Гідроенергетика полягає в перетворенні енергії води природних річок в електроенергію для використання людьми.Існують різні джерела енергії, що використовуються у виробництві електроенергії, такі як сонячна енергія, енергія води в річках та енергія вітру, що генерується повітряним потоком.Вартість виробництва гідроенергії з використанням гідроенергії є дешевою, і будівництво гідроелектростанцій також можна поєднувати з іншими водоохоронними проектами.Наша країна дуже багата на гідроенергетичні ресурси, умови також дуже хороші.Гідроенергетика відіграє важливу роль у розбудові народного господарства.
Рівень води річки вище за течією, ніж її нижній.Через різницю в рівні води в річці виробляється енергія води.Цю енергію називають потенційною енергією або потенційною енергією.Різниця між висотою води в річці називається перепадом, також називається перепадом рівня води або висотою води.Ця падіння є основною умовою формування гідравлічної потужності.Крім того, величина гідравлічної потужності також залежить від величини потоку води в річці, що є ще однією основною умовою, такою ж важливою, як і падіння.І падіння, і потік безпосередньо впливають на гідравлічну потужність;чим більше водний об’єм краплі, тим більше гідравлічна потужність;якщо перепад і об'єм води відносно невеликі, то потужність ГЕС буде меншою.
Падіння зазвичай виражається в метрах.Градієнт — це відношення краплі та відстані, яке може вказувати на ступінь концентрації крапель.Крапля більш концентрована, а використання гідравлічної сили зручніше.Падіння, яке використовується гідроелектростанцією, є різницею між поверхнею води вище за течією гідроелектростанції та поверхнею води, що знаходиться нижче за течією, після проходження через турбіну.
Витрата — це кількість води, що протікає в річці за одиницю часу, і виражається в кубічних метрах за одну секунду.Один кубічний метр води - одна тонна.Течія річки змінюється в будь-який час, тому, коли ми говоримо про течію, ми повинні пояснити час конкретного місця, в якому вона тече.Потік дуже суттєво змінюється з часом.Річки нашої країни, як правило, мають великий стік у сезон дощів влітку та восени і порівняно невеликий взимку та навесні.Як правило, течія річки відносно невелика у верхній частині;оскільки притоки зливаються, течія за течією поступово збільшується.Тому, хоча висхідна крапля зосереджена, потік невеликий;нижній потік великий, але крапля відносно розсіяна.Тому найчастіше найбільш економно використовувати гідравлічну енергію в середній течії річки.
Знаючи падіння і витрату, які використовує гідроелектростанція, її потужність можна розрахувати за такою формулою:
N= GQH
У формулі N–вихід у кіловатах також можна назвати потужністю;
Q – потік, в кубічних метрах в секунду;
H – падіння, в метрах;
G = 9,8 , — прискорення сили тяжіння, одиниця: Ньютон/кг
Відповідно до наведеної вище формули, теоретична потужність розраховується без вирахування будь-яких втрат.Фактично, в процесі виробництва гідроенергії турбіни, трансмісійне обладнання, генератори тощо мають неминучі втрати електроенергії.Тому теоретичну потужність слід знецінити, тобто фактичну потужність, яку ми можемо використати, потрібно помножити на коефіцієнт корисної дії (символ: K).
