Thủy điện là chuyển hóa năng lượng nước của các dòng sông tự nhiên thành điện năng cho con người sử dụng.Có nhiều nguồn năng lượng khác nhau được sử dụng trong sản xuất điện, chẳng hạn như năng lượng mặt trời, năng lượng nước trên sông và năng lượng gió được tạo ra từ luồng không khí.Chi phí sản xuất thủy điện sử dụng thủy điện rẻ và việc xây dựng các trạm thủy điện cũng có thể được kết hợp với các dự án thủy lợi khác.Nước ta rất giàu tài nguyên thủy điện và các điều kiện cũng rất tốt.Thủy điện có vai trò quan trọng trong việc xây dựng nền kinh tế quốc dân.
Mực nước thượng lưu sông cao hơn mực nước hạ lưu sông.Do sự khác biệt trong mực nước của sông, năng lượng nước được tạo ra.Năng lượng này được gọi là thế năng hay thế năng.Sự chênh lệch giữa độ cao của nước sông được gọi là giọt, còn gọi là chênh lệch mực nước hay cột nước.Sự sụt giảm này là điều kiện cơ bản để hình thành công suất thủy lực.Ngoài ra, độ lớn của công suất thủy lực còn phụ thuộc vào độ lớn của dòng nước trong sông, đây là một điều kiện cơ bản khác cũng quan trọng không kém là độ sụt.Cả sự sụt giảm và dòng chảy đều ảnh hưởng trực tiếp đến công suất thủy lực;lượng nước của giọt càng lớn thì thủy lực càng lớn;nếu mức giảm và lượng nước tương đối nhỏ thì sản lượng của trạm thủy điện sẽ nhỏ hơn.
Sự sụt giảm thường được biểu thị bằng mét.Gradient là tỷ số giữa độ rơi và khoảng cách, có thể cho biết mức độ giảm nồng độ.Việc thả rơi tập trung hơn, và việc sử dụng năng lượng thủy lực thuận tiện hơn.Độ sụt mà nhà máy thủy điện sử dụng là phần chênh lệch giữa mặt nước thượng lưu của trạm thủy điện và mặt nước hạ lưu sau khi đi qua tuabin.
Lưu lượng là lượng nước chảy trong sông trên một đơn vị thời gian, và nó được biểu thị bằng mét khối trong một giây.Một mét khối nước là một tấn.Dòng chảy của một con sông thay đổi bất cứ lúc nào, vì vậy khi chúng ta nói về dòng chảy, chúng ta phải giải thích thời gian của địa điểm cụ thể mà nó chảy.Dòng chảy thay đổi rất đáng kể theo thời gian.Các sông ở nước ta nhìn chung có lượng mưa lớn vào mùa hạ và mùa thu, mùa đông và mùa xuân tương đối nhỏ.Nhìn chung, dòng chảy của sông ở thượng nguồn tương đối nhỏ;do các phụ lưu hợp lại nên dòng chảy hạ lưu tăng dần.Vì vậy, dù thượng nguồn thả tập trung nhưng lưu lượng nhỏ;lưu lượng về hạ du lớn nhưng mức giảm tương đối rải rác.Do đó, việc sử dụng năng lượng thủy lực ở vùng trung lưu của sông thường là kinh tế nhất.
Biết lưu lượng và lưu lượng sử dụng của một trạm thủy điện, sản lượng của nó có thể được tính theo công thức sau:
N = GQH
Trong công thức, N – sản lượng, tính bằng kilowatt, cũng có thể được gọi là công suất;
Q - lưu lượng, tính bằng mét khối trên giây;
H - độ sụt, tính bằng mét;
G = 9,8, là gia tốc trọng trường, đơn vị: Newton / kg
Theo công thức trên, công suất lý thuyết được tính toán mà không trừ bất kỳ tổn thất nào.Thực tế cho thấy, trong quá trình phát thủy điện, các tuabin, thiết bị truyền tải, máy phát điện,… đều có những tổn thất điện năng không thể tránh khỏi.Do đó, công suất lý thuyết nên được chiết khấu, nghĩa là công suất thực tế chúng ta có thể sử dụng phải được nhân với hệ số hiệu suất (ký hiệu: K).
