Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo, không gây ô nhiễm và sạch, từ lâu đã được con người coi trọng. Ngày nay, các nhà máy thủy điện vừa và lớn được sử dụng rộng rãi và công nghệ năng lượng tái tạo tương đối hoàn thiện trên toàn thế giới. Ví dụ, nhà máy thủy điện Tam Hiệp ở Trung Quốc là nhà máy thủy điện lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, các nhà máy thủy điện vừa và lớn có nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, chẳng hạn như đập ngăn dòng chảy êm ả của các con sông tự nhiên, ngăn chặn việc xả trầm tích và làm thay đổi môi trường hệ sinh thái; Việc xây dựng các nhà máy thủy điện cũng đòi hỏi phải ngập úng trên diện rộng, dẫn đến số lượng lớn người nhập cư.
Là một nguồn năng lượng mới, thủy điện nhỏ có tác động nhỏ hơn nhiều đến môi trường sinh thái, và do đó ngày càng được mọi người coi trọng. Các nhà máy thủy điện nhỏ, giống như các nhà máy thủy điện lớn và vừa, đều là nhà máy thủy điện. "Thủy điện nhỏ" thường được gọi là các nhà máy thủy điện hoặc nhà máy thủy điện và hệ thống điện có công suất lắp đặt rất nhỏ và công suất lắp đặt của chúng thay đổi tùy thuộc vào điều kiện quốc gia của mỗi quốc gia.
Ở Trung Quốc, “thủy điện nhỏ” là chỉ các nhà máy thủy điện và lưới điện địa phương hỗ trợ có công suất lắp đặt 25MW trở xuống, do các đơn vị địa phương, tập thể hoặc cá nhân tài trợ và vận hành. Thủy điện nhỏ thuộc về năng lượng sạch không phát thải carbon, không có vấn đề cạn kiệt tài nguyên và không gây ô nhiễm môi trường. Đây là thành phần không thể thiếu trong việc thực hiện chiến lược phát triển bền vững của Trung Quốc.
Việc phát triển năng lượng tái tạo như thủy điện nhỏ theo điều kiện địa phương, chuyển đổi nguồn tài nguyên thủy điện thành điện năng chất lượng cao đã đóng vai trò quan trọng bảo đảm phát triển kinh tế - xã hội đất nước, nâng cao chất lượng cuộc sống của nhân dân, giải quyết vấn đề tiêu thụ điện ở những vùng chưa có điện, thiếu điện, thúc đẩy quản lý sông ngòi, cải thiện sinh thái, bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế - xã hội địa phương.
Trung Quốc có trữ lượng thủy điện nhỏ dồi dào, với trữ lượng ước tính lý thuyết là 150 triệu kW và công suất lắp đặt tiềm năng trên 70.000 MW để phát triển. Việc phát triển mạnh mẽ thủy điện nhỏ để cải thiện cơ cấu năng lượng trong bối cảnh bảo vệ môi trường các-bon thấp, tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, và phát triển bền vững là lựa chọn tất yếu. Theo kế hoạch của Bộ Tài nguyên nước, đến năm 2020, Trung Quốc sẽ xây dựng 10 tỉnh thủy điện nhỏ có công suất lắp đặt trên 5 triệu kW, 100 cơ sở thủy điện nhỏ lớn có công suất lắp đặt trên 200.000 kW và 300 huyện thủy điện nhỏ có công suất lắp đặt trên 100.000 kW. Đến năm 2023, theo kế hoạch của Bộ Tài nguyên nước, sản xuất thủy điện nhỏ không chỉ đạt được mục tiêu năm 2020 mà còn có sự phát triển lớn hơn trên cơ sở này.
Nhà máy thủy điện là hệ thống phát điện chuyển đổi năng lượng nước thành điện thông qua tua bin nước, và tổ máy phát điện tua bin nước là thiết bị cốt lõi để đạt được chuyển đổi năng lượng trong các hệ thống thủy điện nhỏ. Quá trình chuyển đổi năng lượng của tổ máy phát điện thủy điện được chia thành hai giai đoạn.
Giai đoạn đầu tiên chuyển đổi năng lượng tiềm năng của nước thành năng lượng cơ học của tuabin nước. Dòng nước có năng lượng tiềm năng khác nhau ở các độ cao và địa hình khác nhau. Khi dòng nước từ vị trí cao hơn tác động vào tuabin ở vị trí thấp hơn, năng lượng tiềm năng do mực nước thay đổi được chuyển đổi thành năng lượng cơ học của tuabin.