Проектна потужність генератора на ГЕС називається номінальною, а фактична потужність — фактичною.У процесі перетворення енергії неминуча втрата частини енергії.У процесі виробництва гідроенергії виникають переважно втрати турбін і генераторів (також є втрати в трубопроводах).Різні втрати в сільській мікро-ГЕС становлять приблизно 40-50% загальної теоретичної потужності, тому вихід ГЕС фактично може використовувати лише 50-60% теоретичної потужності, тобто ККД становить приблизно 0,5-0,60 (з них ККД турбіни 0,70-0,85, ККД генераторів від 0,85 до 0,90, ККД трубопроводів і передавального обладнання 0,80-0,85).Отже, фактичну потужність (вихід) гідроелектростанції можна розрахувати так:
K – ККД гідроелектростанції (0,5～0,6) використовується в грубому розрахунку мікро-ГЕС;це значення можна спростити так:
N=(0,5～0,6)QHG Фактична потужність=ККД×потік×падіння×9,8
Використання гідроенергії полягає у використанні енергії води для приводу в рух машини, яка називається водяною турбіною.Наприклад, стародавнє водяне колесо в нашій країні — це дуже проста водяна турбіна.Різні гідравлічні турбіни, що використовуються в даний час, адаптовані до різних специфічних гідравлічних умов, щоб вони могли обертатися більш ефективно і перетворювати енергію води в механічну.Інший тип механізмів, генератор, підключений до турбіни, так що ротор генератора обертається разом з турбіною для вироблення електроенергії.Генератор можна розділити на дві частини: частину, яка обертається разом з турбіною, і нерухому частину генератора.Частина, яка з’єднана з турбіною і обертається, називається ротором генератора, а навколо ротора багато магнітних полюсів;коло навколо ротора - це нерухома частина генератора, яка називається статором генератора, а статор обмотаний безліччю мідних котушок.Коли багато магнітних полюсів ротора обертаються в середині мідних котушок статора, на мідних проводах виникає струм, і генератор перетворює механічну енергію в електричну.
Електрична енергія, що виробляється електростанцією, перетворюється в механічну енергію (електродвигун або двигун), енергію світла (електрична лампа), теплову енергію (електрична піч) і так далі різним електрообладнанням.
він склад гідроелектростанції
До складу ГЕС входять: гідротехнічні споруди, механічне обладнання, електрообладнання.
(1) Гідротехнічні споруди
Він має перегородки (дамби), водозабірні затвори, канали (або тунелі), передні напірні резервуари (або регулювальні резервуари), напірні труби, електростанції та вивідні труби тощо.
Для перекриття річкової води і підняття поверхні води утворюють водосховище в річці споруджують запруду (греблю).Таким чином утворюється зосереджена крапля між поверхнею води водосховища на запрузі (дамбі) і водною поверхнею річки під дамбою, а потім вода за допомогою водопровідних труб подається на ГЕС. або тунелі.У відносно крутих річках використання відвідних каналів також може утворити перепад.Наприклад: Загалом падіння на кілометр природної річки становить 10 метрів.Якщо у верхньому кінці цієї ділянки річки відкрити русло для введення річкової води, русло буде вирито вздовж річки, і схил русла буде більш пологим.Якщо падіння в руслі робиться на кілометр, воно впало лише на 1 метр, так що вода протікала в руслі 5 кілометрів, а поверхня води впала лише на 5 метрів, тоді як вода впала на 50 метрів, пройшовши 5 кілометрів у природному руслі. .У цей час вода з каналу повертається до електростанції по річці за допомогою водопровідної труби або тунелю, і є зосереджений перепад 45 метрів, який можна використовувати для виробництва електроенергії.Малюнок 2
Використання відвідних каналів, тунелів або водопровідних труб (таких як пластикові труби, сталеві труби, бетонні труби тощо) для формування гідроелектростанції із зосередженим перепадом називається гідроелектростанцією відвідного каналу, що є типовою компоновкою гідроелектростанцій. .
(2) Механічне та електричне обладнання
Крім перерахованих вище гідротехнічних робіт (водосплави, канали, передні майданчики, напірні труби, майстерні), ГЕС також потребує наступного обладнання:
(1) Механічне обладнання
Існують турбіни, регулятори, засувки, трансмісійне обладнання та негенеруюче обладнання.
(2) Електричне обладнання
Є генератори, розподільні щити керування, трансформатори та лінії електропередач.
Але не всі малі ГЕС мають вищезгадані гідротехнічні споруди та механічне та електрообладнання.Якщо на малонапірній гідроелектростанції напор води менше 6 метрів, зазвичай використовуються водонаправляючий канал і водяний канал з відкритим каналом, і немає напірного переднього басейну та напірної водопроводу.Для електростанцій з малим діапазоном живлення та короткою відстанню передачі використовується пряма передача електроенергії, і трансформатор не потрібен.ГЕС з водосховищами не потрібно будувати дамби.Використання глибоких водозаборів, внутрішніх труб греблі (або тунелів) і водозливів усуває потребу в гідравлічних спорудах, таких як перегородки, водозабірні ворота, канали та напірні передні басейни.
