การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก – ทำให้พลังงานสะอาดเป็นประโยชน์ต่อผู้คนมากขึ้น

การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ปราศจากมลพิษและสะอาดซึ่งเป็นที่ยอมรับของผู้คนมาช้านาน ปัจจุบันโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่และขนาดกลางได้รับการใช้กันอย่างแพร่หลายและเป็นเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนที่ค่อนข้างสมบูรณ์ทั่วโลก ตัวอย่างเช่น โรงไฟฟ้าพลังน้ำสามผาในประเทศจีนเป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก อย่างไรก็ตาม โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่และขนาดกลางมีผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อมหลายประการ เช่น เขื่อนกั้นน้ำขวางการไหลของแม่น้ำตามธรรมชาติ ปิดกั้นการระบายตะกอน และเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมของระบบนิเวศ การสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำยังต้องทำให้ดินท่วมขังเป็นจำนวนมาก ส่งผลให้มีผู้อพยพเข้ามาจำนวนมาก
พลังงานน้ำขนาดเล็กถือเป็นแหล่งพลังงานใหม่ซึ่งมีผลกระทบต่อระบบนิเวศน้อยมาก จึงทำให้ผู้คนให้ความสำคัญเพิ่มมากขึ้น โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก เช่น โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่และขนาดกลาง ต่างก็เป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำ โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่มักเรียกกันว่า “โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก” หมายถึงโรงไฟฟ้าพลังน้ำหรือโรงไฟฟ้าพลังน้ำและระบบไฟฟ้าที่มีกำลังการผลิตติดตั้งน้อยมาก โดยกำลังการผลิตติดตั้งของโรงไฟฟ้าพลังน้ำเหล่านี้แตกต่างกันไปตามสภาพของประเทศแต่ละประเทศ
ในประเทศจีน “พลังงานน้ำขนาดเล็ก” หมายถึงโรงไฟฟ้าพลังน้ำและโครงข่ายไฟฟ้าท้องถิ่นที่มีกำลังการผลิตติดตั้ง 25 เมกะวัตต์หรือต่ำกว่า ซึ่งได้รับเงินทุนและดำเนินการโดยหน่วยงานในท้องถิ่น หน่วยงานส่วนรวม หรือหน่วยงานส่วนบุคคล พลังงานน้ำขนาดเล็กจัดเป็นพลังงานสะอาดที่ไม่ก่อให้เกิดคาร์บอน ซึ่งไม่มีปัญหาการหมดสิ้นของทรัพยากรและไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม พลังงานน้ำขนาดเล็กเป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ในการดำเนินการตามกลยุทธ์การพัฒนาอย่างยั่งยืนของจีน

การพัฒนาพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานน้ำขนาดเล็กตามสภาพท้องถิ่นและการแปลงแหล่งพลังงานน้ำให้เป็นพลังงานไฟฟ้าคุณภาพสูงได้มีบทบาทสำคัญในการสร้างหลักประกันการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ ยกระดับคุณภาพชีวิตของประชาชน แก้ปัญหาการใช้ไฟฟ้าในพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้าและขาดแคลนไฟฟ้า ส่งเสริมการจัดการแม่น้ำ ปรับปรุงระบบนิเวศ ปกป้องสิ่งแวดล้อม และการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมในท้องถิ่น
จีนมีแหล่งพลังงานน้ำขนาดเล็กสำรองอยู่มากมาย โดยมีปริมาณสำรองทางทฤษฎีที่ประมาณไว้ 150 ล้านกิโลวัตต์ และมีศักยภาพในการติดตั้งพลังงานไฟฟ้ามากกว่า 70,000 เมกะวัตต์สำหรับการพัฒนา การพัฒนาพลังงานน้ำขนาดเล็กอย่างจริงจังจึงเป็นทางเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เพื่อปรับปรุงโครงสร้างพลังงานในบริบทของการปกป้องสิ่งแวดล้อมคาร์บอนต่ำ การอนุรักษ์พลังงานและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และการพัฒนาอย่างยั่งยืน ตามแผนของกระทรวงทรัพยากรน้ำ ภายในปี 2020 จีนจะสร้างจังหวัดพลังงานน้ำขนาดเล็ก 10 แห่งที่มีกำลังการผลิตติดตั้งมากกว่า 5 ล้านกิโลวัตต์ ฐานพลังงานน้ำขนาดเล็กขนาดใหญ่ 100 แห่งที่มีกำลังการผลิตติดตั้งมากกว่า 200,000 กิโลวัตต์ และจังหวัดพลังงานน้ำขนาดเล็ก 300 แห่งที่มีกำลังการผลิตติดตั้งมากกว่า 100,000 กิโลวัตต์ ภายในปี 2023 ตามที่กระทรวงทรัพยากรน้ำวางแผนไว้ การผลิตพลังงานน้ำขนาดเล็กจะไม่เพียงแต่บรรลุเป้าหมายในปี 2020 เท่านั้น แต่ยังพัฒนาบนพื้นฐานนี้ได้มากขึ้นอีกด้วย
โรงไฟฟ้าพลังน้ำเป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่แปลงพลังงานน้ำเป็นไฟฟ้าผ่านกังหันน้ำ และชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำเป็นอุปกรณ์หลักในการแปลงพลังงานในระบบพลังงานน้ำขนาดเล็ก กระบวนการแปลงพลังงานของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน
ขั้นตอนแรกจะแปลงพลังงานศักย์ของน้ำเป็นพลังงานกลของกังหันน้ำ การไหลของน้ำจะมีพลังงานศักย์ต่างกันไปตามระดับความสูงและภูมิประเทศ เมื่อการไหลของน้ำจากตำแหน่งที่สูงขึ้นกระทบกับกังหันน้ำที่ตำแหน่งที่ต่ำกว่า พลังงานศักย์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลของกังหันน้ำ
ในขั้นตอนที่สอง พลังงานกลของกังหันน้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าก่อน จากนั้นจึงส่งต่อไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าผ่านสายส่งของระบบไฟฟ้า หลังจากได้รับผลกระทบจากการไหลของน้ำ กังหันน้ำจะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อแบบโคแอกเซียลให้หมุน โรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่หมุนจะขับเคลื่อนสนามแม่เหล็กกระตุ้นให้หมุน และขดลวดสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะตัดเส้นสนามแม่เหล็กกระตุ้นเพื่อสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในด้านหนึ่ง จะส่งออกพลังงานไฟฟ้า และในอีกด้านหนึ่ง จะก่อให้เกิดแรงบิดเบรกแม่เหล็กไฟฟ้าในทิศทางตรงข้ามกับการหมุนบนโรเตอร์ การไหลของน้ำจะส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์กังหันน้ำอย่างต่อเนื่อง และแรงบิดหมุนที่กังหันน้ำได้รับจากการไหลของน้ำจะเอาชนะแรงบิดเบรกแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นในโรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อทั้งสองถึงจุดสมดุล ชุดกังหันน้ำจะทำงานด้วยความเร็วคงที่เพื่อสร้างไฟฟ้าอย่างเสถียรและแปลงพลังงานได้สมบูรณ์

