A geração de energia hidrelétrica, como fonte de energia renovável, limpa e não poluente, é valorizada há muito tempo. Atualmente, usinas hidrelétricas de grande e médio porte são amplamente utilizadas e possuem tecnologias de energia renovável relativamente maduras em todo o mundo. Por exemplo, a Usina Hidrelétrica das Três Gargantas, na China, é a maior usina hidrelétrica do mundo. No entanto, usinas hidrelétricas de grande e médio porte têm muitos impactos negativos no meio ambiente, como barragens que bloqueiam o fluxo suave dos rios naturais, bloqueiam a descarga de sedimentos e alteram o ecossistema. A construção de usinas hidrelétricas também exige extensas inundações de terras, resultando em um grande número de imigrantes.
Como uma nova fonte de energia, a pequena hidrelétrica tem um impacto muito menor no meio ambiente e, portanto, está sendo cada vez mais valorizada pela população. Pequenas usinas hidrelétricas, assim como usinas hidrelétricas de grande e médio porte, são usinas hidrelétricas. O termo "pequena hidrelétrica" refere-se a usinas hidrelétricas ou usinas hidrelétricas e sistemas de energia com capacidade instalada muito pequena, e sua capacidade instalada varia de acordo com as condições nacionais de cada país.
Na China, "pequenas hidrelétricas" refere-se a usinas hidrelétricas e redes elétricas locais de apoio com capacidade instalada de 25 MW ou menos, financiadas e operadas por entidades locais, coletivas ou individuais. Pequenas hidrelétricas pertencem à energia limpa sem emissão de carbono, que não apresenta o problema de esgotamento de recursos e não causa poluição ao meio ambiente. É um componente indispensável da implementação da estratégia de desenvolvimento sustentável da China.
O desenvolvimento de energia renovável, como pequenas hidrelétricas, de acordo com as condições locais e a transformação de recursos hidrelétricos em eletricidade de alta qualidade têm desempenhado um papel importante para garantir o desenvolvimento econômico e social nacional, melhorando a qualidade de vida da população, resolvendo o problema do consumo de eletricidade em áreas sem escassez de eletricidade e energia, promovendo a governança fluvial, a melhoria ecológica, a proteção ambiental e o desenvolvimento socioeconômico local.
A China possui abundantes reservas de recursos de pequenas hidrelétricas, com uma reserva teórica estimada de 150 milhões de kW e uma capacidade instalada potencial de mais de 70.000 MW para desenvolvimento. É uma escolha inevitável desenvolver vigorosamente pequenas hidrelétricas para melhorar a estrutura energética no contexto da proteção ambiental de baixo carbono, conservação de energia e redução de emissões, e desenvolvimento sustentável. De acordo com o plano do Ministério de Recursos Hídricos, até 2020, a China construirá 10 províncias de pequenas hidrelétricas com uma capacidade instalada de mais de 5 milhões de kW, 100 grandes bases de pequenas hidrelétricas com uma capacidade instalada de mais de 200.000 kW e 300 condados de pequenas hidrelétricas com uma capacidade instalada de mais de 100.000 kW. Até 2023, conforme planejado pelo Ministério de Recursos Hídricos, a geração de pequenas hidrelétricas não só atingirá a meta de 2020, mas também terá maior desenvolvimento nessa base.
Uma usina hidrelétrica é um sistema de geração de energia que converte energia hídrica em eletricidade por meio de uma turbina hidráulica, e o grupo gerador de turbina hidráulica é o principal dispositivo para a conversão de energia em pequenos sistemas hidrelétricos. O processo de conversão de energia de um grupo gerador hidrelétrico é dividido em duas etapas.
O primeiro estágio converte a energia potencial da água em energia mecânica da turbina hidráulica. O fluxo de água tem energia potencial diferente em diferentes altitudes e terrenos. Quando o fluxo de água de uma posição mais alta impacta a turbina em uma posição mais baixa, a energia potencial gerada pela mudança do nível da água é convertida em energia mecânica da turbina.
