الطاقة المائية

مقدمة موجزة

تستخدم الطاقة الكهرومائية الطاقة الكامنة للأنهار والبحيرات والأنهار والبحيرات الأخرى لتحويل الطاقة الكامنة الموجودة فيها إلى الطاقة الحركية للتوربين ، ثم تستخدم التوربينات المائية كقوة دافعة لتعزيز المولد لتوليد الطاقة الكهربائية. إذا تم توصيل جهاز آخر (مولد) إلى عنفة الماء ، يمكن توليد الكهرباء مع دوران عنفة الماء ، ويتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. بمعنى آخر ، الطاقة المائية هي عملية تحويل الطاقة الكامنة للمياه إلى طاقة ميكانيكية ثم إلى طاقة كهربائية. نظرًا لأن الجهد الكهربائي المنبعث من محطة الطاقة الكهرومائية منخفض ، ليتم نقله إلى المستخدمين على مسافة طويلة ، يجب زيادة الجهد من خلال المحول ، ثم نقله إلى المحطة الفرعية في منطقة تركيز المستخدم بواسطة خط نقل الرف الفارغ ، وأخيرًا تم تخفيضها إلى الجهد المناسب للمستخدمين المنزليين ومعدات الطاقة من المصنع ، ونقلها إلى كل مصنع وموطن بواسطة خط التوزيع.

المبدأ

كيف تعمل الطاقة الكهرومائية ؟ تظهر عملية الرسوم المتحركة بأكملها العملية برمتها ، ويتم حل سنوات من الشكوك

المبدأ الأساسي لتوليد الطاقة الكهرومائية هو استخدام انخفاض مستوى الماء لتوليد الكهرباء مع مولد التوربينات المائية ، أي استخدام الطاقة الكامنة للمياه لتحويلها إلى طاقة ميكانيكية للتوربينات المائية ، ومن ثم استخدام الطاقة الميكانيكية لدفع المولد للحصول على الكهرباء. استخدم العلماء الظروف الطبيعية لانخفاض مستوى المياه لاستخدام هندسة السوائل والفيزياء الميكانيكية بفعالية لتحقيق أعلى توليد للطاقة وتزويد الناس بالكهرباء الرخيصة وخالية من التلوث.

بينما يتم توزيع المياه المنخفضة المستوى في جميع أنحاء الأرض عن طريق امتصاص أشعة الشمس ، وبالتالي استعادة مصادر المياه عالية المستوى.

في عام 1882 ، كان أول تطبيق مسجل للطاقة الكهرومائية في ويسكونسن ، الولايات المتحدة الأمريكية. ويتراوح حجم توليد الطاقة الكهرومائية اليوم بين عشرات الواات المستخدمة في ريف العالم الثالث وملايين الواات لإمداد الطاقة في المدن الكبيرة.

الطبقة

وفقًا لتصنيف القطرات المركزة ، هناك: محطات الطاقة المائية على السدود ، محطات الطاقة المائية للتحويل ، محطات الطاقة الكهرومائية الهجينة ، محطات الطاقة الكهرومائية المد والجزر ، محطات توليد الطاقة التي يتم ضخها.

وفقًا لدرجة تنظيم الجريان السطحي ، هناك: محطات الطاقة الكهرومائية غير المنظمة ومصانع الطاقة الكهرومائية المنظمة.

وفقًا لطبيعة مصادر المياه ، يطلق عليها عمومًا محطات الطاقة المائية التقليدية ، أي باستخدام الأنهار الطبيعية والبحيرات وغيرها من مصادر المياه لتوليد الكهرباء.

وفقًا لحجم رأس الماء المستخدم في محطة الطاقة المائية ، يمكن تقسيمه إلى رأس مرتفع (أكثر من 70 مترًا) ، ورأس متوسط (15-70 مترًا) ، ومحطات طاقة مائية منخفضة الرأس (أقل من 15 مترًا).

وفقًا للقدرة المركبة لمحطات الطاقة المائية ، يمكن تقسيمها إلى محطات طاقة كهرمائية كبيرة ومتوسطة وصغيرة. بشكل عام ، تسمى السعة المركبة التي تقل عن 5000 كيلو وات محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة ، وتسمى تلك التي تبلغ سعتها المركبة 5000 إلى 100000 كيلو وات محطات الطاقة الكهرومائية متوسطة الحجم ، وتسمى تلك التي تبلغ سعتها المركبة 100000 كيلو وات أو أكثر محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة أو محطات الطاقة الكهرومائية العملاقة.

عملية

عندما تحتاج الوحدة إلى تشغيل لتوليد الكهرباء ، افتح الصمام الرئيسي (على غرار وظيفة الصنبور في المنزل) ، ثم افتح جناح التوجيه (بوابة مياه صغيرة تتحكم فعليًا في قوة الخرج) لجعل تأثير الماء على التوربين. إذا كنت ترغب في ضبط إخراج مجموعة المولدات ، يمكنك ضبط فتحة جناح التوجيه لزيادة أو تقليل كمية المياه لتحقيق ذلك ، والمياه بعد توليد الطاقة تعود إلى النهر من خلال قناة الذيل لتوفير المياه في مجرى النهر.

