L'hydroélectricité consiste à convertir l'énergie de l'eau des rivières naturelles en électricité pour que les gens puissent l'utiliser.Il existe diverses sources d'énergie utilisées dans la production d'électricité, telles que l'énergie solaire, l'énergie hydraulique dans les rivières et l'énergie éolienne générée par le flux d'air.Le coût de la production d'hydroélectricité à l'aide de l'hydroélectricité est bon marché et la construction de centrales hydroélectriques peut également être combinée avec d'autres projets de conservation de l'eau.Notre pays est très riche en ressources hydroélectriques et les conditions sont également très bonnes.L'hydroélectricité joue un rôle important dans la construction de l'économie nationale.
Le niveau d'eau en amont d'une rivière est supérieur à son niveau d'eau en aval.En raison de la différence de niveau d'eau de la rivière, l'énergie de l'eau est générée.Cette énergie est appelée énergie potentielle ou énergie potentielle.La différence entre la hauteur de l'eau de la rivière s'appelle la chute, également appelée différence de niveau d'eau ou hauteur d'eau.Cette baisse est une condition de base pour la formation de l'énergie hydraulique.De plus, l'importance de la puissance hydraulique dépend également de l'importance du débit d'eau dans la rivière, qui est une autre condition de base aussi importante que la baisse.La chute et le débit affectent directement la puissance hydraulique ;plus le volume d'eau de la goutte est important, plus la puissance hydraulique est importante ;si la chute et le volume d'eau sont relativement faibles, la production de la centrale hydroélectrique sera plus faible.
La dénivellation est généralement exprimée en mètres.Le gradient est le rapport entre la goutte et la distance, qui peut indiquer le degré de concentration de la goutte.La goutte est plus concentrée et l'utilisation de l'énergie hydraulique est plus pratique.Le dénivelé utilisé par une centrale hydroélectrique est la différence entre la surface d'eau amont de la centrale hydroélectrique et la surface d'eau aval après passage dans la turbine.
Le débit est la quantité d'eau qui coule dans une rivière par unité de temps, et il est exprimé en mètres cubes en une seconde.Un mètre cube d'eau équivaut à une tonne.Le débit d'une rivière change à tout moment, donc quand nous parlons du débit, nous devons expliquer le temps de l'endroit spécifique où il coule.Le débit change très sensiblement dans le temps.Les rivières de notre pays ont généralement un débit important pendant la saison des pluies en été et en automne, et relativement faible en hiver et au printemps.Généralement, le débit de la rivière est relativement faible en amont ;parce que les affluents fusionnent, le débit en aval augmente progressivement.Ainsi, bien que la goutte amont soit concentrée, le débit est faible ;le débit aval est important, mais la goutte est relativement dispersée.Par conséquent, il est souvent plus économique d'utiliser l'énergie hydraulique dans le cours moyen de la rivière.
Connaissant la chute et le débit utilisés par une centrale hydroélectrique, sa production peut être calculée à l'aide de la formule suivante :
N= GQH
Dans la formule, la sortie N, en kilowatts, peut également être appelée puissance ;
Q–débit, en mètres cubes par seconde ;
H – chute, en mètres ;
G = 9,8 , est l'accélération de la pesanteur, unité : Newton/kg
Selon la formule ci-dessus, la puissance théorique est calculée sans déduire les pertes.En fait, dans le processus de production d'hydroélectricité, les turbines, les équipements de transmission, les générateurs, etc. subissent tous des pertes de puissance inévitables.Par conséquent, la puissance théorique doit être actualisée, c'est-à-dire que la puissance réelle que nous pouvons utiliser doit être multipliée par le coefficient d'efficacité (symbole : K).
