Hidroenergija yra paversti natūralių upių vandens energiją į elektros energiją, kurią žmonės galėtų naudoti.Energijos gamybai naudojami įvairūs energijos šaltiniai, tokie kaip saulės energija, vandens energija upėse ir vėjo energija, kurią sukuria oro srautas.Hidroelektrinių gamyba naudojant hidroenergiją yra pigi, o hidroelektrinių statyba taip pat gali būti derinama su kitais vandens taupymo projektais.Mūsų šalis yra labai turtinga hidroenergetikos ištekliais, o sąlygos taip pat labai geros.Hidroenergija vaidina svarbų vaidmenį kuriant šalies ekonomiką.
Upės aukštupio vandens lygis yra aukštesnis nei žemupio vandens lygis.Dėl upės vandens lygio skirtumo susidaro vandens energija.Ši energija vadinama potencialia energija arba potencialia energija.Upės vandens aukščio skirtumas vadinamas kritimu, dar vadinamas vandens lygio skirtumu arba vandens galva.Šis kritimas yra pagrindinė hidraulinės galios formavimo sąlyga.Be to, hidraulinės galios dydis taip pat priklauso nuo vandens tėkmės upėje dydžio, o tai yra kita pagrindinė sąlyga, tokia pat svarbi kaip kritimas.Ir kritimas, ir srautas tiesiogiai veikia hidraulinę galią;kuo didesnis lašo vandens tūris, tuo didesnė hidraulinė galia;jei lašas ir vandens tūris yra santykinai nedideli, hidroelektrinės galia bus mažesnė.
Paprastai kritimas išreiškiamas metrais.Gradientas yra kritimo ir atstumo santykis, kuris gali rodyti kritimo koncentracijos laipsnį.Lašas yra labiau koncentruotas, o hidraulinės jėgos naudojimas yra patogesnis.Hidroelektrinės naudojamas lašas yra skirtumas tarp hidroelektrinės prieš srovę vandens paviršiaus ir pasroviui esančio vandens paviršiaus, praplaukus per turbiną.
Debitas – tai vandens kiekis, nutekantis upėje per laiko vienetą, ir išreiškiamas kubiniais metrais per vieną sekundę.Vienas kubinis metras vandens yra viena tona.Upės tėkmė keičiasi bet kuriuo metu, todėl kalbėdami apie tėkmę, turime paaiškinti konkrečios vietos, kurioje ji teka, laiką.Srautas laikui bėgant labai kinta.Mūsų šalies upės dažniausiai lietinguoju sezonu vasarą ir rudenį tėkmės yra didelės, o žiemą ir pavasarį – santykinai mažos.Paprastai upės tėkmė aukštupyje yra palyginti nedidelė;nes intakai susilieja, tėkmė pasroviui palaipsniui didėja.Todėl, nors prieš srovę esantis lašas yra koncentruotas, srautas yra mažas;pasroviui tekantis srautas didelis, bet kritimas palyginti išsklaidytas.Todėl dažniausiai ekonomiškiausia hidraulinę energiją panaudoti upės vidurupyje.
Žinant hidroelektrinės naudojamą kritimą ir srautą, jos galią galima apskaičiuoti pagal šią formulę:
N = GQH
Formulėje N–išėjimas, išreikštas kilovatais, taip pat gali būti vadinamas galia;
Q – srautas, kubiniais metrais per sekundę;
H – kritimas, metrais;
G = 9,8 , yra gravitacijos pagreitis, vienetas: Niutonas/kg
Pagal aukščiau pateiktą formulę teorinė galia apskaičiuojama neatimant jokių nuostolių.Tiesą sakant, hidroenergijos gamybos procese turbinos, perdavimo įranga, generatoriai ir kt. neišvengiamai praranda galią.Todėl teorinė galia turėtų būti diskontuota, tai yra, faktinė galia, kurią galime naudoti, turėtų būti padauginta iš naudingumo koeficiento (simbolis: K).
