Làm thế nào một giọt nước có thể được tái sử dụng 19 lần? Một bài viết tiết lộ những bí ẩn của việc sản xuất thủy điện
Trong một thời gian dài, sản xuất thủy điện đã là một phương tiện quan trọng để cung cấp điện. Dòng sông chảy hàng ngàn dặm, chứa đựng năng lượng khổng lồ. Việc phát triển và sử dụng năng lượng nước tự nhiên thành điện được gọi là sản xuất thủy điện. Quá trình sản xuất thủy điện thực chất là quá trình chuyển đổi năng lượng.
1、 Nhà máy thủy điện tích năng là gì?
Nhà máy điện tích năng hiện là phương pháp lưu trữ năng lượng công suất cao ổn định và trưởng thành nhất về mặt công nghệ. Bằng cách xây dựng hoặc sử dụng hai hồ chứa hiện có, một giọt nước được hình thành và điện dư thừa từ hệ thống điện trong thời gian tải thấp được bơm lên những nơi cao để lưu trữ. Trong thời gian tải cao điểm, điện được tạo ra bằng cách xả nước, được gọi là "siêu ngân hàng điện"
Nhà máy thủy điện là cơ sở sử dụng động năng của dòng nước để tạo ra điện. Chúng thường được xây dựng tại các thác nước cao trên sông, sử dụng đập để chặn dòng nước và tạo thành hồ chứa, sau đó chuyển đổi năng lượng nước thành điện thông qua tua bin nước và máy phát điện.
Tuy nhiên, hiệu suất phát điện của một nhà máy thủy điện đơn lẻ không cao vì sau khi nước chảy qua nhà máy thủy điện, vẫn còn rất nhiều động năng còn lại chưa được sử dụng. Nếu nhiều nhà máy thủy điện có thể được kết nối nối tiếp để tạo thành hệ thống thác nước, một giọt nước có thể được kích hoạt nhiều lần ở các độ cao khác nhau, do đó cải thiện hiệu suất phát điện.
Các nhà máy thủy điện ngoài việc phát điện còn có lợi ích gì? Trên thực tế, việc xây dựng các nhà máy thủy điện còn có tác động quan trọng đến sự phát triển kinh tế - xã hội của địa phương.
Một mặt, việc xây dựng các nhà máy thủy điện có thể thúc đẩy xây dựng cơ sở hạ tầng và phát triển công nghiệp tại địa phương. Việc xây dựng các nhà máy thủy điện đòi hỏi một lượng lớn nhân lực, nguồn lực vật chất và đầu tư tài chính, tạo ra cơ hội việc làm tại địa phương và nhu cầu thị trường, thúc đẩy sự phát triển của các chuỗi công nghiệp liên quan và tăng doanh thu tài chính của địa phương. Ví dụ, tổng vốn đầu tư của dự án Nhà máy thủy điện Wudongde là khoảng 120 tỷ nhân dân tệ, có thể thúc đẩy các khoản đầu tư liên quan của khu vực từ 100 tỷ nhân dân tệ đến 125 tỷ nhân dân tệ. Trong thời gian xây dựng, mức tăng việc làm trung bình hàng năm là khoảng 70.000 người, hình thành động lực mới cho tăng trưởng kinh tế địa phương.
Mặt khác, việc xây dựng các nhà máy thủy điện có thể cải thiện môi trường sinh thái địa phương và phúc lợi của người dân. Việc xây dựng các nhà máy thủy điện không chỉ phải tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt mà còn phải thực hiện phục hồi và bảo vệ sinh thái, nhân giống và thả các loài cá quý hiếm, cải thiện cảnh quan sông ngòi và thúc đẩy đa dạng sinh học. Ví dụ, kể từ khi thành lập Nhà máy thủy điện Wudongde, hơn 780.000 cá bột quý hiếm như cá bụng xẻ, rùa trắng, cá chạch dài mỏng và cá chép bass đã được thả. Ngoài ra, việc xây dựng các nhà máy thủy điện cũng đòi hỏi phải di dời và tái định cư những người nhập cư, mang lại điều kiện sống và cơ hội phát triển tốt hơn cho người dân địa phương. Ví dụ, Huyện Qiaojia là nơi đặt Nhà máy thủy điện Baihetan, liên quan đến việc di dời và tái định cư của 48.563 người. Huyện Qiaojia đã biến khu tái định cư thành khu tái định cư đô thị hóa hiện đại, cải thiện cơ sở hạ tầng và các cơ sở dịch vụ công cộng, nâng cao chất lượng cuộc sống và hạnh phúc của người dân nhập cư.