ميزة

ماء

الطاقة المائية هي مصدر طاقة نظيفة لا ينضب ولا ينضب ومتجددة. ومع ذلك ، من أجل استخدام طاقة المياه الطبيعية بفعالية ، من الضروري بناء المباني الهيدروليكية يدويًا التي يمكنها تركيز قطرة الماء وتنظيم التدفق ، مثل السدود وأنابيب التحويل والقنابات. وبالتالي ، فإن استثمار المشروع كبير وفترة البناء طويلة. ومع ذلك ، فإن توليد الطاقة الكهرومائية ذو كفاءة عالية ، وتكلفة توليد طاقة منخفضة ، وبدء تشغيل سريع للوحدة ، وتعديل سهل. بسبب استخدام تدفق المياه الطبيعية ، فإنه يتأثر بشكل كبير بالظروف الطبيعية. غالبًا ما تكون الطاقة المائية جزءًا مهمًا من الاستخدام الشامل للموارد المائية ، وتشكل إلى جانب الشحن وتربية الأحياء المائية والري والتحكم في الفيضانات والسياحة ، نظامًا شاملاً لاستخدام الموارد المائية.

توليد الكهرباء

الطاقة المائية هي مصدر طاقة متجددة مع تأثير بيئي منخفض. بالإضافة إلى توفير الكهرباء الرخيصة ، فإنه يتمتع أيضًا بالمزايا التالية: التحكم في الفيضانات ، ومياه الري ، وتحسين الملاحة النهرية ، وتحسين النقل ، وإمدادات الكهرباء والاقتصاد في المنطقة ، وخاصة السياحة وتربية الأحياء المائية. خطة التنمية الشاملة لنهر التنسسي في الولايات المتحدة هي أول مشروع للحفاظ على المياه على نطاق واسع ، مما يدفع التنمية الاقتصادية الشاملة.

قصور

نظرة عامة

1. بسبب قيود التضاريس ، لا يمكن بناء سعة كبيرة جدًا. قدرة الوحدة حوالي 300 ميغاواط.

2. فترة بناء المصنع طويلة وتكلفة البناء مرتفعة.

3. لأنها تقع في الأنهار أو البحيرات الطبيعية ، فهي عرضة لكوارث فنغ شوي ، مما يؤثر على مشاريع الحفاظ على المياه الأخرى. إنتاج الطاقة عرضة للطقس الجفاف والمطر.

4. ليس من السهل زيادة السعة بعد بناء المصنع.

5. الضرر البيئي: تكثيف تآكل تدفق المياه تحت السد ، والتغيرات في الأنهار وتأثيرها على الحيوانات والنباتات ، وما إلى ذلك.

6. هناك حاجة إلى بناء السدود للهجرة ، وما إلى ذلك ، والاستثمار في بناء البنية التحتية كبير.

7. يتم تقليل التربة الغرينية الخصبة أسفل المجرى بالتآكل.

التأثير البيئي

يمكن أن تؤدي السدود الضخمة التي تغمر مجموعة واسعة من مناطق المنبع إلى تدمير التنوع البيولوجي ، والأراضي المنخفضة المنتجة ، وغابات وادي الأنهار ، والأراضي الرطبة والمراعي ، ويمكن أن تتسبب الخزانات المبنية للطاقة المائية في تجزئة الموائل في المناطق المحيطة وزيادة تآكل التربة.

تؤثر مشاريع الطاقة المائية على النظم الإيكولوجية المائية في المنبع والمتدفق في المنطقة المحيطة. على سبيل المثال ، أظهرت الدراسات أن السدود على طول سواحل المحيط الأطلسي والمحيط الهادئ في أمريكا الشمالية تقلل من أعداد سمك السلمون التي تحتاج إلى التفريخ في المنبع لأن السدود تمنع هذه الأسماك من التفريخ في مناطق التكاثر. على الرغم من أن سلالم الأسماك مثبتة في أكبر السدود في موائل السلمون ، إلا أنه لا يتم تجنب ذلك. كما يعاني سمك السلمون الصغير من أضرار لأنه يتعين عليهم المرور عبر التوربينات في محطات الطاقة أثناء هجرتهم إلى البحر. لحماية هذه الأسماك ، تقوم بعض أجزاء الولايات المتحدة بنقل سمك السلمون الصغير إلى أسفل النهر بواسطة اليخت خلال أجزاء من العام. في حالات استثنائية ، تمت إزالة بعض السدود ، مثل سد المرموت ، بسبب تأثيرها على الأسماك. كيفية تصميم مولدات التوربينات التي تسبب ضررا أقل للحياة المائية هي منطقة نشطة للبحث. وقد أصبحت بعض تدابير التخفيف ، مثل سلالم الأسماك ، شرطًا للحصول على الموافقات على المشاريع الجديدة واستعراض المشاريع القائمة في بعض البلدان.

