1. Преглед производње хидроенергије
Производња хидроелектрана служи за претварање енергије воде природних река у електричну енергију коју људи користе. Извори енергије које користе електране су разноврсни, као што су соларна енергија, енергија воде река и енергија ветра генерисана протоком ваздуха. Трошкови производње хидроенергије помоћу хидроелектрана су јефтини, а изградња хидроелектрана може се комбиновати и са другим подухватима заштите воде. Кина је богата водним ресурсима и има одличне услове. Хидроенергија игра важну улогу у изградњи националне економије.
Узводни ниво воде реке је виши од низводног. Због разлике између нивоа воде у реци, генерише се енергија воде. Ова енергија се назива потенцијална енергија или потенцијална енергија. Разлика између висине површине воде у реци назива се пад, такође се назива разлика нивоа воде или притисак. Овај пад је основни услов за хидрауличну снагу. Поред тога, величина снаге воде такође зависи од величине протока воде у реци, што је још један основни услов, једнако важан као и пад. И пад и проток директно утичу на величину хидрауличне снаге; што је већи пад воде, већа је хидраулична снага; ако су пад и запремина воде релативно мали, излаз хидроелектране ће бити мањи.
Пад се генерално изражава у метрима. Градијент површине воде је однос пада и растојања, што може указивати на степен концентрације пада. Ако је пад релативно концентрисан, коришћење водене снаге је погодније. Пад који користи хидроелектрана је разлика између узводне површине воде хидроелектране и низводне површине воде након проласка кроз хидрауличну турбину.
Проток је количина воде која протиче кроз реку у јединици времена, изражена у кубним метрима у секунди. Кубни метар воде је једна тона. Проток реке се мења у било ком тренутку и било где, па када говоримо о протоку, морамо објаснити време одређеног места где она тече. Проток се значајно мења током времена. Генерално, реке у Кини имају велики проток лети, јесени и кишној сезони, али мали проток зими и пролећу. Проток варира од месеца до дана, а запремина воде варира из године у годину. Проток општих река је релативно мали у узводном току; Како се притоке спајају, низводни проток постепено се повећава. Стога, иако је пад узводно концентрисан, проток је мали; иако је низводни проток велики, пад је релативно распршен. Стога је често најекономичније користити хидроенергију у средњем току реке.
Знајући пад и проток који користи хидроелектрана, њена производња се може израчунати следећом формулом:
N= GQH
У формули, N – излаз, јединица: kW, такође се назива снага;
Q — проток, у кубним метрима у секунди;
H — Пад, у метрима;
G=9,8 је убрзање гравитације, у Њутн/кг
Теоретска снага се израчунава према горњој формули и не одузимају се губици. Заправо, у процесу производње хидроенергије, водне турбине, преносна опрема, генератори итд. неизбежно имају губитке снаге. Стога, теоријску снагу треба одузети, односно стварну снагу коју можемо да користимо треба помножити са коефицијентом корисног дејства (симбол: K).
