L'energia hidràulica consisteix a convertir l'energia de l'aigua dels rius naturals en electricitat per a la utilització de la gent.Hi ha diverses fonts d'energia utilitzades en la generació d'energia, com l'energia solar, l'energia de l'aigua als rius i l'energia eòlica generada pel flux d'aire.El cost de la generació d'energia hidroelèctrica amb energia hidràulica és barat, i la construcció de centrals hidroelèctriques també es pot combinar amb altres projectes de conservació de l'aigua.El nostre país és molt ric en recursos hidroelèctrics i les condicions també són molt bones.L'energia hidràulica té un paper important en la construcció de l'economia nacional.
El nivell d'aigua aigües amunt d'un riu és més alt que el seu nivell d'aigua avall.A causa de la diferència de nivell de l'aigua del riu, es genera energia hídrica.Aquesta energia s'anomena energia potencial o energia potencial.La diferència entre l'alçada de l'aigua del riu s'anomena gota, també anomenada diferència de nivell de l'aigua o cap d'aigua.Aquesta caiguda és una condició bàsica per a la formació de l'energia hidràulica.A més, la magnitud de la potència hidràulica també depèn de la magnitud del cabal d'aigua al riu, que és una altra condició bàsica tan important com la gota.Tant la caiguda com el cabal afecten directament la potència hidràulica;com més gran sigui el volum d'aigua de la gota, més gran serà la potència hidràulica;si la caiguda i el volum d'aigua són relativament petits, la sortida de la central hidroelèctrica serà menor.
La caiguda s'expressa generalment en metres.El gradient és la relació entre la caiguda i la distància, que pot indicar el grau de concentració de la gota.La gota està més concentrada i l'ús de l'energia hidràulica és més convenient.La gota utilitzada per una central hidroelèctrica és la diferència entre la superfície de l'aigua aigües amunt de la central hidroelèctrica i la superfície de l'aigua aigües avall després de passar per la turbina.
El cabal és la quantitat d'aigua que flueix en un riu per unitat de temps, i s'expressa en metres cúbics en un segon.Un metre cúbic d'aigua és una tona.El cabal d'un riu canvia en qualsevol moment, per tant, quan parlem de cabal, hem d'explicar l'hora del lloc concret on passa.El flux canvia molt significativament en el temps.Els rius del nostre país tenen, en general, un gran cabal a l'època de pluges a l'estiu i la tardor, i relativament petit a l'hivern i la primavera.En general, el cabal del riu és relativament reduït a l'aigua amunt;com que els afluents es fusionen, el cabal aigües avall augmenta progressivament.Per tant, encara que la gota aigües amunt es concentra, el cabal és petit;el cabal aigües avall és gran, però el descens és relativament dispers.Per tant, sovint és més econòmic utilitzar l'energia hidràulica al tram mitjà del riu.
Coneixent la caiguda i el cabal utilitzat per una central hidroelèctrica, la seva producció es pot calcular mitjançant la fórmula següent:
N = GQH
En la fórmula, N-sortida, en quilowatts, també es pot anomenar potència;
Q–flux, en metres cúbics per segon;
H - caiguda, en metres;
G = 9,8 , és l'acceleració de la gravetat, unitat: Newton/kg
Segons la fórmula anterior, la potència teòrica es calcula sense deduir cap pèrdua.De fet, en el procés de generació hidroelèctrica, les turbines, els equips de transmissió, els generadors, etc. tenen pèrdues de potència inevitables.Per tant, cal descomptar la potència teòrica, és a dir, multiplicar la potència real que podem utilitzar pel coeficient d'eficiència (símbol: K).
