Hidroenerģija ir pārveidot dabisko upju ūdens enerģiju elektroenerģijā, ko cilvēki var izmantot.Enerģijas ražošanā tiek izmantoti dažādi enerģijas avoti, piemēram, saules enerģija, ūdens enerģija upēs un vēja enerģija, ko rada gaisa plūsma.Hidroenerģijas ražošanas izmaksas, izmantojot hidroenerģiju, ir lētas, un hidroelektrostaciju celtniecību var apvienot arī ar citiem ūdenssaimniecības projektiem.Mūsu valsts ir ļoti bagāta ar hidroenerģijas resursiem un arī apstākļi ir ļoti labi.Hidroenerģijai ir liela nozīme valsts ekonomikas veidošanā.
Upes augšteces ūdens līmenis ir augstāks par lejteces ūdens līmeni.Upes ūdens līmeņa atšķirības dēļ tiek ģenerēta ūdens enerģija.Šo enerģiju sauc par potenciālo enerģiju vai potenciālo enerģiju.Atšķirību starp upes ūdens augstumu sauc par kritumu, ko sauc arī par ūdens līmeņa starpību vai ūdens galvu.Šis kritums ir pamatnosacījums hidrauliskās jaudas veidošanai.Turklāt hidrauliskās jaudas lielums ir atkarīgs arī no ūdens plūsmas lieluma upē, kas ir vēl viens tikpat svarīgs pamatnosacījums kā kritums.Gan kritums, gan plūsma tieši ietekmē hidraulisko jaudu;jo lielāks ir piliena ūdens tilpums, jo lielāka ir hidrauliskā jauda;ja kritums un ūdens tilpums ir salīdzinoši mazi, hidroelektrostacijas jauda būs mazāka.
Kritumu parasti izsaka metros.Gradients ir kritiena un attāluma attiecība, kas var norādīt kritiena koncentrācijas pakāpi.Piliens ir koncentrētāks, un hidrauliskās jaudas izmantošana ir ērtāka.Hidroelektrostacijas izmantotais kritums ir starpība starp hidroelektrostacijas augšteces ūdens virsmu un lejteces ūdens virsmu pēc turbīnas izlaišanas.
Plūsma ir ūdens daudzums, kas plūst upē laika vienībā, un tas tiek izteikts kubikmetros vienā sekundē.Viens kubikmetrs ūdens ir viena tonna.Upes tecējums mainās jebkurā laikā, tāpēc, runājot par tecējumu, ir jāpaskaidro konkrētās vietas laiks, kurā tā plūst.Plūsma laika gaitā ļoti būtiski mainās.Mūsu valsts upēs parasti ir liela caurplūde lietus sezonā vasarā un rudenī, bet salīdzinoši neliela ziemā un pavasarī.Parasti upes caurtece augštecē ir salīdzinoši neliela;jo pietekas saplūst, lejupejošā plūsma pakāpeniski palielinās.Tāpēc, lai gan augšupējais kritums ir koncentrēts, plūsma ir maza;lejupejošā plūsma ir liela, bet kritums ir salīdzinoši izkliedēts.Tāpēc bieži vien ekonomiski izdevīgāk ir izmantot hidraulisko jaudu upes vidustecē.
Zinot kritumu un plūsmu, ko izmanto hidroelektrostacija, tās jaudu var aprēķināt, izmantojot šādu formulu:
N= GQH
Formulā N–jaudu kilovatos var saukt arī par jaudu;
Q–plūsma, kubikmetros sekundē;
H – kritums, metros;
G = 9,8 , ir gravitācijas paātrinājums, mērvienība: ņūtons/kg
Saskaņā ar iepriekš minēto formulu teorētisko jaudu aprēķina, neatņemot nekādus zaudējumus.Faktiski hidroenerģijas ražošanas procesā turbīnām, pārvades iekārtām, ģeneratoriem utt. ir neizbēgami jaudas zudumi.Tāpēc teorētiskā jauda ir jāatskaita, tas ir, faktiskā jauda, ko varam izmantot, jāreizina ar lietderības koeficientu (simbols: K).
