Generowanie energii wodnej jako odnawialne, wolne od zanieczyszczeń i czyste źródło energii jest od dawna cenione przez ludzi. Obecnie duże i średnie elektrownie wodne są szeroko stosowane i są stosunkowo dojrzałymi technologiami energii odnawialnej na całym świecie. Na przykład elektrownia wodna Three Gorges w Chinach jest największą elektrownią wodną na świecie. Jednak duże i średnie elektrownie wodne mają wiele negatywnych skutków dla środowiska, takich jak tamy blokujące swobodny przepływ naturalnych rzek, blokujące odprowadzanie osadów i zmieniające środowisko ekosystemu; Budowa elektrowni wodnych wymaga również rozległego zalania terenu, co skutkuje dużą liczbą imigrantów.
Jako nowe źródło energii, mała energia wodna ma znacznie mniejszy wpływ na środowisko ekologiczne, dlatego jest coraz bardziej ceniona przez ludzi. Małe elektrownie wodne, podobnie jak duże i średnie elektrownie wodne, są elektrowniami wodnymi. Powszechnie określane jako „mała energia wodna” odnosi się do elektrowni wodnych lub elektrowni wodnych i systemów energetycznych o bardzo małej mocy zainstalowanej, a ich moc zainstalowana różni się w zależności od warunków krajowych każdego kraju.
W Chinach „mała energia wodna” odnosi się do elektrowni wodnych i wspierających lokalne sieci energetyczne o zainstalowanej mocy 25 MW lub mniejszej, które są finansowane i obsługiwane przez lokalne, zbiorowe lub indywidualne podmioty. Mała energia wodna należy do czystej energii bezemisyjnej, która nie ma problemu wyczerpywania się zasobów i nie powoduje zanieczyszczenia środowiska. Jest niezbędnym elementem wdrażania strategii zrównoważonego rozwoju w Chinach.
Rozwój odnawialnych źródeł energii, takich jak małe elektrownie wodne, dostosowany do lokalnych warunków oraz przekształcanie zasobów hydroenergetycznych w energię elektryczną wysokiej jakości odegrało ważną rolę w zapewnieniu krajowego rozwoju gospodarczego i społecznego, poprawie jakości życia ludzi, rozwiązaniu problemu zużycia energii elektrycznej na obszarach bez prądu i niedoborów energii, promowaniu zarządzania rzekami, poprawy ekologii, ochrony środowiska i lokalnego rozwoju społeczno-gospodarczego.
Chiny mają obfite rezerwy zasobów małej energetyki wodnej, z teoretyczną szacowaną rezerwą 150 milionów kW i potencjalną zainstalowaną mocą ponad 70000 MW do rozwoju. Nieuniknionym wyborem jest energiczny rozwój małej energetyki wodnej w celu poprawy struktury energetycznej w kontekście ochrony środowiska niskoemisyjnego, oszczędzania energii i redukcji emisji oraz zrównoważonego rozwoju. Zgodnie z planem Ministerstwa Zasobów Wodnych, do 2020 r. Chiny zbudują 10 prowincji małej energetyki wodnej o zainstalowanej mocy ponad 5 milionów kW, 100 dużych baz małej energetyki wodnej o zainstalowanej mocy ponad 200000 kW i 300 powiatów małej energetyki wodnej o zainstalowanej mocy ponad 100000 kW. Do 2023 r., zgodnie z planem Ministerstwa Zasobów Wodnych, mała generacja hydroenergetyczna nie tylko osiągnie cel na 2020 r., ale także będzie miała większy rozwój na tej podstawie.
Elektrownia wodna to system wytwarzania energii, który zamienia energię wody na energię elektryczną za pomocą turbiny wodnej, a turbina wodna to główne urządzenie do konwersji energii w małych systemach hydroenergetycznych. Proces konwersji energii w hydroelektrycznym zestawie generatora jest podzielony na dwa etapy.
Pierwszy etap zamienia energię potencjalną wody na energię mechaniczną turbiny wodnej. Przepływ wody ma różną energię potencjalną na różnych wysokościach i terenach. Gdy przepływ wody z wyższej pozycji uderza w turbinę w niższej pozycji, energia potencjalna generowana przez zmianę poziomu wody jest zamieniana na energię mechaniczną turbiny.