La puissance conçue du générateur dans la centrale hydroélectrique est appelée puissance nominale et la puissance réelle est appelée puissance réelle.Dans le processus de transformation de l'énergie, il est inévitable de perdre une partie de l'énergie.Dans le processus de production d'hydroélectricité, il y a principalement des pertes de turbines et de générateurs (il y a aussi des pertes dans les pipelines).Les diverses pertes dans la micro-centrale hydroélectrique rurale représentent environ 40 à 50 % de la puissance théorique totale, de sorte que la production de la centrale hydroélectrique ne peut en fait utiliser que 50 à 60 % de la puissance théorique, c'est-à-dire que l'efficacité est d'environ 0,5 à 0,60 (dont l'efficacité de la turbine est de 0,70 à 0,85, l'efficacité des générateurs est de 0,85 à 0,90 et l'efficacité des pipelines et des équipements de transmission est de 0,80 à 0,85).Par conséquent, la puissance réelle (sortie) de la centrale hydroélectrique peut être calculée comme suit :
K–l'efficacité de la centrale hydroélectrique, (0,5～0,6) est utilisée dans le calcul approximatif de la micro-centrale hydroélectrique ;cette valeur peut être simplifiée comme suit :
N=(0.5～0.6)QHG Puissance réelle=efficacité×débit×chute×9.8
L'utilisation de l'hydroélectricité consiste à utiliser l'énergie hydraulique pour propulser une machine, appelée turbine à eau.Par exemple, l'ancienne roue hydraulique de notre pays est une turbine à eau très simple.Les différentes turbines hydrauliques actuellement utilisées sont adaptées à diverses conditions hydrauliques spécifiques, afin qu'elles puissent tourner plus efficacement et convertir l'énergie de l'eau en énergie mécanique.Un autre type de machine, un générateur, est connecté à la turbine, de sorte que le rotor du générateur tourne avec la turbine pour générer de l'électricité.Le générateur peut être divisé en deux parties : la partie qui tourne avec la turbine et la partie fixe du générateur.La partie qui est reliée à la turbine et qui tourne s'appelle le rotor du générateur, et il y a de nombreux pôles magnétiques autour du rotor ;un cercle autour du rotor est la partie fixe du générateur, appelée stator du générateur, et le stator est enveloppé de nombreuses bobines de cuivre.Lorsque de nombreux pôles magnétiques du rotor tournent au milieu des bobines de cuivre du stator, un courant est généré sur les fils de cuivre et le générateur convertit l'énergie mécanique en énergie électrique.
L'énergie électrique générée par la centrale électrique est transformée en énergie mécanique (moteur ou moteur électrique), énergie lumineuse (lampe électrique), énergie thermique (four électrique) etc. par divers équipements électriques.
a composition de la centrale hydroélectrique
La composition d'une centrale hydroélectrique comprend : les ouvrages hydrauliques, les équipements mécaniques et les équipements électriques.
(1) Ouvrages hydrauliques
Il comporte des déversoirs (barrages), des vannes de prise d'eau, des canaux (ou tunnels), des réservoirs avant pression (ou réservoirs de régulation), des conduites sous pression, des centrales et des canaux de fuite, etc.
Un déversoir (barrage) est construit dans la rivière pour bloquer l'eau de la rivière et élever la surface de l'eau pour former un réservoir.De cette manière, une goutte concentrée se forme entre la surface de l'eau du réservoir sur le déversoir (barrage) et la surface de l'eau de la rivière sous le barrage, puis l'eau est introduite dans la centrale hydroélectrique grâce à l'utilisation de conduites d'eau ou des tunnels.Dans les cours d'eau relativement escarpés, l'utilisation de canaux de dérivation peut également former une chute.Par exemple : Généralement, le dénivelé au kilomètre d'une rivière naturelle est de 10 mètres.Si un canal est ouvert à l'extrémité supérieure de cette section de la rivière pour introduire l'eau de la rivière, le canal sera creusé le long de la rivière et la pente du canal sera plus plate.Si la baisse dans le canal est faite par kilomètre Elle n'a baissé que de 1 mètre, de sorte que l'eau a coulé sur 5 kilomètres dans le canal, et la surface de l'eau n'a baissé que de 5 mètres, alors que l'eau est tombée de 50 mètres après avoir parcouru 5 kilomètres dans le canal naturel .À ce moment, l'eau du canal est ramenée à la centrale électrique par la rivière avec une conduite d'eau ou un tunnel, et il y a une chute concentrée de 45 mètres qui peut être utilisée pour produire de l'électricité.Figure 2
L'utilisation de canaux de dérivation, de tunnels ou de conduites d'eau (tels que des tuyaux en plastique, des tuyaux en acier, des tuyaux en béton, etc.) pour former une centrale hydroélectrique à chute concentrée est appelée centrale hydroélectrique à canal de dérivation, qui est une disposition typique des centrales hydroélectriques. .
(2) Équipements mécaniques et électriques
Outre les ouvrages hydrauliques précités (déversoirs, canaux, parvis, conduites sous pression, ateliers), la centrale hydroélectrique nécessite également les équipements suivants :
(1) Équipement mécanique
Il y a des turbines, des régulateurs, des robinets-vannes, des équipements de transmission et des équipements non générateurs.
(2) Matériel électrique
Il y a des générateurs, des panneaux de contrôle de distribution, des transformateurs et des lignes de transmission.
Mais toutes les petites centrales hydroélectriques ne disposent pas des ouvrages hydrauliques et des équipements mécaniques et électriques mentionnés ci-dessus.Si la hauteur d'eau est inférieure à 6 mètres dans la centrale hydroélectrique à basse chute, le canal de guidage d'eau et le canal d'eau à canal ouvert sont généralement utilisés, et il n'y a pas de bassin avant sous pression ni de conduite d'eau sous pression.Pour les centrales électriques avec une petite plage d'alimentation et une courte distance de transmission, la transmission directe de puissance est adoptée et aucun transformateur n'est requis.Les centrales hydroélectriques avec réservoirs n'ont pas besoin de construire des barrages.L'utilisation de prises d'eau profondes, de conduites intérieures de barrage (ou de tunnels) et de déversoirs élimine le besoin de structures hydrauliques telles que des déversoirs, des vannes de prise d'eau, des canaux et des bassins d'amont sous pression.
