A enerxía hidráulica consiste en converter a enerxía hídrica dos ríos naturais en electricidade para que a xente a utilice.Existen varias fontes de enerxía utilizadas na xeración de enerxía, como a enerxía solar, a enerxía da auga nos ríos e a enerxía eólica xerada polo fluxo de aire.O custo da xeración de enerxía hidroeléctrica mediante a enerxía hidroeléctrica é barato e a construción de centrais hidroeléctricas tamén se pode combinar con outros proxectos de conservación de auga.O noso país é moi rico en recursos hidroeléctricos e as condicións tamén son moi boas.A enerxía hidráulica xoga un papel importante na construción da economía nacional.
O nivel da auga augas arriba dun río é máis alto que o seu nivel augas abaixo.Debido á diferenza no nivel da auga do río, xérase enerxía da auga.Esta enerxía chámase enerxía potencial ou enerxía potencial.A diferenza entre a altura da auga do río chámase caída, tamén chamada diferenza de nivel da auga ou cabeceira.Esta caída é unha condición básica para a formación de enerxía hidráulica.Ademais, a magnitude da potencia hidráulica tamén depende da magnitude do caudal de auga no río, que é outra condición básica tan importante como a caída.Tanto a caída como o caudal afectan directamente á potencia hidráulica;canto maior sexa o volume de auga da pinga, maior será a potencia hidráulica;se a caída e o volume de auga son relativamente pequenos, a saída da central hidroeléctrica será menor.
A caída xeralmente exprésase en metros.O gradiente é a relación entre a caída e a distancia, que pode indicar o grao de concentración da caída.A gota está máis concentrada e o uso da enerxía hidráulica é máis conveniente.A caída utilizada por unha central hidroeléctrica é a diferenza entre a superficie de auga augas arriba da central hidroeléctrica e a superficie de auga augas abaixo despois de pasar pola turbina.
O caudal é a cantidade de auga que flúe nun río por unidade de tempo, e exprésase en metros cúbicos nun segundo.Un metro cúbico de auga é unha tonelada.O caudal dun río cambia en calquera momento, polo que cando falamos do caudal hai que explicar a hora do lugar concreto no que discorre.O fluxo cambia moi significativamente no tempo.Os ríos do noso país teñen en xeral un gran caudal en época de choivas no verán e outono, e relativamente pequeno no inverno e primavera.Polo xeral, o caudal do río é relativamente pequeno na augas arriba;debido a que os afluentes se funden, o caudal augas abaixo vai aumentando paulatinamente.Polo tanto, aínda que a gota augas arriba está concentrada, o caudal é pequeno;o caudal augas abaixo é grande, pero a caída está relativamente dispersa.Polo tanto, a miúdo é máis económico utilizar enerxía hidráulica no tramo medio do río.
Coñecendo a caída e o caudal que utiliza unha central hidroeléctrica, a súa saída pódese calcular mediante a seguinte fórmula:
N = GQH
Na fórmula, a N–saída, en quilovatios, tamén se pode denominar potencia;
Q–caudal, en metros cúbicos por segundo;
H - caída, en metros;
G = 9,8 , é a aceleración da gravidade, unidade: Newton/kg
Segundo a fórmula anterior, a potencia teórica calcúlase sen deducir ningunha perda.De feito, no proceso de xeración de enerxía hidroeléctrica, as turbinas, os equipos de transmisión, os xeradores, etc. teñen perdas de enerxía inevitables.Polo tanto, débese descontar a potencia teórica, é dicir, multiplicar a potencia real que podemos utilizar polo coeficiente de eficiencia (símbolo: K).