Ở giai đoạn thứ hai, năng lượng cơ học của tuabin nước trước tiên được chuyển đổi thành năng lượng điện, sau đó được truyền đến các thiết bị điện thông qua các đường dây truyền tải của lưới điện. Sau khi chịu tác động của dòng nước, tuabin nước sẽ truyền động cho máy phát điện được kết nối đồng trục quay. Rôto máy phát điện quay truyền động cho từ trường kích thích quay và cuộn dây stato của máy phát điện cắt các đường từ trường kích thích để tạo ra suất điện động cảm ứng. Một mặt, nó tạo ra năng lượng điện và mặt khác, nó tạo ra mô-men xoắn hãm điện từ theo hướng ngược lại với hướng quay của rôto. Dòng nước liên tục tác động vào thiết bị tuabin nước và mô-men xoắn quay mà tuabin nước thu được từ dòng nước sẽ vượt qua mô-men xoắn hãm điện từ được tạo ra trong rôto máy phát điện. Khi cả hai đạt đến trạng thái cân bằng, tổ máy tuabin nước sẽ hoạt động ở tốc độ không đổi để tạo ra điện ổn định và hoàn thành quá trình chuyển đổi năng lượng.
Tổ máy phát điện thủy điện là một thiết bị chuyển đổi năng lượng quan trọng, chuyển đổi năng lượng tiềm tàng của nước thành năng lượng điện. Nó thường bao gồm một tua bin nước, máy phát điện, bộ điều khiển tốc độ, hệ thống kích từ, hệ thống làm mát và thiết bị điều khiển nhà máy điện. Sau đây là giới thiệu tóm tắt về các loại và chức năng của các thiết bị chính trong một tổ máy phát điện thủy điện thông thường:
1) Tua bin nước. Có hai loại tua bin nước thường được sử dụng: tua bin xung lực và tua bin phản lực.
2) Máy phát điện. Hầu hết các máy phát điện đều sử dụng máy phát điện đồng bộ kích thích bằng điện.
3) Hệ thống kích từ. Do máy phát điện thường là máy phát điện đồng bộ kích từ bằng điện nên cần phải điều khiển hệ thống kích từ DC để đạt được sự điều chỉnh điện áp, điều chỉnh công suất tác dụng và phản kháng của năng lượng điện, nhằm nâng cao chất lượng năng lượng điện đầu ra.
4) Thiết bị điều chỉnh và kiểm soát tốc độ (bao gồm bộ điều chỉnh tốc độ và thiết bị áp suất dầu). Bộ điều tốc được sử dụng để điều chỉnh tốc độ của tuabin nước, để tần số của năng lượng điện đầu ra đáp ứng yêu cầu cung cấp điện.
5) Hệ thống làm mát. Máy phát điện thủy điện nhỏ chủ yếu sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí, sử dụng hệ thống thông gió để giúp tản nhiệt và làm mát bề mặt stato, rôto và lõi sắt của máy phát điện.
6) Thiết bị phanh. Máy phát điện thủy lực có công suất định mức vượt quá một giá trị nhất định được trang bị thiết bị phanh.
7) Thiết bị điều khiển nhà máy điện. Hầu hết các thiết bị điều khiển nhà máy điện đều áp dụng điều khiển kỹ thuật số máy tính để thực hiện các chức năng như kết nối lưới điện, điều chỉnh tần số, điều chỉnh điện áp, điều chỉnh hệ số công suất, bảo vệ và truyền thông của quá trình phát điện thủy điện.
Thủy điện nhỏ có thể được chia thành loại chuyển hướng, loại đập và loại hỗn hợp dựa trên phương pháp tập trung đầu nước. Hầu hết các nhà máy thủy điện nhỏ ở Trung Quốc là các nhà máy thủy điện nhỏ loại chuyển hướng tương đối kinh tế.
Đặc điểm của phát điện thủy điện nhỏ là quy mô xây dựng trạm nhỏ, kỹ thuật đơn giản, dễ mua sắm thiết bị, về cơ bản là tự sử dụng, không truyền tải điện đến những nơi xa trạm; Lưới điện thủy điện nhỏ có công suất nhỏ, công suất phát điện cũng nhỏ. Việc loại bỏ thủy điện nhỏ có đặc điểm cục bộ và khối lượng mạnh.
Là nguồn năng lượng sạch, thủy điện nhỏ đã góp phần xây dựng làng năng lượng mới xã hội chủ nghĩa ở Trung Quốc. Chúng tôi tin rằng sự kết hợp giữa thủy điện nhỏ và công nghệ lưu trữ năng lượng sẽ khiến sự phát triển của thủy điện nhỏ trở nên hấp dẫn hơn trong tương lai!
Thời gian đăng: 11-12-2023