Nhà máy thủy điện không chỉ là nhà máy điện mà còn là nhà máy có lợi, không chỉ cung cấp năng lượng sạch cho đất nước mà còn mang lại sự phát triển xanh cho địa phương. Đây là tình huống đôi bên cùng có lợi, đáng để chúng ta trân trọng và học tập.
2、 Các loại hình cơ bản của sản xuất thủy điện
Các phương pháp thường được sử dụng để thả nước tập trung bao gồm xây đập, chuyển hướng nước hoặc kết hợp cả hai.
Xây đập ở một đoạn sông có độ dốc lớn, thiết lập hồ chứa để chứa nước và nâng mực nước, lắp đặt tua bin nước bên ngoài đập, nước từ hồ chứa chảy qua kênh dẫn nước (kênh dẫn nước) đến tua bin nước ở phần dưới của đập. Nước làm tua bin quay và làm máy phát điện để tạo ra điện, sau đó chảy qua kênh dẫn nước ra hạ lưu sông. Đây là cách xây đập và xây hồ chứa để phát điện.
Do chênh lệch mực nước lớn giữa mặt nước của hồ chứa bên trong đập và mặt nước ra của tua bin thủy lực bên ngoài đập, một lượng lớn nước trong hồ chứa có thể được sử dụng để làm việc thông qua một thế năng lớn, có thể đạt được tỷ lệ sử dụng tài nguyên nước cao. Nhà máy thủy điện được thành lập bằng cách sử dụng phương pháp thả tập trung trong xây dựng đập được gọi là nhà máy thủy điện kiểu đập, chủ yếu bao gồm các nhà máy thủy điện kiểu đập và các nhà máy thủy điện kiểu lòng sông.
Xây dựng hồ chứa để chứa nước và nâng mực nước ở thượng nguồn sông, lắp đặt tua bin nước ở hạ nguồn, chuyển hướng nước từ hồ chứa thượng nguồn xuống tua bin nước hạ nguồn thông qua kênh dẫn nước. Dòng nước làm tua bin quay và dẫn máy phát điện để tạo ra điện, sau đó đi qua kênh dẫn nước ra hạ nguồn sông. Kênh dẫn nước sẽ dài hơn và đi qua núi, đây là một cách chuyển hướng nước và phát điện.
Do chênh lệch mực nước H0 lớn giữa bề mặt hồ chứa thượng lưu và bề mặt cửa ra của tuabin hạ lưu, lượng nước lớn trong hồ chứa hoạt động thông qua thế năng lớn, có thể đạt được hiệu suất sử dụng tài nguyên nước cao. Các nhà máy thủy điện sử dụng phương pháp chuyển hướng nước tập trung được gọi là nhà máy thủy điện kiểu chuyển hướng, chủ yếu bao gồm các nhà máy thủy điện kiểu chuyển hướng áp suất và các nhà máy thủy điện kiểu chuyển hướng không áp suất.
3、 Làm thế nào để đạt được “19 lần tái sử dụng một giọt nước”?