Công suất thiết kế của máy phát trong trạm thủy điện được gọi là công suất định mức, công suất thực gọi là công suất thực.Trong quá trình chuyển hoá năng lượng không tránh khỏi bị hao hụt một phần cơ năng.Trong quá trình phát điện chủ yếu là tổn thất tua bin và máy phát (có cả tổn thất đường ống).Các tổn thất khác nhau ở trạm vi thủy điện nông thôn chiếm khoảng 40-50% tổng công suất lý thuyết, do đó sản lượng của trạm thủy điện thực tế chỉ sử dụng được 50-60% công suất lý thuyết, tức là hiệu suất khoảng 0,5-0,60 (trong đó hiệu suất tuabin 0,70-0,85, hiệu suất máy phát 0,85 - 0,90, hiệu suất đường ống và thiết bị truyền tải 0,80 - 0,85).Do đó, công suất (sản lượng) thực tế của trạm thủy điện có thể được tính như sau:
K - hiệu suất của trạm thủy điện, (0,5 ～ 0,6) được sử dụng trong tính toán sơ bộ của trạm thủy điện vi mô;giá trị này có thể được đơn giản hóa thành:
N = (0,5 ～ 0,6) QHG Công suất thực tế = hiệu suất × lưu lượng × giảm × 9,8
Công dụng của thủy điện là sử dụng sức nước để đẩy một cỗ máy, được gọi là tuabin nước.Ví dụ, guồng nước cổ ở nước ta là loại tuabin nước rất đơn giản.Các tuabin thủy lực khác nhau hiện đang được sử dụng được điều chỉnh phù hợp với các điều kiện thủy lực cụ thể khác nhau để chúng có thể quay hiệu quả hơn và chuyển đổi năng lượng nước thành cơ năng.Một loại máy móc khác, máy phát điện, được kết nối với tuabin, để rôto của máy phát quay cùng tuabin để tạo ra điện.Có thể chia máy phát điện thành hai phần: phần quay cùng tuabin và phần cố định của máy phát.Bộ phận được nối với tuabin và quay được gọi là rôto của máy phát điện, xung quanh rôto có nhiều cực từ;một vòng tròn xung quanh rôto là bộ phận cố định của máy phát, gọi là stato của máy phát, stato được quấn bằng nhiều cuộn dây đồng.Khi nhiều cực từ của rôto quay vào giữa các cuộn dây đồng của stato, trên các dây đồng sinh ra dòng điện, máy phát điện biến đổi cơ năng thành điện năng.
Năng lượng điện do trạm phát điện tạo ra được biến đổi thành cơ năng (động cơ điện hoặc động cơ), năng lượng ánh sáng (đèn điện), nhiệt năng (lò điện), v.v. bởi các thiết bị điện khác nhau.
ông thành phần của trạm thủy điện
Cấu tạo của một trạm thủy điện bao gồm: các công trình thủy công, thiết bị cơ khí, thiết bị điện.
(1) Kết cấu thủy lực
Nó có đập (đập), cửa lấy nước, kênh (hoặc đường hầm), bể chứa áp lực (hoặc bể điều hòa), đường ống áp lực, nhà máy điện và nhà máy, v.v.