Щоб побудувати ГЕС, перш за все, необхідно провести ретельне вишукування та проектні роботи.У проектних роботах виділяють три етапи проектування: ескізний проект, технічний проект і деталізацію будівництва.Для того, щоб якісно виконати проектні роботи, спочатку необхідно провести ретельні геодезії, тобто повністю зрозуміти місцеві природні та економічні умови – тобто топографію, геологію, гідрологію, капітал тощо.Правильність і надійність конструкції можна гарантувати тільки після освоєння цих ситуацій і їх аналізу.
Компоненти малих ГЕС мають різні форми залежно від типу ГЕС.
3. Топографічна зйомка
Якість топографічних зйомок має великий вплив на інженерний план і оцінку інженерної кількості.
Геологічні розвідки (розуміння геологічних умов) крім загального розуміння та дослідження геології вододілу та вздовж річки, необхідно також зрозуміти, чи є фундамент машинного приміщення міцним, що безпосередньо впливає на безпеку електропостачання. сама станція.Після руйнування загородження з певним об’ємом водосховища це не тільки пошкодить саму ГЕС, але й спричинить величезні втрати людей та майна внизу за течією.
4. Гідрологічне випробування
Для гідроелектростанцій найважливішими гідрологічними даними є записи рівня води в річці, потоку, вмісту наносів, умов обледеніння, метеорологічних даних та даних дослідження паводків.Розмір річкового стоку впливає на планування водоскиду ГЕС.Недооцінка тяжкості повені призведе до пошкодження дамби;нанос, що переноситься річкою, може швидко заповнити водойму в гіршому випадку.Наприклад, канал припливу призведе до замулювання каналу, а крупнозернистий осад пройде через турбіну і спричинить знос турбіни.Тому будівництво гідроелектростанцій повинно мати достатні гідрологічні дані.
Тому, перш ніж приймати рішення про будівництво гідроелектростанції, ми повинні спочатку дослідити напрямок економічного розвитку в області електропостачання та майбутній попит на електроенергію.При цьому оцінити стан інших джерел електроенергії на території забудови.Тільки після дослідження та аналізу вищезазначеної ситуації можна вирішити, чи потрібно будувати ГЕС і якого масштабу.
Загалом, метою гідроелектротехнічних досліджень є надання точної та достовірної основної інформації, необхідної для проектування та будівництва гідроелектростанцій.
5. Загальні умови вибору ділянки
Загальні умови вибору сайту можна пояснити з наступних чотирьох аспектів:
(1) Вибрана ділянка повинна мати можливість найбільш економно використовувати енергію води та відповідати принципу економії, тобто після завершення роботи електростанції витрачається найменша кількість грошей і виробляється найбільше електроенергії. .Зазвичай його можна виміряти, оцінивши річний дохід від виробництва електроенергії та інвестиції в будівництво станції, щоб побачити, за скільки часу можна відшкодувати вкладений капітал.Однак гідрологічні та топографічні умови в різних місцях різні, а потреби в електроенергії також різні, тому вартість будівництва та інвестиції не повинні обмежуватися певними значеннями.
(2) Топографічні, геологічні та гідрологічні умови вибраної ділянки повинні бути відносно кращими, а також мають бути можливості в проектуванні та будівництві.При будівництві малих ГЕС використання будівельних матеріалів має бути максимально відповідним принципу «місцевих матеріалів».
(3) Вибране місце має бути якомога ближче до зони електропостачання та обробки, щоб зменшити інвестиції в обладнання для передачі електроенергії та втрати електроенергії.
(4) При виборі ділянки необхідно максимально використовувати існуючі гідротехнічні споруди.Наприклад, краплю води можна використати для будівництва гідроелектростанції в зрошувальному каналі, або гідроелектростанцію можна побудувати біля зрошувального резервуара для вироблення електроенергії з іригаційного потоку тощо.Оскільки ці гідроелектростанції можуть відповідати принципу вироблення електроенергії, коли є вода, їх економічне значення є більш очевидним.
Час розміщення: 19 травня 2022 року