فعلى سبيل المثال ، أثر إنشاء مشاريع واسعة النطاق للحفاظ على المياه في حوض نهر يانغتسه تأثيرا خطيرا على طرق الهجرة وأحواض تكاثر سمك الحفش الصيني ، مما تسبب في انخفاض عدد سكانه بشكل حاد وخطر الانقراض.

الأثر البيئي

الآثار البيئية لتوليد الطاقة المائية الآثار البيئية لتوليد الطاقة المائية

1. الجغرافيا: قد تسبب الخزانات الضخمة النشاط السطحي وحتى تسبب الزلازل. بالإضافة إلى ذلك ، سوف يسبب أيضًا تغييرات هيدرولوجية في الحوض ، مثل انخفاض في مستوى المياه في مجرى النهر أو انخفاض في الرواسب من المنبع. بعد اكتمال الخزان ، بسبب التبخر الكبير ، يكون المناخ باردًا ومستقرًا ، ويتم تقليل هطول الأمطار.

2. الجوانب البيولوجية: بالنسبة للحيوانات البرية ، بعد اكتمال الخزان ، قد يغمر عدد كبير من الحيوانات والنباتات البرية ويقتلها ، أو حتى ينقرض بالكامل. بالنسبة للحيوانات المائية ، بعد اكتمال الخزان ، بسبب التغيرات في البيئة البيئية المنبع ، ستتأثر الأسماك ، مما يؤدي إلى الانقراض أو انخفاض عدد السكان.

في الوقت نفسه ، بسبب التوسع في منطقة المياه المنبع ، زاد موائل بعض الكائنات الحية (مثل القواقع) ، مما خلق ظروفًا لانتشار بعض الأمراض الإقليمية مثل البلهارسيا.

3. الخصائص الفيزيائية والكيميائية: يتغير الماء الذي يتدفق داخل وخارج الخزان من حيث الخصائص الفيزيائية والكيميائية مثل اللون والرائحة ، وتختلف الكثافة ودرجة الحرارة وحتى قابلية الذوبان لكل طبقة من الماء في الخزان. درجة حرارة الماء في المياه العميقة منخفضة ، ولا يمكن أن تتأكسد المادة العضوية في الجزء السفلي من الخزان الرسوبي بالكامل في التحلل اللاهوائي ، ويزداد محتوى ثاني أكسيد الكربون في جسم الماء بشكل كبير.

تصنيف

وفقًا لطبيعة مصادر المياه ، يمكن تقسيمها إلى: محطات الطاقة المائية التقليدية ، أي استخدام الأنهار الطبيعية والبحيرات وغيرها من مصادر المياه لتوليد الكهرباء.

تستخدم محطات طاقة التخزين المضخة الكهرباء الزائدة في حوض تحميل شبكة الطاقة لضخ المياه من الخزان السفلي إلى مكان مرتفع للتخزين ، وإطلاق المياه لتوليد الكهرباء عندما يكون حمل الشبكة في ذروته ، وجمع ذيل المياه في الخزان السفلي.

وفقًا لوسائل تطوير رؤوس المياه لمحطات الطاقة المائية ، يمكن تقسيمها إلى:

هناك ثلاثة أنواع أساسية: محطة توليد الطاقة الكهرومائية بالسدود ، ومحطة تحويل الطاقة الكهرومائية ومحطة الطاقة الكهرومائية الهجينة.

وفقا لحجم رأس المياه المستخدمة من قبل محطة الطاقة المائية ، يمكن تقسيمها إلى:

محطة طاقة مائية عالية الرأس (فوق 70 مترًا) ، متوسطة الرأس (15-70 مترًا) ومنخفضة الرأس (أقل من 15 مترًا).

وفقًا لحجم السعة المركبة لمحطات الطاقة المائية ، يمكن تقسيمها إلى:

محطات الطاقة المائية الكبيرة والمتوسطة والصغيرة. بشكل عام ، محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة التي تبلغ طاقتها المركبة أقل من 5000 كيلو وات ، ومحطات الطاقة الكهرومائية متوسطة الحجم التي تتراوح من 5 آلاف إلى 100 ألف كيلو وات أو أكثر ، ومحطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة التي تبلغ سعتها 100 ألف كيلو وات أو أكثر هي محطات طاقة كهرمائية كبيرة أو ضخمة.

