Vattenkraftproduktion, som en förnybar, föroreningsfri och ren energikälla, har länge värderats av människor. Numera används stora och medelstora vattenkraftverk i stor utsträckning och är relativt mogna förnybara energitekniker över hela världen. Till exempel är vattenkraftverket i De tre ravinerna i Kina det största vattenkraftverket i världen. Stora och medelstora vattenkraftverk har dock många negativa miljöpåverkan, såsom dammar som blockerar det jämna flödet av naturliga floder, blockerar utsläpp av sediment och förändrar ekosystemets miljö. Byggandet av vattenkraftverk kräver också omfattande översvämningar av mark, vilket resulterar i ett stort antal invandrare.
Som en ny energikälla har liten vattenkraft en mycket mindre påverkan på den ekologiska miljön och värderas därför alltmer av människor. Små vattenkraftverk, liksom stora och medelstora vattenkraftverk, är båda vattenkraftverk. Den allmänt benämnda "liten vattenkraft" avser vattenkraftverk eller vattenkraftverk och kraftsystem med mycket liten installerad kapacitet, och deras installerade kapacitet varierar beroende på de nationella förhållandena i varje land.
I Kina avser "småvattenkraft" vattenkraftverk och stödjande lokala kraftnät med en installerad kapacitet på 25 MW eller mindre, vilka finansieras och drivs av lokala, kollektiva eller individuella enheter. Småvattenkraft tillhör koldioxidfri ren energi, som inte har problem med resursutarmning och inte orsakar miljöföroreningar. Det är en oumbärlig del av Kinas genomförande av en strategi för hållbar utveckling.
Att utveckla förnybar energi, såsom småskalig vattenkraft, anpassad till lokala förhållanden och omvandling av vattenkraftresurser till högkvalitativ el har spelat en viktig roll för att säkerställa nationell ekonomisk och social utveckling, förbättra människors livskvalitet, lösa problemet med elförbrukning i områden utan el- och elbrist, främja flodförvaltning, ekologisk förbättring, miljöskydd och lokal socioekonomisk utveckling.
Kina har rikliga reserver av små vattenkraftresurser, med en teoretisk uppskattad reserv på 150 miljoner kW och en potentiell installerad kapacitet på över 70 000 MW för utveckling. Det är ett oundvikligt val att kraftfullt utveckla små vattenkraft för att förbättra energistrukturen i samband med koldioxidsnål miljöskydd, energibesparing och utsläppsminskning samt hållbar utveckling. Enligt vattenresursministeriets plan kommer Kina år 2020 att bygga 10 små vattenkraftprovinser med en installerad kapacitet på över 5 miljoner kW, 100 stora små vattenkraftbaser med en installerad kapacitet på över 200 000 kW och 300 små vattenkraftslän med en installerad kapacitet på över 100 000 kW. År 2023, enligt vattenresursministeriets plan, kommer små vattenkraftproduktion inte bara att uppnå 2020-målet, utan också ha större utveckling på denna grund.
Ett vattenkraftverk är ett kraftproduktionssystem som omvandlar vattenenergi till elektricitet genom en vattenturbin, och vattenturbingeneratorn är den centrala anordningen för att uppnå energiomvandling i små vattenkraftsystem. Energiomvandlingsprocessen för en vattenkraftgenerator är uppdelad i två steg.
Det första steget omvandlar vattnets potentiella energi till vattenturbinens mekaniska energi. Vattenflödet har olika potentiell energi på olika höjder och i olika terränger. När vattenflödet från en högre position träffar turbinen på en lägre position omvandlas den potentiella energin som genereras av vattennivåförändringen till turbinens mekaniska energi.
I det andra steget omvandlas först vattenturbinens mekaniska energi till elektrisk energi, som sedan överförs till den elektriska utrustningen via elnätets överföringsledningar. Efter att ha påverkats av vattenflödet driver vattenturbinen den koaxialkopplade generatorn att rotera. Den roterande generatorrotorn driver excitationsmagnetfältet att rotera, och generatorns statorlindning skär av excitationsmagnetfältets linjer för att generera inducerad elektromotorisk kraft. Å ena sidan avger den elektrisk energi, och å andra sidan genererar den ett elektromagnetiskt bromsmoment i motsatt rotationsriktning på rotorn. Vattenflödet påverkar kontinuerligt vattenturbinanordningen, och rotationsmomentet som vattenturbinen erhåller från vattenflödet övervinner det elektromagnetiska bromsmomentet som genereras i generatorrotorn. När de två når jämvikt kommer vattenturbinenheten att arbeta med konstant hastighet för att stabilt generera elektricitet och fullborda energiomvandlingen.
En vattenkraftgenerator är en viktig energiomvandlingsanordning som omvandlar vattnets potentiella energi till elektrisk energi. Den består vanligtvis av en vattenturbin, generator, varvtalsregulator, excitationssystem, kylsystem och kraftverkets styrutrustning. En kort introduktion till typerna och funktionerna hos huvudutrustningen i en typisk vattenkraftgenerator är följande:
1) Vattenturbin. Det finns två vanliga typer av vattenturbiner: impuls- och reaktiva.
2) Generator. De flesta generatorer använder elektriskt exciterade synkrongeneratorer.
3) Exciteringssystem. Eftersom generatorer generellt är elektriskt exciterade synkrongeneratorer är det nödvändigt att styra likströmsexciteringssystemet för att uppnå spänningsreglering, reglering av aktiv och reaktiv effekt av elektrisk energi, i syfte att förbättra kvaliteten på den utgående elektriska energin.
4) Hastighetsreglerings- och styranordning (inklusive hastighetsregulator och oljetrycksanordning). Regulatorn används för att reglera vattenturbinens hastighet, så att frekvensen för den utgående elektriska energin uppfyller strömförsörjningskraven.
5) Kylsystem. Små vattenkraftgeneratorer använder huvudsakligen luftkylning, med hjälp av ett ventilationssystem för att avleda värme och kyla ytan på generatorns stator, rotor och järnkärna.
6) Bromsanordning. Hydrauliska generatorer med en nominell kapacitet som överstiger ett visst värde är utrustade med bromsanordningar.
7) Styrutrustning för kraftverk. De flesta styrutrustningar för kraftverk använder digital datorstyrning för att uppnå funktioner som nätanslutning, frekvensreglering, spänningsreglering, effektfaktorreglering, skydd och kommunikation vid vattenkraftproduktion.
Små vattenkraftverk kan delas in i avledningstyp, dammtyp och hybridtyp baserat på metoden med koncentrerad tryckhöjd. De flesta små vattenkraftverk i Kina är relativt ekonomiska små vattenkraftverk av avledningstyp.
Egenskaperna hos småskalig vattenkraftproduktion är att den kräver liten stationskonstruktion, enkel konstruktion, enkel anskaffning av utrustning och i princip självförbrukning, utan att elektricitet överförs till platser långt bort från stationen. Det lilla vattenkraftnätet har en liten kapacitet, och kraftproduktionskapaciteten är också liten. Avvisningen av småskalig vattenkraft har starka lokala och massmässiga egenskaper.
Som en ren energikälla har småskalig vattenkraft bidragit till byggandet av socialistiska nya energibyar i Kina. Vi tror att kombinationen av småskalig vattenkraft och energilagringsteknik kommer att göra utvecklingen av småskalig vattenkraft mer iögonfallande i framtiden!
Publiceringstid: 11 december 2023
