Waterkracht is om de waterenergie van natuurlijke rivieren om te zetten in elektriciteit die mensen kunnen gebruiken.Er zijn verschillende energiebronnen die worden gebruikt bij de opwekking van energie, zoals zonne-energie, waterkracht in rivieren en windenergie die wordt opgewekt door luchtstroom.De kosten van waterkrachtopwekking met waterkracht zijn goedkoop en de bouw van waterkrachtcentrales kan ook worden gecombineerd met andere waterbesparende projecten.Ons land is zeer rijk aan waterkrachtbronnen en de omstandigheden zijn ook erg goed.Waterkracht speelt een belangrijke rol in de opbouw van de nationale economie.
Het bovenstroomse waterpeil van een rivier is hoger dan het benedenstroomse waterpeil.Door het verschil in waterstand van de rivier wordt waterenergie opgewekt.Deze energie wordt potentiële energie of potentiële energie genoemd.Het verschil tussen de hoogte van het rivierwater wordt de druppel genoemd, ook wel het waterpeilverschil of de waterstand genoemd.Deze daling is een basisvoorwaarde voor de vorming van hydraulisch vermogen.Bovendien hangt de grootte van het hydraulisch vermogen ook af van de grootte van de waterstroom in de rivier, een andere basisvoorwaarde die net zo belangrijk is als de daling.Zowel de val als de stroming hebben direct invloed op het hydraulisch vermogen;hoe groter het watervolume van de druppel, hoe groter het hydraulisch vermogen;als de druppel en het watervolume relatief klein zijn, zal het vermogen van de waterkrachtcentrale kleiner zijn.
De daling wordt meestal uitgedrukt in meters.Gradiënt is de verhouding tussen druppel en afstand, die de mate van druppelconcentratie kan aangeven.De druppel is meer geconcentreerd en het gebruik van hydraulisch vermogen is handiger.De druppel die door een waterkrachtcentrale wordt gebruikt, is het verschil tussen het bovenstroomse wateroppervlak van de waterkrachtcentrale en het benedenstroomse wateroppervlak na het passeren van de turbine.
Flow is de hoeveelheid water die per tijdseenheid in een rivier stroomt en wordt uitgedrukt in kubieke meters in één seconde.Een kubieke meter water is een ton.De stroom van een rivier verandert op elk moment, dus als we het over de stroom hebben, moeten we de tijd uitleggen van de specifieke plaats waar het stroomt.De stroom verandert zeer aanzienlijk in de tijd.De rivieren in ons land hebben over het algemeen een grote stroom in het regenseizoen in de zomer en herfst, en relatief klein in de winter en het voorjaar.Over het algemeen is de stroomopwaartse stroom van de rivier relatief klein;doordat de zijrivieren samenvloeien, neemt de stroomafwaartse stroming geleidelijk toe.Daarom, hoewel de stroomopwaartse druppel geconcentreerd is, is de stroom klein;de stroomafwaartse stroming is groot, maar de druppel is relatief verspreid.Daarom is het vaak het meest economisch om hydraulisch vermogen in het midden van de rivier te gebruiken.
Als u de daling en het debiet kent die door een waterkrachtcentrale worden gebruikt, kan de output worden berekend met behulp van de volgende formule:
N= GQH
In de formule kan N–output, in kilowatt, ook vermogen worden genoemd;
Q–flow, in kubieke meter per seconde;
H – daling, in meters;
G = 9.8 , is de versnelling van de zwaartekracht, eenheid: Newton/kg
Volgens bovenstaande formule wordt het theoretische vermogen berekend zonder aftrek van verliezen.In feite hebben turbines, transmissieapparatuur, generatoren, enz. tijdens het proces van waterkrachtopwekking allemaal onvermijdelijke vermogensverliezen.Daarom moet het theoretische vermogen worden verdisconteerd, dat wil zeggen dat het werkelijke vermogen dat we kunnen gebruiken, moet worden vermenigvuldigd met de efficiëntiecoëfficiënt (symbool: K).