تطور

في عام 1878 ، شيدت فرنسا أول محطة طاقة كهرومائية في العالم. تم بناء أول محطة طاقة كهرومائية في أمريكا على نهر الثعالب في أبليتون ، ويسكونسن ، الولايات المتحدة الأمريكية ، تتكون من مولدين بالتيار المستمر مدفوعين بعجلة مائية ، بسعة مركبة تبلغ 25 كيلو وات ، وتم توليدها في 30 سبتمبر 1882. أول محطة طاقة كهرمائية تجارية في أوروبا كانت محطة الطاقة الكهرومائية تيفولي في إيطاليا ، التي بنيت في عام 1885 بقدرة مركبة تبلغ 65 كيلو وات. منذ التسعينات من القرن التاسع عشر ، تم تقييم الطاقة الكهرومائية في العديد من البلدان في أمريكا الشمالية وأوروبا ، وتم بناء عدد من محطات الطاقة الكهرومائية من عشرات إلى آلاف الكيلوات باستخدام تضاريس ممتازة مثل الأنهار المضطربة والمياه الساقطة والشلالات في المناطق الجبلية. في عام 1895 ، تم بناء محطة طاقة كهرومائية كبيرة تعمل بالتوربينات بقدرة 3750 كيلو وات في شلالات نياجرا على الحدود الأمريكية-الكندية. بعد دخول القرن العشرين ، نظرًا لتطور تكنولوجيا النقل لمسافات طويلة ، تم تطوير الموارد الهيدروليكية في المناطق النائية واستخدامها تدريجيًا ، وتم تزويد المدن ومراكز الطاقة بالطاقة. منذ الثلاثينيات ، تطورت سرعة وحجم بناء الطاقة الكهرومائية بشكل أسرع وأكبر ، وبسبب تقدم العلوم والتكنولوجيا مثل بناء السدود والآلات والكهرباء ، كان من الممكن بناء أنواع ومقاييس مختلفة لمشاريع الطاقة الكهرومائية في ظل ظروف طبيعية معقدة للغاية. تبلغ موارد الطاقة المائية القابلة للاستغلال في العالم حوالي 2.261 مليار كيلو وات ، والتي يتم توزيعها بشكل غير متساو وتختلف درجة الاستغلال من بلد إلى آخر.

الصين هي البلد الذي يحتوي على أغنى موارد الطاقة المائية في العالم ، مع قدرة قابلة للتطوير تبلغ حوالي 378 مليون كيلو وات. أول محطة طاقة كهرومائية في البر الرئيسي الصيني كانت محطة شيلونغبا للطاقة الكهرومائية (انظر خريطة ملونة) التي تم بناؤها على نهر السرعوف في مقاطعة يوننان ، والتي تم بناؤها في جولي 1910 وولدت الكهرباء في عام 1912 ، بسعة مركبة 480 كيلو وات في ذلك الوقت ، ثم أعيد بناؤها وتوسيعها على مراحل ، وصلت في النهاية إلى 6000 كيلو وات. قبل تأسيس جمهورية الصين الشعبية في عام 1949 ، كانت هناك 42 محطة طاقة كهرمائية تم بناؤها وجزئيًا في جميع أنحاء البلاد ، بسعة تركيب إجمالية تبلغ 360 ، 000 كيلو وات ، وكان توليد الطاقة السنوي 1.2 مليار كيلو وات/ساعة (باستثناء تايوان). بعد عام 1950 ، تطور بناء الطاقة الكهرومائية بشكل كبير ، مع محطة طاقة مائية واحدة بسعة مركبة أكثر من 250 ، 000 كيلو وات كبيرة ، بين 25000 ~ 250000 كيلو وات متوسطة ، وأقل من 25000 كيلو وات صغيرة. أكبرها هو سد الخوانق الثلاثة على نهر يانغتز. تم بناء عدد كبير من محطات الطاقة الكهرومائية متوسطة الحجم على بعض الأنهار ، بعضها متصل أيضًا في سلسلة كسلسلة متتالية. بالإضافة إلى ذلك ، تم بناء عدد كبير من محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة على بعض الأنهار والخنادق الصغيرة والمتوسطة الحجم. بحلول نهاية عام 1987 ، كانت السعة المركبة للطاقة الكهرومائية في الصين 30.19 مليون كيلو وات (باستثناء محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة التي تقل عن 500 كيلو وات) ، وكان إجمالي السعة المركبة لمحطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة 11.1 مليون كيلو وات (بما في ذلك محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة التي تقل عن 500 كيلو وات ، انظر الطاقة الكهرومائية الصغيرة). في 25 عام 2010 ، تم تشغيل أكبر مشروع استثماري فردي في مقاطعة يوننان ، وحدة محطة الطاقة الكهرومائية Huaneng Xiaowan 4 (سعة مركبة تبلغ 700000 كيلو وات) ، لتوليد الطاقة ، لتصبح وحدة بارزة بسعة مركبة تزيد عن 200 مليون كيلو وات في الصين ، وقفز إجمالي الطاقة المركبة لبلدنا من الطاقة المائية إلى المركز الأول في العالم.

الصين هي واحدة من البلدان التي لديها أغنى الموارد المائية في العالم ، مع قدرة مركبة قابلة للتطوير من 542 مليون كيلو وات من موارد الطاقة المائية وقدرة اقتصادية متطورة من 402 مليون كيلو وات ، وإمكانات التنمية لا تزال كبيرة جدا.