A potencia deseñada do xerador na central hidroeléctrica chámase potencia nominal e a potencia real chámase potencia real.No proceso de transformación da enerxía, é inevitable perder unha parte da enerxía.No proceso de xeración hidroeléctrica prodúcense principalmente perdas de turbinas e xeradores (tamén hai perdas en canalizacións).As diversas perdas na microcentral hidroeléctrica rural representan preto do 40-50% da potencia teórica total, polo que a produción da central hidroeléctrica só pode usar o 50-60% da potencia teórica, é dicir, a eficiencia é de aproximadamente 0,5-0,60 (dos cales a eficiencia da turbina é de 0,70-0,85, a eficiencia dos xeradores é de 0,85 a 0,90 e a eficiencia das conducións e os equipos de transmisión é de 0,80 a 0,85).Polo tanto, a potencia real (saída) da central hidroeléctrica pódese calcular do seguinte xeito:
K: a eficiencia da central hidroeléctrica (0,5~0,6) utilízase no cálculo aproximado da microcentral hidroeléctrica;este valor pódese simplificar como:
N=(0,5~0,6)QHG Potencia real=eficiencia×caudal×caída×9,8
O uso da enerxía hidroeléctrica consiste en utilizar a enerxía da auga para impulsar unha máquina, que se chama turbina de auga.Por exemplo, a antiga roda hidráulica do noso país é unha turbina de auga moi sinxela.As diversas turbinas hidráulicas utilizadas na actualidade están adaptadas a diversas condicións hidráulicas específicas, de xeito que poidan xirar de forma máis eficiente e converter a enerxía da auga en enerxía mecánica.Outro tipo de maquinaria, un xerador, está conectado á turbina, de xeito que o rotor do xerador xira coa turbina para xerar electricidade.O xerador pódese dividir en dúas partes: a parte que xira coa turbina e a parte fixa do xerador.A parte que está conectada á turbina e que xira chámase rotor do xerador, e hai moitos polos magnéticos arredor do rotor;un círculo ao redor do rotor é a parte fixa do xerador, chamado estator do xerador, e o estator está envolto con moitas bobinas de cobre.Cando moitos polos magnéticos do rotor xiran no medio das bobinas de cobre do estator, xérase unha corrente nos fíos de cobre e o xerador converte a enerxía mecánica en enerxía eléctrica.
A enerxía eléctrica xerada pola central transfórmase en enerxía mecánica (motor eléctrico ou motor), enerxía lumínica (lámpada eléctrica), enerxía térmica (forno eléctrico) etc mediante diversos equipos eléctricos.
a composición da central hidroeléctrica
A composición dunha central hidroeléctrica inclúe: estruturas hidráulicas, equipos mecánicos e equipos eléctricos.
(1) Estruturas hidráulicas
Posúe presas (presas), compuertas de admisión, canles (ou túneles), depósitos a presión (ou tanques reguladores), tubos de presión, centrales eléctricas e canalizacións, etc.
No río constrúese unha presa (presa) para bloquear a auga do río e elevar a superficie da auga para formar un depósito.Deste xeito, fórmase unha gota concentrada entre a superficie da auga do encoro no azud (presa) e a superficie da auga do río debaixo do encoro, e despois a auga introdúcese na central hidroeléctrica mediante o uso de canalizacións de auga. ou túneles.En ríos relativamente empinados, o uso de canles de desvío tamén pode formar unha caída.Por exemplo: Xeralmente, o desnivel por quilómetro dun río natural é de 10 metros.Se no extremo superior deste tramo do río se abre unha canle para introducir auga fluvial, a canle escavarase ao longo do río, e a pendente da canle será máis plana.Se a caída na canle faise por quilómetro Só caeu 1 metro, polo que a auga fluíu 5 quilómetros na canle, e a superficie da auga só caeu 5 metros, mentres que a auga caeu 50 metros despois de percorrer 5 quilómetros na canle natural. .Neste momento, a auga da canle é conducida de novo á central eléctrica polo río cunha canalización de auga ou túnel, e hai un desnivel concentrado de 45 metros que se pode aproveitar para xerar electricidade.Figura 2
O uso de canles de derivación, túneles ou tubos de auga (como tubos de plástico, tubos de aceiro, tubos de formigón, etc.) para formar unha central hidroeléctrica cunha gota concentrada chámase central hidroeléctrica de canle de derivación, que é un deseño típico das centrais hidroeléctricas. .
(2) Equipos mecánicos e eléctricos
Ademais das citadas obras hidráulicas (azudes, canles, patios, canalizacións a presión, talleres), a central hidroeléctrica precisa tamén dos seguintes equipamentos:
(1) Equipos mecánicos
Hai turbinas, reguladores, válvulas de compuerta, equipos de transmisión e equipos non xeradores.
(2) Equipos eléctricos
Hai xeradores, cadros de control de distribución, transformadores e liñas de transmisión.
Pero non todas as pequenas centrais hidroeléctricas teñen as estruturas hidráulicas e equipos mecánicos e eléctricos mencionados anteriormente.Se a altura da auga é inferior a 6 metros na central hidroeléctrica de baixa cabeza, úsanse xeralmente a canle de guía de auga e a canle de auga aberto, e non hai piscina a presión nin tubo de auga a presión.Para as centrais eléctricas con pequeno rango de subministración de enerxía e curta distancia de transmisión, adóptase a transmisión directa de enerxía e non se require ningún transformador.As centrais hidroeléctricas con encoros non precisan construír presas.O uso de tomas profundas, tubos interiores de presas (ou túneles) e vertedoiros elimina a necesidade de estruturas hidráulicas como vertedoiros, compuertas de admisión, canles e pozos de presión.