Het ontworpen vermogen van de generator in de waterkrachtcentrale wordt het nominale vermogen genoemd en het werkelijke vermogen wordt het werkelijke vermogen genoemd.In het proces van energietransformatie is het onvermijdelijk om een deel van de energie te verliezen.Bij de opwekking van waterkracht zijn er voornamelijk verliezen van turbines en generatoren (er zijn ook verliezen in pijpleidingen).De verschillende verliezen in de landelijke micro-waterkrachtcentrale zijn goed voor ongeveer 40-50% van het totale theoretische vermogen, dus de output van de waterkrachtcentrale kan eigenlijk slechts 50-60% van het theoretische vermogen gebruiken, dat wil zeggen, de efficiëntie is ongeveer 0,5-0,60 (waarvan het turbinerendement 0,70-0,85 is, het rendement van generatoren 0,85 tot 0,90 en het rendement van pijpleidingen en transmissieapparatuur 0,80 tot 0,85).Daarom kan het werkelijke vermogen (output) van de waterkrachtcentrale als volgt worden berekend:
K–de efficiëntie van de waterkrachtcentrale (0,5～0,6) wordt gebruikt bij de ruwe berekening van de microwaterkrachtcentrale;deze waarde kan worden vereenvoudigd als:
N=(0.5～0.6)QHG Werkelijk vermogen=efficiëntie×flow×drop×9.8
Het gebruik van waterkracht is om waterkracht te gebruiken om een machine aan te drijven, die een waterturbine wordt genoemd.Het oude waterrad in ons land is bijvoorbeeld een heel eenvoudige waterturbine.De verschillende hydraulische turbines die momenteel worden gebruikt, zijn aangepast aan verschillende specifieke hydraulische omstandigheden, zodat ze efficiënter kunnen draaien en waterenergie kunnen omzetten in mechanische energie.Een ander soort machine, een generator, is verbonden met de turbine, zodat de rotor van de generator meedraait met de turbine om elektriciteit op te wekken.De generator is op te delen in twee delen: het deel dat meedraait met de turbine en het vaste deel van de generator.Het deel dat met de turbine is verbonden en roteert, wordt de rotor van de generator genoemd, en er zijn veel magnetische polen rond de rotor;een cirkel rond de rotor is het vaste deel van de generator, de stator van de generator genoemd, en de stator is omwikkeld met veel koperen spoelen.Wanneer veel magnetische polen van de rotor in het midden van de koperen spoelen van de stator roteren, wordt er een stroom gegenereerd op de koperdraden en zet de generator mechanische energie om in elektrische energie.
De elektrische energie die door de krachtcentrale wordt opgewekt, wordt door verschillende elektrische apparaten omgezet in mechanische energie (elektromotor of motor), lichtenergie (elektrische lamp), thermische energie (elektrische oven) enzovoort.
de samenstelling van de waterkrachtcentrale
De samenstelling van een waterkrachtcentrale omvat: hydraulische constructies, mechanische uitrusting en elektrische uitrusting.
(1) Hydraulische constructies
Het heeft stuwen (dammen), inlaatpoorten, kanalen (of tunnels), drukvoortanks (of regeltanks), drukleidingen, krachtcentrales en tailraces, enz.