آفاق

في بعض البلدان التي لديها موارد هيدروليكية وفيرة ولكن تنمية منخفضة (بما في ذلك الصين) ، سيتم إعطاء الأولوية لتطوير الطاقة المائية وفقًا للظروف المحلية في المستقبل. في البلدان والمناطق التي تكون فيها درجة استغلال موارد الطاقة المائية مرتفعة أو تكون الموارد الهيدروليكية ضعيفة ، من الضروري توسيع وتحويل محطات الطاقة المائية القائمة ، وعدد محطات توليد الطاقة التي يتم ضخها بالتزامن مع بناء محطات الطاقة النووية سيزداد. بالإضافة إلى التركيز على بناء محطات طاقة أساسية واسعة النطاق في الصين ، ستحظى محطات الطاقة المائية الصغيرة والمتوسطة الحجم بمزيد من الاهتمام بسبب فترة البناء القصيرة ، والتأثير السريع ، والتأثير المنخفض على البيئة. مع إصلاح نظام أسعار الكهرباء ، يمكن أن تنعكس الفوائد الاقتصادية لتوليد الطاقة الكهرومائية وتقييمها بشكل أكثر ملاءمة ، مما يؤدي إلى امتصاص الاستثمار وتسريع بناء الطاقة الكهرومائية. في الأعمال الأولية لبناء الطاقة الكهرومائية ، سيتم تطوير وتعميم تقنيات المسح الجديدة مثل الاستشعار عن بعد والقياس عن بعد والاستكشاف الجيوفيزيائي والكمبيوتر والتصميم بمساعدة الكمبيوتر. سيتم التعامل مع الفيضانات والرواسب وهجرة الخزانات وحماية البيئة وغيرها من القضايا بشكل أكثر ملائمة ؛ كما سيتم تحسين وتعزيز أتمتة محطات الطاقة المائية ومعالجتها عن بُعد ؛ تطوير الجهد العالي للغاية لمسافات طويلة ، وستساعد المواد فائقة التوصيل وتقنيات النقل الأخرى على تسريع تطوير موارد الطاقة المائية الوفيرة في غرب الصين ونقل الكهرباء إلى المناطق الساحلية الشرقية.

مع تنفيذ السياسة الوطنية "للحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات" ، أصبح تخفيض الانبعاثات البديلة للطاقة اختيارًا عمليًا للصين ، وأصبحت الطاقة الكهرومائية الخيار الأول للطاقة المتجددة ، وستدخل شركات الطاقة الكهرومائية ذات مزايا التكلفة في هذه المرحلة المسار السريع للتنمية السريعة. لذلك ، تدفع شركات الطاقة الكهرومائية المحلية الممتازة المزيد والمزيد من الاهتمام للبحث في السوق الصناعية ، وخاصة الدراسة المتعمقة لبيئة تطوير الصناعة والمشترين الصناعيين. بسبب هذا ، ارتفع عدد كبير من شركات الطاقة المائية المحلية الممتازة بسرعة وأصبحت تدريجيا رائدة في صناعة الطاقة المائية في الصين!

تمت معالجة أكبر دوار توربيني كهرومائي في العالم سابقًا في منطقة السدود الثلاثة للممرات وتم تحميله وشحنه إلى محطة الطاقة الكهرومائية في نهر جينشا Xiangjiaba. حتى الآن ، منطقة السدود الثلاثة للممرات لديها القدرة على معالجة أكبر الدوارات وحدة الطاقة المائية في العالم.

محطة الطاقة الكهرومائية Xiangjiaba ، التي تقع في الروافد السفلية لنهر جينشا ، هي رابع أكبر محطة طاقة في العالم ، بسعة وحدة واحدة تبلغ 812 ألف كيلو وات ، متجاوزة الخوانق الثلاثة لتصبح أكبر وحدة طاقة مائية في العالم. العدّاء الذي بدأ بالأمس ، بقطر 10.5 متر بحد أقصى ، وارتفاع 4.7 متر ووزن 406 طن ، هو المكون الأساسي للوحدة 3 من محطة طاقة Xiangjiaba ، وحجمها ووزنها ومحتواها التقني وصعوبة التصنيع هي الأكبر في العالم اليوم.

في عام 2012 ، زاد توليد الطاقة الكهرومائية العالمي بنسبة 4.3 ٪ ، وهو أعلى من المتوسط التاريخي ، وجاء كل النمو الصافي من الصين ، وهو ما يمثل 100 ٪ من النمو الصافي السنوي للطاقة الكهرومائية العالمية ، مما سجل رقمًا قياسيًا لأكبر زيادة سنوية في بلد واحد في ورقة البيانات. وفقا للإحصاءات المحلية ، في عام 2012 ، بلغت القدرة المركبة الجديدة للطاقة المائية في الصين 15.51 مليون كيلو وات. بحلول نهاية عام 2012 ، بلغت القدرة المركبة لتوليد الطاقة الكهرومائية 248.9 مليون كيلو وات (بما في ذلك التخزين المضخ 20.31 مليون كيلو وات) ، وهو ما يمثل 21.7 ٪ من قدرة الطاقة المركبة في البلاد ، وبلغت قدرة توليد الطاقة الكهرومائية 864.1 مليار كيلو وات في الساعة ، بزيادة 29.3 ٪ على أساس سنوي ، يمثل 17.4 ٪ من توليد الطاقة الوطنية ، بزيادة قدرها 3.2 نقطة مئوية عن العام السابق ، وفي عام 2012 ، بلغ متوسط ساعات استخدام معدات توليد الطاقة الكهرومائية 6000 كيلو وات وما فوق 3555 ساعة ، بزيادة قدرها 536 ساعة على أساس سنوي.