La potència dissenyada del generador a la central hidroelèctrica s'anomena potència nominal, i la potència real s'anomena potència real.En el procés de transformació energètica, és inevitable perdre una part de l'energia.En el procés de generació hidroelèctrica, es produeixen principalment pèrdues de turbines i generadors (també hi ha pèrdues en canonades).Les diverses pèrdues a la microcentral hidroelèctrica rural representen al voltant del 40-50% de la potència teòrica total, de manera que la producció de la central hidroelèctrica només pot utilitzar el 50-60% de la potència teòrica, és a dir, l'eficiència és d'aproximadament 0,5-0,60 (dels quals l'eficiència de la turbina és de 0,70-0,85, l'eficiència dels generadors és de 0,85 a 0,90 i l'eficiència de canonades i equips de transmissió és de 0,80 a 0,85).Per tant, la potència real (sortida) de la central hidroelèctrica es pot calcular de la següent manera:
K: l'eficiència de la central hidroelèctrica, (0,5 ~ 0,6) s'utilitza en el càlcul aproximat de la microcentral hidroelèctrica;aquest valor es pot simplificar com:
N = (0,5 ~ 0,6) QHG Potència real = eficiència × flux × caiguda × 9,8
L'ús de l'energia hidràulica és utilitzar l'energia de l'aigua per impulsar una màquina, que s'anomena turbina d'aigua.Per exemple, l'antiga sínia del nostre país és una turbina d'aigua molt senzilla.Les diferents turbines hidràuliques que s'utilitzen actualment s'adapten a diverses condicions hidràuliques específiques, de manera que puguin girar de manera més eficient i convertir l'energia de l'aigua en energia mecànica.Un altre tipus de maquinària, un generador, està connectat a la turbina, de manera que el rotor del generador gira amb la turbina per generar electricitat.El generador es pot dividir en dues parts: la part que gira amb la turbina i la part fixa del generador.La peça que està connectada a la turbina i gira s'anomena rotor del generador, i hi ha molts pols magnètics al voltant del rotor;un cercle al voltant del rotor és la part fixa del generador, anomenada estator del generador, i l'estator està embolicat amb moltes bobines de coure.Quan molts pols magnètics del rotor giren al mig de les bobines de coure de l'estator, es genera un corrent als cables de coure i el generador converteix l'energia mecànica en energia elèctrica.
L'energia elèctrica generada per la central es transforma en energia mecànica (motor o motor elèctric), energia lluminosa (làmpada elèctrica), energia tèrmica (forn elèctric) i així successivament mitjançant diversos equips elèctrics.
composició de la central hidroelèctrica
La composició d'una central hidroelèctrica inclou: estructures hidràuliques, equips mecànics i equips elèctrics.
(1) Estructures hidràuliques
Disposa d'assuts (presa), portes d'admissió, canals (o túnels), dipòsits de pressió anteriors (o tancs reguladors), canonades de pressió, centrals i canals de descàrrega, etc.
Es construeix un presa (presa) al riu per bloquejar l'aigua del riu i elevar la superfície de l'aigua per formar un embassament.D'aquesta manera, es forma una gota concentrada entre la superfície d'aigua de l'embassament a l'assut (presa) i la superfície d'aigua del riu sota la presa, i després l'aigua s'introdueix a la central hidroelèctrica mitjançant l'ús de canonades d'aigua. o túnels.En rius relativament costeruts, l'ús de canals de desviament també pot formar una gota.Per exemple: Generalment, el desnivell per quilòmetre d'un riu natural és de 10 metres.Si s'obre un canal a l'extrem superior d'aquest tram del riu per introduir aigua del riu, el canal s'excavarà al llarg del riu, i el pendent del canal serà més pla.Si el descens al canal es fa per quilòmetre Només va baixar 1 metre, de manera que l'aigua va fluir 5 quilòmetres al canal, i la superfície de l'aigua només va caure 5 metres, mentre que l'aigua va caure 50 metres després de recórrer 5 quilòmetres pel canal natural. .En aquest moment, l'aigua del canal és conduïda de nou a la central pel riu amb una canonada o túnel, i hi ha un desnivell concentrat de 45 metres que es pot aprofitar per generar electricitat.Figura 2
L'ús de canals de derivació, túnels o canonades d'aigua (com canonades de plàstic, canonades d'acer, canonades de formigó, etc.) per formar una central hidroelèctrica amb una gota concentrada s'anomena central hidroelèctrica de canal de desviació, que és un disseny típic de les centrals hidroelèctriques. .
(2) Equips mecànics i elèctrics
A més de les obres hidràuliques esmentades (assuts, canals, explanades, canonades a pressió, tallers), la central hidroelèctrica també necessita els següents equipaments:
(1) Equips mecànics
Hi ha turbines, governadors, vàlvules de comporta, equips de transmissió i equips no generadors.
(2) Equips elèctrics
Hi ha generadors, quadres de control de distribució, transformadors i línies de transmissió.
Però no totes les petites centrals hidroelèctriques disposen de les estructures hidràuliques i dels equips mecànics i elèctrics esmentats anteriorment.Si la capçalera de l'aigua és inferior a 6 metres a l'estació hidroelèctrica de capçalera baixa, generalment s'utilitzen el canal de guia d'aigua i el canal d'aigua del canal obert, i no hi ha cap piscina de pressió ni canonada d'aigua a pressió.Per a les centrals elèctriques amb un rang d'alimentació reduït i una distància de transmissió curta, s'adopta la transmissió directa d'energia i no es requereix cap transformador.Les centrals hidroelèctriques amb embassaments no necessiten construir preses.L'ús de preses profundes, tubs interiors de presa (o túnels) i sobreeixidors elimina la necessitat d'estructures hidràuliques com ara presa, portes d'admissió, canals i piscines de pressió.
