น้ำหยดเดียวสามารถนำมาใช้ซ้ำได้ถึง 19 ครั้งได้อย่างไร? บทความเผยความลับของการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ
การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเป็นวิธีการที่สำคัญในการผลิตไฟฟ้ามาเป็นเวลานาน แม่น้ำไหลเป็นระยะทางหลายพันไมล์และมีพลังงานมหาศาล การพัฒนาและใช้พลังงานน้ำธรรมชาติเพื่อผลิตไฟฟ้าเรียกว่าการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ กระบวนการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเป็นกระบวนการแปลงพลังงาน
1、สถานีพลังงานสูบน้ำคืออะไร?
ปัจจุบันโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบน้ำเป็นวิธีการเก็บพลังงานที่มีความจุสูงที่เสถียรและทันสมัยที่สุด โดยการสร้างหรือใช้อ่างเก็บน้ำที่มีอยู่สองแห่ง จะเกิดหยดน้ำ และไฟฟ้าส่วนเกินจากระบบไฟฟ้าในช่วงที่มีโหลดต่ำจะถูกสูบไปยังที่สูงเพื่อเก็บพลังงาน ในช่วงเวลาที่มีโหลดสูงสุด ไฟฟ้าจะถูกผลิตขึ้นโดยการปล่อยน้ำ ซึ่งเรียกว่า “ธนาคารพลังงานสุดยอด”
สถานีพลังงานน้ำเป็นสิ่งอำนวยความสะดวกที่ใช้พลังงานจลน์ของการไหลของน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า โดยทั่วไปจะสร้างขึ้นที่บริเวณน้ำตกสูงในแม่น้ำ โดยใช้เขื่อนกั้นน้ำเพื่อสกัดกั้นการไหลของน้ำและสร้างอ่างเก็บน้ำ จากนั้นจึงแปลงพลังงานน้ำเป็นไฟฟ้าผ่านกังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งเดียวไม่สูงนัก เนื่องจากหลังจากน้ำไหลผ่านโรงไฟฟ้าพลังน้ำแล้ว ยังมีพลังงานจลน์จำนวนมากที่ยังไม่ได้ใช้ หากสามารถเชื่อมต่อโรงไฟฟ้าพลังน้ำหลายแห่งเข้าด้วยกันเป็นระบบเรียงซ้อน ก็สามารถเปิดใช้งานหยดน้ำได้หลายครั้งในระดับความสูงที่แตกต่างกัน จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าได้
โรงไฟฟ้าพลังน้ำนอกจากการผลิตไฟฟ้าแล้วมีประโยชน์อย่างไร? จริงๆ แล้ว การสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำยังส่งผลกระทบสำคัญต่อการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมในท้องถิ่นอีกด้วย
ในแง่หนึ่ง การก่อสร้างสถานีไฟฟ้าพลังน้ำสามารถขับเคลื่อนการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานในท้องถิ่นและการพัฒนาอุตสาหกรรม การก่อสร้างสถานีไฟฟ้าพลังน้ำต้องใช้กำลังคน ทรัพยากรวัสดุ และการลงทุนทางการเงินจำนวนมาก ซึ่งให้โอกาสในการจ้างงานในท้องถิ่นและความต้องการของตลาด ขับเคลื่อนการพัฒนาห่วงโซ่อุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง และเพิ่มรายได้ทางการคลังในท้องถิ่น ตัวอย่างเช่น การลงทุนทั้งหมดของโครงการสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Wudongde อยู่ที่ประมาณ 120,000 ล้านหยวน ซึ่งสามารถขับเคลื่อนการลงทุนที่เกี่ยวข้องในภูมิภาคจาก 100,000 ล้านหยวนเป็น 125,000 ล้านหยวน ในช่วงระยะเวลาการก่อสร้าง การจ้างงานเพิ่มขึ้นเฉลี่ยปีละประมาณ 70,000 คน ก่อให้เกิดแรงผลักดันใหม่สำหรับการเติบโตทางเศรษฐกิจในท้องถิ่น
ในทางกลับกัน การสร้างสถานีไฟฟ้าพลังน้ำสามารถปรับปรุงสภาพแวดล้อมทางนิเวศวิทยาในท้องถิ่นและความเป็นอยู่ที่ดีของประชาชนได้ การสร้างสถานีไฟฟ้าพลังน้ำไม่ควรปฏิบัติตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมที่เคร่งครัดเท่านั้น แต่ยังต้องดำเนินการฟื้นฟูและปกป้องระบบนิเวศ เพาะพันธุ์และปล่อยปลาหายาก ปรับปรุงภูมิทัศน์ของแม่น้ำ และส่งเสริมความหลากหลายทางชีวภาพด้วย ตัวอย่างเช่น ตั้งแต่ก่อตั้งสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Wudongde เป็นต้นมา ได้ปล่อยปลาหายากไปแล้วกว่า 