Виробництво гідроелектростанцій, як відновлюване, екологічно чисте та безпечне джерело енергії, давно цінується людьми. Сьогодні великі та середні гідроелектростанції широко використовуються, а технології відновлюваної енергетики є відносно зрілими у всьому світі. Наприклад, гідроелектростанція «Три ущелини» в Китаї є найбільшою гідроелектростанцією у світі. Однак великі та середні гідроелектростанції мають багато негативних наслідків для навколишнього середовища, таких як греблі, що блокують плавний потік природних річок, блокують скидання осаду та змінюють екосистемне середовище; будівництво гідроелектростанцій також вимагає значного затоплення земель, що призводить до великої кількості іммігрантів.
Як нове джерело енергії, мала гідроенергетика має значно менший вплив на екологічне середовище, і тому люди все більше цінують її. Малі гідроелектростанції, як і великі та середні гідроелектростанції, є гідроелектростанціями. Загальний термін «мала гідроенергетика» стосується гідроелектростанцій або гідроелектростанцій та енергетичних систем з дуже малою встановленою потужністю, а їхня встановлена потужність варіюється залежно від національних умов кожної країни.
У Китаї термін «мала гідроенергетика» стосується гідроелектростанцій та допоміжних місцевих електричних мереж встановленою потужністю 25 МВт або менше, які фінансуються та експлуатуються місцевими, колективними або індивідуальними організаціями. Мала гідроенергетика належить до безвуглецевої чистої енергії, яка не має проблеми виснаження ресурсів та не забруднює навколишнє середовище. Вона є невід'ємним компонентом реалізації Китаєм стратегії сталого розвитку.
Розвиток відновлюваної енергетики, такої як мала гідроенергетика, відповідно до місцевих умов та перетворення гідроенергетичних ресурсів на високоякісну електроенергію відіграв важливу роль у забезпеченні національного економічного та соціального розвитку, покращенні якості життя людей, вирішенні проблеми споживання електроенергії в районах без дефіциту електроенергії та потужностей, сприянні управлінню річками, покращенню екологічного стану, захисту довкілля та місцевому соціально-економічному розвитку.
Китай має значні запаси малої гідроенергетики, з теоретичним розрахунковим запасом у 150 мільйонів кВт та потенційною встановленою потужністю понад 70 000 МВт для розвитку. Неминучим вибором є активний розвиток малої гідроенергетики для покращення енергетичної структури в контексті низьковуглецевого захисту навколишнього середовища, енергозбереження та скорочення викидів, а також сталого розвитку. Згідно з планом Міністерства водних ресурсів, до 2020 року Китай побудує 10 провінцій малих гідроенергетичних станцій із встановленою потужністю понад 5 мільйонів кВт, 100 великих баз малих гідроенергетичних станцій із встановленою потужністю понад 200 000 кВт та 300 округів малих гідроенергетичних станцій із встановленою потужністю понад 100 000 кВт. До 2023 року, за планом Міністерства водних ресурсів, виробництво малої гідроенергетики не тільки досягне мети 2020 року, але й матиме більший розвиток на цій основі.
Гідроелектростанція — це система виробництва електроенергії, яка перетворює енергію води на електрику за допомогою водяної турбіни, а водяна турбіна-генераторна установка є основним пристроєм для перетворення енергії в малих гідроенергетичних системах. Процес перетворення енергії гідроелектричної генераторної установки поділяється на два етапи.
Перший етап перетворює потенційну енергію води на механічну енергію водяної турбіни. Потік води має різну потенційну енергію на різних висотах та рельєфах. Коли потік води з вищого положення впливає на турбіну, що знаходиться в нижчому положенні, потенційна енергія, що генерується зміною рівня води, перетворюється на механічну енергію турбіни.
На другому етапі механічна енергія водяної турбіни спочатку перетворюється на електричну енергію, яка потім передається до електрообладнання через лінії електропередачі енергосистеми. Після впливу потоку води водяна турбіна приводить в обертання коаксіально підключений генератор. Обертовий ротор генератора приводить в обертання магнітне поле збудження, а обмотка статора генератора перерізає лінії магнітного поля збудження, генеруючи індуковану електрорушійну силу. З одного боку, вона виробляє електричну енергію, а з іншого боку, генерує електромагнітний гальмівний момент у протилежному напрямку обертання на роторі. Потік води постійно впливає на пристрій водяної турбіни, і обертовий момент, отриманий водяною турбіною від потоку води, долає електромагнітний гальмівний момент, що генерується в роторі генератора. Коли ці два фактори досягають рівноваги, блок водяної турбіни працюватиме з постійною швидкістю, стабільно виробляючи електроенергію та завершуючи перетворення енергії.
Гідроелектрична генераторна установка – це важливий пристрій для перетворення енергії, який перетворює потенційну енергію води на електричну енергію. Зазвичай вона складається з водяної турбіни, генератора, регулятора швидкості, системи збудження, системи охолодження та обладнання для керування електростанцією. Короткий огляд типів та функцій основного обладнання типової гідроелектричної генераторної установки виглядає наступним чином:
1) Водяна турбіна. Існує два поширених типи водяних турбін: імпульсні та реактивні.
2) Генератор. Більшість генераторів використовують синхронні генератори з електричним збудженням.
3) Система збудження. Оскільки генератори, як правило, є синхронними генераторами з електричним збудженням, необхідно керувати системою збудження постійного струму для регулювання напруги, активної та реактивної потужності електричної енергії, щоб покращити якість вихідної електричної енергії.
4) Пристрій регулювання та керування швидкістю (включаючи регулятор швидкості та пристрій тиску оливи). Регулятор використовується для регулювання швидкості водяної турбіни, щоб частота вихідної електричної енергії відповідала вимогам електроживлення.
5) Система охолодження. Малі гідрогенератори переважно використовують повітряне охолодження, використовуючи систему вентиляції для розсіювання тепла та охолодження поверхні статора, ротора та залізного осердя генератора.
6) Гальмівний пристрій. Гідрогенератори з номінальною потужністю, що перевищує певне значення, оснащені гальмівними пристроями.
7) Обладнання для керування електростанцією. Більшість обладнання для керування електростанціями використовує комп'ютерне цифрове керування для виконання таких функцій, як підключення до мережі, регулювання частоти, регулювання напруги, регулювання коефіцієнта потужності, захист та зв'язок з виробництвом гідроелектроенергії.
Малі гідроелектростанції можна розділити на дериваційні, гребельні та гібридні на основі методу концентрованого напору. Більшість малих гідроелектростанцій у Китаї є відносно економічними малими гідроелектростанціями дериваційного типу.
Характерними рисами виробництва електроенергії малими гідроелектростанціями є невеликий масштаб будівництва станції, просте проектування, легке придбання обладнання та, по суті, самостійне використання, без передачі електроенергії в місця, віддалені від станції; мережа малих гідроелектростанцій має невелику потужність, а також невелика потужність виробництва електроенергії. Відмова від малих гідроелектростанцій має сильні локальні та масові характеристики.
Як джерело чистої енергії, мала гідроенергетика сприяла будівництву соціалістичних нових енергетичних сіл у Китаї. Ми вважаємо, що поєднання малої гідроенергетики та технології накопичення енергії зробить розвиток малої гідроенергетики більш привабливим у майбутньому!
Час публікації: 11 грудня 2023 р.