في عام 2012 ، بلغ استهلاك الصين من الطاقة الكهرومائية 194.8 مليون طن من المكافئ النفطي ، بزيادة 22.8 عن العام السابق (2011) بمقدار 158.2 مليون طن من المكافئ النفطي ؛ وفي عام 2012 ، بلغ استهلاك الصين من الطاقة الكهرومائية 194.8 مليون طن من المكافئ النفطي ، تمثل 23.4 ٪ من الاستهلاك العالمي للطاقة المائية البالغ 831.1 مليون طن من المكافئ النفطي ، مما يجعلها أكبر منتج/مستهلك للطاقة المائية في العالم وثاني أكبر منتج/مستهلك للطاقة المائية. 206 من الاستهلاك (94.5 مليون طن من المكافئ النفطي).

التكنولوجيا

البحث في علوم وتكنولوجيا الإنشاءات الهندسية وإنتاج وتشغيل تحويل الطاقة المائية إلى كهرباء. الطاقة المائية المستخدمة في توليد الطاقة المائية هي أساسا الطاقة المحتملة المخزنة في المسطحات المائية. لتحويل المياه إلى كهرباء ، يجب بناء أنواع مختلفة من محطات الطاقة المائية. إنه مقياس هندسي يتكون من سلسلة من المباني والمعدات. يستخدم المبنى أساسا لتركيز قطرة تدفق المياه الطبيعية ، وتشكيل رأس المياه ، واستخدام الخزان لجمع وتنظيم تدفق المياه الطبيعية. المعدات الأساسية هي مجموعة مولد التوربينات المائية. عندما يدخل تدفق المياه التوربينات من خلال مبنى تحويل محطة الطاقة المائية ، يتم دفع التوربين عن طريق تدفق المياه للدوران ، بحيث يتم تحويل الطاقة المائية إلى طاقة ميكانيكية. تعمل التوربينات المائية على دفع المولد لتوليد الكهرباء ، ويتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية ، يتم إرسالها بعد ذلك إلى المستخدم من خلال المحطة الفرعية ومعدات النقل والتوزيع. الطاقة المائية هي مصدر طاقة متجددة في الطبيعة ، والتي يتم إعادة توليدها بشكل متكرر مع الدورة الهيدرولوجية. الطاقة المائية والوقود الأحفوري كلاهما مصادر الطاقة الأولية ، والتي تسمى مصادر الطاقة الثانوية عند تحويلها إلى طاقة كهربائية. بناء الطاقة الكهرومائية هو بناء طاقة يستكملون تطوير الطاقة الأولية وإنتاج الطاقة الثانوية في نفس الوقت ، دون استهلاك الوقود أثناء التشغيل ، ورسوم إدارة التشغيل وتكلفة توليد الطاقة أقل بكثير من تكلفة محطات الطاقة التي تعمل بالفحم. لا تخضع الطاقة المائية لتغيرات كيميائية في عملية تحويل الطاقة المائية إلى كهرباء ، ولا تفرز المواد الضارة ، وليس لها تأثير يذكر على البيئة ، وبالتالي فإن الطاقة المائية هي مصدر طاقة نظيفة.

محتوى البحث

تقييم

الغالبية العظمى من محطات الطاقة الكهرومائية التي بنيت في العالم هي محطات الطاقة الكهرومائية التقليدية التي بنيت باستخدام معدل التدفق الطبيعي للأنهار. ينقسم هذا النوع من محطات الطاقة المائية إلى نوعين: نوع الجريان السطحي ونوع تخزين المياه وفقًا لوضع الاستخدام والقدرة التنظيمية لتدفق المياه الطبيعية. وفقًا لطريقة التطوير ، يمكن تقسيمها إلى محطة طاقة مائية من نوع السدود ، ومحطة تحويل طاقة مائية ومحطة طاقة هجينة لتحويل السدود. محطة تخزين الطاقة المضخة هي محطة طاقة مائية تطورت بسرعة منذ الستينيات من القرن العشرين. غير أنه لم يتم بعد تطوير محطات طاقة المد والجزر واستخدامها على نطاق واسع بسبب تكلفتها العالية. أشكال أخرى من الطاقة المائية ، مثل استخدام الطاقة الموجية لتوليد الكهرباء ، لا تزال في مرحلة البحث التجريبي. (انظر محطة الطاقة المائية)

من أجل تحقيق أنواع مختلفة من تطوير الطاقة المائية ، من الضروري استخدام المعرفة في الهيدرولوجيا والجيولوجيا والمباني الهيدروليكية والآلات الهيدروليكية والتركيبات الكهربائية ومسح الحفاظ على المياه وتخطيط الحفاظ على المياه والبناء الهندسي للحفاظ على المياه وإدارة الحفاظ على المياه ، اقتصاديات الحفاظ على المياه وتشغيل شبكة الطاقة لدراسة الجوانب التالية.

