Як краплю води можна використати повторно 19 разів? Стаття розкриває таємниці виробництва гідроелектроенергії
Протягом тривалого часу виробництво гідроелектроенергії було важливим засобом електропостачання. Річка тече на тисячі миль, зберігаючи величезну кількість енергії. Розвиток та використання природної водної енергії в електроенергію називається виробництвом гідроелектроенергії. Процес виробництва гідроелектроенергії насправді є процесом перетворення енергії.
1. Що таке гідроакумулююча електростанція?
Гідроакумулюючі електростанції наразі є найбільш технологічно зрілим та стабільним методом накопичення енергії великої ємності. Шляхом будівництва або використання двох існуючих резервуарів утворюється перепад, і надлишок електроенергії з енергосистеми в періоди низького навантаження перекачується у високі місця для зберігання. У періоди пікового навантаження електроенергія виробляється шляхом викиду води, відомої як «суперенергетичний банк».
Гідроелектростанції – це споруди, що використовують кінетичну енергію потоку води для вироблення електроенергії. Зазвичай їх будують на високих водоспадах річок, використовуючи дамби для перехоплення потоку води та утворення водосховищ, які потім перетворюють енергію води на електроенергію за допомогою водяних турбін та генераторів.
Однак, ефективність виробництва електроенергії окремої гідроелектростанції невисока, оскільки після протікання води через неї залишається багато невикористаної кінетичної енергії. Якщо кілька гідроелектростанцій можна з'єднати послідовно, утворюючи каскадну систему, крапля води може бути активована кілька разів на різній висоті, тим самим підвищуючи ефективність виробництва електроенергії.
Які переваги гідроелектростанцій, окрім виробництва електроенергії? Фактично, будівництво гідроелектростанцій також має важливий вплив на місцевий економічний та соціальний розвиток.
З одного боку, будівництво гідроелектростанцій може стимулювати будівництво місцевої інфраструктури та промисловий розвиток. Будівництво гідроелектростанцій вимагає великої кількості робочої сили, матеріальних ресурсів та фінансових інвестицій, що забезпечує місцеві можливості працевлаштування та ринковий попит, стимулює розвиток пов'язаних промислових ланцюгів та збільшує місцеві бюджетні надходження. Наприклад, загальний обсяг інвестицій у проект гідроелектростанції Удунде становить близько 120 мільярдів юанів, що може призвести до регіональних пов'язаних інвестицій у розмірі від 100 до 125 мільярдів юанів. Протягом періоду будівництва середньорічне збільшення зайнятості становить близько 70 000 осіб, що формує нову рушійну силу місцевого економічного зростання.
З іншого боку, будівництво гідроелектростанцій може покращити місцеве екологічне середовище та добробут людей. Будівництво гідроелектростанцій повинно не лише відповідати суворим екологічним стандартам, але й здійснювати екологічне відновлення та захист, розводити та випускати рідкісних риб, покращувати річкові ландшафти та сприяти біорізноманіттю. Наприклад, з моменту створення гідроелектростанції Удунде було випущено понад 780 000 мальків рідкісних риб, таких як роздвоєночеревий щур, біла черепаха, довгий тонкий в'юн та окунь. Крім того, будівництво гідроелектростанцій також вимагає переселення та розселення іммігрантів, що забезпечує кращі умови життя та можливості розвитку для місцевого населення. Наприклад, у повіті Цяоцзя розташована гідроелектростанція Байхетань, що передбачає переселення та розселення 48 563 осіб. Повіт Цяоцзя перетворив зону переселення на сучасну урбанізаційну зону переселення, покращив інфраструктуру та об'єкти громадського обслуговування, а також підвищив якість життя та щастя іммігрантського населення.
Гідроелектростанція — це не лише електростанція, а й благотворна споруда. Вона не лише забезпечує чистою енергією країну, але й сприяє зеленому розвитку місцевості. Це взаємовигідна ситуація, яка заслуговує на нашу вдячність та вивчення.
2. Основні типи виробництва гідроелектроенергії
Найчастіше використовуються методи концентрованого падіння, включаючи будівництво дамб, відведення води або їх поєднання.
Побудувати дамбу на ділянці річки з великим перепадом течії, створити водосховище для зберігання води та підвищення рівня води, встановити водяну турбіну зовні дамби, і вода з водосховища тектиме через водовідвідний канал (відвідний канал) до водяної турбіни в нижній частині дамби. Вода приводить в рух турбіну, яка обертається та приводить у дію генератор для вироблення електроенергії, а потім тече через відвідний канал до річки нижче за течією. Це спосіб побудувати дамбу та водосховище для виробництва електроенергії.