780,000 ตัว เช่น ปลาท้องแตก เต่าทะเล ปลากะพงขาว และปลากะพงขาว นอกจากนี้ การสร้างสถานีไฟฟ้าพลังน้ำยังต้องย้ายถิ่นฐานและตั้งถิ่นฐานใหม่ของผู้อพยพ ซึ่งจะทำให้คนในท้องถิ่นมีสภาพความเป็นอยู่ที่ดีขึ้นและมีโอกาสในการพัฒนา ตัวอย่างเช่น เขต Qiaojia เป็นที่ตั้งของสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Baihetan ซึ่งเกี่ยวข้องกับการย้ายถิ่นฐานและตั้งถิ่นฐานใหม่ของผู้อพยพ 48,563 คน เขต Qiaojia ได้เปลี่ยนพื้นที่ตั้งถิ่นฐานใหม่ให้เป็นพื้นที่ตั้งถิ่นฐานใหม่ที่ทันสมัย ปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานและสิ่งอำนวยความสะดวกด้านบริการสาธารณะ และปรับปรุงคุณภาพชีวิตและความสุขของประชากรผู้อพยพ
โรงไฟฟ้าพลังน้ำไม่เพียงแต่เป็นโรงไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังเป็นโรงไฟฟ้าที่ให้ประโยชน์อีกด้วย ไม่เพียงแต่ให้พลังงานสะอาดแก่ประเทศเท่านั้น แต่ยังนำการพัฒนาสีเขียวมาสู่พื้นที่ท้องถิ่นอีกด้วย ถือเป็นสถานการณ์ที่ทุกฝ่ายได้ประโยชน์และสมควรได้รับความชื่นชมและการเรียนรู้จากเรา
2、ประเภทพื้นฐานของการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ
วิธีการที่นิยมใช้กันทั่วไปในการหยดน้ำรวม ได้แก่ การสร้างเขื่อน การเบี่ยงน้ำ หรือทั้งสองวิธีรวมกัน
สร้างเขื่อนในแม่น้ำที่มีน้ำหยดลงมามาก สร้างอ่างเก็บน้ำเพื่อเก็บน้ำและยกระดับน้ำ ติดตั้งกังหันน้ำนอกเขื่อน แล้วน้ำจากอ่างเก็บน้ำจะไหลผ่านช่องทางส่งน้ำ (ช่องทางผันน้ำ) ไปยังกังหันน้ำที่ส่วนล่างของเขื่อน น้ำจะขับเคลื่อนกังหันให้หมุนและขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้า จากนั้นจึงไหลผ่านช่องทางระบายน้ำทิ้งสู่แม่น้ำด้านล่าง นี่คือวิธีการสร้างเขื่อนและสร้างอ่างเก็บน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า
เนื่องจากความแตกต่างของระดับน้ำระหว่างผิวน้ำของอ่างเก็บน้ำภายในเขื่อนกับผิวน้ำทางออกของกังหันน้ำภายนอกเขื่อนมาก จึงสามารถใช้ปริมาณน้ำจำนวนมากในอ่างเก็บน้ำเพื่อทำงานผ่านพลังงานศักย์ขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถบรรลุอัตราการใช้ทรัพยากรน้ำสูงได้ สถานีพลังงานน้ำที่สร้างขึ้นโดยใช้วิธีการสร้างเขื่อนแบบรวมศูนย์เรียกว่าสถานีพลังงานน้ำประเภทเขื่อน ซึ่งประกอบด้วยสถานีพลังงานน้ำประเภทเขื่อนและสถานีพลังงานน้ำประเภทพื้นแม่น้ำเป็นหลัก
การสร้างอ่างเก็บน้ำเพื่อเก็บน้ำและยกระดับน้ำในแม่น้ำตอนบน การติดตั้งกังหันน้ำในแม่น้ำตอนล่าง และการเบี่ยงน้ำจากอ่างเก็บน้ำตอนบนไปยังกังหันน้ำตอนล่างผ่านช่องทางเบี่ยงน้ำ การไหลของน้ำขับเคลื่อนกังหันให้หมุนและขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้า จากนั้นจึงผ่านช่องทางระบายน้ำท้ายแม่น้ำไปยังแม่น้ำตอนล่าง ช่องทางเบี่ยงน้ำจะยาวขึ้นและผ่านภูเขา ซึ่งเป็นช่องทางเบี่ยงน้ำและผลิตไฟฟ้า
เนื่องจากความแตกต่างของระดับน้ำ H0 ขนาดใหญ่ระหว่างพื้นผิวอ่างเก็บน้ำด้านต้นน้ำและพื้นผิวทางออกของกังหันด้านท้ายน้ำ ทำให้น้ำจำนวนมากในอ่างเก็บน้ำทำงานผ่านพลังงานศักย์ขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถบรรลุประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรน้ำสูง โรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใช้การเบี่ยงน้ำแบบรวมเรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำประเภทเบี่ยงน้ำ ซึ่งส่วนใหญ่ได้แก่ โรงไฟฟ้าพลังน้ำประเภทเบี่ยงน้ำแบบแรงดันและโรงไฟฟ้าพลังน้ำประเภทไม่เบี่ยงน้ำ
3、จะบรรลุ “การนำน้ำหนึ่งหยดมาใช้ซ้ำ 19 เท่า” ได้อย่างไร?