Een stuw (dam) wordt in de rivier gebouwd om het rivierwater te blokkeren en het wateroppervlak te verhogen om een reservoir te vormen.Op deze manier wordt een geconcentreerde druppel gevormd tussen het wateroppervlak van het reservoir op de stuw (dam) en het wateroppervlak van de rivier onder de dam, en vervolgens wordt het water door middel van waterleidingen in de waterkrachtcentrale gebracht of tunnels.In relatief steile rivieren kan het gebruik van omleidingsgeulen ook een druppel vormen.Bijvoorbeeld: Over het algemeen is het verval per kilometer van een natuurlijke rivier 10 meter.Als aan het boveneinde van dit deel van de rivier een kanaal wordt geopend om rivierwater in te voeren, wordt het kanaal langs de rivier uitgegraven en wordt de helling van het kanaal vlakker.Als de daling in het kanaal per kilometer wordt gemaakt Het viel slechts 1 meter, zodat het water 5 kilometer in het kanaal stroomde en het wateroppervlak slechts 5 meter daalde, terwijl het water 50 meter viel na 5 kilometer reizen in het natuurlijke kanaal .Op dit moment wordt het water uit het kanaal via een waterleiding of tunnel via de rivier teruggevoerd naar de energiecentrale en is er een geconcentreerde val van 45 meter die kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken.Figuur 2
Het gebruik van omleidingskanalen, tunnels of waterleidingen (zoals plastic buizen, stalen buizen, betonnen buizen, enz.) om een waterkrachtcentrale met een geconcentreerde daling te vormen, wordt een omleidingskanaalwaterkrachtcentrale genoemd, wat een typische lay-out is van waterkrachtcentrales .
(2) Mechanische en elektrische apparatuur
Naast de bovengenoemde waterbouwkundige werken (stuwen, kanalen, voorpleinen, drukleidingen, werkplaatsen), heeft de waterkrachtcentrale ook de volgende uitrusting nodig:
(1) Mechanische uitrusting
Er zijn turbines, gouverneurs, schuifafsluiters, transmissieapparatuur en niet-genererende apparatuur.
(2) Elektrische apparatuur
Er zijn generatoren, verdeelborden, transformatoren en transmissielijnen.
Maar niet alle kleine waterkrachtcentrales beschikken over de bovengenoemde hydraulische constructies en mechanische en elektrische apparatuur.Als de waterhoogte minder dan 6 meter is in de waterkrachtcentrale met lage kop, worden over het algemeen het watergeleidingskanaal en het open kanaalwaterkanaal gebruikt en is er geen drukvoorbad en drukwaterleiding.Voor krachtcentrales met een klein voedingsbereik en een korte transmissieafstand wordt directe krachtoverbrenging toegepast en is geen transformator vereist.Waterkrachtcentrales met reservoirs hoeven geen dammen te bouwen.Het gebruik van diepe inlaten, dambinnenpijpen (of tunnels) en overlaten elimineert de noodzaak van hydraulische constructies zoals stuwen, inlaatpoorten, kanalen en drukvoorpoelen.
Om een waterkrachtcentrale te bouwen, moeten allereerst zorgvuldige onderzoeks- en ontwerpwerkzaamheden worden uitgevoerd.In het ontwerpwerk zijn er drie ontwerpfasen: voorontwerp, technisch ontwerp en constructiedetaillering.Om het ontwerpwerk goed te kunnen doen, is het eerst nodig om grondig landmeetkundig werk uit te voeren, dat wil zeggen, om de lokale natuurlijke en economische omstandigheden volledig te begrijpen - dwz topografie, geologie, hydrologie, kapitaal enzovoort.De juistheid en betrouwbaarheid van het ontwerp kan alleen worden gegarandeerd na het beheersen van deze situaties en het analyseren ervan.
De onderdelen van kleine waterkrachtcentrales hebben verschillende vormen, afhankelijk van het type waterkrachtcentrale.
3. Topografisch onderzoek
De kwaliteit van het topografisch meetwerk heeft een grote invloed op de technische lay-out en de schatting van de technische hoeveelheid.
Geologische verkenning (begrip van geologische omstandigheden) naast algemeen begrip en onderzoek naar de geologie van het stroomgebied en langs de rivier, is het ook noodzakelijk om te begrijpen of de fundering van de machinekamer solide is, wat direct van invloed is op de veiligheid van de stroomvoorziening station zelf.Als de stuwdam met een bepaald reservoirvolume eenmaal is vernietigd, zal dit niet alleen de waterkrachtcentrale zelf beschadigen, maar ook stroomafwaarts enorme verliezen aan mensenlevens en eigendommen veroorzaken.