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำเป็นอุปกรณ์แปลงพลังงานที่สำคัญที่แปลงพลังงานศักย์ของน้ำเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยทั่วไปประกอบด้วยกังหันน้ำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ตัวควบคุมความเร็ว ระบบกระตุ้น ระบบระบายความร้อน และอุปกรณ์ควบคุมโรงไฟฟ้า บทนำสั้นๆ เกี่ยวกับประเภทและฟังก์ชันของอุปกรณ์หลักในชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำทั่วไปมีดังนี้:
1) กังหันน้ำ กังหันน้ำที่นิยมใช้มีอยู่ 2 ประเภท ได้แก่ กังหันแบบแรงกระตุ้นและกังหันแบบปฏิกิริยา
2) เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่กระตุ้นด้วยไฟฟ้า
3) ระบบกระตุ้น เนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยทั่วไปเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่กระตุ้นด้วยไฟฟ้า จึงจำเป็นต้องควบคุมระบบกระตุ้น DC เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าที่ใช้งานและกำลังไฟฟ้าปฏิกิริยา เพื่อปรับปรุงคุณภาพพลังงานไฟฟ้าขาออก
4) อุปกรณ์ควบคุมและปรับความเร็ว (รวมถึงตัวควบคุมความเร็วและอุปกรณ์ควบคุมแรงดันน้ำมัน) ตัวควบคุมใช้เพื่อควบคุมความเร็วของกังหันน้ำ เพื่อให้ความถี่ของพลังงานไฟฟ้าขาออกตรงตามข้อกำหนดของแหล่งจ่ายไฟ
5) ระบบระบายความร้อน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กส่วนใหญ่ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ โดยใช้ระบบระบายอากาศเพื่อช่วยระบายความร้อนและทำให้พื้นผิวของสเตเตอร์ โรเตอร์ และแกนเหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเย็นลง
6) อุปกรณ์เบรก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฮดรอลิกที่มีความจุที่กำหนดเกินค่าที่กำหนดจะติดตั้งอุปกรณ์เบรกไว้ด้วย
7) อุปกรณ์ควบคุมโรงไฟฟ้า อุปกรณ์ควบคุมโรงไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้การควบคุมแบบดิจิทัลของคอมพิวเตอร์เพื่อทำหน้าที่ต่างๆ เช่น การเชื่อมต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้า การควบคุมความถี่ การควบคุมแรงดันไฟฟ้า การควบคุมค่ากำลังไฟฟ้า การป้องกัน และการสื่อสารการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กสามารถแบ่งออกได้เป็นประเภทการเบี่ยงน้ำ ประเภทเขื่อน และประเภทไฮบริด โดยพิจารณาจากวิธีการรวมหัว โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กส่วนใหญ่ในจีนเป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กประเภทเบี่ยงน้ำที่ค่อนข้างประหยัด
ลักษณะเฉพาะของการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก ได้แก่ ขนาดการก่อสร้างสถานีขนาดเล็ก วิศวกรรมที่เรียบง่าย การจัดหาอุปกรณ์ที่ง่ายดาย และการใช้งานเองโดยพื้นฐาน โดยไม่ต้องส่งไฟฟ้าไปยังสถานที่ที่อยู่ห่างไกลจากสถานี โครงข่ายไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมีกำลังการผลิตขนาดเล็ก และกำลังการผลิตไฟฟ้าก็มีขนาดเล็กเช่นกัน การปฏิเสธไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมีลักษณะเฉพาะในพื้นที่และมวลที่แข็งแกร่ง
พลังงานน้ำขนาดเล็กซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสะอาดมีส่วนสนับสนุนการสร้างหมู่บ้านพลังงานใหม่แบบสังคมนิยมในจีน เราเชื่อว่าการผสมผสานระหว่างพลังงานน้ำขนาดเล็กและเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานจะทำให้การพัฒนาพลังงานน้ำขนาดเล็กน่าสนใจยิ่งขึ้นในอนาคต!