Ģeneratora projektēto jaudu hidroelektrostacijā sauc par nominālo jaudu, un faktisko jaudu sauc par faktisko jaudu.Enerģijas transformācijas procesā ir neizbēgami zaudēt daļu enerģijas.Hidroenerģijas ražošanas procesā galvenokārt rodas turbīnu un ģeneratoru zudumi (ir zudumi arī cauruļvados).Lauku mikrohidroelektrostacijā dažādie zudumi veido aptuveni 40-50% no kopējās teorētiskās jaudas, tātad hidroelektrostacijas izlaide faktiski var izmantot tikai 50-60% no teorētiskās jaudas, tas ir, efektivitāte ir apm. 0,5-0,60 (no kuriem turbīnas efektivitāte ir 0,70-0,85 , ģeneratoru efektivitāte ir 0,85 līdz 0,90, cauruļvadu un pārvades iekārtu efektivitāte ir 0,80 līdz 0,85).Tāpēc hidroelektrostacijas faktisko jaudu (jaudu) var aprēķināt šādi:
K – hidroelektrostacijas lietderības koeficients, (0,5～0,6) izmantots mikrohidroelektrostacijas aptuvenajā aprēķinā;šo vērtību var vienkāršot šādi:
N=(0,5–0,6) ĀP Faktiskā jauda=efektivitāte × plūsma × kritums × 9,8
Hidroenerģijas izmantošana ir ūdens enerģijas izmantošana, lai darbinātu mašīnu, ko sauc par ūdens turbīnu.Piemēram, senais ūdensrats mūsu valstī ir ļoti vienkārša ūdens turbīna.Šobrīd izmantotās dažādās hidrauliskās turbīnas ir pielāgotas dažādiem specifiskiem hidrauliskajiem apstākļiem, lai tās varētu efektīvāk griezties un pārvērst ūdens enerģiju mehāniskajā enerģijā.Cita veida mašīnas, ģenerators, ir savienotas ar turbīnu, lai ģeneratora rotors griežas kopā ar turbīnu, lai radītu elektroenerģiju.Ģeneratoru var iedalīt divās daļās: daļā, kas griežas kopā ar turbīnu, un ģeneratora fiksētajā daļā.Daļu, kas ir savienota ar turbīnu un rotē, sauc par ģeneratora rotoru, un ap rotoru ir daudz magnētisko polu;aplis ap rotoru ir ģeneratora fiksētā daļa, ko sauc par ģeneratora statoru, un stators ir ietīts ar daudzām vara spolēm.Kad statora vara spoļu vidū griežas daudzi rotora magnētiskie stabi, uz vara vadiem tiek ģenerēta strāva, un ģenerators pārvērš mehānisko enerģiju elektroenerģijā.
Elektrostacijas saražoto elektroenerģiju dažādas elektroiekārtas pārveido mehāniskajā enerģijā (elektromotors vai motors), gaismas enerģijā (elektriskā lampa), siltumenerģijā (elektriskā krāsns) un tā tālāk.
hidroelektrostacijas sastāvs
Hidroelektrostacijas sastāvā ietilpst: hidrotehniskās būves, mehāniskās iekārtas un elektroiekārtas.
(1) Hidrauliskās konstrukcijas
Tam ir aizsprosti (dambji), ieplūdes vārti, kanāli (vai tuneļi), priekšējās spiediena tvertnes (vai regulējošās tvertnes), spiediena caurules, spēkstacijas un aizmugurējās sliedes utt.