W drugim etapie energia mechaniczna turbiny wodnej jest najpierw przekształcana w energię elektryczną, która jest następnie przesyłana do urządzeń elektrycznych za pośrednictwem linii przesyłowych sieci energetycznej. Po uderzeniu w przepływ wody turbina wodna napędza współosiowo podłączony generator do obrotu. Obracający się wirnik generatora napędza pole magnetyczne wzbudzenia do obrotu, a uzwojenie stojana generatora przecina linie pola magnetycznego wzbudzenia, aby wytworzyć indukowaną siłę elektromotoryczną. Z jednej strony wytwarza energię elektryczną, a z drugiej strony generuje elektromagnetyczny moment hamujący w przeciwnym kierunku obrotu na wirniku. Przepływ wody stale oddziałuje na urządzenie turbiny wodnej, a moment obrotowy uzyskany przez turbinę wodną z przepływu wody pokonuje elektromagnetyczny moment hamujący generowany w wirniku generatora. Gdy oba osiągną równowagę, jednostka turbiny wodnej będzie pracować ze stałą prędkością, aby stabilnie generować energię elektryczną i zakończyć konwersję energii.
Hydroelektryczny zestaw generatorowy to ważne urządzenie do konwersji energii, które zamienia energię potencjalną wody na energię elektryczną. Zazwyczaj składa się z turbiny wodnej, generatora, regulatora prędkości, układu wzbudzania, układu chłodzenia i sprzętu sterującego elektrownią. Krótkie wprowadzenie do typów i funkcji głównego sprzętu w typowym hydroelektrycznym zestawie generatorowym przedstawia się następująco:
1) Turbina wodna. Istnieją dwa powszechnie stosowane typy turbin wodnych: impulsowe i reaktywne.
2) Generator. Większość generatorów wykorzystuje elektrycznie wzbudzone generatory synchroniczne.
3) Układ wzbudzenia. Ze względu na fakt, że generatory są na ogół elektrycznie wzbudzonymi generatorami synchronicznymi, konieczne jest sterowanie układem wzbudzenia DC w celu uzyskania regulacji napięcia, regulacji mocy czynnej i biernej energii elektrycznej, w celu poprawy jakości wyjściowej energii elektrycznej.
4) Urządzenie do regulacji i kontroli prędkości (w tym regulator prędkości i urządzenie do pomiaru ciśnienia oleju). Regulator służy do regulacji prędkości turbiny wodnej, tak aby częstotliwość wyjściowej energii elektrycznej spełniała wymagania zasilania.
5) Układ chłodzenia. Małe generatory wodne wykorzystują głównie chłodzenie powietrzne, wykorzystując układ wentylacyjny, który pomaga rozproszyć ciepło i schłodzić powierzchnię stojana, wirnika i rdzenia żelaznego generatora.
6) Urządzenie hamulcowe. Generatory hydrauliczne o mocy znamionowej przekraczającej określoną wartość są wyposażone w urządzenia hamulcowe.
7) Sprzęt sterujący elektrownią. Większość sprzętu sterującego elektrownią przyjmuje sterowanie cyfrowe komputerowe w celu realizacji funkcji takich jak podłączenie do sieci, regulacja częstotliwości, regulacja napięcia, regulacja współczynnika mocy, ochrona i komunikacja w zakresie wytwarzania energii wodnej.
Małe elektrownie wodne można podzielić na typ dywersyjny, typ zapory i typ hybrydowy w oparciu o metodę skoncentrowanego ciśnienia. Większość małych elektrowni wodnych w Chinach to stosunkowo ekonomiczne małe elektrownie wodne typu dywersyjnego.
Cechy małej elektrowni wodnej to skala budowy małej stacji, prosta inżynieria, łatwe pozyskiwanie sprzętu i zasadniczo samowystarczalność, bez przesyłania energii elektrycznej do miejsc oddalonych od stacji; Mała sieć energetyczna elektrowni wodnych ma małą pojemność, a zdolność wytwarzania energii elektrycznej jest również mała. Odrzucenie małej elektrowni wodnej ma silne cechy lokalne i masowe.
Jako czyste źródło energii, mała energia wodna przyczyniła się do budowy socjalistycznych nowych wiosek energetycznych w Chinach. Wierzymy, że połączenie małej energii wodnej i technologii magazynowania energii sprawi, że rozwój małej energii wodnej stanie się w przyszłości bardziej przyciągający wzrok!
Czas publikacji: 11-12-2023