Đập (đập) được xây dựng trên sông để ngăn nước sông và nâng mặt nước lên để tạo thành hồ chứa.Theo cách này, giọt tập trung được hình thành giữa mặt nước của hồ chứa trên đập (đập) và mặt nước của sông bên dưới đập, sau đó nước được đưa vào nhà máy thủy điện thông qua việc sử dụng các đường ống dẫn nước. hoặc các đường hầm.Ở những con sông tương đối dốc, việc sử dụng các kênh chuyển hướng cũng có thể tạo thành sụt giảm.Ví dụ: Nói chung, độ sụt trên một km sông tự nhiên là 10 mét.Nếu một kênh được mở ở đầu trên của đoạn sông này để dẫn nước vào sông, kênh sẽ được đào dọc theo sông và độ dốc của kênh sẽ bằng phẳng hơn.Nếu thả kênh mỗi km Người ta chỉ thả 1m thì nước chảy trong kênh được 5 km và mặt nước chỉ giảm 5m, còn khi đi 5 km trong kênh tự nhiên nước giảm đi 50 m. .Lúc này, nước từ kênh được sông dẫn ngược lại nhà máy điện bằng đường ống nước hoặc đường hầm và có độ sụt tập trung 45 mét có thể dùng để phát điện.Hình 2
Việc sử dụng kênh dẫn dòng, đường hầm hoặc ống dẫn nước (như ống nhựa, ống thép, ống bê tông, ...) để tạo thành một trạm thủy điện thả tập trung được gọi là trạm thủy điện kênh dẫn dòng, là cách bố trí điển hình của các trạm thủy điện. .
(2) Thiết bị cơ và điện
Ngoài các công trình thủy lợi nêu trên (đập, kênh, tiền công, đường ống áp lực, nhà xưởng), trạm thủy điện còn cần các thiết bị sau:
(1) Thiết bị cơ khí
Có tuabin, bộ điều chỉnh, van cửa, thiết bị truyền động và thiết bị không phát điện.
(2) Thiết bị điện
Có máy phát điện, bảng điều khiển phân phối, máy biến áp và đường dây tải điện.
Nhưng không phải trạm thủy điện nhỏ nào cũng có công trình thủy công và thiết bị cơ điện nói trên.Nếu cột nước nhỏ hơn 6 mét đối với công trình thủy điện đầu nguồn thấp thì sử dụng chung kênh dẫn nước và kênh dẫn nước kênh hở, không có ống dẫn nước và ống dẫn nước áp lực.Đối với các trạm điện có phạm vi cung cấp điện nhỏ và khoảng cách truyền tải ngắn, việc truyền tải điện trực tiếp được áp dụng và không cần máy biến áp.Các trạm thủy điện có hồ chứa thì không cần xây đập.Việc sử dụng cửa hút sâu, đường ống bên trong đập (hoặc đường hầm) và đập tràn giúp loại bỏ sự cần thiết của các công trình thủy lực như đập, cửa lấy nước, kênh và bể dự ứng áp lực.
Để xây dựng một công trình thủy điện, trước hết phải thực hiện công tác khảo sát, thiết kế kỹ lưỡng.Trong công tác thiết kế bao gồm ba giai đoạn thiết kế: thiết kế sơ bộ, thiết kế kỹ thuật và thiết kế chi tiết thi công.Để làm tốt công tác thiết kế, trước hết cần phải thực hiện công tác khảo sát kỹ lưỡng, tức là phải tìm hiểu đầy đủ các điều kiện kinh tế, tự nhiên của địa phương - địa hình, địa chất, thủy văn, thủ đô, v.v.Tính đúng đắn và độ tin cậy của thiết kế chỉ có thể được đảm bảo sau khi nắm vững các tình huống này và phân tích chúng.
Các thành phần của trạm thủy điện nhỏ có nhiều dạng khác nhau tùy thuộc vào loại hình trạm thủy điện.
3. Khảo sát địa hình
Chất lượng của công tác khảo sát địa hình có ảnh hưởng lớn đến việc bố trí công trình và ước tính khối lượng công trình.
Thăm dò địa chất (hiểu biết về điều kiện địa chất) ngoài việc tìm hiểu chung và nghiên cứu về địa chất đầu nguồn và ven sông, còn phải tìm hiểu nền móng của phòng máy có vững chắc hay không, có ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của nguồn điện hay không. trạm của chính nó.Một khi đập thủy điện có dung tích hồ nhất định bị phá không chỉ gây thiệt hại cho chính công trình thủy điện mà còn gây thiệt hại lớn về người và của cho vùng hạ du.