Пројектована снага генератора у хидроелектрани назива се номинална снага, а стварна снага се назива стварна снага. У процесу трансформације енергије, неизбежно је да се изгуби део енергије. У процесу производње хидроенергије, углавном постоје губици хидрауличних турбина и генератора (укључујући губитке у цевоводима). У руралним микро хидроелектранама, различити губици чине 40~50% укупне теоријске снаге, тако да излаз хидроелектрана може да користи само 50~60% теоријске снаге, односно ефикасност је око 0,5~0,60 (укључујући ефикасност турбине од 0,70~0,85, ефикасност генератора од 0,85~0,90 и ефикасност цевовода и преносне опреме од 0,80~0,85). Стога се стварна снага (излаз) хидроелектране може израчунати на следећи начин:
K – степен корисности хидроелектране, (0,5~0,6) се усваја за груби прорачун микро хидроелектране; Горња формула се може поједноставити као:
N=(0,5 ～ 0,6) QHG стварна снага=корисност × проток × пад × девет, осам
Употреба хидроенергије је коришћење воде за покретање врсте машинерије која се назива водена турбина. На пример, древни водени точак у Кини је веома једноставна водена турбина. Различите хидрауличне турбине које се данас користе прилагођене су различитим специфичним хидрауличним условима, тако да могу ефикасније да се ротирају и претварају енергију воде у механичку енергију. Друга машина, генератор, повезан је са воденом турбином како би се ротор генератора ротирао заједно са воденом турбином, а затим се може генерисати електрична енергија. Генератор се може поделити на два дела: део који се ротира заједно са хидрауличном турбином и фиксни део генератора. Део који се ротира заједно са хидрауличном турбином назива се ротор генератора и око ротора постоји много магнетних полова; круг око ротора је фиксни део генератора, који се назива статор генератора. Статор је обмотан многим бакарним завојницама. Када се много магнетних полова ротора ротира у средини бакарне завојнице статора, струја ће се генерисати на бакарној жици, а генератор претвара механичку енергију у електричну енергију.
Електрична енергија коју генерише електрана трансформише се из разних електричних уређаја у механичку енергију (мотор или мотор), светлосну енергију (електрична лампа), топлотну енергију (електрична пећ) итд.
2, Састав хидроелектране
Хидроелектрана се састоји од хидрауличних објеката, машинске опреме и електричне опреме.
(1) Хидрауличне конструкције
То укључује прелив (брану), усисни запор, канал (или тунел), предњи залив (или регулациони резервоар), цевовод, машинску зграду и одводни канал итд.
Изградња преграде (брана) у реци да би се блокирала река, подигла површина воде и формирао акумулациони резервоар. На овај начин се формира концентровани пад од површине воде акумулационог резервоара на прегради (брани) до површине воде реке испод бране, а затим се вода уводи у хидроелектрану кроз водоводне цеви или тунеле. У стрмом речном кориту, употреба преусмерних канала такође може формирати пад. На пример, пад природне реке је 10 метара по километру. Ако се отвори канал на горњем крају овог дела реке да би се увела вода, канал ће бити ископан дуж реке, а нагиб канала ће бити раван. Ако је пад у каналу само 1 метар по километру, вода ће тећи 5 километара у каналу и падаће само 5 метара, док ће вода пасти 50 метара након пређених 5 километара у природној реци. У овом тренутку, вода у каналу се реком водоводним цевима или тунелима враћа у електрану и постоји концентровани пад од 45 метара који се може користити за производњу електричне енергије.
Хидроелектрана која користи деривационе канале, тунеле или водоводне цеви (као што су пластичне цеви, челичне цеви, бетонске цеви итд.) за формирање концентрованог пада назива се хидроелектрана типа деривационог канала, што је типичан распоред хидроелектрана.
(2) Механичка и електрична опрема
Поред горе наведених хидрауличних радова (брана, канал, предњи залив, цевовод и машинска зграда), хидроелектрани је потребна и следећа опрема:
(1) Механичка опрема
Постоје хидрауличне турбине, регулатори, запорни вентили, опрема за пренос и опрема која није намењена производњи електричне енергије.
(2) Електрична опрема
Ту су генератори, дистрибутивне контролне табле, трансформатори, далеководи итд.
Међутим, не поседују све мале хидроелектране горе наведене хидрауличке структуре и механичку и електричну опрему. Ако хидроелектрана са ниским притиском и воденим падом мањим од 6 метара генерално усвоји начин преусмеравања канала и преусмеравања отвореног канала, неће бити предњег залива и цевовода. Електрана са малим дометом напајања и кратким преносним даљинама усваја директан пренос без трансформатора. Хидроелектране са акумулацијама не морају да граде бране. Усваја се дубоки улаз воде, а унутрашња цев (или тунел) и прелив бране не захтевају употребу хидрауличних структура као што су прелива, усисна капија, канал и предњи залив.
