fornybar, forurensningsfri og ren energikilde, har lenge vært verdsatt av folk. I dag er store og mellomstore vannkraftverk mye brukt og relativt modne fornybare energiteknologier over hele verden. For eksempel er Three Gorges vannkraftverk i Kina det største vannkraftverket i verden. Store og mellomstore vannkraftverk har imidlertid mange negative miljøpåvirkninger, som demninger som blokkerer jevn strøm av naturlige elver, blokkerer utslipp av sedimenter og endrer økosystemmiljøet. Byggingen av vannkraftverk krever også omfattende oversvømmelse av land, noe som resulterer i et stort antall innvandrere.
Som en ny energikilde har liten vannkraft en mye mindre innvirkning på det økologiske miljøet, og blir derfor stadig mer verdsatt av folk. Små vannkraftverk, i likhet med store og mellomstore vannkraftverk, er begge vannkraftverk. Det som ofte refereres til som «liten vannkraft» refererer til vannkraftverk eller vannkraftverk og kraftsystemer med svært liten installert kapasitet, og deres installerte kapasitet varierer avhengig av de nasjonale forholdene i hvert land.
I Kina refererer «småvannkraft» til vannkraftverk og støttende lokale kraftnett med en installert kapasitet på 25 MW eller mindre, som finansieres og drives av lokale, kollektive eller individuelle enheter. Småvannkraft tilhører ikke-karbon ren energi, som ikke har problemet med ressursuttømming og ikke forårsaker forurensning av miljøet. Det er en uunnværlig del av Kinas implementering av bærekraftig utviklingsstrategi.
Utvikling av fornybar energi, som småskala vannkraft, i henhold til lokale forhold og omdannelse av vannkraftressurser til høykvalitetselektrisitet har spilt en viktig rolle i å sikre nasjonal økonomisk og sosial utvikling, forbedre folks livskvalitet, løse problemet med strømforbruk i områder uten strøm- og strømmangel, fremme elveforvaltning, økologisk forbedring, miljøvern og lokal sosioøkonomisk utvikling.
Kina har rikelig med reserver av små vannkraftressurser, med en teoretisk estimert reserve på 150 millioner kW og en potensiell installert kapasitet på over 70 000 MW for utvikling. Det er et uunngåelig valg å kraftig utvikle små vannkraftverk for å forbedre energistrukturen i sammenheng med lavkarbon miljøvern, energisparing og utslippsreduksjon, og bærekraftig utvikling. I henhold til planen fra Vannressursdepartementet skal Kina innen 2020 bygge 10 små vannkraftprovinser med en installert kapasitet på over 5 millioner kW, 100 store små vannkraftbaser med en installert kapasitet på over 200 000 kW, og 300 små vannkraftfylker med en installert kapasitet på over 100 000 kW. Innen 2023, som planlagt av Vannressursdepartementet, vil små vannkraftproduksjon ikke bare nå 2020-målet, men også ha større utvikling på dette grunnlaget.
Et vannkraftverk er et kraftproduksjonssystem som omdanner vannenergi til elektrisitet gjennom en vannturbin, og vannturbingeneratorsettet er kjerneenheten for å oppnå energiomforming i små vannkraftsystemer. Energiomformingsprosessen til et vannkraftgeneratorsett er delt inn i to trinn.
Det første trinnet omdanner vannets potensielle energi til vannturbinens mekaniske energi. Vannstrømmen har ulik potensiell energi i forskjellige høyder og terreng. Når vannstrømmen fra en høyere posisjon treffer turbinen i en lavere posisjon, omdannes den potensielle energien som genereres av vannstandsendringen til turbinens mekaniske energi.
I det andre trinnet omdannes vannturbinens mekaniske energi først til elektrisk energi, som deretter overføres til det elektriske utstyret gjennom kraftnettets overføringslinjer. Etter å ha blitt påvirket av vannstrømmen, driver vannturbinen den koaksialtilkoblede generatoren til å rotere. Den roterende generatorrotoren driver det eksiterende magnetfeltet til å rotere, og statorviklingen på generatoren kutter de eksiterende magnetfeltlinjene for å generere indusert elektromotorisk kraft. På den ene siden avgir den elektrisk energi, og på den andre siden genererer den et elektromagnetisk bremsemoment i motsatt rotasjonsretning på rotoren. Vannstrømmen påvirker kontinuerlig vannturbinenheten, og rotasjonsmomentet som vannturbinen oppnår fra vannstrømmen overvinner det elektromagnetiske bremsemomentet som genereres i generatorrotoren. Når de to når likevekt, vil vannturbinenheten operere med konstant hastighet for å stabilt generere elektrisitet og fullføre energiomformingen.
Et vannkraftgeneratorsett er en viktig energiomformingsenhet som omdanner vannets potensielle energi til elektrisk energi. Det består vanligvis av en vannturbin, generator, hastighetsregulator, eksitasjonssystem, kjølesystem og kraftverkskontrollutstyr. En kort introduksjon til typene og funksjonene til hovedutstyret i et typisk vannkraftgeneratorsett er som følger:
1) Vannturbin. Det finnes to vanlige typer vannturbiner: impulsturbiner og reaktive turbiner.
2) Generator. De fleste generatorer bruker elektrisk eksiterte synkrongeneratorer.
3) Eksitasjonssystem. Fordi generatorer generelt er elektrisk eksiterte synkrongeneratorer, er det nødvendig å kontrollere likestrømseksitasjonssystemet for å oppnå spenningsregulering, aktiv og reaktiv effektregulering av elektrisk energi, for å forbedre kvaliteten på den utgående elektriske energien.
4) Hastighetsregulerings- og kontrollenhet (inkludert hastighetsregulator og oljetrykksenhet). Regulatoren brukes til å regulere hastigheten på vannturbinen, slik at frekvensen på den utgående elektriske energien oppfyller strømforsyningskravene.
5) Kjølesystem. Små vannkraftgeneratorer bruker hovedsakelig luftkjøling, og bruker et ventilasjonssystem for å avlede varme og kjøle ned overflaten på generatorens stator, rotor og jernkjerne.
6) Bremseanordning. Hydrauliske generatorer med nominell kapasitet som overstiger en viss verdi er utstyrt med bremseanordninger.
7) Kontrollutstyr for kraftverk. Mesteparten av kontrollutstyret for kraftverk bruker digital datastyring for å oppnå funksjoner som netttilkobling, frekvensregulering, spenningsregulering, effektfaktorregulering, beskyttelse og kommunikasjon for vannkraftproduksjon.
Små vannkraftverk kan deles inn i avledningstype, demningstype og hybridtype basert på metoden med konsentrert fallhøyde. De fleste små vannkraftverk i Kina er relativt økonomiske små vannkraftverk av avledningstype.
Kjennetegnene ved småskala vannkraftproduksjon er liten konstruksjon, enkel prosjektering, enkel anskaffelse av utstyr og i utgangspunktet selvbruk, uten å overføre strøm til steder langt unna stasjonen. Det lille vannkraftnettet har liten kapasitet, og kraftproduksjonskapasiteten er også liten. Avvisningen av småskala vannkraft har sterke lokale og massemessige egenskaper.
Som en ren energikilde har småvannkraft bidratt til byggingen av sosialistiske nye energilandsbyer i Kina. Vi tror at kombinasjonen av småvannkraft og energilagringsteknologi vil gjøre utviklingen av småvannkraft mer iøynefallende i fremtiden!
Publisert: 11. desember 2023