Pour construire une centrale hydroélectrique, tout d'abord, des travaux d'étude et de conception minutieux doivent être effectués.Dans le travail de conception, il y a trois étapes de conception : la conception préliminaire, la conception technique et les détails de construction.Afin de faire un bon travail dans le travail de conception, il est d'abord nécessaire d'effectuer un travail d'enquête approfondi, c'est-à-dire de bien comprendre les conditions naturelles et économiques locales - c'est-à-dire la topographie, la géologie, l'hydrologie, le capital, etc.L'exactitude et la fiabilité de la conception ne peuvent être garanties qu'après avoir maîtrisé ces situations et les avoir analysées.
Les composants des petites centrales hydroélectriques ont des formes diverses selon le type de centrale hydroélectrique.
3. Levé topographique
La qualité des travaux de levé topographique a une grande influence sur l'aménagement technique et l'estimation de la quantité d'ingénierie.
Exploration géologique (compréhension des conditions géologiques) en plus de la compréhension générale et de la recherche sur la géologie du bassin versant et le long de la rivière, il est également nécessaire de comprendre si la fondation de la salle des machines est solide, ce qui affecte directement la sécurité de l'alimentation gare elle-même.Une fois que le barrage avec un certain volume de réservoir est détruit, il endommagera non seulement la centrale hydroélectrique elle-même, mais causera également d'énormes pertes de vie et de biens en aval.
4. Test hydrologique
Pour les centrales hydroélectriques, les données hydrologiques les plus importantes sont les enregistrements du niveau d'eau de la rivière, du débit, de la teneur en sédiments, des conditions de givrage, des données météorologiques et des données d'enquête sur les crues.La taille du débit de la rivière affecte la disposition du déversoir de la centrale hydroélectrique.La sous-estimation de la gravité de l'inondation causera des dommages au barrage ;les sédiments transportés par la rivière peuvent remplir rapidement le réservoir dans le pire des cas.Par exemple, le canal d'afflux entraînera l'envasement du canal et les sédiments à gros grains traverseront la turbine et provoqueront l'usure de la turbine.Par conséquent, la construction de centrales hydroélectriques doit disposer de données hydrologiques suffisantes.
Par conséquent, avant de décider de construire une centrale hydroélectrique, nous devons d'abord étudier la direction du développement économique dans la zone d'alimentation électrique et la demande future d'électricité.Dans le même temps, estimer la situation des autres sources d'énergie dans la zone de développement.Ce n'est qu'après la recherche et l'analyse de la situation ci-dessus que nous pouvons décider si la centrale hydroélectrique doit être construite et quelle doit être l'échelle.
D'une manière générale, l'objectif des travaux de prospection hydroélectrique est de fournir des informations de base précises et fiables nécessaires à la conception et à la construction de centrales hydroélectriques.
5. Conditions générales de sélection du site
Les conditions générales de sélection d'un site s'expliquent par les quatre aspects suivants :
(1) Le site sélectionné doit pouvoir utiliser l'énergie de l'eau de la manière la plus économique et respecter le principe de réduction des coûts, c'est-à-dire qu'une fois la centrale électrique terminée, le moins d'argent est dépensé et le plus d'électricité est générée. .Il peut généralement être mesuré en estimant les revenus annuels de production d'électricité et l'investissement dans la construction de la centrale pour voir combien de temps le capital investi peut être récupéré.Cependant, les conditions hydrologiques et topographiques sont différentes selon les endroits, et les besoins en électricité sont également différents, de sorte que le coût de construction et l'investissement ne doivent pas être limités par certaines valeurs.
(2) Les conditions topographiques, géologiques et hydrologiques du site sélectionné doivent être relativement supérieures et il doit y avoir des possibilités de conception et de construction.Dans la construction de petites centrales hydroélectriques, l'utilisation de matériaux de construction doit autant que possible respecter le principe des «matériaux locaux».
(3) Le site sélectionné doit être le plus proche possible de l'alimentation électrique et de la zone de traitement afin de réduire l'investissement en équipement de transmission électrique et la perte de puissance.
(4) Lors de la sélection du site, les ouvrages hydrauliques existants doivent être utilisés autant que possible.Par exemple, la goutte d'eau peut être utilisée pour construire une centrale hydroélectrique dans un canal d'irrigation, ou une centrale hydroélectrique peut être construite à côté d'un réservoir d'irrigation pour produire de l'électricité à partir du débit d'irrigation, etc.Parce que ces centrales hydroélectriques peuvent répondre au principe de production d'électricité lorsqu'il y a de l'eau, leur importance économique est plus évidente.
Heure de publication : 19 mai 2022
