Хидроенергията е да преобразува водната енергия на естествените реки в електричество, което хората да използват.Има различни източници на енергия, използвани при производството на електроенергия, като слънчева енергия, водна енергия в реките и вятърна енергия, генерирана от въздушния поток.Цената на производството на хидроенергия с помощта на хидроенергия е евтина, а изграждането на водноелектрически централи може да се комбинира и с други проекти за опазване на водата.Страната ни е много богата на хидроенергийни ресурси и условията също са много добри.Хидроенергетиката играе важна роля в изграждането на националната икономика.
Нивото на водата в горното течение на реката е по-високо от нивото на водата надолу по течението.Поради разликата в нивото на водата в реката се генерира водна енергия.Тази енергия се нарича потенциална енергия или потенциална енергия.Разликата между височината на речната вода се нарича капка, наричана още разлика в нивото на водата или воден напор.Този спад е основно условие за формиране на хидравлична мощност.В допълнение, величината на хидравличната мощност зависи и от големината на потока на водата в реката, което е друго основно условие, също толкова важно, колкото и спада.И падането, и потокът влияят пряко на хидравличната мощност;колкото по-голям е водният обем на капката, толкова по-голяма е хидравличната мощност;ако спадът и водният обем са относително малки, мощността на водноелектрическата централа ще бъде по-малка.
Спадът обикновено се изразява в метри.Градиентът е съотношението на падане и разстояние, което може да покаже степента на концентрация на капка.Капката е по-концентрирана, а използването на хидравлична мощност е по-удобно.Спадът, използван от водноелектрическата станция, е разликата между водната повърхност нагоре по течението на водноелектрическата станция и водната повърхност надолу по течението след преминаване през турбината.
Дебитът е количеството вода, което тече в река за единица време и се изразява в кубични метри за една секунда.Един кубичен метър вода е един тон.Притокът на река се променя по всяко време, така че когато говорим за потока, трябва да обясним времето на конкретното място, където тече.Потокът се променя много значително във времето.Реките у нас обикновено имат голям приток през дъждовния сезон през лятото и есента и относително малък през зимата и пролетта.Като цяло, потокът на реката е сравнително малък в горното течение;тъй като притоците се сливат, потокът надолу по течението постепенно се увеличава.Следователно, въпреки че капката нагоре по течението е концентрирана, потокът е малък;потокът надолу по течението е голям, но капката е относително разпръсната.Поради това често е най-икономично да се използва хидравлична мощност в средното течение на реката.
Знаейки падането и дебита, използвани от водноелектрическата централа, нейната мощност може да се изчисли по следната формула:
N= GQH
Във формулата, N-изход, в киловати, също може да се нарече мощност;
Q – поток, в кубични метри в секунда;
H – спад, в метри;
G = 9,8 , е ускорението на гравитацията, единица: нютон/кг
Съгласно горната формула теоретичната мощност се изчислява без приспадане на загуби.Всъщност, в процеса на производство на хидроенергия, турбините, преносното оборудване, генераторите и т.н. имат неизбежни загуби на мощност.Следователно теоретичната мощност трябва да се дисконтира, тоест действителната мощност, която можем да използваме, трябва да се умножи по коефициента на ефективност (символ: K).