เป็นที่เข้าใจกันว่าสถานีพลังงานน้ำ Nanshan สร้างเสร็จอย่างเป็นทางการและเริ่มดำเนินการเมื่อวันที่ 30 ตุลาคม 2019 ตั้งอยู่ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างเขต Yanyuan และเขต Butuo ในเขตปกครองตนเอง Liangshan Yi มณฑลเสฉวน กำลังการผลิตติดตั้งทั้งหมดของสถานีพลังงานน้ำคือ 102,000 เมกะวัตต์ ซึ่งเป็นโครงการพลังงานน้ำที่ใช้ทรัพยากรน้ำธรรมชาติ พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์อย่างครอบคลุม และสิ่งที่สะดุดตาที่สุดก็คือ สถานีพลังงานน้ำแห่งนี้ไม่เพียงแต่ผลิตไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังบรรลุประสิทธิภาพสูงสุดของทรัพยากรน้ำด้วยวิธีทางเทคโนโลยีอีกด้วย โดยใช้น้ำหยดเดียวซ้ำแล้วซ้ำเล่าถึง 19 ครั้ง สร้างไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้นอีก 34,100 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง สร้างปาฏิหาริย์มากมายในด้านการผลิตพลังงานน้ำ
ประการแรก สถานีพลังงานน้ำหนานซานนำเทคโนโลยีการผลิตพลังงานน้ำแบบไฮบริดชั้นนำของโลกมาใช้ ซึ่งใช้ประโยชน์จากทรัพยากรน้ำธรรมชาติ พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์อย่างครอบคลุม และประสบความสำเร็จในการปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างเป็นระบบและการทำงานร่วมกันผ่านวิธีการทางเทคโนโลยี จึงบรรลุการพัฒนาที่ยั่งยืน
ประการที่สอง สถานีพลังงานน้ำนำเทคโนโลยีล้ำสมัยมาใช้ เช่น การวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ ปัญญาประดิษฐ์ และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง เพื่อจัดการด้านต่างๆ อย่างละเอียด เช่น พารามิเตอร์หน่วย ระดับน้ำ แรงดันน้ำ และอัตราการไหลของน้ำ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของสถานีพลังงานน้ำ ตัวอย่างเช่น โดยการสร้างเทคโนโลยีการติดตามและควบคุมแรงดันน้ำอัตโนมัติคงที่ หน่วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำจะใช้ประโยชน์จากทรัพยากรน้ำสูงสุดในขณะที่รับประกันการทำงานที่ปลอดภัย บรรลุเป้าหมายในการเพิ่มประสิทธิภาพและเพิ่มการผลิตพลังงานผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพแรงดันน้ำ ในเวลาเดียวกัน เมื่อระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำต่ำ สถานีพลังงานน้ำจะสร้างระบบการจัดการแบบไดนามิกสำหรับอ่างเก็บน้ำเพื่อชะลออัตราการลดลงของระดับน้ำ ปรับปรุงประสิทธิภาพในการรีไซเคิล และเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ
นอกจากนี้ การออกแบบที่ยอดเยี่ยมของสถานีพลังงานน้ำ Nanshan ยังขาดไม่ได้อีกด้วย โดยใช้กังหันน้ำ PM (กังหัน Pelton Michel) ซึ่งโดดเด่นตรงที่เมื่อฉีดน้ำไปที่ใบพัด พื้นที่หน้าตัดของหัวฉีดและอัตราการไหลไปยังใบพัดสามารถปรับได้โดยการหมุน เพื่อให้ทิศทางและความเร็วของละอองน้ำตรงกับทิศทางและความเร็วของใบพัด ทำให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าสูงสุด นอกจากนี้ ยังมีการนำเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น เทคโนโลยีการพ่นน้ำหลายจุดและการเพิ่มส่วนที่หมุนได้มาใช้ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าได้อย่างมาก
ในที่สุด สถานีพลังงานน้ำหนานซานยังใช้เทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานเฉพาะอีกด้วย โดยได้เพิ่มสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการระบายน้ำฉุกเฉินในพื้นที่กักเก็บน้ำ แหล่งน้ำสามารถแบ่งออกตามช่วงเวลาต่าง ๆ ผ่านอ่างเก็บน้ำกักเก็บน้ำ ทำหน้าที่หลายอย่าง เช่น การผลิตน้ำและส่งไฟฟ้า และรับประกันการใช้ทรัพยากรน้ำอย่างประหยัดและปลอดภัย
โดยรวมแล้ว เหตุผลที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำหนานซานบรรลุเป้าหมายในการ “ใช้น้ำซ้ำ 19 เท่าต่อหยดน้ำ” เป็นผลมาจากปัจจัยหลายประการ รวมถึงเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบไฮบริดชั้นนำของโลก การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัย กลไกการจัดการที่มีประสิทธิภาพ การออกแบบที่ยอดเยี่ยม และเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งไม่เพียงแต่จะนำมาซึ่งแนวคิดและรูปแบบใหม่ในการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานน้ำเท่านั้น แต่ยังเป็นการสาธิตและสร้างแรงบันดาลใจที่เป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานของจีนอย่างยั่งยืนอีกด้วย
เวลาโพสต์ : 14 ส.ค. 2566