Para construír unha central hidroeléctrica, en primeiro lugar, hai que realizar un coidadoso traballo de levantamento e deseño.No traballo de deseño, hai tres fases de deseño: deseño preliminar, deseño técnico e detalle construtivo.Para facer un bo traballo no traballo de deseño, primeiro é necesario realizar un traballo de levantamento completo, é dicir, comprender plenamente as condicións naturais e económicas locais, é dicir, topografía, xeoloxía, hidroloxía, capital, etc.A corrección e fiabilidade do deseño só se pode garantir despois de dominar estas situacións e analizalas.
Os compoñentes das pequenas centrais hidroeléctricas teñen varias formas dependendo do tipo de central hidroeléctrica.
3. Levantamento Topográfico
A calidade dos traballos de levantamento topográfico ten unha gran influencia no trazado da enxeñaría e na estimación da cantidade de enxeñaría.
A exploración xeolóxica (comprensión das condicións xeolóxicas) ademais da comprensión xeral e a investigación sobre a xeoloxía da conca hidrográfica e ao longo do río, tamén é necesario comprender se a base da sala de máquinas é sólida, o que afecta directamente á seguridade da enerxía eléctrica. propia estación.Unha vez destruído o aluvión cun determinado volume do encoro, non só danará a propia central hidroeléctrica, senón que tamén provocará unha enorme perda de vidas e bens augas abaixo.
4. Proba hidrolóxica
Para as centrais hidroeléctricas, os datos hidrolóxicos máis importantes son os rexistros do nivel da auga do río, o caudal, o contido de sedimentos, as condicións de xeo, os datos meteorolóxicos e os datos de enquisas de inundacións.O tamaño do caudal fluvial afecta ao trazado do vertedoiro da central hidroeléctrica.Subestimar a gravidade da inundación provocará os danos do encoro;o sedimento transportado polo río pode encher rapidamente o encoro no peor dos casos.Por exemplo, a canle de entrada fará que a canle se enfunda e o sedimento de gran groso atravesará a turbina e provocará o desgaste da turbina.Polo tanto, a construción de centrais hidroeléctricas debe contar con datos hidrolóxicos suficientes.
Polo tanto, antes de decidir a construción dunha central hidroeléctrica, primeiro debemos investigar a dirección do desenvolvemento económico na área de subministración de enerxía e a futura demanda de electricidade.Ao mesmo tempo, estimar a situación doutras fontes de enerxía na zona de desenvolvemento.Só despois de investigar e analizar a situación anterior podemos decidir se é necesario construír a central hidroeléctrica e que tamaño debería ser a escala.
En xeral, o propósito dos traballos de levantamento hidroeléctrico é proporcionar información básica precisa e fiable necesaria para o deseño e construción de centrais hidroeléctricas.
5. Condicións xerais para a selección do lugar
As condicións xerais para a selección dun sitio pódense explicar a partir dos seguintes catro aspectos:
(1) O lugar seleccionado debe poder utilizar a enerxía da auga da forma máis económica e cumprir co principio de aforro de custos, é dicir, despois de completar a central eléctrica, se gasta a menor cantidade de diñeiro e se xera a maior cantidade de electricidade. .Normalmente pódese medir estimando os ingresos anuais da xeración de enerxía e o investimento na construción da estación para ver canto tempo se pode recuperar o capital investido.Non obstante, as condicións hidrolóxicas e topográficas son diferentes en diferentes lugares, e as necesidades de electricidade tamén son diferentes, polo que o custo de construción e o investimento non deben estar limitados por certos valores.
(2) As condicións topográficas, xeolóxicas e hidrolóxicas do lugar seleccionado deben ser relativamente superiores e debe haber posibilidades de deseño e construción.Na construción de pequenas centrais hidroeléctricas, o uso de materiais de construción debe estar de acordo co principio de "materiais locais" na medida do posible.
(3) O lugar seleccionado debe estar preto da zona de subministración e procesamento de enerxía na medida do posible para reducir o investimento dos equipos de transmisión de enerxía e a perda de enerxía.
(4) Ao seleccionar o lugar, as estruturas hidráulicas existentes deben utilizarse na medida do posible.Por exemplo, a gota de auga pódese utilizar para construír unha central hidroeléctrica nunha canle de rego, ou pódese construír unha central hidroeléctrica xunto a un depósito de rego para xerar electricidade a partir do caudal de rego, etc.Dado que estas centrais hidroeléctricas poden cumprir o principio de xerar electricidade cando hai auga, a súa importancia económica é máis evidente.
Hora de publicación: 19-maio-2022
