В естественных реках вода течет сверху вниз по течению, смешавшись с осадками, и часто омывает русло реки и береговые склоны, что показывает, что в воде есть определенное количество скрытой энергии. В естественных условиях эта потенциальная энергия расходуется на размывание, проталкивание осадка и преодоление сопротивления трения. Если мы построим несколько зданий и установим необходимое оборудование, чтобы обеспечить постоянный поток воды через водяную турбину, водяная турбина будет приводиться в движение потоком воды, как ветряная мельница, которая может вращаться непрерывно, а энергия воды будет преобразовываться в механическую энергию. Когда водяная турбина заставляет генератор вращаться вместе, он может вырабатывать электричество, а энергия воды преобразуется в электрическую энергию. Это основной принцип выработки гидроэлектроэнергии. Водяные турбины и генераторы являются самым основным оборудованием для выработки гидроэлектроэнергии. Позвольте мне дать вам краткое введение в скудные знания о выработке гидроэлектроэнергии.
1. Гидроэнергетика и энергия потока воды
При проектировании гидроэлектростанции для определения масштаба электростанции необходимо знать мощность выработки электроэнергии электростанции. Согласно основным принципам гидроэнергетики нетрудно заметить, что мощность выработки электроэнергии электростанции определяется количеством работы, которую может выполнить течение. Мы называем общую работу, которую вода может выполнить за определенный промежуток времени, энергией воды, а работу, которую можно выполнить за единицу времени (секунду), называем мощностью тока. Очевидно, что чем больше мощность потока воды, тем больше мощность выработки электроэнергии электростанции. Поэтому, чтобы узнать мощность выработки электроэнергии электростанции, мы должны сначала рассчитать мощность потока воды. Мощность потока воды в реке можно рассчитать таким образом, предположив, что перепад поверхности воды на определенном участке реки равен H (метров), а объем воды H, проходящий через поперечное сечение реки за единицу времени (секунды), равен Q (кубических метров/секунду), тогда поток Мощность участка равен произведению веса воды на перепад. Очевидно, что чем выше перепад воды, тем больше расход, и тем больше мощность потока воды.
2. Мощность гидроэлектростанций
При определенном напоре и расходе электроэнергия, которую может вырабатывать гидроэлектростанция, называется выработкой гидроэнергии. Очевидно, что вырабатываемая мощность зависит от мощности потока воды через турбину. В процессе преобразования энергии воды в электрическую, вода должна преодолевать сопротивление русел рек или зданий на пути от верхнего течения к нижнему течению. Водяные турбины, генераторы и передающее оборудование также должны преодолевать множество сопротивлений во время работы. Для преодоления сопротивления необходимо совершать работу, и при этом будет расходоваться мощность потока воды, что неизбежно. Поэтому мощность потока воды, которую можно использовать для выработки электроэнергии, меньше значения, полученного по формуле, то есть выработка гидроэлектростанции должна быть равна мощности потока воды, умноженной на коэффициент меньше 1. Этот коэффициент также называется КПД гидроэлектростанции.
Удельное значение КПД гидроэлектростанции связано с величиной потерь энергии, которые происходят при протекании воды через здание и гидротурбину, передающее оборудование, генератор и т. д., чем больше потери, тем ниже КПД. На малой ГЭС сумма этих потерь составляет около 25-40% мощности потока воды. То есть, поток воды, который может выработать 100 киловатт электроэнергии, поступает на ГЭС, а генератор может выработать только 60-75 киловатт электроэнергии, поэтому КПД ГЭС эквивалентен 60~75%.
Из предыдущего введения видно, что при постоянном расходе воды на электростанции и разнице уровней воды выходная мощность электростанции зависит от КПД. Практика показала, что помимо производительности гидротурбин, генераторов и передающего оборудования, на КПД гидроэлектростанций влияют и другие факторы, такие как качество строительства зданий и монтажа оборудования, качество эксплуатации и управления, правильность проектирования гидроэлектростанции. Конечно, некоторые из этих влияющих факторов являются первичными, а некоторые — вторичными, и при определенных условиях первичные и вторичные факторы также будут трансформироваться друг в друга.
Однако, независимо от того, какой фактор является решающим, решающим фактором является то, что люди не являются объектами, машины контролируются людьми, а технология управляется мыслью. Поэтому при проектировании, строительстве и выборе оборудования гидроэлектростанций необходимо в полной мере задействовать субъективную роль человека и стремиться к совершенству в технологии, чтобы максимально минимизировать потери энергии потока воды. Это касается некоторых гидроэлектростанций, где само падение воды относительно низкое. Это особенно важно. В то же время необходимо эффективно усилить эксплуатацию и управление гидроэлектростанциями, чтобы повысить эффективность электростанций, в полной мере использовать водные ресурсы и дать возможность малым гидроэлектростанциям играть большую роль.
Время публикации: 09 июня 2021 г.