Projektinė generatoriaus galia hidroelektrinėje vadinama vardine galia, o tikroji – faktine galia.Energijos transformacijos procese neišvengiama prarasti dalį energijos.Hidroenergijos gamybos procese daugiausia nuostolių patiriama turbinų ir generatorių (yra nuostolių ir vamzdynuose).Įvairūs nuostoliai kaimo mikrohidroelektrinėje sudaro apie 40-50% visos teorinės galios, todėl hidroelektrinės galia realiai gali sunaudoti tik 50-60% teorinės galios, tai yra, efektyvumas yra apie 40-50% visos teorinės galios. 0,5-0,60 (iš jų turbinos naudingumo koeficientas 0,70-0,85 , generatorių 0,85-0,90, vamzdynų ir perdavimo įrangos naudingumo koeficientas 0,80-0,85).Todėl faktinė hidroelektrinės galia (išeiga) gali būti apskaičiuojama taip:
K – hidroelektrinės naudingumo koeficientas, (0,5～0,6) naudojamas apytiksliai mikrohidroelektrinės skaičiavimui;šią reikšmę galima supaprastinti taip:
N = (0,5–0,6) QHG Faktinė galia = efektyvumas × srautas × kritimas × 9,8
Hidroenergija naudojama vandens energijai varyti mašinai, kuri vadinama vandens turbina.Pavyzdžiui, senovinis vandens ratas mūsų šalyje yra labai paprasta vandens turbina.Šiuo metu naudojamos įvairios hidraulinės turbinos yra pritaikytos įvairioms specifinėms hidraulinėms sąlygoms, kad galėtų efektyviau suktis ir vandens energiją paversti mechanine energija.Prie turbinos prijungtos kitos mašinos – generatorius, todėl generatoriaus rotorius sukasi kartu su turbina generuodamas elektros energiją.Generatorių galima suskirstyti į dvi dalis: dalį, kuri sukasi kartu su turbina ir stacionariąją generatoriaus dalį.Su turbina sujungta ir besisukanti dalis vadinama generatoriaus rotoriumi, o aplink rotorių yra daug magnetinių polių;apskritimas aplink rotorių yra fiksuota generatoriaus dalis, vadinama generatoriaus statoriumi, o statorius yra apvyniotas daugybe varinių ritinių.Kai statoriaus varinių ritių viduryje sukasi daug rotoriaus magnetinių polių, ant varinių laidų susidaro srovė, o generatorius mechaninę energiją paverčia elektros energija.
Jėgainės generuojama elektros energija įvairiais elektros įrenginiais paverčiama mechanine energija (elektros varikliu arba varikliu), šviesos energija (elektros lempa), šilumine energija (elektros krosnis) ir pan.
hidroelektrinės sudėtis
Hidroelektrinės sudėtis apima: hidrotechninius statinius, mechaninę įrangą ir elektros įrangą.
(1) Hidraulinės konstrukcijos
Jame yra užtvankos (užtvankos), įsiurbimo vartai, kanalai (ar tuneliai), slėginiai priekiniai rezervuarai (arba reguliavimo rezervuarai), slėginiai vamzdžiai, jėgainės ir galinės trasos ir kt.
Upėje yra pastatyta užtvanka (užtvanka), kuri blokuoja upės vandenį ir pakelia vandens paviršių, kad susidarytų rezervuaras.Tokiu būdu tarp rezervuaro vandens paviršiaus ant užtvankos (užtvankos) ir upės vandens paviršiaus žemiau užtvankos susidaro koncentruotas lašas, o po to vanduo vandens vamzdžiais įleidžiamas į hidroelektrinę. arba tuneliai.Palyginti stačiose upėse lašas gali susidaryti ir naudojant nukreipimo kanalus.Pavyzdžiui: Paprastai natūralios upės kilometro kritimas yra 10 metrų.Jei šios upės atkarpos viršutiniame gale bus atidaryta vaga upės vandeniui įvesti, vaga bus iškasta palei upę, o kanalo nuolydis bus lygesnis.Jei kanalo kritimas atliekamas per kilometrą Nukrito tik 1 metrą, todėl vanduo kanale tekėjo 5 kilometrus, o vandens paviršius nukrito tik 5 metrus, o nuvažiavus 5 kilometrus natūraliu kanalu vanduo nukrito 50 metrų. .Šiuo metu vanduo iš kanalo vandentiekio vamzdžiu ar tuneliu grįžta į elektrinę upe ir yra koncentruotas 45 metrų lašas, kurį galima panaudoti elektrai gaminti.2 pav
Nukreipimo kanalų, tunelių ar vandens vamzdžių (tokių kaip plastikiniai vamzdžiai, plieniniai vamzdžiai, betoniniai vamzdžiai ir kt.) panaudojimas hidroelektrinei su koncentruotu kritimu suformuoti vadinamas nukreipimo kanalo hidroelektrine, kuri yra tipiškas hidroelektrinių išdėstymas. .
(2) Mechaninė ir elektros įranga
Be minėtų hidraulinių darbų (užtvankos, kanalai, priekiemai, slėginiai vamzdžiai, dirbtuvės), hidroelektrinei reikia ir šios įrangos:
(1) Mechaninė įranga
Yra turbinos, reguliatoriai, sklendės, perdavimo įranga ir negeneruojanti įranga.
(2) Elektros įranga
Yra generatoriai, skirstomieji valdymo pultai, transformatoriai ir perdavimo linijos.
Tačiau ne visos mažosios hidroelektrinės turi aukščiau paminėtas hidrotechnikos konstrukcijas ir mechaninę bei elektros įrangą.Jei vandens aukštis žemo aukščio hidroelektrinėje yra mažesnis nei 6 metrai, paprastai naudojamas vandens nukreipimo kanalas ir atviro kanalo vandens kanalas, o slėginio priekinio baseino ir slėginio vandens vamzdžio nėra.Elektrinėse, turinčiose mažą maitinimo diapazoną ir trumpą perdavimo atstumą, taikomas tiesioginis energijos perdavimas ir nereikia transformatoriaus.Hidroelektrinėms su rezervuarais užtvankų statyti nereikia.Naudojant gilius įsiurbimo vamzdžius, užtvankų vidinius vamzdžius (ar tunelius) ir išsiliejimo kanalus, nebereikia hidraulinių konstrukcijų, tokių kaip užtvankos, įsiurbimo vartai, kanalai ir slėginiai priekiniai baseinai.