4. Hydrologische test
Voor waterkrachtcentrales zijn de belangrijkste hydrologische gegevens gegevens over rivierwaterpeil, stroming, sedimentgehalte, ijsvorming, meteorologische gegevens en gegevens over overstromingen.De grootte van de rivierstroom beïnvloedt de lay-out van de overlaat van de waterkrachtcentrale.Het onderschatten van de ernst van de overstroming zal de schade aan de dam veroorzaken;het sediment dat door de rivier wordt meegevoerd, kan in het ergste geval het reservoir snel vullen.Zo zal het instroomkanaal het kanaal doen dichtslibben en zal het grofkorrelige sediment de turbine passeren en slijtage van de turbine veroorzaken.Daarom moet de bouw van waterkrachtcentrales over voldoende hydrologische gegevens beschikken.
Voordat we besluiten een waterkrachtcentrale te bouwen, moeten we daarom eerst de richting van de economische ontwikkeling op het gebied van energievoorziening en de toekomstige vraag naar elektriciteit onderzoeken.Maak tegelijkertijd een schatting van de situatie van andere energiebronnen in het ontwikkelingsgebied.Pas na onderzoek en analyse van bovenstaande situatie kunnen we beslissen of de waterkrachtcentrale gebouwd moet worden en hoe groot de schaal moet zijn.
In het algemeen is het doel van waterkrachtonderzoek het verstrekken van nauwkeurige en betrouwbare basisinformatie die nodig is voor het ontwerp en de bouw van waterkrachtcentrales.
5. Algemene voorwaarden voor locatiekeuze
De algemene voorwaarden voor het selecteren van een locatie zijn te verklaren vanuit de volgende vier aspecten:
(1) De geselecteerde locatie moet in staat zijn om waterenergie op de meest economische manier te gebruiken en te voldoen aan het principe van kostenbesparing, dat wil zeggen dat nadat de elektriciteitscentrale is voltooid, de minste hoeveelheid geld wordt uitgegeven en de meeste elektriciteit wordt opgewekt .Het kan meestal worden gemeten door een schatting te maken van de jaarlijkse inkomsten uit stroomopwekking en de investering in de bouw van het station om te zien hoeveel tijd het geïnvesteerde kapitaal kan worden terugverdiend.De hydrologische en topografische omstandigheden zijn echter op verschillende plaatsen verschillend en de elektriciteitsbehoeften zijn ook verschillend, dus de bouwkosten en investeringen mogen niet worden beperkt door bepaalde waarden.
(2) De topografische, geologische en hydrologische omstandigheden van de geselecteerde locatie moeten relatief superieur zijn en er moeten mogelijkheden zijn in ontwerp en constructie.Bij de bouw van kleine waterkrachtcentrales dient het gebruik van bouwmaterialen zoveel mogelijk in overeenstemming te zijn met het principe van “lokale materialen”.
(3) De geselecteerde locatie moet zo dicht mogelijk bij de stroomvoorziening en het verwerkingsgebied zijn om de investering in apparatuur voor krachtoverbrenging en het verlies van stroom te verminderen.
(4) Bij de locatiekeuze wordt zoveel mogelijk gebruik gemaakt van de bestaande kunstwerken.De waterdruppel kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een waterkrachtcentrale in een irrigatiekanaal te bouwen, of een waterkrachtcentrale kan naast een irrigatiereservoir worden gebouwd om elektriciteit op te wekken uit de irrigatiestroom, enzovoort.Omdat deze waterkrachtcentrales kunnen voldoen aan het principe om elektriciteit op te wekken als er water is, ligt hun economische betekenis meer voor de hand.
Posttijd: 19 mei-2022