Được biết, Nhà máy thủy điện Nam Sơn đã chính thức hoàn thành và đưa vào vận hành vào ngày 30 tháng 10 năm 2019, tọa lạc tại ngã ba huyện Diêm Nguyên và huyện Bổ Đà thuộc Châu tự trị dân tộc Di Lương Sơn, tỉnh Tứ Xuyên. Tổng công suất lắp đặt của nhà máy thủy điện là 102.000 megawatt, là công trình thủy điện sử dụng toàn diện tài nguyên nước tự nhiên, năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Và điều đáng chú ý nhất là nhà máy thủy điện này không chỉ tạo ra điện mà còn đạt được hiệu quả tối ưu của tài nguyên nước thông qua các biện pháp công nghệ. Nó liên tục sử dụng một giọt nước 19 lần, tạo ra thêm 34,1 tỷ kilowatt giờ điện, tạo nên nhiều kỳ tích trong lĩnh vực sản xuất thủy điện.
Đầu tiên, Nhà máy thủy điện Nam Sơn áp dụng công nghệ sản xuất thủy điện hỗn hợp hàng đầu thế giới, tận dụng toàn diện các nguồn tài nguyên nước tự nhiên, năng lượng gió và năng lượng mặt trời, đạt được sự tối ưu hóa và hợp tác có hệ thống thông qua các biện pháp công nghệ, từ đó đạt được sự phát triển bền vững.
Thứ hai, nhà máy thủy điện áp dụng các công nghệ tiên tiến như phân tích dữ liệu lớn, trí tuệ nhân tạo và Internet vạn vật để quản lý chặt chẽ các khía cạnh khác nhau như thông số đơn vị, mực nước, cột nước và lưu lượng nước, nhằm nâng cao hiệu quả vận hành của nhà máy thủy điện. Ví dụ, bằng cách thiết lập công nghệ theo dõi và điều chỉnh tự động áp suất cột nước không đổi, tổ máy phát điện tuabin nước tối đa hóa việc sử dụng tài nguyên nước đồng thời đảm bảo vận hành an toàn, đạt được mục tiêu tối ưu hóa và tăng sản lượng điện thông qua tối ưu hóa cột nước. Đồng thời, khi mực nước hồ chứa thấp, các nhà máy thủy điện thiết lập hệ thống quản lý động cho hồ chứa để làm chậm tốc độ mực nước giảm, nâng cao hiệu quả tái chế và tăng hiệu quả công suất phát điện.
Ngoài ra, thiết kế tuyệt vời của Nhà máy thủy điện Nam Sơn cũng không thể thiếu. Nhà máy sử dụng tua bin nước PM (tua bin Pelton Michel), đặc điểm là khi nước phun vào cánh quạt, diện tích mặt cắt ngang của vòi phun và lưu lượng hướng về cánh quạt có thể được điều chỉnh bằng cách quay, để phù hợp với hướng và tốc độ phun nước với hướng quay và tốc độ của cánh quạt, tối đa hóa hiệu quả phát điện. Ngoài ra, các công nghệ tiên tiến như công nghệ phun nước đa điểm và bổ sung các phần quay đã được áp dụng, cải thiện đáng kể hiệu quả phát điện.
Cuối cùng, Nhà máy thủy điện Nam Sơn cũng áp dụng công nghệ lưu trữ năng lượng độc quyền. Một bộ cơ sở thoát nước mực nước khẩn cấp đã được bổ sung trong khu vực lắng đọng nước. Thông qua hồ chứa nước, tài nguyên nước có thể được chia thành các khoảng thời gian khác nhau, đạt được nhiều chức năng như sản xuất nước và truyền tải điện, đồng thời đảm bảo sử dụng tài nguyên nước một cách kinh tế và an toàn.
Nhìn chung, lý do khiến Nhà máy thủy điện Nam Sơn đạt được mục tiêu “tái sử dụng 19 lần một giọt nước” là do nhiều yếu tố, bao gồm công nghệ phát điện thủy điện lai hàng đầu thế giới, ứng dụng công nghệ tiên tiến, cơ chế quản lý hiệu quả, thiết kế tuyệt vời và công nghệ lưu trữ năng lượng độc đáo. Điều này không chỉ mang lại những ý tưởng và mô hình mới cho sự phát triển của ngành thủy điện mà còn cung cấp các cuộc trình diễn và nguồn cảm hứng có lợi cho sự phát triển bền vững của ngành năng lượng Trung Quốc.
Thời gian đăng: 14-08-2023
