น้ำเพียงหยดเดียวสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ถึง 19 ครั้งได้อย่างไร? บทความนี้จะเปิดเผยความลับของการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ

น้ำเพียงหยดเดียวสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ถึง 19 ครั้งได้อย่างไร? บทความนี้จะเปิดเผยความลับของการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ

เป็นเวลานานแล้วที่การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่สำคัญ แม่น้ำไหลเป็นระยะทางหลายพันไมล์และมีพลังงานมหาศาล การพัฒนาและการใช้พลังงานน้ำตามธรรมชาติมาผลิตไฟฟ้าเรียกว่าการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ กระบวนการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำนั้นแท้จริงแล้วเป็นกระบวนการแปลงพลังงาน
1. โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบกลับคืออะไร?
โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับเป็นวิธีการจัดเก็บพลังงานความจุสูงที่มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและมีเสถียรภาพมากที่สุดในปัจจุบัน โดยการสร้างหรือใช้ประโยชน์จากอ่างเก็บน้ำที่มีอยู่สองแห่ง จะทำให้เกิดแอ่งน้ำขึ้น และไฟฟ้าส่วนเกินจากระบบไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำจะถูกสูบขึ้นไปยังที่สูงเพื่อจัดเก็บ ในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด จะมีการผลิตไฟฟ้าโดยการปล่อยน้ำออกมา ซึ่งเรียกกันว่า "ธนาคารพลังงานขนาดใหญ่"
โรงไฟฟ้าพลังน้ำเป็นสิ่งก่อสร้างที่ใช้พลังงานจลน์จากการไหลของน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โดยปกติจะสร้างไว้บริเวณน้ำตกสูงในแม่น้ำ โดยใช้เขื่อนกั้นน้ำและสร้างอ่างเก็บน้ำ จากนั้นจึงแปลงพลังงานน้ำเป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านกังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งเดียวไม่สูงนัก เนื่องจากหลังจากน้ำไหลผ่านโรงไฟฟ้าพลังน้ำแล้ว ยังคงมีพลังงานจลน์เหลืออยู่เป็นจำนวนมากที่ยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ หากสามารถเชื่อมต่อโรงไฟฟ้าพลังน้ำหลายแห่งเข้าด้วยกันแบบอนุกรมเพื่อสร้างระบบเรียงลำดับ น้ำหนึ่งหยดจะถูกกระตุ้นให้ทำงานหลายครั้งในระดับความสูงที่แตกต่างกัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าได้

นอกจากผลิตกระแสไฟฟ้าแล้ว โรงไฟฟ้าพลังน้ำยังมีประโยชน์อะไรบ้าง? ที่จริงแล้ว การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำยังมีผลกระทบสำคัญต่อการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมในท้องถิ่นอีกด้วย
ในด้านหนึ่ง การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำสามารถขับเคลื่อนการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานและการพัฒนาอุตสาหกรรมในท้องถิ่นได้ การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำต้องใช้กำลังคน ทรัพยากรวัสดุ และเงินลงทุนจำนวนมาก ซึ่งจะสร้างโอกาสการจ้างงานและความต้องการของตลาดในท้องถิ่น ขับเคลื่อนการพัฒนาห่วงโซ่อุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง และเพิ่มรายได้ของรัฐบาลท้องถิ่น ตัวอย่างเช่น โครงการโรงไฟฟ้าพลังน้ำอู่ตงเต๋อมีเงินลงทุนรวมประมาณ 120,000 ล้านหยวน ซึ่งสามารถขับเคลื่อนการลงทุนที่เกี่ยวข้องในภูมิภาคได้ถึง 100,000 ถึง 125,000 ล้านหยวน ในช่วงระยะเวลาการก่อสร้าง มีการจ้างงานเพิ่มขึ้นเฉลี่ยปีละประมาณ 70,000 คน ซึ่งเป็นแรงขับเคลื่อนใหม่สำหรับการเติบโตทางเศรษฐกิจในท้องถิ่น
ในทางกลับกัน การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำสามารถปรับปรุงสภาพแวดล้อมทางนิเวศวิทยาและคุณภาพชีวิตของประชาชนในท้องถิ่นได้ การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำไม่เพียงแต่ต้องปฏิบัติตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมอย่างเคร่งครัดเท่านั้น แต่ยังต้องดำเนินการฟื้นฟูและปกป้องระบบนิเวศ เพาะพันธุ์และปล่อยปลาหายาก ปรับปรุงภูมิทัศน์ของแม่น้ำ และส่งเสริมความหลากหลายทางชีวภาพ ตัวอย่างเช่น นับตั้งแต่การก่อตั้งโรงไฟฟ้าพลังน้ำอู่ตงเต๋อ มีการปล่อยลูกปลาหายากกว่า 780,000 ตัว เช่น ปลากะพงขาว ปลาเต่าขาว ปลาลิ้นหมา และปลากะพงขาว นอกจากนี้ การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำยังต้องมีการย้ายถิ่นฐานและการตั้งรกรากใหม่ของผู้อพยพ ซึ่งจะช่วยให้ประชาชนในท้องถิ่นมีสภาพความเป็นอยู่ที่ดีขึ้นและโอกาสในการพัฒนา ตัวอย่างเช่น อำเภอเฉียวเจียเป็นที่ตั้งของโรงไฟฟ้าพลังน้ำไป่เหอถาน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการย้ายถิ่นฐานและการตั้งรกรากใหม่ของประชาชน 48,563 คน อำเภอเฉียวเจียได้เปลี่ยนพื้นที่ตั้งถิ่นฐานใหม่ให้เป็นพื้นที่ตั้งถิ่นฐานใหม่ที่ทันสมัย ​​ปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานและสิ่งอำนวยความสะดวกด้านบริการสาธารณะ และยกระดับคุณภาพชีวิตและความสุขของประชากรผู้อพยพ
โรงไฟฟ้าพลังน้ำไม่ใช่แค่โรงไฟฟ้า แต่ยังเป็นโรงไฟฟ้าที่สร้างประโยชน์อีกด้วย นอกจากจะให้พลังงานสะอาดแก่ประเทศแล้ว ยังนำมาซึ่งการพัฒนาที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในพื้นที่อีกด้วย นี่คือสถานการณ์ที่ได้ประโยชน์ทั้งสองฝ่าย ซึ่งสมควรได้รับการชื่นชมและเรียนรู้จากเรา