Upē tiek izbūvēts aizsprosts (dambis), lai aizsprostotu upes ūdeni un paceltu ūdens virsmu, veidojot ūdenskrātuvi.Tādā veidā starp rezervuāra ūdens virsmu uz aizsprosta (dambja) un upes ūdens virsmu zem dambja veidojas koncentrēts piliens, un pēc tam ūdens caur ūdensvadiem tiek ievadīts hidroelektrostacijā. vai tuneļos.Salīdzinoši stāvās upēs kritumu var veidot arī novirzīšanas kanālu izmantošana.Piemēram: Parasti dabiskas upes kritums uz kilometru ir 10 metri.Ja šī upes posma augšgalā tiks atvērts kanāls upes ūdens ievadīšanai, kanāls tiks izrakts gar upi, un kanāla slīpums būs līdzenāks.Ja kanālā kritums tiek veikts uz kilometru Tas nokrita tikai par 1 metru, tā ka ūdens tecēja kanālā 5 kilometrus, un ūdens virsma nokrita tikai par 5 metriem, savukārt ūdens nokrita 50 metrus pēc 5 kilometru nobraukšanas dabiskajā kanālā. .Šajā laikā ūdens no kanāla ar ūdensvadu vai tuneli tiek novadīts atpakaļ uz spēkstaciju pa upi, un tajā ir koncentrēts 45 metru kritums, ko var izmantot elektroenerģijas ražošanai.2. attēls
Novirzīšanas kanālu, tuneļu vai ūdensvadu (piemēram, plastmasas cauruļu, tērauda cauruļu, betona cauruļu u.c.) izmantošanu hidroelektrostacijas veidošanai ar koncentrētu kritumu sauc par novirzīšanas kanālu hidroelektrostaciju, kas ir tipisks hidroelektrostaciju izkārtojums. .
(2) Mehāniskās un elektriskās iekārtas
Papildus iepriekš minētajiem hidrotehniskajiem darbiem (aizsprosti, kanāli, priekšlaukumi, spiedvadi, darbnīcas) hidroelektrostacijai nepieciešams arī šāds aprīkojums:
(1) Mehāniskais aprīkojums
Ir turbīnas, regulatori, aizbīdņi, transmisijas iekārtas un neražojošas iekārtas.
(2) Elektriskās iekārtas
Ir ģeneratori, sadales vadības paneļi, transformatori un pārvades līnijas.
Bet ne visās mazajās hidroelektrostacijās ir iepriekš minētās hidrotehniskās būves un mehāniskās un elektriskās iekārtas.Ja zemas hidroelektrostacijas ūdens augstums ir mazāks par 6 metriem, parasti tiek izmantots ūdens virzošais kanāls un atvērtā kanāla ūdens kanāls, un nav spiediena priekšpuses un spiediena ūdens caurules.Elektrostacijām ar mazu barošanas avota diapazonu un nelielu pārraides attālumu tiek pieņemta tieša jaudas pārvade, un nav nepieciešams transformators.Hidroelektrostacijām ar rezervuāriem nav jābūvē dambji.Izmantojot dziļas ieplūdes, aizsprostu iekšējās caurules (vai tuneļus) un pārplūdes atveres, nav vajadzīgas hidrotehniskās konstrukcijas, piemēram, aizsprosti, ieplūdes vārti, kanāli un spiediena priekšējie baseini.
Lai uzbūvētu hidroelektrostaciju, vispirms ir jāveic rūpīgs apsekošanas un projektēšanas darbs.Projektēšanas darbā ir trīs projektēšanas stadijas: priekšprojekts, tehniskais projekts un būvdetalizēšana.Lai labi paveiktu projektēšanas darbus, vispirms ir nepieciešams veikt rūpīgu uzmērīšanas darbu, tas ir, pilnībā izprast vietējos dabas un ekonomiskos apstākļus – tātad topogrāfija, ģeoloģija, hidroloģija, kapitāls un tā tālāk.Dizaina pareizību un uzticamību var garantēt tikai pēc šo situāciju apguves un to analīzes.
Mazo hidroelektrostaciju komponentiem ir dažādas formas atkarībā no hidroelektrostacijas veida.
3. Topogrāfiskā uzmērīšana
Topogrāfiskās uzmērīšanas darbu kvalitātei ir liela ietekme uz inženiertehnisko izkārtojumu un inženiertehniskā daudzuma novērtējumu.
Ģeoloģiskā izpēte (ģeoloģisko apstākļu izpratne) papildus vispārējai izpratnei un pētījumiem par ūdensšķirtnes un upes ģeoloģiju, ir arī jāsaprot, vai mašīntelpas pamats ir ciets, kas tieši ietekmē elektroenerģijas drošību. pati stacija.Kad aizsprosts ar noteiktu rezervuāra tilpumu tiks iznīcināts, tas ne tikai sabojās pašu hidroelektrostaciju, bet arī radīs milzīgus cilvēku un īpašumu zaudējumus lejup pa straumi.