4. Kiểm tra thủy văn
Đối với các trạm thủy điện, dữ liệu thủy văn quan trọng nhất là hồ sơ mực nước sông, dòng chảy, hàm lượng phù sa, điều kiện đóng băng, dữ liệu khí tượng và dữ liệu điều tra lũ lụt.Quy mô dòng chảy của sông có ảnh hưởng đến việc bố trí đập tràn của trạm thủy điện.Đánh giá thấp mức độ nghiêm trọng của lũ sẽ gây ra thiệt hại cho đập;phù sa do sông mang theo có thể nhanh chóng lấp đầy hồ chứa trong trường hợp xấu nhất.Ví dụ, kênh dẫn dòng vào sẽ làm cho kênh này bị phù sa lên, và bùn cát dạng hạt thô sẽ đi qua tuabin và gây mòn tuabin.Vì vậy, việc xây dựng các trạm thủy điện phải có đầy đủ số liệu thủy văn.
Vì vậy, trước khi quyết định xây dựng một trạm thủy điện, trước hết phải điều tra hướng phát triển kinh tế vùng cung cấp điện và nhu cầu sử dụng điện trong tương lai.Đồng thời, ước tính tình hình các nguồn điện khác trong khu vực phát triển.Chỉ sau khi nghiên cứu và phân tích thực trạng trên, chúng ta mới có thể quyết định có cần xây dựng trạm thủy điện hay không và quy mô ra sao.
Nhìn chung, mục đích của công tác khảo sát thủy điện là cung cấp những thông tin cơ bản chính xác và đáng tin cậy, cần thiết cho việc thiết kế và xây dựng các công trình thủy điện.
5. Điều kiện chung để lựa chọn địa điểm
Các điều kiện chung để chọn một địa điểm có thể được giải thích từ bốn khía cạnh sau:
(1) Địa điểm được chọn phải có khả năng sử dụng năng lượng nước một cách tiết kiệm nhất và tuân thủ nguyên tắc tiết kiệm chi phí, nghĩa là sau khi xây dựng xong nhà máy điện thì tốn ít tiền nhất và tạo ra nhiều điện nhất. .Nó thường có thể được đo lường bằng cách ước tính doanh thu phát điện hàng năm và mức đầu tư xây dựng trạm để xem thời gian thu hồi vốn đầu tư là bao nhiêu.Tuy nhiên, điều kiện thủy văn và địa hình ở các nơi khác nhau, nhu cầu điện cũng khác nhau nên chi phí xây dựng và đầu tư không được giới hạn bởi một số giá trị nhất định.
(2) Các điều kiện địa hình, địa chất và thủy văn của địa điểm được chọn phải tương đối vượt trội và cần có khả năng thiết kế và xây dựng.Trong việc xây dựng các công trình thủy điện nhỏ, việc sử dụng vật liệu xây dựng nên theo nguyên tắc “vật liệu địa phương” càng nhiều càng tốt.
(3) Địa điểm được chọn phải càng gần khu vực xử lý và cấp điện càng tốt để giảm đầu tư thiết bị truyền tải điện và tổn thất điện năng.
(4) Khi lựa chọn địa điểm, các kết cấu thủy lực hiện có nên được sử dụng càng nhiều càng tốt.Ví dụ, giọt nước có thể được sử dụng để xây dựng một trạm thủy điện trong kênh thủy lợi, hoặc một trạm thủy điện có thể được xây dựng bên cạnh một hồ chứa thủy lợi để tạo ra điện từ dòng chảy thủy lợi, v.v.Do các nhà máy thủy điện này có thể đáp ứng nguyên tắc phát điện khi có nước nên ý nghĩa kinh tế của chúng càng rõ ràng.
Thời gian đăng: tháng 5-19-2022