Проектната мощност на генератора във водноелектрическата централа се нарича номинална мощност, а действителната мощност се нарича действителна мощност.В процеса на енергийна трансформация е неизбежно загубата на част от енергията.В процеса на производство на хидроенергия има главно загуби от турбини и генератори (има и загуби в тръбопроводи).Различните загуби в селската микрохидроелектрическа централа представляват около 40-50% от общата теоретична мощност, така че продукцията на водноелектрическата централа всъщност може да използва само 50-60% от теоретичната мощност, тоест ефективността е около 0,5-0,60 (от които ефективността на турбината е 0,70-0,85 , ефективността на генераторите е 0,85 до 0,90, а ефективността на тръбопроводите и преносното оборудване е 0,80 до 0,85).Следователно действителната мощност (изход) на водноелектрическата централа може да се изчисли, както следва:
K– ефективността на водноелектрическата централа, (0,5～0,6) се използва при грубото изчисление на микро-ВЕЦ;тази стойност може да бъде опростена като:
N=(0,5～0,6)QHG Действителна мощност=ефективност×поток×спад×9,8
Използването на хидроенергия е да се използва водна енергия за задвижване на машина, която се нарича водна турбина.Например древното водно колело у нас е много проста водна турбина.Различните хидравлични турбини, използвани в момента, са адаптирани към различни специфични хидравлични условия, така че да могат да се въртят по-ефективно и да преобразуват водната енергия в механична енергия.Друг вид машини, генератор, е свързан към турбината, така че роторът на генератора се върти заедно с турбината, за да генерира електричество.Генераторът може да бъде разделен на две части: частта, която се върти с турбината и фиксираната част на генератора.Частта, която е свързана с турбината и се върти, се нарича ротор на генератора, а около ротора има много магнитни полюси;кръг около ротора е неподвижната част на генератора, наречена статор на генератора, а статорът е обвит с много медни намотки.Когато много магнитни полюси на ротора се въртят в средата на медните намотки на статора, върху медните проводници се генерира ток и генераторът преобразува механичната енергия в електрическа.
Електрическата енергия, генерирана от електроцентралата, се трансформира в механична енергия (електродвигател или двигател), светлинна енергия (електрическа лампа), топлинна енергия (електрическа пещ) и така нататък от различни електрически съоръжения.
съставът на водноелектрическата централа
Съставът на водноелектрическата централа включва: хидравлични съоръжения, механично оборудване и електрическо оборудване.
(1) Хидравлични конструкции
Той има прегради (язовири), входни врати, канали (или тунели), предни резервоари под налягане (или регулиращи резервоари), тръби под налягане, електростанции и изходни линии и др.
В реката е изграден бент (язовир), за да блокира речната вода и да повдигне водната повърхност, за да образува резервоар.По този начин се образува концентрирана капка между водната повърхност на резервоара на бент (язовир) и водната повърхност на реката под язовира, след което водата се вкарва във водноелектрическата централа чрез използването на водопроводни тръби или тунели.При сравнително стръмни реки използването на отклонителни канали също може да доведе до спад.Например: Обикновено падането на километър от естествена река е 10 метра.Ако се отвори канал в горния край на този участък на реката за въвеждане на речна вода, каналът ще бъде изкопан по протежение на реката и наклонът на канала ще бъде по-равен.Ако падането в канала е направено на километър, той падна само с 1 метър, така че водата тече 5 километра в канала, а водната повърхност падна само 5 метра, докато водата падна 50 метра след изминаване на 5 километра в естествения канал .По това време водата от канала се отвежда обратно към електроцентралата край реката с водопровод или тунел и има концентриран спад от 45 метра, който може да се използва за генериране на електроенергия.Фигура 2
Използването на отклоняващи канали, тунели или водопроводи (като пластмасови тръби, стоманени тръби, бетонови тръби и др.) за образуване на водноелектрическа централа с концентриран капка се нарича водноелектрическа станция с отклоняващ канал, което е типично разположение на водноелектрическите централи .
(2) Механично и електрическо оборудване
В допълнение към гореспоменатите хидравлични работи (водове, канали, предни площадки, напорни тръби, работилници), ВЕЦ се нуждае и от следното оборудване:
(1) Механично оборудване
Има турбини, регулатори, шибъри, предавателно оборудване и негенериращо оборудване.
(2) Електрическо оборудване
Има генератори, разпределителни табла, трансформатори и далекопроводи.
Но не всички малки водноелектрически централи имат гореспоменатите хидравлични конструкции и механично и електрическо оборудване.Ако водният напор е по-малък от 6 метра в хидроелектрическата станция с нисък напор, обикновено се използват водонасочващият канал и водният канал с отворен канал и няма напорен преден басейн и водопровод под налягане.За електроцентрали с малък обхват на захранване и късо разстояние на предаване се приема директно предаване на мощност и не се изисква трансформатор.Водноелектрическите централи с резервоари не се нуждаят от изграждане на язовири.Използването на дълбоки приемници, вътрешни тръби на язовирите (или тунели) и преливници елиминира необходимостта от хидравлични конструкции като прегради, входни врати, канали и напорни предни басейни.