التخطيط

يمثل توليد الطاقة الكهرومائية جزءًا لا يتجزأ من نظام التنمية والإدارة والاستخدام الشامل للموارد المائية. لذلك ، عند التخطيط لمشاريع الطاقة الكهرومائية ، من الضروري النظر بشكل شامل في احتياجات توليد الطاقة والتحكم في الفيضانات والري والملاحة والخشب الطافي وإمدادات المياه وتربية الأحياء المائية والسياحة وجوانب أخرى من الاستخدام الكامل للموارد المائية والتخطيط الشامل للأنهار ، وضع خطط شاملة للتلبية الكاملة لمتطلبات جميع الأطراف المعنية قدر الإمكان لتحقيق أكبر قدر من الفوائد الاقتصادية الوطنية. الموارد الهيدروليكية هي أحد مصادر الطاقة ، وعند تخطيط الطاقة ، يجب أيضًا التخطيط لها وفقًا لظروف الطاقة. وفي المناطق التي توجد بها موارد هيدروليكية وفيرة ، ينبغي إعطاء الأولوية لتنمية الطاقة المائية والاستفادة الكاملة من الطاقة المتجددة لتوفير الفحم والنفط وغيرهما من الموارد الثمينة. توليد الطاقة الكهرومائية وتوليد الطاقة الحرارية هما وضعان رئيسيان لتوليد الطاقة اليوم ، وفي نظام الطاقة بكلتا الطريقتين ، يجب إعطاء خصائص كل منهما الفرصة الكاملة للحصول على أفضل الفوائد الاقتصادية للنظام. بشكل عام ، يجب أن يتحمل توليد الطاقة الحرارية الجزء المستقر من حمل نظام الطاقة (أو جزء التحميل الأساسي) ، بحيث يمكن أن يعمل في ظل ظروف عمل فعالة قدر الإمكان ، مما يوفر استهلاك وقود النظام ويفضي إلى التشغيل الآمن والاقتصادي. نظرًا لمرونة بدء التشغيل والإغلاق ، فإن توليد الطاقة الكهرومائية مناسب لتحمل تغييرات الحمل في نظام الطاقة ، بما في ذلك الحمل الأقصى والنسخ الاحتياطي للحوادث. الطاقة الكهرومائية مناسبة أيضًا لأنظمة الطاقة لمهام مثل تنظيم التردد وتعديل الطور.

بناء

تشمل مباني محطة الطاقة الكهرومائية ما يلي: المباني التي تحتفظ بالمياه اللازمة لتشكيل الخزان ، مثل السدود ، والمجاري المائية ، وما إلى ذلك ؛ مباني الصرف التي تصريف المياه الزائدة ، مثل المجاري ، والسدود الفائضة ، وفتحات الصرف ، وما إلى ذلك ؛ مدخل المياه لتوليد الطاقة ؛ مباني تحويل المياه لمحطات الطاقة الكهرومائية من مدخل المياه إلى التوربين ؛ المباني المائية المسطحة (انظر غرفة تنظيم الضغط ، حمام السباحة الأمامي) ، محطات محطة الطاقة الكهرومائية ، المياه الجوفية ، محطات تبديل محطة الطاقة الكهرومائية ، إلخ. يتم إعدادها لتثبيت تدفق وتغيرات الضغط لمباني تحويل المياه. يجب دراسة الأداء ، والشروط المطبقة ، وأشكال الهيكل والهيكل ، والتصميم ، والحساب ، وتكنولوجيا البناء لهذه المباني بعناية.

معدات

توربينات المياه ومولدات التوربينات المائية هي معدات أساسية. من أجل ضمان التشغيل الآمن والاقتصادي ، تم تجهيز المحطة أيضًا بالمعدات الميكانيكية والكهربائية المناظرة ، مثل حكام التوربينات الهيدروليكية ، والأجهزة الهيدروليكية ، ومعدات الإثارة ، والمفاتيح ذات الجهد المنخفض ، وأنظمة التشغيل والحماية الأوتوماتيكية ، إلخ. في محطة التبديل التدريجية لمحطة الطاقة المائية ، ومحولات زيادة الجهد ، وأجهزة تحويل التوزيع ذات الجهد العالي ، يتم إعداد المحولات ، مانعات الصواعق ، وما إلى ذلك بشكل أساسي لاستقبال وتوزيع الطاقة الكهربائية. يتم تسليم الطاقة النهائية للمستخدم من خلال خطوط النقل والمحطات الفرعية المتدرجة. هذه الأجهزة مطلوبة لتكون آمنة وموثوقة واقتصادية وفعالة. لهذا السبب ، يجب دراسة التصميم والبناء والتركيب بعناية.