4. Hidroloģiskā pārbaude
Hidroelektrostacijām svarīgākie hidroloģiskie dati ir upju ūdens līmeņa, caurplūduma, nogulumu satura, apledojuma apstākļu, meteoroloģiskie dati un plūdu apsekojumu dati.Upes plūsmas lielums ietekmē hidroelektrostacijas pārteces izkārtojumu.Nepietiekami novērtējot plūdu smagumu, tiks nodarīti dambja bojājumi;upes nestie nogulumi sliktākajā gadījumā var ātri piepildīt rezervuāru.Piemēram, ieplūdes kanāls izraisīs kanāla nosēdumu, un rupji graudaini nogulumi izies cauri turbīnai un izraisīs turbīnas nodilumu.Tāpēc hidroelektrostaciju būvniecībai ir jābūt pietiekamiem hidroloģiskajiem datiem.
Tāpēc, pirms pieņemt lēmumu par hidroelektrostacijas būvniecību, vispirms ir jāizpēta ekonomiskās attīstības virziens elektroapgādes jomā un turpmākais pieprasījums pēc elektroenerģijas.Vienlaikus novērtējiet situāciju ar citiem enerģijas avotiem attīstības teritorijā.Tikai pēc iepriekš minētās situācijas izpētes un analīzes mēs varam izlemt, vai hidroelektrostaciju nepieciešams būvēt un cik lielai tai jābūt.
Kopumā hidroelektrostaciju apsekošanas darba mērķis ir sniegt precīzu un uzticamu pamatinformāciju, kas nepieciešama hidroelektrostaciju projektēšanai un būvniecībai.
5. Vietnes izvēles vispārīgie nosacījumi
Vietnes izvēles vispārīgos nosacījumus var izskaidrot no šādiem četriem aspektiem:
(1) Izvēlētajai vietai ir jāspēj izmantot ūdens enerģiju visekonomiskākajā veidā un jāatbilst izmaksu ietaupījuma principam, tas ir, pēc elektrostacijas pabeigšanas tiek iztērēta vismazākā naudas summa un saražots visvairāk elektroenerģijas .To parasti var izmērīt, aplēšot ikgadējos elektroenerģijas ražošanas ieņēmumus un investīcijas stacijas celtniecībā, lai redzētu, cik ilgā laikā var atgūt ieguldīto kapitālu.Tomēr dažādās vietās ir atšķirīgi hidroloģiskie un topogrāfiskie apstākļi, un arī elektroenerģijas vajadzības ir atšķirīgas, tāpēc būvniecības izmaksas un investīcijas nevajadzētu ierobežot ar noteiktām vērtībām.
(2) Izvēlētās vietas topogrāfiskajiem, ģeoloģiskajiem un hidroloģiskajiem apstākļiem jābūt salīdzinoši labākiem, un jābūt projektēšanas un būvniecības iespējām.Mazo hidroelektrostaciju būvniecībā būvmateriālu izmantošanai pēc iespējas jāatbilst “vietējo materiālu” principam.
(3) Izvēlētajai vietai ir jāatrodas pēc iespējas tuvāk elektroenerģijas padeves un apstrādes zonai, lai samazinātu ieguldījumus elektroenerģijas pārvades iekārtās un jaudas zudumus.
(4) Izvēloties vietu, pēc iespējas vairāk jāizmanto esošās hidrotehniskās būves.Piemēram, ūdens pilienu var izmantot, lai apūdeņošanas kanālā uzbūvētu hidroelektrostaciju, vai arī blakus apūdeņošanas rezervuāram var uzbūvēt hidroelektrostaciju, lai no apūdeņošanas plūsmas ražotu elektroenerģiju utt.Tā kā šīs hidroelektrostacijas var atbilst elektroenerģijas ražošanas principam, ja ir ūdens, to ekonomiskā nozīme ir acīmredzamāka.
Izlikšanas laiks: 19.-2022. maijs