За да се изгради водноелектрическа централа, на първо място трябва да се извършат внимателни проучвания и проектиране.В работата по проектиране има три етапа на проектиране: идеен проект, технически проект и детайл на строителството.За да се свърши добре работата по проектирането, първо е необходимо да се извърши задълбочена проучвателна работа, тоест да се разберат напълно местните природни и икономически условия – т.е. топография, геология, хидрология, капитал и т.н.Коректността и надеждността на дизайна могат да бъдат гарантирани само след овладяване на тези ситуации и анализирането им.
Компонентите на малките водноелектрически централи имат различни форми в зависимост от вида на водноелектрическата централа.
3. Топографско заснемане
Качеството на работата по топографско заснемане оказва голямо влияние върху инженерното оформление и оценката на инженерното количество.
Геоложки проучвания (разбиране на геоложките условия) в допълнение към общото разбиране и изследване на геологията на водосбора и по протежение на реката, е необходимо също да се разбере дали основата на машинното помещение е здрава, което пряко влияе върху безопасността на електрозахранването самата станция.След като баражът с определен обем на резервоара бъде унищожен, той не само ще повреди самата ВЕЦ, но и ще причини огромни загуби на живот и имущество надолу по течението.
4. Хидроложки тест
За водноелектрическите централи най-важните хидроложки данни са записи за нивото на речната вода, потока, съдържанието на утайки, условията на обледеняване, метеорологичните данни и данните от проучването на наводненията.Размерът на речния поток оказва влияние върху разположението на преливника на водноелектрическата централа.Подценяването на тежестта на наводнението ще причини щети на язовира;утайката, носена от реката, може бързо да запълни резервоара в най-лошия случай.Например, входящият канал ще доведе до утаяване на канала, а едрозърнестият седимент ще премине през турбината и ще причини износване на турбината.Следователно изграждането на водноелектрически централи трябва да има достатъчно хидроложки данни.
Ето защо, преди да вземем решение за изграждане на водноелектрическа централа, първо трябва да проучим посоката на икономическо развитие в областта на електроснабдяването и бъдещото търсене на електроенергия.В същото време оценете положението на други източници на енергия в района на развитие.Едва след проучване и анализ на горната ситуация можем да решим дали е необходимо да се изгради ВЕЦ и колко голям трябва да бъде мащабът.
Като цяло целта на хидроенергийните проучвания е да предостави точна и надеждна основна информация, необходима за проектиране и изграждане на водноелектрически централи.
5. Общи условия за избор на място
Общите условия за избор на обект могат да бъдат обяснени от следните четири аспекта:
(1) Избраният обект трябва да може да използва водната енергия по най-икономичния начин и да отговаря на принципа на спестяване на разходи, тоест след завършване на централата се изразходват най-малко средства и се генерира най-много електроенергия .Обикновено може да се измери чрез оценка на годишните приходи от производство на електроенергия и инвестицията в изграждането на станцията, за да се види колко време може да бъде възстановен инвестираният капитал.Хидрологичните и топографските условия обаче са различни на различните места, както и нуждите от електроенергия също са различни, така че разходите за строителство и инвестициите не трябва да се ограничават с определени стойности.
(2) Топографските, геоложките и хидроложките условия на избрания обект трябва да са относително превъзходни и да има възможности за проектиране и строителство.При изграждането на малки водноелектрически централи използването на строителни материали трябва да бъде максимално в съответствие с принципа на „местни материали“.
(3) Избраното място трябва да бъде възможно най-близо до зоната за захранване и обработка, за да се намали инвестицията в оборудване за електропренос и загубата на мощност.
(4) При избора на обекта трябва да се използват максимално съществуващите хидравлични съоръжения.Например, водната капка може да се използва за изграждане на водноелектрическа централа в напоителен канал или хидроелектрическа станция може да бъде изградена до резервоар за напояване за генериране на електричество от напоителния поток и т.н.Тъй като тези водноелектрически централи могат да отговарят на принципа на генериране на електроенергия, когато има вода, тяхното икономическо значение е по-очевидно.
Време за публикуване: 19 май 2022 г