Norint pastatyti hidroelektrinę, pirmiausia reikia atlikti kruopščius apžiūros ir projektavimo darbus.Projektavimo darbuose yra trys projektavimo etapai: preliminarus projektavimas, techninis projektas ir statybos detalizavimas.Norint gerai atlikti projektavimo darbus, pirmiausia reikia atlikti kruopščius matavimo darbus, tai yra iki galo suprasti vietos gamtines ir ekonomines sąlygas – topografiją, geologiją, hidrologiją, kapitalą ir pan.Tik įvaldžius šias situacijas ir jas išanalizavus galima garantuoti projektavimo teisingumą ir patikimumą.
Mažųjų hidroelektrinių komponentai yra įvairių formų, priklausomai nuo hidroelektrinės tipo.
3. Topografinis tyrimas
Didelę įtaką inžineriniam išplanavimui ir inžinerinio kiekio įvertinimui turi topografinių matavimų darbų kokybė.
Geologiniai tyrinėjimai (geologinių sąlygų supratimas) be bendro supratimo ir tyrimų apie baseino ir upės geologiją, taip pat būtina suprasti, ar mašinų skyriaus pamatai yra tvirti, o tai turi tiesioginės įtakos energijos saugumui. pati stotis.Sunaikinus tam tikro rezervuaro tūrio užtvarą, ji ne tik sugadins pačią hidroelektrinę, bet ir sukels didžiulius gyvybės ir turto nuostolius pasroviui.
4. Hidrologinis tyrimas
Hidroelektrinėms svarbiausi hidrologiniai duomenys yra upių vandens lygio, debito, nuosėdų kiekio, apledėjimo sąlygų, meteorologinių duomenų ir potvynių tyrimų duomenys.Upės tėkmės dydis turi įtakos hidroelektrinės išsiliejimo tako išdėstymui.Nepakankamai įvertinus potvynio stiprumą, užtvanka bus pažeista;upės nešamos nuosėdos blogiausiu atveju gali greitai užpildyti rezervuarą.Pavyzdžiui, įtekėjimo kanalas sukels kanalo dumblėjimą, o stambiagrūdės nuosėdos praeis per turbiną ir sukels turbinos susidėvėjimą.Todėl hidroelektrinių statybai turi būti pakankamai hidrologinių duomenų.
Todėl prieš apsispręsdami statyti hidroelektrinę pirmiausia turime ištirti elektros energijos tiekimo srities ūkio plėtros kryptį ir būsimą elektros poreikį.Tuo pačiu įvertinkite kitų energijos šaltinių situaciją plėtojamoje teritorijoje.Tik ištyrę ir išanalizavę minėtą situaciją galime nuspręsti, ar hidroelektrinę reikia statyti ir kokio masto turėtų būti.
Apskritai hidroenergetinių tyrimų darbo tikslas yra pateikti tikslią ir patikimą pagrindinę informaciją, reikalingą hidroelektrinių projektavimui ir statybai.
5. Bendrosios vietos pasirinkimo sąlygos
Bendrąsias svetainės pasirinkimo sąlygas galima paaiškinti šiais keturiais aspektais:
(1) Pasirinkta aikštelė turi turėti galimybę ekonomiškiausiu būdu panaudoti vandens energiją ir atitikti sąnaudų taupymo principą, ty baigus statyti elektrinę išleidžiama mažiausiai pinigų ir pagaminama daugiausia elektros energijos. .Paprastai tai galima išmatuoti įvertinus metines elektros energijos gamybos pajamas ir investicijas į stoties statybą, kad pamatytume, per kiek laiko galima atgauti investuotą kapitalą.Tačiau skirtingose vietose skiriasi hidrologinės ir topografinės sąlygos, skiriasi ir elektros poreikiai, todėl statybos kaina ir investicijos neturėtų būti ribojamos tam tikromis dydžiais.
(2) Pasirinktos vietos topografinės, geologinės ir hidrologinės sąlygos turėtų būti santykinai geresnės, taip pat turėtų būti galimybių projektuoti ir statyti.Statant mažas hidroelektrines, statybinės medžiagos turėtų būti naudojamos kuo labiau laikantis „vietinių medžiagų“ principo.
(3) Pasirinkta vieta turi būti kuo arčiau elektros tiekimo ir apdorojimo zonos, kad būtų sumažintos investicijos į energijos perdavimo įrangą ir energijos praradimas.
(4) Renkantis vietą, kiek įmanoma turi būti išnaudojami esami hidrotechnikos statiniai.Pavyzdžiui, vandens lašas gali būti naudojamas hidroelektrinei statyti drėkinimo kanale arba hidroelektrinė gali būti pastatyta šalia drėkinimo rezervuaro, kad būtų galima generuoti elektrą iš drėkinimo srauto ir pan.Kadangi šios hidroelektrinės gali atitikti elektros energijos gamybos principą, kai yra vandens, jų ekonominė reikšmė akivaizdesnė.
Paskelbimo laikas: 2022-05-19