2. ประเภทพื้นฐานของการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ
วิธีการลดปริมาณน้ำฝนแบบเข้มข้นที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การสร้างเขื่อน การผันน้ำ หรือการผสมผสานทั้งสองวิธี

สร้างเขื่อนในบริเวณที่มีความแตกต่างของระดับน้ำมากในแม่น้ำ สร้างอ่างเก็บน้ำเพื่อกักเก็บน้ำและเพิ่มระดับน้ำ ติดตั้งกังหันน้ำไว้ด้านนอกเขื่อน และให้น้ำจากอ่างเก็บน้ำไหลผ่านทางส่งน้ำ (ทางน้ำผัน) ไปยังกังหันน้ำที่อยู่ด้านล่างของเขื่อน น้ำจะขับเคลื่อนกังหันให้หมุนและขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า จากนั้นจะไหลผ่านทางระบายน้ำไปยังแม่น้ำด้านล่าง นี่คือวิธีการสร้างเขื่อนและสร้างอ่างเก็บน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
เนื่องจากความแตกต่างของระดับน้ำระหว่างผิวน้ำในอ่างเก็บน้ำภายในเขื่อนกับผิวน้ำที่ไหลออกจากกังหันน้ำภายนอกเขื่อนมีมาก ทำให้สามารถใช้น้ำปริมาณมากในอ่างเก็บน้ำเพื่อการทำงานผ่านพลังงานศักย์ขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถบรรลุอัตราการใช้ทรัพยากรน้ำสูง สถานีไฟฟ้าพลังน้ำที่สร้างขึ้นโดยใช้วิธีการลดระดับน้ำแบบรวมศูนย์ในการก่อสร้างเขื่อนเรียกว่าสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแบบเขื่อน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแบบเขื่อนและสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแบบริมแม่น้ำ
การสร้างอ่างเก็บน้ำเพื่อกักเก็บน้ำและเพิ่มระดับน้ำในบริเวณต้นน้ำ ติดตั้งกังหันน้ำในบริเวณปลายน้ำ และผันน้ำจากอ่างเก็บน้ำต้นน้ำไปยังกังหันน้ำด้านล่างผ่านทางคลองผันน้ำ กระแสน้ำจะขับเคลื่อนกังหันให้หมุนและขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า จากนั้นจะไหลผ่านทางคลองระบายน้ำไปยังบริเวณปลายน้ำ คลองผันน้ำจะมีความยาวมากขึ้นและผ่านภูเขา ซึ่งเป็นวิธีการผันน้ำและผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างหนึ่ง
เนื่องจากความแตกต่างของระดับน้ำ H0 ระหว่างผิวน้ำในอ่างเก็บน้ำต้นน้ำและผิวน้ำที่ไหลออกจากกังหันปลายน้ำมีมาก ทำให้ปริมาณน้ำในอ่างเก็บน้ำจำนวนมากสามารถทำงานได้ด้วยพลังงานศักย์สูง ซึ่งสามารถบรรลุประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรน้ำสูง โรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใช้วิธีการผันน้ำแบบรวมศูนย์เรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบผันน้ำ ซึ่งส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบผันน้ำโดยใช้แรงดันและโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบผันน้ำโดยไม่ใช้แรงดัน