إدارة التشغيل بالإضافة إلى ظروفها الخاصة مثل معلمات الممر المائي وخصائص الخزان ، يرتبط تشغيل محطة الطاقة المائية ارتباطًا وثيقًا بإرسال الشبكة ، ويجب الحفاظ على خزان محطة الطاقة المائية عند مستوى مياه مرتفع قدر الإمكان ، وتقليل مياه الصرف الصحي ، وتعظيم توليد الطاقة لمحطة الطاقة الكهرومائية أو تقليل استهلاك الوقود لنظام الطاقة لتحقيق أعلى الفوائد الاقتصادية لشبكة الطاقة. بالنسبة لمحطات وخزانات الطاقة المائية التي تعمل بالتحكم في الفيضانات أو غيرها من مهام استخدام المياه ، يجب تنفيذ جدولة التحكم في الفيضانات وإمدادات المياه في الوقت المحدد ، ويجب ترتيب التحكم في الفيضانات وسعة الخزان بشكل معقول ، ويجب تلبية المتطلبات الأساسية للأقسام ذات الصلة بشكل شامل ، وينبغي إنشاء وضع التشغيل الأمثل للخزان. عندما تكون هناك مجموعة من الخزانات في شبكة الطاقة الكهربائية ، ينبغي النظر بالكامل في فوائد التعويض المتبادلة لمجموعة الخزان. (انظر جدولة تشغيل محطة الطاقة المائية)

تقييم الفوائد

الدخل المالي الذي يتم الحصول عليه من توليد الطاقة الكهرومائية الذي يوفر الطاقة لشبكة الطاقة والمستخدمين هو فوائده الاقتصادية المباشرة ، ولكن هناك أيضًا فوائد اجتماعية وغير مباشرة للدخل غير المالي. تطبق بعض الدول في أوروبا والولايات المتحدة مجموعة متنوعة من أنظمة أسعار الكهرباء ، مثل حساب أسعار الكهرباء في أوقات مختلفة من اليوم وفصول مختلفة من السنة ، وأسعار الكهرباء المختلفة لإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ في حالة الحوادث ، وشحن أسعار الكهرباء وفقًا لسعة الكيلووات. لفترة طويلة ، نفذت الصين سعر كهرباء واحد يعتمد على الكهرباء ، ولكن يمكن للطاقة المائية أيضًا إجراء الحلاقة الذروة ، وتنظيم التردد ، وتعديل الطور ، واحتياطي الحوادث (الدوران) لشبكة الطاقة بالإضافة إلى توليد الكهرباء ، مما يعود بفوائد اقتصادية لتشغيل شبكة الطاقة بأكملها. بالإضافة إلى توفير المياه لتوليد الطاقة ، توفر محطات وخزانات الطاقة المائية أيضًا مزايا الاستخدام الشامل. لذلك ، عند تنفيذ بناء الطاقة الكهرومائية ، من الضروري مراعاة الوضع العام للاقتصاد الوطني ، وتوضيح الفوائد الاقتصادية ، وإجراء تقييم اقتصادي وطني.

خصوصية

(1) تجديد الطاقة. نظرًا لأن تدفق المياه يدور باستمرار وفقًا لدورة هيدرولوجية معينة ، فهو غير متقطع ، لذا فإن الموارد الهيدروليكية هي مصدر طاقة متجددة. وبالتالي ، فإن إمدادات الطاقة من الطاقة المائية هي الفرق فقط بين السنوات الرطبة والجافة ، ولن تكون هناك مشكلة استنزاف الطاقة. ومع ذلك ، في السنوات الجافة بشكل خاص ، قد تتعطل إمدادات الطاقة العادية لمحطات الطاقة المائية بسبب عدم كفاية إمدادات الطاقة ، مما يقلل بشكل كبير من الإنتاج.

الطاقة المائية

(2) تكلفة توليد الطاقة المنخفضة. تستخدم الطاقة الكهرومائية ببساطة الطاقة التي يحملها تدفق المياه دون استهلاك موارد الطاقة الأخرى. علاوة على ذلك ، لا يزال من الممكن استخدام المياه المستخدمة من قبل محطة الطاقة السابقة من قبل المستوى التالي. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن معدات محطات الطاقة المائية بسيطة نسبيًا ، فإن تكاليف الصيانة والصيانة أقل بكثير من تكاليف محطات الطاقة الحرارية ذات السعة نفسها. بما في ذلك استهلاك الوقود ، تبلغ تكلفة التشغيل السنوية لمحطات الطاقة الحرارية حوالي 10 إلى 15 ضعف تكلفة محطات الطاقة المائية ذات السعة نفسها. ونتيجة لذلك ، تكون الطاقة المائية أقل تكلفة ويمكن أن توفر كهرباء رخيصة.

(3) كفاءة ومرونة. مجموعة مولد التوربينات المائية لمعدات الطاقة الرئيسية لتوليد الطاقة الكهرومائية ليست فقط عالية الكفاءة ، ولكن أيضا مرنة في بدء التشغيل والتشغيل. يمكن تشغيله بسرعة من حالة توقف في بضع دقائق ؛ أكمل مهمة زيادة أو تقليل الحمل في ثوان ، والتكيف مع احتياجات تغيير أحمال الطاقة ، ودون التسبب في فقدان الطاقة. وبالتالي ، فإن استخدام الطاقة المائية للقيام بمهام الحلاقة القصوى ، وتنظيم التردد ، واحتياطي الحمل ، واحتياطي الحوادث لنظام الطاقة ، يمكن أن يحسن الفوائد الاقتصادية للنظام بأكمله.