1. Основные компоненты и функции гидроэлектростанции
Плотина (речной барьер)
Функция: Плотина является ключевым элементом гидроэлектростанции. Её основная функция заключается в перекрытии реки и создании водохранилища. Поднимая уровень воды, она накапливает большое количество воды, тем самым увеличивая потенциальную энергию воды. Плотина может контролировать количество воды выше по течению и регулировать уровень воды и сброс из водохранилища в соответствии с требованиями выработки электроэнергии, а также комплексными потребностями в воде и предотвращении наводнений ниже по течению.
Забор и система отвода воды
Функция: Забор расположен близко к нижней части плотины в водохранилище. Его роль состоит в том, чтобы направить воду из водохранилища в систему выработки электроэнергии. Забор обычно оснащен шлюзами и решетками. Шлюзы могут контролировать приток воды, а решетки предотвращают попадание плавающих предметов (таких как ветки, мусор и т.д.) в систему отвода, чтобы избежать повреждения оборудования, такого как турбины. Система отвода включает напорные туннели, напорные трубопроводы и т.д. Она транспортирует воду от забора к турбине, используя при этом падение, чтобы вода имела достаточное давление и скорость. Например, в некоторых малых гидроэлектростанциях в высокогорных долинах вода подается из водохранилища на электростанцию, расположенную ниже по течению, через длинные напорные туннели.
Турбина
Функция: Турбина является основным оборудованием, которое преобразует энергию потока воды в механическую энергию. Когда вода с определенным давлением и скоростью воздействует на рабочее колесо турбины, рабочее колесо начинает вращаться. В зависимости от типа турбины (например, турбина Френсиса, турбина Каплана, трубчатая турбина и т.д.), структура рабочего колеса и способ воздействия воды на него различаются, но основной принцип заключается в использовании кинетической и потенциальной энергии воды для вращения рабочего колеса. Например, турбина Френсиса подходит для гидроэлектростанций со средним и высоким напором. Её рабочее колесо эффективно преобразует энергию воды в механическую энергию под воздействием потока воды, приводя в действие генератор для выработки электроэнергии.
Генератор
Функция: Генератор непосредственно связан с турбиной, и его функция состоит в преобразовании механической энергии, вырабатываемой турбиной, в электрическую энергию. Работа генератора основана на законе электромагнитной индукции. Когда турбина приводит ротор генератора во вращение в магнитном поле, в обмотках статора возникает электродвижущая сила, что приводит к выработке переменного тока. Например, в крупных гидроэлектростанциях мощность одного генератора может достигать нескольких сотен тысяч киловатт, эффективно преобразуя механическую энергию турбины в высоковольтную, большую по объему электрическую энергию для дальнейшей передачи.
Отводной канал и сброс
Функция: Отводной канал — это канал, через который вода, вытекающая из турбины, уходит. Он направляет воду в нижний участок русла реки. Сброс — это точка соединения между отводным каналом и нижним участком русла реки. Через сброс вода возвращается в реку. В процессе необходимо обеспечить, чтобы сброс не вызывал негативных последствий, таких как эрозия, на нижнем участке русла реки, а также учитывать экологические требования для поддержания экологического потока реки. Например, некоторые гидроэлектростанции устанавливают устройства рассеивания энергии, такие как затишные бассейны, на сбросе, чтобы замедлить скорость воды и избежать повреждения дна и берегов реки ниже по течению.
ГЭС Итайпу (Бразилия и Парагвай)
ГЭС Итайпу расположена на реке Парана и является крупной гидроэлектростанцией, построенной совместно Бразилией и Парагваем. Плотина — это бетонная пустотелая гравитационная плотина высотой 196 метров и общим объемом хранения 290 миллиардов кубических метров. ГЭС Итайпу имеет 18 гидрогенераторных установок с единичной мощностью 700 000 киловатт, а её общая установленная мощность составляет 1 260 000 киловатт. Она предоставляет большое количество электроэнергии для Бразилии и Парагвая, играя важную роль в энергоснабжении Южной Америки и способствуя местному экономическому развитию и строительству инфраструктуры.
ГЭС Асуан (Египет)
ГЭС Асуан построена на реке Нил и является важной энергетической инфраструктурой Египта. Плотина — это глиноземная каменно-набросная плотина высотой 111 метров и объемом водохранилища 1 689 миллиардов кубических метров. ГЭС Асуан имеет установленную мощность 2 100 000 киловатт. Её строительство имеет далеко идущее значение для энергоснабжения, орошения сельского хозяйства и защиты от наводнений в Египте. Управляя количеством воды в реке Нил, ГЭС Асуан обеспечивает оросительную воду для сельского хозяйства Египта и предоставляет стабильное электричество для промышленности и жизни населения страны.