Per construir una central hidroelèctrica, en primer lloc, s'han de realitzar uns treballs de prospecció i disseny acurats.En els treballs de disseny, hi ha tres fases de disseny: disseny previ, disseny tècnic i detall de construcció.Per fer un bon treball en el treball de disseny, primer cal dur a terme un treball de prospecció exhaustiu, és a dir, comprendre completament les condicions naturals i econòmiques locals, és a dir, topografia, geologia, hidrologia, capital, etc.La correcció i la fiabilitat del disseny només es poden garantir després de dominar aquestes situacions i analitzar-les.
Els components de les petites centrals hidroelèctriques tenen diverses formes segons el tipus de central hidroelèctrica.
3. Levantatge topogràfic
La qualitat del treball d'aixecament topogràfic té una gran influència en el traçat d'enginyeria i en l'estimació de la quantitat d'enginyeria.
L'exploració geològica (comprensió de les condicions geològiques), a més de la comprensió general i la investigació sobre la geologia de la conca hidrogràfica i al llarg del riu, també cal entendre si la base de la sala de màquines és sòlida, cosa que afecta directament la seguretat de l'energia. pròpia estació.Una vegada que es destrueix la presa amb un cert volum de dipòsit, no només danyarà la pròpia central hidroelèctrica, sinó que també causarà grans pèrdues de vides i propietats aigües avall.
4. Prova hidrològica
Per a les centrals hidroelèctriques, les dades hidrològiques més importants són els registres del nivell de l'aigua del riu, el cabal, el contingut de sediments, les condicions de gel, les dades meteorològiques i les dades de prospecció d'inundacions.La mida del cabal fluvial afecta el traçat de l'abocador de la central hidroelèctrica.Subestimar la gravetat de la riuada provocarà els danys a la presa;el sediment transportat pel riu pot omplir ràpidament l'embassament en el pitjor dels casos.Per exemple, el canal d'entrada farà que el canal s'emboti i el sediment de gra gruixut passarà per la turbina i provocarà el desgast de la turbina.Per tant, la construcció de centrals hidroelèctriques ha de disposar de dades hidrològiques suficients.
Per tant, abans de decidir construir una central hidroelèctrica, primer hem d'investigar la direcció del desenvolupament econòmic de l'àrea de subministrament d'energia i la demanda futura d'electricitat.Al mateix temps, estimar la situació d'altres fonts d'energia a l'àrea de desenvolupament.Només després d'investigar i analitzar la situació anterior podrem decidir si s'ha de construir la central hidroelèctrica i quina ha de ser l'escala.
En general, el propòsit dels treballs d'enquesta hidroelèctrica és proporcionar informació bàsica precisa i fiable necessària per al disseny i construcció de centrals hidroelèctriques.
5. Condicions generals per a la selecció del lloc
Les condicions generals per seleccionar un lloc es poden explicar a partir dels quatre aspectes següents:
(1) El lloc seleccionat hauria de ser capaç d'utilitzar l'energia de l'aigua de la manera més econòmica i complir amb el principi d'estalvi de costos, és a dir, un cop finalitzada la central elèctrica, es gasta la menor quantitat de diners i es genera la major quantitat d'electricitat. .Normalment es pot mesurar estimant els ingressos anuals de generació d'energia i la inversió en la construcció de l'estació per veure quant de temps es pot recuperar el capital invertit.No obstant això, les condicions hidrològiques i topogràfiques són diferents en diferents llocs, i les necessitats d'electricitat també són diferents, per la qual cosa el cost de la construcció i la inversió no s'han de limitar per certs valors.
(2) Les condicions topogràfiques, geològiques i hidrològiques del lloc seleccionat han de ser relativament superiors i hi ha d'haver possibilitats de disseny i construcció.En la construcció de petites centrals hidroelèctriques, l'ús de materials de construcció ha d'estar d'acord amb el principi de "materials locals" tant com sigui possible.
(3) El lloc seleccionat ha d'estar a prop de l'àrea d'alimentació i processament tant com sigui possible per reduir la inversió en equips de transmissió d'energia i la pèrdua d'energia.
(4) En seleccionar el lloc, les estructures hidràuliques existents s'han d'utilitzar tant com sigui possible.Per exemple, la gota d'aigua es pot utilitzar per construir una central hidroelèctrica en un canal de reg, o es pot construir una central hidroelèctrica al costat d'un dipòsit de reg per generar electricitat a partir del cabal de reg, etc.Com que aquestes centrals hidroelèctriques poden complir amb el principi de generar electricitat quan hi ha aigua, la seva importància econòmica és més evident.
Hora de publicació: 19-maig-2022