Да би се изградила хидроелектрана, прво треба спровести пажљиво истраживање и пројектовање. Постоје три фазе пројектовања: прелиминарни пројекат, технички пројекат и детаљи изградње. Да бисмо добро обавили посао пројектовања, прво морамо спровести темељно истраживање, односно у потпуности разумети локалне природне и економске услове - то јест, топографију, геологију, хидрологију, капитал итд. Исправност и поузданост пројекта могу се гарантовати тек након савладавања ових услова и њихове анализе.
Компоненте малих хидроелектрана имају различите облике у зависности од различитих типова хидроелектрана.
3, Топографско снимање
Квалитет топографског снимања има велики утицај на распоред пројекта и процену количина.
Геолошка истраживања (разумевање геолошких услова) захтевају не само опште разумевање и истраживање геологије басена и геологије приобаља, већ и разумевање да ли је темељ машинске сале чврст, што директно утиче на безбедност саме електране. Када се брана са одређеном запремином акумулације уништи, то неће само оштетити саму хидроелектрану, већ ће проузроковати и огромне губитке живота и имовине низводно. Стога се геолошки избор предњег залива генерално ставља на прво место.
4, Хидрометрија
За хидроелектране, најважнији хидролошки подаци су записи о нивоу воде у реци, протоку, концентрацији седимента, залеђивању, метеоролошки подаци и подаци истраживања поплава. Величина речног протока утиче на распоред прелива хидроелектране, а озбиљност поплаве је потцењена, што ће довести до уништења бране; седимент који носи река може брзо напунити акумулацију у најгорем случају. На пример, доток у канал ће изазвати замуљивање канала, а крупни седимент ће проћи кроз хидрауличну турбину и изазвати хабање хидрауличне турбине. Стога, изградња хидроелектрана мора имати довољно хидролошких података.
Стога, пре него што се одлучимо за изградњу хидроелектране, неопходно је истражити и проучити правац економског развоја и будућу потражњу за електричном енергијом у подручју снабдевања електричном енергијом. Истовремено, проценити ситуацију са другим изворима енергије у подручју развоја. Тек након проучавања и анализе горе наведених услова можемо одлучити да ли је потребно градити хидроелектрану и коликих размера треба да буде обим изградње.
Генерално, сврха хидроенергетског истраживања је да обезбеди тачне и поуздане основне податке неопходне за пројектовање и изградњу хидроелектрана.
5. Општи услови изабране локације станице
Општи услови за избор локације станице могу се описати кроз следећа четири аспекта:
(1) Изабрана локација за изградњу електране треба да буде у могућности да на најекономичнији начин искористи енергију воде и да се придржава принципа уштеде трошкова, односно да ће се након завршетка изградње електране потрошити минимални трошкови, а произвести максимална снага. Генерално, то се може мерити проценом годишњег прихода од производње електричне енергије и инвестиција у изградњу електране како би се видело колико дуго се уложени капитал може вратити. Међутим, због различитих хидролошких и топографских услова и различите потражње за енергијом, трошкови и инвестиције не би требало да буду ограничени одређеним вредностима.
(2) Изабрана локација за стационарну станицу треба да има одличне топографске, геолошке и хидролошке услове, и да буде повољна у пројектовању и изградњи. Изградња малих хидроелектрана треба да се придржава принципа „локалних материјала“ колико год је то могуће у погледу грађевинског материјала.
(3) Изабрана локација станице треба да буде што ближе подручју напајања и обраде како би се смањила улагања у опрему за пренос и губици снаге.
(4) Приликом избора локације станице, постојеће хидрауличке структуре треба искористити колико год је то могуће. На пример, пад воде може се користити за изградњу хидроелектрана у наводњавачким каналима, или се хидроелектране могу градити у близини наводњавачких резервоара за производњу електричне енергије користећи проток воде итд. Пошто ове хидроелектране могу да се придржавају принципа производње електричне енергије када има воде, њихов економски значај је очигледнији.
Време објаве: 25. октобар 2022.