No segundo estágio, a energia mecânica da turbina hidráulica é primeiramente convertida em energia elétrica, que é então transmitida aos equipamentos elétricos através das linhas de transmissão da rede elétrica. Após ser impactada pelo fluxo de água, a turbina hidráulica aciona o gerador conectado coaxialmente para girar. O rotor do gerador rotativo aciona o campo magnético de excitação para girar, e o enrolamento do estator do gerador corta as linhas do campo magnético de excitação para gerar força eletromotriz induzida. Por um lado, ele emite energia elétrica e, por outro lado, gera um torque de frenagem eletromagnético na direção oposta à rotação no rotor. O fluxo de água impacta continuamente o dispositivo da turbina hidráulica, e o torque rotacional obtido pela turbina hidráulica a partir do fluxo de água supera o torque de frenagem eletromagnético gerado no rotor do gerador. Quando os dois atingem o equilíbrio, a unidade da turbina hidráulica opera a uma velocidade constante para gerar eletricidade de forma estável e completar a conversão de energia.
Um grupo gerador hidrelétrico é um importante dispositivo de conversão de energia que converte a energia potencial da água em energia elétrica. Geralmente, consiste em uma turbina hidráulica, um gerador, um controlador de velocidade, um sistema de excitação, um sistema de refrigeração e equipamentos de controle da usina. Uma breve introdução aos tipos e funções dos principais equipamentos de um grupo gerador hidrelétrico típico é a seguinte:
1) Turbina hidráulica. Existem dois tipos comuns de turbina hidráulica: de impulso e reativa.
2) Gerador. A maioria dos geradores utiliza geradores síncronos eletricamente excitados.
3) Sistema de excitação. Como os geradores são geralmente geradores síncronos eletricamente excitados, é necessário controlar o sistema de excitação CC para obter a regulação da tensão e a regulação da potência ativa e reativa da energia elétrica, a fim de melhorar a qualidade da energia elétrica de saída.
4) Dispositivo de regulação e controle de velocidade (incluindo regulador de velocidade e dispositivo de pressão de óleo). O regulador é usado para regular a velocidade da turbina hidráulica, de modo que a frequência da energia elétrica de saída atenda aos requisitos de fornecimento de energia.
5) Sistema de refrigeração. Geradores hidrelétricos de pequeno porte utilizam principalmente refrigeração a ar, utilizando um sistema de ventilação para ajudar a dissipar o calor e resfriar a superfície do estator, rotor e núcleo de ferro do gerador.
6) Dispositivo de frenagem. Geradores hidráulicos com capacidade nominal superior a um determinado valor são equipados com dispositivos de frenagem.
7) Equipamentos de controle de usinas. A maioria dos equipamentos de controle de usinas utiliza controle digital computadorizado para realizar funções como conexão à rede, regulação de frequência, regulação de tensão, regulação do fator de potência, proteção e comunicação da geração de energia hidrelétrica.
As pequenas hidrelétricas podem ser divididas em tipo desvio, tipo barragem e tipo híbrido, com base no método de carga concentrada. A maioria das pequenas hidrelétricas na China são pequenas hidrelétricas do tipo desvio relativamente econômicas.
As características da geração de energia hidrelétrica de pequeno porte são a construção em pequena escala, a engenharia simples, a fácil aquisição de equipamentos e o uso basicamente próprio, sem a necessidade de transmissão de eletricidade para locais distantes da usina. A rede elétrica de pequenas hidrelétricas tem capacidade pequena, e a capacidade de geração de energia também é pequena. A rejeição de pequenas hidrelétricas tem fortes características locais e de massa.
Como fonte de energia limpa, a pequena hidrelétrica contribuiu para a construção de novas vilas energéticas socialistas na China. Acreditamos que a combinação de pequenas hidrelétricas e tecnologia de armazenamento de energia tornará o desenvolvimento da pequena hidrelétrica ainda mais atraente no futuro!
Data de publicação: 11 de dezembro de 2023