Через велику різницю рівнів води між поверхнею води у водосховищі всередині греблі та поверхнею виходу гідротурбіни зовні греблі, велика кількість води у водосховищі може бути використана для роботи за рахунок великої потенційної енергії, що дозволяє досягти високого коефіцієнта використання водних ресурсів. Гідроелектростанція, побудована методом концентрованого падіння енергії при будівництві греблі, називається гідроелектростанцією гребельного типу і складається переважно з гідроелектростанцій гребельного типу та гідроелектростанцій русельного типу.
Створення водосховища для зберігання води та підвищення рівня води у верхній течії річки, встановлення водяної турбіни в нижній течії та відведення води з водосховища вище за течією до нижньої водяної турбіни через відвідний канал. Потік води приводить в рух турбіну, яка обертається та приводить у дію генератор для вироблення електроенергії, а потім проходить через відвідний канал до нижньої течії річки. Відвідний канал буде довшим і проходитиме через гору, що є способом відведення води та виробництва електроенергії.
Через велику різницю рівнів води H0 між поверхнею водосховища вище за течією та поверхнею виходу турбіни нижче за течією, велика кількість води у водосховищі працює за рахунок великої потенційної енергії, що може досягти високої ефективності використання водних ресурсів. Гідроелектростанції, що використовують метод концентрованого відведення води, називаються гідроелектростанціями відвідного типу, до яких в основному належать гідроелектростанції напірного відведення та гідроелектростанції безнапірного відведення.
3. Як досягти «19-кратного повторного використання краплі води»?
Як відомо, гідроелектростанція Наньшань була офіційно завершена та введена в експлуатацію 30 жовтня 2019 року. Вона розташована на стику повітів Яньюань та Бутуо в автономному окрузі Ляншань І провінції Сичуань. Загальна встановлена потужність гідроелектростанції становить 102 000 мегават, що є гідроенергетичним проектом, який комплексно використовує природні водні ресурси, енергію вітру та сонячну енергію. А найпривабливіше те, що ця гідроелектростанція не лише виробляє електроенергію, але й досягає максимальної ефективності водних ресурсів за допомогою технологічних засобів. Вона багаторазово використовує краплю води 19 разів, створюючи додаткові 34,1 мільярда кіловат-годин електроенергії, творячи численні дива в галузі виробництва гідроенергії.
По-перше, гідроелектростанція Наньшань використовує провідну у світі гібридну технологію виробництва гідроенергії, яка комплексно використовує природні водні ресурси, енергію вітру та сонячну енергію, а також забезпечує систематичну оптимізацію та співпрацю за допомогою технологічних засобів, тим самим забезпечуючи сталий розвиток.
По-друге, гідроелектростанція впроваджує передові технології, такі як аналіз великих даних, штучний інтелект та Інтернет речей, для точного керування різними аспектами, такими як параметри агрегату, рівень води, напір та витрата води, з метою підвищення експлуатаційної ефективності гідроелектростанції. Наприклад, завдяки встановленню технології автоматичного відстеження та регулювання постійного тиску напору, гідротурбінний генератор максимізує використання водних ресурсів, забезпечуючи безпечну експлуатацію, досягаючи мети оптимізації та збільшення виробництва електроенергії за рахунок оптимізації напору. Водночас, коли рівень води у водосховищі низький, гідроелектростанції встановлюють динамічну систему управління водосховищем, щоб уповільнити швидкість зниження рівня води, підвищити ефективність рециркуляції та ефективно збільшити потужності виробництва електроенергії.
Крім того, незамінним є чудовий дизайн гідроелектростанції Наньшань. Вона використовує водяну турбіну з PM (турбіна Пелтона-Мішеля), яка характеризується тим, що коли вода розпилюється на робоче колесо, площа поперечного перерізу сопла та швидкість потоку до робочого колеса можуть регулюватися обертанням, щоб напрямок та швидкість розпилення води відповідали напрямку та швидкості обертання робочого колеса, максимізуючи ефективність вироблення енергії. Крім того, були впроваджені передові технології, такі як технологія багатоточкового розпилення води та додавання обертових секцій, що значно підвищує ефективність вироблення енергії.
Нарешті, гідроелектростанція Наньшань також використовує ексклюзивну технологію накопичення енергії. У зоні водозбірника було додано комплекс аварійних дренажних споруд. Завдяки водосховищу водні ресурси можна розділити на різні часові періоди, виконуючи численні функції, такі як виробництво води та передача електроенергії, а також забезпечуючи економічне та безпечне використання водних ресурсів.
Загалом, причина, чому гідроелектростанція Наньшань досягла мети «повторного використання 19 крапель води», полягає в різних факторах, включаючи провідну у світі гібридну технологію виробництва гідроенергії, застосування передових технологій, ефективні механізми управління, чудовий дизайн та унікальну технологію накопичення енергії. Це не лише приносить нові ідеї та моделі для розвитку гідроенергетичної галузі, але й забезпечує корисні демонстрації та натхнення для сталого розвитку енергетичної промисловості Китаю.
Час публікації: 14 серпня 2023 р.