3. จะทำอย่างไรจึงจะสามารถนำน้ำหยดเดียวกลับมาใช้ซ้ำได้ 19 ครั้ง?
เป็นที่เข้าใจกันว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำหนานซานได้สร้างเสร็จและเปิดใช้งานอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 30 ตุลาคม 2562 ตั้งอยู่ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างอำเภอเหยียนหยวนและอำเภอบูตู ในเขตปกครองตนเองเหลียงซานอี๋ มณฑลเสฉวน โรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งนี้มีกำลังการผลิตติดตั้งรวม 102,000 เมกะวัตต์ นับเป็นโครงการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำที่ใช้ประโยชน์จากทรัพยากรน้ำ พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์อย่างครบวงจร และสิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือ โรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งนี้ไม่เพียงแต่ผลิตกระแสไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังบรรลุประสิทธิภาพสูงสุดของทรัพยากรน้ำด้วยวิธีการทางเทคโนโลยี โดยใช้หยดน้ำเพียงหยดเดียวซ้ำแล้วซ้ำเล่าถึง 19 ครั้ง สร้างกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นถึง 34.1 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง สร้างปาฏิหาริย์มากมายในด้านการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ
ประการแรก โรงไฟฟ้าพลังน้ำหนานซานใช้เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบผสมผสานชั้นนำของโลก ซึ่งใช้ประโยชน์จากทรัพยากรน้ำธรรมชาติ พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์อย่างครบวงจร และบรรลุการเพิ่มประสิทธิภาพและการทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบผ่านวิธีการทางเทคโนโลยี จึงทำให้เกิดการพัฒนาอย่างยั่งยืน
ประการที่สอง โรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งนี้ได้นำเทคโนโลยีล้ำสมัยมาใช้ เช่น การวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ ปัญญาประดิษฐ์ และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง เพื่อจัดการด้านต่างๆ อย่างละเอียด เช่น พารามิเตอร์ของหน่วย ระดับน้ำ แรงดันน้ำ และการไหลของน้ำ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ตัวอย่างเช่น การสร้างเทคโนโลยีการติดตามและควบคุมแรงดันน้ำอัตโนมัติแบบคงที่ หน่วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหานน้ำจะใช้ประโยชน์จากทรัพยากรน้ำได้อย่างสูงสุด ในขณะเดียวกันก็รับประกันการทำงานที่ปลอดภัย บรรลุเป้าหมายในการเพิ่มประสิทธิภาพและเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าผ่านการปรับแรงดันน้ำให้เหมาะสม ในขณะเดียวกัน เมื่อระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำต่ำ โรงไฟฟ้าพลังน้ำจะสร้างระบบการจัดการแบบไดนามิกสำหรับอ่างเก็บน้ำเพื่อชะลออัตราการลดลงของระดับน้ำ ปรับปรุงประสิทธิภาพการหมุนเวียนน้ำ และเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ
นอกจากนี้ การออกแบบที่ยอดเยี่ยมของโรงไฟฟ้าพลังน้ำหนานซานก็มีความสำคัญอย่างยิ่งเช่นกัน โรงไฟฟ้าแห่งนี้ใช้กังหันน้ำแบบ PM (กังหัน Pelton-Michel) ซึ่งมีลักษณะเด่นคือ เมื่อฉีดน้ำไปที่ใบพัด พื้นที่หน้าตัดของหัวฉีดและอัตราการไหลไปยังใบพัดสามารถปรับได้โดยการหมุน เพื่อให้ทิศทางและความเร็วของน้ำที่ฉีดสอดคล้องกับทิศทางและความเร็วในการหมุนของใบพัด ทำให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าสูงสุด ยิ่งไปกว่านั้น ยังได้นำเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น เทคโนโลยีการฉีดน้ำหลายจุดและการเพิ่มส่วนหมุนมาใช้ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าอย่างมาก
สุดท้ายนี้ โรงไฟฟ้าพลังน้ำหนานซานยังได้นำเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานที่เป็นเอกลักษณ์มาใช้ด้วย โดยได้เพิ่มระบบระบายน้ำฉุกเฉินในพื้นที่กักเก็บน้ำ ด้วยอ่างเก็บน้ำ ทำให้สามารถแบ่งทรัพยากรน้ำออกเป็นช่วงเวลาต่างๆ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์หลายประการ เช่น การผลิตน้ำและการส่งกระแสไฟฟ้า และรับประกันการใช้ทรัพยากรน้ำอย่างประหยัดและปลอดภัย

โดยรวมแล้ว เหตุผลที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำหนานซานบรรลุเป้าหมาย “นำน้ำกลับมาใช้ใหม่ได้ 19 ครั้ง” นั้นเกิดจากหลายปัจจัย รวมถึงเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบผสมผสานชั้นนำของโลก การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัย กลไกการจัดการที่มีประสิทธิภาพ การออกแบบที่ยอดเยี่ยม และเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่เป็นเอกลักษณ์ สิ่งนี้ไม่เพียงแต่จะนำมาซึ่งแนวคิดและแบบจำลองใหม่สำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังน้ำเท่านั้น แต่ยังเป็นแบบอย่างและแรงบันดาลใจที่เป็นประโยชน์สำหรับการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมพลังงานของจีนอีกด้วย