Pembinaan turbin stesen janakuasa hidroelektrik dengan kapasiti 300 kVA. Sumber tenaga hidroelektrik

Pelbagai pilihan dan keunikan penyelesaian teknikal yang digunakan dalam pembinaan loji kuasa hidroelektrik adalah menakjubkan. Sebenarnya, tidak begitu mudah untuk mencari dua stesen yang sama. Tetapi masih terdapat klasifikasi mereka, berdasarkan ciri-ciri tertentu - kriteria.

Kaedah mencipta tekanan

Mungkin kriteria yang paling jelas ialah kaedah mencipta tekanan:

• stesen janakuasa hidroelektrik larian (HPP);
• stesen janakuasa hidroelektrik lencongan;
• loji janakuasa simpanan dipam (PSPP);
• stesen janakuasa pasang surut (TPP).

Terdapat perbezaan ciri antara empat jenis utama loji kuasa hidroelektrik ini. Stesen janakuasa hidroelektrik sungai terletak di sungai, menghalang alirannya dengan empangan untuk mewujudkan tekanan dan takungan. Stesen janakuasa hidroelektrik terbitan biasanya terletak di sungai-sungai gunung yang berliku-liku, di mana ia boleh menyambungkan dahan-dahan sungai dengan saluran untuk membolehkan sebahagian daripada aliran mengalir di sepanjang laluan yang lebih pendek. Dalam kes ini, tekanan dicipta oleh perbezaan semula jadi dalam rupa bumi, dan takungan mungkin tidak hadir sepenuhnya. Loji kuasa simpanan dipam terdiri daripada dua kolam yang terletak pada aras yang berbeza. Kolam-kolam itu disambungkan dengan saluran yang melaluinya air boleh mengalir ke kolam bawah dari bahagian atas dan dipam kembali. stesen janakuasa pasang surut terletak di teluk yang disekat oleh empangan untuk mencipta takungan. Tidak seperti loji kuasa simpanan dipam Kitaran operasi TES bergantung kepada fenomena pasang surut.

Nilai tekanan

Berdasarkan jumlah tekanan yang dicipta oleh struktur hidraulik (HTS), stesen janakuasa hidroelektrik dibahagikan kepada 4 kumpulan:

• tekanan rendah - sehingga 20 m;
• tekanan sederhana - dari 20 hingga 70 m;
• tekanan tinggi - dari 70 hingga 200 m;
• tekanan ultra tinggi - dari 200 m.

Perlu diingat bahawa pengelasan mengikut nilai tekanan bersifat relatif dan berbeza dari satu sumber ke sumber yang lain.

Kuasa terpasang

Mengikut kapasiti dipasang stesen - jumlah kapasiti undian peralatan penjanaan yang dipasang di atasnya. Klasifikasi ini mempunyai 3 kumpulan:

• stesen janakuasa hidroelektrik mikro - dari 5 kW hingga 1 MW;
• loji kuasa hidroelektrik kecil - dari 1 kW hingga 10 MW;
• loji kuasa hidroelektrik besar - lebih 10 MW.

Pengelasan mengikut kapasiti terpasang begitu juga dari segi tekanan, ia tidak ketat. Stesen yang sama boleh dikelaskan dalam kumpulan yang berbeza dalam sumber yang berbeza.

Reka bentuk empangan

Terdapat 4 kumpulan utama empangan hidroelektrik:

• graviti;
• penopang;
• melengkung;
• graviti melengkung.

Empangan Graviti Ia adalah struktur besar yang menahan air dalam takungan kerana beratnya. Empangan penopang menggunakan mekanisme yang sedikit berbeza - ia mengimbangi beratnya yang agak rendah dengan berat air yang menekan pada muka condong empangan dari bahagian hulu. Empangan gerbang , mungkin yang paling elegan, mempunyai bentuk gerbang, tapaknya terletak pada tebing dan bahagian bulat cembung ke arah takungan. Air dikekalkan di empangan gerbang kerana pengagihan semula tekanan dari bahagian hadapan empangan ke tebing sungai.

Lokasi bilik mesin

Lebih tepat lagi, menurut lokasi bilik turbin berbanding empangan, jangan dikelirukan dengan susun atur! Klasifikasi ini hanya relevan untuk loji janakuasa larian sungai, lencongan dan pasang surut.

• jenis saluran;
• jenis empangan.

Pada jenis saluran bilik turbin terletak terus di dalam badan empangan, jenis empangan - didirikan secara berasingan daripada badan empangan dan biasanya terletak betul-betul di belakangnya.

Susun atur

Perkataan "susun atur" dalam konteks ini bermaksud lokasi bilik turbin berbanding dengan dasar sungai. Berhati-hati apabila membaca literatur lain mengenai topik ini, kerana susun atur perkataan mempunyai makna yang lebih luas. Klasifikasi ini hanya sah untuk loji janakuasa aliran sungai dan lencongan.

• saluran;
• dataran banjir;
• pesisir pantai.

Pada susun atur saluran bangunan dewan turbin terletak di dasar sungai, susun atur dataran banjir - di dataran banjir sungai, dan bila susun atur pantai - di tebing sungai.

Terlebih peraturan

Iaitu, darjah pengawalseliaan aliran sungai. Klasifikasi hanya relevan untuk loji kuasa hidroelektrik larian-sungai dan lencongan.

• peraturan harian (kitaran operasi - satu hari);
• peraturan mingguan (kitaran kerja - satu minggu);
• peraturan tahunan (kitaran operasi - satu tahun);
• peraturan jangka panjang (kitaran operasi - beberapa tahun).

Klasifikasi ini menggambarkan betapa besar takungan takungan hidroelektrik berhubung dengan isipadu aliran tahunan sungai.

Semua kriteria di atas tidak saling eksklusif, iaitu stesen janakuasa hidroelektrik yang sama boleh terdiri daripada jenis sungai, tekanan tinggi, kuasa sederhana, susun atur larian sungai dengan bilik mesin jenis empangan, empangan gerbang dan takungan peraturan tahunan.

Senarai sumber yang digunakan

1. Bryzgalov, V.I. Loji kuasa hidroelektrik: buku teks. elaun / V.I. Bryzgalov, L.A. Gordon - Krasnoyarsk: IPC KSTU, 2002. - 541 p.
2. Struktur hidraulik: dalam 2 jilid / M.M. Grishin [dan lain-lain]. - Moscow: Sekolah Tinggi, 1979. - T.2 - 336 p.

Diterbitkan: 21 Julai 2016 Paparan: 4.5k

Loji janakuasa hidroelektrik atau loji janakuasa hidroelektrik menggunakan tenaga potensi air sungai dan kini merupakan cara biasa untuk menghasilkan tenaga elektrik daripada sumber yang boleh diperbaharui.

Kuasa hidroelektrik membekalkan lebih daripada 16% tenaga elektrik dunia (99% di Norway, 58% di Kanada, 55% di Switzerland, 45% di Sweden, 7% di Amerika Syarikat, 6% di Australia) lebih daripada 1060 GW yang dipasang kapasiti. Separuh daripada kapasiti ini terletak di lima negara: China (212 GW), Brazil (82.2 GW), Amerika Syarikat (79 GW), Kanada (76.4 GW) dan Rusia (46 GW). Selain daripada empat negara yang mempunyai kelimpahan relatif (Norway, Kanada, Switzerland dan Sweden), kuasa hidro biasanya digunakan pada beban puncak kerana kuasa hidroelektrik boleh dihentikan dan dimulakan dengan mudah. Ini juga bermakna ia adalah tambahan yang ideal kepada sistem on-grid dan digunakan dengan paling berkesan di Denmark.

Loji kuasa hidroelektrik menggunakan tenaga air yang jatuh untuk menjana elektrik. Turbin menukar daya kinetik H2O yang jatuh kepada daya mekanikal. Penjana kemudian menukar tenaga mekanikal daripada turbin kepada tenaga elektrik.

Tenaga hidro di dunia

Tenaga hidro menggunakan kawasan yang luas dan bukan pilihan utama untuk masa depan di negara maju kerana kebanyakan tapak besar di negara ini yang berpotensi untuk pembangunan tenaga hidro sama ada sudah beroperasi atau tidak boleh diakses atas sebab lain, seperti kebimbangan alam sekitar. Terutamanya di China dan Amerika Latin, pertumbuhan kuasa hidro dijangka sehingga 2030. China telah menugaskan loji kuasa hidroelektrik bernilai $26 bilion dalam beberapa tahun kebelakangan ini, menghasilkan 22.5 GW. Tenaga hidro di China telah memainkan peranan dalam memindahkan lebih 1.2 juta orang dari tapak empangan.

Kelebihan utama sistem hidraulik ialah keupayaan mereka untuk mengendalikan beban puncak tinggi bermusim (dan juga harian). Dalam amalan, penggunaan tenaga air yang disimpan kadangkala rumit oleh keperluan pengairan yang mungkin berlaku di luar fasa dengan beban puncak.

Menjalankan sistem hidraulik dari sungai biasanya jauh lebih murah daripada membuat empangan dan mempunyai potensi aplikasi yang lebih luas. Loji kuasa hidroelektrik kecil di bawah 10 MW mewakili kira-kira 10% daripada potensi dunia dan kebanyakannya beroperasi dari sungai.

Terdapat tiga jenis struktur kuasa hidro: loji kuasa hidroelektrik, stesen pam dan loji janakuasa simpanan dipam.

Prinsip operasi stesen janakuasa hidroelektrik

Prinsip operasi stesen janakuasa hidroelektrik ialah apabila tenaga air ditukar kepada tenaga mekanikal melalui turbin hidraulik. Penjana menukar tenaga mekanikal ini daripada air kepada elektrik.

Operasi penjana adalah berdasarkan prinsip Faraday: apabila magnet bergerak melepasi konduktor, elektrik dijana. Dalam penjana, elektromagnet dicipta oleh arus terus semasa. Mereka mencipta medan tiang dan dipasang di sekeliling perimeter pemutar. Rotor dipasang pada aci yang memutar turbin pada kelajuan tetap. Apabila rotor berputar, ia menyebabkan perubahan kutub dalam konduktor yang dipasang di stator. Ini, seterusnya, mengikut undang-undang Faraday, menjana elektrik di terminal penjana.

Komposisi stesen janakuasa hidroelektrik

Loji janakuasa hidroelektrik mempunyai pelbagai saiz daripada "loji kuasa hidro mikro" yang menjana kuasa beberapa rumah kepada empangan gergasi yang membekalkan tenaga elektrik kepada berjuta-juta orang.

Kebanyakan loji janakuasa hidroelektrik konvensional termasuk empat komponen utama:

Penggunaan tenaga hidro memuncak pada pertengahan abad ke-20, tetapi idea untuk menggunakan H2O untuk menjana elektrik telah bermula sejak beribu-ribu tahun dahulu. Lebih 2,000 tahun dahulu, orang Yunani menggunakan roda air untuk mengisar gandum menjadi tepung. Roda purba ini seperti turbin hari ini, di mana air mengalir.

Loji kuasa hidro adalah sumber tenaga boleh diperbaharui terbesar di dunia.

Apakah loji kuasa hidroelektrik?

Loji kuasa hidroelektrik adalah sumber tenaga yang sangat cekap. Mereka menggunakan sumber yang boleh diperbaharui - tenaga mekanikal air yang jatuh. Sandaran air yang diperlukan untuk ini dicipta oleh empangan yang didirikan di sungai dan terusan. Pemasangan hidraulik memungkinkan untuk mengurangkan pengangkutan dan menjimatkan bahan api mineral (kira-kira 0.4 tan arang batu digunakan setiap 1 kWj). Ia agak mudah untuk dikendalikan dan mempunyai kecekapan yang sangat tinggi (lebih daripada 80%). Kos pemasangan jenis ini adalah 5-6 kali lebih rendah daripada loji kuasa haba, dan mereka memerlukan lebih sedikit kakitangan penyelenggaraan.

Pemasangan hidraulik diwakili oleh loji kuasa hidroelektrik (HPP), loji janakuasa simpanan pam (PSP) dan loji kuasa pasang surut (TPP). Penempatan mereka sebahagian besarnya bergantung pada keadaan semula jadi, contohnya, sifat dan rejim sungai. Di kawasan pergunungan, loji kuasa hidroelektrik tekanan tinggi biasanya dibina di sungai tanah rendah, pemasangan dengan tekanan yang lebih rendah tetapi aliran air yang lebih tinggi digunakan. Pembinaan hidraulik di dataran adalah lebih sukar disebabkan oleh penguasaan asas lembut di bawah empangan dan keperluan untuk mempunyai takungan yang besar untuk mengawal aliran. Pembinaan stesen janakuasa hidroelektrik di dataran menyebabkan banjir di kawasan bersebelahan, yang menyebabkan kerosakan material yang ketara.

Stesen janakuasa hidroelektrik terdiri daripada rantaian struktur hidraulik berurutan yang menyediakan kepekatan aliran air yang diperlukan dan penciptaan tekanan, dan peralatan tenaga yang menukarkan tenaga air yang bergerak di bawah tekanan kepada tenaga putaran mekanikal, yang seterusnya, ditukar menjadi tenaga elektrik.

Tekanan stesen janakuasa hidroelektrik dicipta oleh kepekatan kejatuhan sungai di tapak yang digunakan oleh empangan, atau lencongan, atau empangan dan lencongan bersama-sama. Peralatan kuasa utama stesen janakuasa hidroelektrik terletak di bangunan stesen janakuasa hidroelektrik: di dalam bilik turbin loji kuasa - unit hidraulik, peralatan tambahan, kawalan automatik dan peranti pemantauan; di pos kawalan pusat terdapat panel kawalan untuk operator-penghantar atau pengendali automatik stesen janakuasa hidroelektrik. Pencawang transformer step-up terletak di dalam bangunan stesen janakuasa hidroelektrik dan di bangunan berasingan atau di kawasan terbuka. Alat suis selalunya terletak di kawasan terbuka. Bangunan loji kuasa hidroelektrik boleh dibahagikan kepada bahagian dengan satu atau lebih unit dan peralatan tambahan, dipisahkan daripada bahagian bangunan yang bersebelahan. Tapak pemasangan dicipta di dalam atau di dalam bangunan stesen janakuasa hidroelektrik untuk pemasangan dan pembaikan pelbagai peralatan dan untuk operasi tambahan untuk penyelenggaraan stesen janakuasa hidroelektrik.

Berdasarkan kapasiti terpasang (dalam MW), stesen janakuasa hidroelektrik dibezakan antara berkuasa (lebih 250), sederhana (sehingga 25) dan kecil (sehingga 5). Kuasa stesen janakuasa hidroelektrik bergantung pada tekanan Nb (perbezaan antara paras kolam atas dan bawah), aliran air Q (m3/sec) yang digunakan dalam turbin hidraulik, dan kecekapan unit hidraulik hg. Atas beberapa sebab (disebabkan, sebagai contoh, perubahan bermusim dalam paras air dalam takungan, turun naik dalam beban sistem kuasa, pembaikan unit hidraulik atau struktur hidraulik, dsb.), tekanan dan aliran air sentiasa berubah. , dan sebagai tambahan, aliran berubah apabila mengawal kuasa stesen janakuasa hidroelektrik. Terdapat kitaran tahunan, mingguan dan harian operasi stesen janakuasa hidroelektrik.

Mengikut tekanan maksimum yang digunakan, stesen janakuasa hidroelektrik dibahagikan kepada stesen janakuasa hidroelektrik tekanan tinggi (lebih daripada 60 m), tekanan sederhana (dari 25 hingga 60 m) dan tekanan rendah (dari 3 hingga 25 m). Di sungai tanah rendah, tekanan jarang melebihi 100 m, dalam keadaan pergunungan, tekanan sehingga 300 m atau lebih boleh dibuat menggunakan empangan, dan dengan bantuan lencongan - sehingga 1500 m Pengelasan mengikut tekanan kira-kira sepadan dengan jenis peralatan kuasa yang digunakan: di stesen janakuasa hidroelektrik tekanan tinggi, baldi dan loji kuasa hidroelektrik jejari digunakan dengan kebuk lingkaran logam; pada tekanan sederhana - turbin bilah putar dan paksi jejarian dengan konkrit bertetulang dan ruang lingkaran logam, pada tekanan rendah - turbin bilah putar dalam ruang lingkaran konkrit bertetulang, kadangkala turbin mendatar dalam kapsul atau dalam ruang terbuka. Pembahagian stesen janakuasa hidroelektrik mengikut tekanan yang digunakan adalah bersifat anggaran, bersyarat.

Mengikut skim penggunaan sumber air dan kepekatan tekanan, stesen janakuasa hidroelektrik biasanya dibahagikan kepada aliran sungai, berasaskan empangan, lencongan dengan tekanan dan lencongan aliran bebas, bercampur, simpanan dipam dan pasang surut. Dalam loji janakuasa hidroelektrik larian-sungai dan empangan, tekanan air dicipta oleh empangan yang menghalang sungai dan menaikkan paras air di kolam atas. Pada masa yang sama, beberapa banjir di lembah sungai tidak dapat dielakkan. Jika dua empangan dibina di bahagian sungai yang sama, kawasan banjir akan berkurangan. Di sungai tanah pamah, kawasan banjir terbesar yang dibenarkan dari segi ekonomi mengehadkan ketinggian empangan. Stesen janakuasa hidroelektrik aliran sungai dan berhampiran empangan dibina di kedua-dua sungai air tinggi tanah rendah dan di sungai gunung, di lembah mampat yang sempit.

Selain empangan, struktur stesen janakuasa hidroelektrik aliran sungai termasuk bangunan stesen janakuasa hidroelektrik dan struktur alur tumpahan. Komposisi struktur hidraulik bergantung pada ketinggian kepala dan kuasa yang dipasang. Di stesen janakuasa hidroelektrik larian-sungai, bangunan dengan unit hidraulik yang ditempatkan di dalamnya berfungsi sebagai kesinambungan empangan dan bersama-sama dengannya mewujudkan hadapan tekanan. Pada masa yang sama, kolam atas bersebelahan dengan bangunan stesen janakuasa hidroelektrik di satu sisi, dan kolam bawah bersebelahan dengannya di sebelah yang lain. Ruang lingkaran bekalan turbin hidraulik dengan bahagian salur masuknya diletakkan di bawah paras hulu, manakala bahagian alur keluar paip sedutan direndam di bawah paras hiliran.

Selaras dengan tujuan kerja air, ia mungkin termasuk kunci perkapalan atau lif kapal, struktur laluan ikan, struktur pengambilan air untuk pengairan dan bekalan air. Dalam loji kuasa hidroelektrik larian sungai, kadangkala satu-satunya struktur yang membolehkan air melaluinya ialah bangunan loji kuasa. Dalam kes ini, air berguna secara berurutan melalui bahagian masuk dengan jeriji penahan sisa, ruang lingkaran, turbin hidraulik, dan paip sedutan, dan aliran banjir sungai dialirkan melalui saluran khas antara ruang turbin bersebelahan. Loji kuasa hidroelektrik larian sungai dicirikan oleh tekanan sehingga 30-40 m; Loji kuasa hidroelektrik larian-sungai yang paling mudah juga termasuk stesen janakuasa hidroelektrik luar bandar (stesen kuasa hidroelektrik) yang dibina sebelum ini dengan kapasiti kecil. Di sungai tanah pamah yang besar, saluran utama disekat oleh empangan tanah, bersebelahan dengan empangan alur konkrit dan bangunan stesen janakuasa hidroelektrik dibina. Susunan ini adalah tipikal bagi kebanyakan loji kuasa hidroelektrik domestik di sungai tanah pamah yang besar. Volzhskaya HPP dinamakan sempena. Kongres ke-22 CPSU - yang terbesar di antara stesen dasar sungai.

Stesen janakuasa hidroelektrik yang paling berkuasa dibina di Volga, Kama, Angara, Yenisei, Ob dan Irtysh. Lata stesen janakuasa hidroelektrik ialah sekumpulan stesen janakuasa hidroelektrik yang terletak dalam langkah-langkah di sepanjang aliran aliran air dengan tujuan menggunakan tenaganya secara berurutan sepenuhnya. Pemasangan dalam lata biasanya disambungkan oleh rejim biasa di mana takungan peringkat atas mempunyai pengaruh pengawalseliaan pada takungan peringkat bawah. Kompleks perindustrian yang mengkhusus dalam industri intensif tenaga sedang dibentuk berdasarkan stesen janakuasa hidroelektrik di kawasan timur.

Sumber yang paling cekap dari segi penunjuk teknikal dan ekonomi tertumpu di Siberia. Salah satu contoh ini ialah lata Angara-Yenisei, yang merangkumi stesen janakuasa hidroelektrik terbesar di negara ini: Sayano-Shushenskaya (6.4 juta kW), Krasnoyarsk (6 juta kW), Bratsk (4.6 juta kW), Ust-Ilimskaya (4.3 juta kW). Stesen janakuasa hidroelektrik Boguchanovskaya (4 juta kW) sedang dalam pembinaan. Jumlah kapasiti lata pada masa ini lebih daripada 20 juta kW.

Apabila membina stesen janakuasa hidroelektrik, matlamat biasanya untuk menjana elektrik, memperbaiki keadaan untuk navigasi di sungai dan mengairi tanah. Loji janakuasa hidroelektrik biasanya mempunyai takungan yang membolehkan mereka menyimpan air dan mengawal alirannya dan, oleh itu, kuasa operasi stesen untuk menyediakan mod yang paling bermanfaat untuk sistem tenaga secara keseluruhan.

Proses pengawalseliaan adalah seperti berikut. Dalam tempoh masa apabila beban pada sistem kuasa adalah rendah (atau aliran masuk semula jadi air di sungai adalah besar), stesen janakuasa hidroelektrik menggunakan air dalam jumlah yang kurang daripada aliran masuk semula jadi. Dalam kes ini, air terkumpul di dalam takungan, dan kapasiti operasi stesen agak kecil. Pada masa lain, apabila beban sistem tinggi (atau aliran masuk air kecil), loji kuasa hidroelektrik menggunakan air dalam jumlah yang melebihi aliran masuk semula jadi. Dalam kes ini, air yang terkumpul di dalam takungan digunakan, dan kuasa operasi stesen meningkat kepada maksimum. Bergantung pada jumlah takungan, tempoh peraturan, atau masa yang diperlukan untuk mengisi dan mengendalikan takungan, boleh menjadi sehari, seminggu, beberapa bulan atau lebih. Pada masa ini, loji kuasa hidroelektrik boleh menggunakan jumlah air yang ditetapkan dengan ketat, ditentukan oleh aliran masuk semula jadi.

Apabila loji kuasa hidroelektrik beroperasi bersama loji kuasa haba dan nuklear, beban sistem kuasa diagihkan di antara mereka supaya, pada aliran air tertentu dalam tempoh yang dipertimbangkan, permintaan untuk tenaga elektrik dipenuhi dengan penggunaan bahan api yang minimum (atau kos bahan api minimum) dalam sistem. Pengalaman dalam mengendalikan sistem tenaga menunjukkan bahawa pada kebanyakan tahun adalah dinasihatkan untuk mengendalikan loji kuasa hidroelektrik dalam mod puncak. Ini bermakna bahawa pada siang hari kuasa pengendalian stesen janakuasa hidroelektrik mesti berbeza-beza dalam had yang luas - daripada minimum semasa waktu apabila beban pada sistem kuasa adalah rendah kepada maksimum semasa jam beban tertinggi pada sistem. Dengan penggunaan loji kuasa hidroelektrik ini, beban stesen haba diratakan dan operasinya menjadi lebih menjimatkan.

Semasa tempoh banjir, apabila kemasukan semula jadi air dalam sungai adalah tinggi, adalah dinasihatkan untuk menggunakan stesen janakuasa hidroelektrik sepanjang masa dengan kapasiti operasi hampir maksimum, dan dengan itu mengurangkan pelepasan air terbiar melalui empangan. Mod yang paling menguntungkan loji kuasa hidroelektrik bergantung kepada banyak faktor dan mesti ditentukan dengan pengiraan yang sesuai.

Operasi loji kuasa hidroelektrik dicirikan oleh permulaan dan pemberhentian unit yang kerap, perubahan pesat dalam kuasa operasi daripada sifar kepada nominal. Turbin hidraulik mengikut sifatnya disesuaikan dengan rejim ini. Untuk hidrogenerator, mod ini juga boleh diterima, kerana, tidak seperti penjana turbin stim, panjang paksi hidrogenerator adalah agak kecil dan ubah bentuk suhu rod penggulungan kurang ketara. Proses memulakan unit hidraulik dan mendapatkan kuasa adalah automatik sepenuhnya dan hanya memerlukan beberapa minit.

Tempoh penggunaan kapasiti terpasang loji kuasa hidroelektrik biasanya lebih pendek daripada loji kuasa haba. Ia adalah 1500-3000 jam untuk stesen puncak dan sehingga 5000-6000 jam untuk stesen pangkalan.

Kos unit stesen hidroelektrik (RUB/MW) adalah lebih tinggi daripada kos unit stesen haba dengan kapasiti yang sama disebabkan oleh jumlah kerja pembinaan yang lebih besar. Masa pembinaan stesen janakuasa hidroelektrik juga lebih lama daripada masa pembinaan stesen terma. Walau bagaimanapun, kos tenaga elektrik yang dijana oleh loji kuasa hidroelektrik jauh lebih rendah daripada kos tenaga daripada loji janakuasa haba, kerana kos operasi tidak termasuk kos bahan api.

Adalah dinasihatkan untuk membina stesen janakuasa hidroelektrik di gunung dan sungai sesquicentral. Di sungai tanah rendah, pembinaannya boleh menyebabkan banjir kawasan besar padang rumput dataran banjir dan tanah pertanian, hutan, penurunan stok ikan dan akibat lain.



Turbin hidraulik kecil sangat spesifik dalam prinsip operasinya, berbeza dengan turbin loji kuasa hidroelektrik konvensional. Proses pengendalian turbin mikro-hidraulik adalah menarik kerana sifat-sifat strukturnya boleh menyediakan untuk objek tertentu jumlah jisim air yang akan mengalir ke bahagian-bahagian turbin hidraulik (bilah), membawa penjana ke dalam keadaan berfungsi (generator memainkan peranan menjana elektrik).

Proses peningkatan tekanan air dipastikan dengan pembentukan "derivasi" - pelepasan air dalam aliran bebas (dengan syarat stesen janakuasa hidroelektrik mikro ini adalah jenis lencongan) atau empangan (dengan syarat ia adalah loji janakuasa haba mini jenis empangan).

Kuasa stesen janakuasa hidroelektrik mini

Tahap kuasa stesen janakuasa hidroelektrik mini secara langsung bergantung pada keadaan di mana sifat hidrauliknya terletak:

1. Aliran air ialah isipadu jisim air (l) yang melalui turbin dalam jangka masa tertentu. Ia adalah kebiasaan untuk mengambil masa 1-2 saat untuk tempoh ini.
2. Tekanan air ialah jarak antara dua titik bertentangan jisim air (satu terletak di bahagian atas, satu lagi di bahagian bawah). Tekanan mempunyai beberapa ciri ciri, di mana jenis stesen janakuasa hidroelektrik mikro bergantung (tekanan tinggi, tekanan sederhana, tekanan rendah)

Keanehan operasi stesen janakuasa hidroelektrik mikro dinilai dari sudut pandangan lokasi wilayahnya. Sebagai contoh, stesen janakuasa hidroelektrik mikro tekanan berfungsi dengan mengalihkan aliran air melalui saluran khas yang diperbuat daripada kayu, terletak pada sudut kecondongan tertentu, yang membolehkan air mengalir lebih cepat. Tekanan air di stesen janakuasa hidroelektrik sedemikian bergantung pada berapa lama saluran itu. Seterusnya, air mengalir ke saluran paip tekanan, selepas itu ia memasuki unit hidraulik, yang terletak di bahagian bawah. Air kitar semula kemudiannya dipaksa kembali ke sumbernya dengan penyemperitan.

Lokasi stesen janakuasa hidroelektrik mini

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa kedudukan turbin hidraulik mungkin berbeza bergantung pada jenis pembinaan:

1. Kedudukan mendatar. Kedudukan turbin hidraulik ini membawa kepada peningkatan semula jadi dalam saiz stesen janakuasa hidroelektrik mini itu sendiri (dengan bantuan aci turbin, yang juga meningkatkan saiz sistem tenaga semasa putaran, serta perubahan dalam skala daripada bilik turbin). Walau bagaimanapun, perlu diperhatikan bahawa pembinaan turbin hidraulik sedemikian tidak lebih rumit daripada yang lain, tetapi sebaliknya, memudahkannya.
2. Susunan menegak. Susunan jenis ini membantu mengurangkan saiz stesen janakuasa hidroelektrik, meningkatkan keseimbangan garis paksi dan kekompakannya. Peletakan ini lebih kompleks untuk dibina, kerana ia mewujudkan keperluan untuk keseimbangan terperinci paksi dalam elemen putaran. Juga dalam keadaan sedemikian, adalah penting untuk lebih berhati-hati tentang kedudukan wajib lantai kerja, apabila ia berada dalam satu garis mendatar, dan ciri kekuatannya, supaya mereka dapat menahan berat keseluruhan struktur. Kedudukan menegak meningkatkan tekanan pada paksi struktur.

Penggunaan stesen janakuasa hidroelektrik mini

Secara amnya, loji kuasa hidroelektrik kecil digunakan terutamanya untuk kegunaannya di kawasan terpencil bangunan kediaman. Mereka tidak boleh menjadi pesaing serius kepada loji janakuasa besar, sebaliknya berfungsi untuk memastikan penjimatan tenaga. Baru-baru ini, sebilangan orang telah menggunakan kedua-dua loji kuasa hidroelektrik, bateri solar dan pelbagai pemasangan kawalan angin. Turbin yang diterangkan dalam artikel ini mungkin tidak lama lagi menjadi satu dengan sumber tenaga inovatif ini, yang akhirnya akan membawa kepada penciptaan litar dan model elektrik baharu.

Untuk apa struktur ini boleh digunakan?

• untuk membekalkan elektrik kepada harta persendirian;
• untuk kawasan perindustrian terpencil;
• untuk stesen pengecasan elektrik;
• untuk kegunaan sementara.

Kelebihan stesen janakuasa hidroelektrik mini

Loji kuasa hidro kecil mempunyai beberapa kelebihan istimewa:

• ia boleh didapati dalam dua versi: dipasang pada bahagian bawah takungan, dan juga dengan cangkuk khas yang membolehkan kerja dijalankan di permukaan
• pemasangan boleh mencapai kuasa 5 kW, untuk meningkatkan kuasa dan kecekapan loji kuasa hidroelektrik, turbin dipasang sebagai modul
• Stesen janakuasa hidroelektrik tidak menjejaskan alam sekitar secara negatif semasa proses pembinaan, kerana Untuk menciptanya, air semula jadi digunakan, yang diarahkan ke aliran tertentu dan menggerakkan bilah.

Turbin untuk stesen janakuasa hidroelektrik mini

Sekarang mari kita bercakap secara langsung tentang turbin hidraulik untuk stesen janakuasa hidroelektrik mini dan perkara yang kita perlukan untuk pembinaannya. Ciri dan ciri operasi turbin hidraulik:

1. Suhu air yang dibekalkan ke turbin mestilah melebihi +4 °C.
2. Suhu yang sepatutnya berada dalam modul blok ialah +15 °C dan ke atas.
3. Tekanan bunyi, sumbernya terletak 1 m dari turbin hidraulik, adalah 80 dB dan tidak lebih.
4. Permukaan luar turbin hidraulik mesti dipanaskan pada suhu tidak lebih tinggi daripada +45°C, dengan syarat suhu udara adalah sekitar +25°C.

Mari kita pertimbangkan contoh turbin hidraulik yang seimbang dan beroperasi di bawah keadaan yang ideal.

Mari kita anggap bahawa kita mempunyai turbin hidraulik aliran-melalui, jejari, didorong tekanan dengan tekanan sederhana, yang menyediakan bekalan air tangen ke bilah, acinya mendatar. Jenis paip ini dikelaskan sebagai paip "tenang". Mereka mempunyai keanehan menyesuaikan diri dengan persekitaran, lokasi pemasangan dan pelbagai perbezaan tekanan ketinggian. Jika aliran air berubah secara mendadak, turbin menggunakan reka bentuk beg dua ruang, yang menjadikan peranti berfungsi dengan lebih baik.

Badan mana-mana turbin hidraulik diperbuat daripada keluli struktur ia kuat dan boleh dipercayai. Kos bahan dan pembinaan dikurangkan dengan ketara berbanding turbin hidraulik untuk loji kuasa hidroelektrik konvensional. Bahan yang paling biasa digunakan untuk pembinaan turbin hidraulik akan menahan perbezaan dari 90 hingga 120 meter, beberapa bahagian diperbuat daripada keluli tahan karat (selongsong, saluran paip).

Dalam turbin hidraulik generasi baru, adalah mungkin untuk menggantikan penjana dan pendesak tanpa ubah bentuk dan perubahan yang teruk. Perlu diingat bahawa pendesak mempunyai sifat pembersihan diri disebabkan oleh aliran air yang, semasa operasinya, melalui kawasan pendesak. Semasa reka bentuk penjana dan turbin hidraulik itu sendiri, beberapa langkah diambil untuk mengurangkan tahap peronggaan. Turbin hidraulik semasa adalah 100 peratus bebas daripada masalah ini.

Bahagian utama turbin hidraulik ialah pendesak. Bahan untuk pembuatan bilah selalunya keluli jenis profil. Oleh kerana sifatnya, bilah boleh mencipta daya paksi, memudahkan kerja galas, dan pendesak sendiri berada dalam keseimbangan yang berterusan. Tempoh operasi paksi pendesak ditentukan oleh kedudukannya untuk operasi yang lebih lama ia dipasang pada tahap galas.

Ciri-ciri turbin hidraulik untuk stesen janakuasa hidroelektrik mini

1. Boleh digunakan dalam sistem penulenan untuk mendapatkan air minuman berkualiti tinggi.
2. Ia adalah mungkin untuk menyambungkan penjana perindustrian.
3. Peningkatan keperluan untuk kebolehpercayaan penjana.

Beberapa ciri pelan teknikal:

1. Perbezaan ketinggian: 3 - 200 m
2. Aliran air: 0.03 - 13 meter padu sesaat
3. Kuasa: 5 - 3,000 kW
4. Bilangan bilah yang terletak pada sektor paksi: 37
5. Kecekapan: 84% - 87%

Sudah tentu, stesen janakuasa hidroelektrik mini tidak mungkin menjadi sumber tenaga utama, tetapi penggunaannya agak dinasihatkan sebagai cara untuk mengurangkan beban pada rangkaian bekalan kuasa utama, terutamanya semasa tempoh penggunaan puncak.

Stesen janakuasa hidroelektrik ialah kompleks struktur dan peralatan hidraulik yang kompleks. Tujuannya adalah untuk menukar tenaga aliran air kepada tenaga elektrik. Tenaga hidro adalah salah satu daripada apa yang dipanggil sumber tenaga boleh diperbaharui, iaitu ia boleh dikatakan tidak habis-habis.

Struktur hidraulik yang paling penting ialah empangan. Ia mengekalkan air di dalam takungan dan mewujudkan tekanan air yang diperlukan. Turbin hidraulik ialah enjin utama dalam stesen janakuasa hidroelektrik. Dengan bantuannya, tenaga air yang bergerak di bawah tekanan ditukar kepada tenaga putaran mekanikal, yang kemudiannya (terima kasih kepada penjana elektrik) ditukar kepada tenaga elektrik. Turbin hidraulik, hidrogenerator, pemantauan automatik dan peranti kawalan - konsol terletak di dalam bilik turbin stesen janakuasa hidroelektrik. Transformer injak boleh ditempatkan di dalam bangunan dan di kawasan terbuka. Alat suis paling kerap dipasang di luar berhampiran bangunan loji kuasa.

Di Kesatuan Soviet, yang mempunyai sumber kuasa hidro yang besar (11112% daripada jumlah keseluruhan dunia), pembinaan stesen janakuasa hidroelektrik yang meluas telah bermula. Berdasarkan kapasiti hidroelektrik yang dipasang. Hanya dalam 30 tahun selepas perang, dari 1950, stesen telah dibahagikan kepada kecil - sehingga 1980, pengeluaran elektrik meningkat sehingga 5 MW, sederhana - dari 5 hingga 25 dan stesen janakuasa hidroelektrik besar meningkat lebih daripada 10 kali ganda. melebihi 25 MW. Terdapat 20 stesen janakuasa hidroelektrik di negara kita yang setiap satunya mempunyai kapasiti terpasang melebihi 500 MW. Yang terbesar ialah stesen janakuasa hidroelektrik Krasnoyarsk (6000 MW) dan Sayano-Shushenskaya (6400 MW).

Pembinaan stesen janakuasa hidroelektrik tidak dapat difikirkan tanpa penyelesaian yang komprehensif kepada banyak masalah. Ia adalah perlu untuk memenuhi keperluan bukan sahaja tenaga, tetapi juga pengangkutan air, bekalan air, pengairan, dan perikanan. Tugas-tugas ini paling baik dipenuhi oleh prinsip melata apabila bukan satu, tetapi beberapa stesen janakuasa hidroelektrik dibina di sungai, terletak di sepanjang sungai. Ini memungkinkan untuk mencipta beberapa takungan yang terletak berturut-turut di sungai pada tahap yang berbeza, yang bermaksud menggunakan aliran sungai, sumber tenaganya dengan lebih lengkap dan menggerakkan kuasa stesen janakuasa hidroelektrik individu. Lata stesen janakuasa hidroelektrik telah dibina di banyak sungai. Sebagai tambahan kepada Volzhsky, lata dibina di Kama, Dnieper, Chirchik, Hrazdan, Irtysh, Rioni, dan Svir. Lata Angara-Yenisei yang paling berkuasa dengan stesen janakuasa hidroelektrik terbesar di dunia - Bratsk, Krasnoyarsk, Sayano-Shushenskaya dan Boguchanskaya dengan jumlah kapasiti kira-kira 17 GW dan pengeluaran tahunan sebanyak 76 bilion kWh elektrik.

Terdapat beberapa jenis loji kuasa yang menggunakan tenaga aliran air. Selain loji kuasa hidroelektrik, loji janakuasa simpanan pam (PSPP) dan loji kuasa pasang surut (TPP) juga sedang dibina. Pada pandangan pertama, anda hampir tidak akan melihat perbezaan antara loji kuasa hidroelektrik konvensional dan loji kuasa storan hidro. Bangunan yang sama di mana peralatan kuasa utama terletak, talian kuasa yang sama. Tiada perbezaan asas dalam kaedah penjanaan elektrik. Apakah ciri-ciri loji kuasa simpanan yang dipam?

Tidak seperti stesen janakuasa hidroelektrik, stesen simpanan yang dipam memerlukan dua takungan (bukan satu) dengan kapasiti beberapa puluh juta meter padu setiap satu. Aras satu hendaklah beberapa puluh meter lebih tinggi daripada yang lain. Kedua-dua takungan disambungkan antara satu sama lain melalui saluran paip. Sebuah bangunan stesen janakuasa simpanan berpam sedang dibina di atas takungan bawah. Di dalamnya, unit hidraulik boleh balik yang dipanggil - turbin hidraulik dan penjana elektrik diletakkan pada aci yang sama. Mereka boleh berfungsi sebagai penjana arus dan sebagai pam air elektrik. Apabila penggunaan tenaga berkurangan, contohnya pada waktu malam, turbin hidraulik bertindak sebagai pam, mengepam air dari takungan bawah ke takungan atas. Dalam kes ini, penjana beroperasi sebagai motor elektrik, menerima tenaga elektrik daripada loji kuasa haba dan nuklear. Apabila penggunaan elektrik meningkat, unit hidraulik loji janakuasa simpanan yang dipam bertukar kepada putaran terbalik. Air yang jatuh dari takungan atas ke takungan bawah memutarkan turbin hidraulik dan penjana menjana tenaga elektrik. Oleh itu, pada waktu malam, loji kuasa simpanan yang dipam, seolah-olah, mengumpul tenaga elektrik yang dijana oleh loji kuasa lain, dan melepaskannya pada siang hari. Oleh itu, loji kuasa simpanan yang dipam biasanya berfungsi, seperti yang dikatakan oleh jurutera kuasa, untuk menampung "puncak" beban, iaitu, ia membekalkan tenaga apabila ia amat diperlukan. Terdapat lebih daripada 160 loji janakuasa penyimpanan pam yang beroperasi di seluruh dunia. Di negara kita, loji janakuasa simpanan dipam pertama dibina berhampiran Kiev. Ia mempunyai kepala rendah, hanya 73 m, dan jumlah kuasa 225 MW.

Sebuah loji janakuasa simpanan berpam yang lebih besar telah mula beroperasi di rantau Moscow, dengan kapasiti 1.2 GW dan kepala 100 m.

Biasanya loji janakuasa simpanan yang dipam dibina di atas sungai. Tetapi, ternyata, loji kuasa sedemikian boleh dibina di pantai laut dan lautan. Hanya di sana mereka menerima nama yang berbeza - loji kuasa pasang surut (TPP).

Dua kali sehari pada masa yang sama, paras laut naik dan turun. Ia adalah daya graviti Bulan dan Matahari yang menarik jisim air. Jauh dari pantai, turun naik paras air tidak melebihi 1 m, tetapi berhampiran pantai mereka boleh mencapai 13 m, seperti, sebagai contoh, di Teluk Penzhinskaya di Laut Okhotsk.

Jika teluk atau muara sungai disekat dengan empangan, maka pada saat kenaikan air yang paling besar, ratusan juta meter padu air boleh dikunci dalam takungan buatan tersebut. Apabila air pasang surut di laut, perbezaan tercipta antara paras air di dalam takungan dan di laut, yang mencukupi untuk memutarkan turbin hidraulik yang dipasang di bangunan PES. Jika hanya terdapat satu takungan, PES boleh menjana tenaga elektrik secara berterusan selama 4-5 jam dengan rehat 1-2 jam, masing-masing, empat kali sehari (paras air dalam takungan berubah berkali-kali semasa air pasang dan surut) .

Untuk menghapuskan penjanaan kuasa yang tidak sekata, takungan stesen dibahagikan oleh empangan kepada 2-3 yang lebih kecil. Satu mengekalkan paras air surut, satu lagi mengekalkan paras air pasang tinggi, dan yang ketiga berfungsi sebagai rizab.

Unit hidraulik dipasang di TPP, yang mampu beroperasi dengan kecekapan tinggi dalam kedua-dua penjana (menghasilkan elektrik) dan mod pam (mengepam air dari takungan dengan paras air rendah ke takungan dengan paras tinggi). Dalam mod pam, PES beroperasi apabila lebihan elektrik muncul dalam sistem kuasa. Dalam kes ini, unit mengepam atau mengepam air dari satu takungan ke takungan yang lain.

Pada tahun 1968, loji kuasa industri perintis pertama di negara kita telah dibina di pantai Laut Barents di Teluk Kislaya. Bangunan loji janakuasa itu menempatkan 2 unit hidraulik dengan kapasiti 400 kW.

Sepuluh tahun pengalaman dalam mengendalikan TPP pertama membolehkan kami mula merangka projek untuk TPP Mezen di Laut Putih, Penzhinskaya dan Tugurskaya di Laut Okhotsk.

Memanfaatkan kuasa besar pasang surut lautan dunia, malah ombak lautan itu sendiri, adalah masalah yang menarik. Mereka baru mula menyelesaikannya. Terdapat banyak yang perlu dikaji, dicipta, direka.

Pembinaan gergasi tenaga besar - sama ada loji kuasa hidroelektrik, loji janakuasa simpanan pam atau loji kuasa - adalah setiap kali peperiksaan untuk pembina. Di sini kerja pekerja dengan kelayakan tertinggi dan kepakaran yang berbeza digabungkan - dari tuan konkrit kepada pendaki.