HPP phái sinh: mô tả, nguyên tắc hoạt động, nơi chúng được sử dụng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Cấu trúc thủy công đã được sử dụng từ thời cổ đại để tạo ra năng lượng. Ngày nay, một hướng riêng của các trạm phái sinh cũng đang phát triển thành công. Đây là những công trình được đặc trưng bởi cơ sở hạ tầng thoát nước đặc biệt cho phép kiểm soát dòng chảy hiệu quả hơn ngay cả trong những điều kiện địa lý khó khăn. Ở cấp độ cơ bản, việc giải mã trạm thủy điện có thể áp dụng cho chúng - một nhà máy thủy điện.

Các thành phần chính của hệ thống dẫn xuất

Cơ sở hạ tầng chức năng của các HPP loại này được hình thành bởi các công trình cấp nước và điện. Cơ sở của phần áp lực nước được tạo thành từ cửa hút, đường tràn và bể chứa. Giữa các hệ thống thủy sinh này, nước được chuyển từ thượng lưu của các con sông qua các kênh nhân tạo đến các hồ chứa. Đối với các cơ sở năng lượng là một phần của HPP chuyển hướng, chúng thường được đại diện bởicác ống dẫn đặc biệt đảm bảo dòng chảy đến thiết bị tiếp nhận trong các tòa nhà thủy lực.

Thiết bị của các tòa nhà như vậy với các cơ chế tạo ra năng lượng có tầm quan trọng hàng đầu về mặt sản xuất năng lượng. Đặc biệt, đây có thể là các tuabin thủy lực với máy biến áp, cũng như các thiết bị cơ khí đóng vai trò là nơi tiêu thụ năng lượng cuối cùng. Trong cả hai trường hợp, một phần điện năng được tạo ra được gửi đến để phục vụ hoạt động của cơ sở hạ tầng chung, bao gồm hệ thống điều khiển tự động hóa, thiết bị đóng cắt và hệ thống ngắt khẩn cấp.

Thành phần phụ trợ trong nhà máy thủy điện dẫn dòng

Nhóm các bộ phận kết cấu và công trình của nhà ga được thiết kế để cung cấp các điều kiện cơ bản cho hoạt động của các công trình thủy điện chức năng. Đây có thể là kênh cống, khay, đường hầm, cơ sở hành chính, v.v. Cơ sở được tạo thành từ các công trình kỹ thuật, do đó thoát nước từ sông. Trong một hệ thống như vậy, các cấu trúc để khử nước với jumper và van điều khiển rào cản được cung cấp. Ví dụ, trong một số HPPs chuyển hướng có các cấu trúc bảo vệ cá và lối đi của cá, nhờ đó cá có kích thước nhất định có thể đi qua bãi đẻ, cũng như theo hướng ngược lại. Trong thời gian xây dựng nhà ga, các kết cấu tạm thời cũng được sử dụng để cung cấp các năng lực và điều kiện kỹ thuật cho các hoạt động xây dựng, lắp đặt và sửa chữa.

Nguyên lý hoạt động của trạm

Không giống như hệ thống đập cổ điển, dẫn dòng bao gồm việc tạo ra một kênh hoàn toàn nhân tạo với dòng chảy được chuyển hướng. Nút công tác dưới dạng nhánh thoát nước đẩy một phần dòng chảy khỏi lòng sông về phía hạ lưu. Hơn nữa, phần hạ lưu không phải lúc nào cũng có thể cung cấp đủ công suất đầu nguồn trong điều kiện tự nhiên, do đó, các máy bơm bổ sung thường được kết nối - theo quy luật, trong các hệ thống kín. Về cách tiếp cận cơ học phát điện, nguyên lý hoạt động của trạm thủy điện chuyển dòng tương ứng với sơ đồ đập. Vượt qua kênh thoát nước, dòng chảy được dẫn đến các máy phát điện thủy lực, tại đây, do hoạt động cơ học, dòng điện được tạo ra. Một lần nữa, năng lượng cơ học có thể được nhắm mục tiêu vào đối tượng cuối cùng của việc cung cấp nước - điều này đã phụ thuộc vào mục đích của trạm.

Các loại HPP chuyển hướng

Có các dấu hiệu phân loại nhà máy thủy điện chuyển hướng sau:

• Bằng quyền lực. Các nhà máy công suất thấp tạo ra năng lượng lên đến 30 MW, trung bình - lên đến 300 MW và công suất cao - lên đến 1000 MW.
• Bằng lực ép. Loại áp suất thấp tạo ra lực đẩy lên đến 30-50 m, loại trung bình - lên đến 100 m và loại có công suất cao - từ 300 m.
• Theo thiết kế. Thông thường, người ta phân biệt các nhà máy thủy điện kiểu hầm kín và kiểu hở, nhưng trên thực tế, các hệ thống kết hợp bao gồm một phần cấu trúc đóng phía trên thường gặp.
• Chiều cao của jumper. Một tham số riêng lẻ được đặt trong dự ántài liệu dựa trên các nghiên cứu về địa điểm xây dựng HPP. Tuy nhiên, các hệ thống kênh, ven biển và vùng đồng bằng ngập lũ được phân biệt về cơ bản. Hai bố cục cuối cùng khác nhau ở chỗ chúng cung cấp các ngăn chứa cao nhất, được thiết kế để chứa hoặc vượt qua các dòng chảy trong trường hợp mực nước dâng cao không kiểm soát được.

Khu vực ứng dụng

Các nhà máy thủy điện loại này có thể được sử dụng cho nhiều nhu cầu khác nhau của ngành công nghiệp và nền kinh tế. Việc lựa chọn các đặc điểm để xây dựng một cơ sở cụ thể được xác định bởi các điều kiện địa lý và khí hậu của địa phương, cũng như các yêu cầu đối với nguồn tiêu thụ năng lượng. Các HPP chuyển hướng được sử dụng ở đâu ở Nga? Theo truyền thống, những nơi có độ dốc lớn của dòng chảy được chọn, sau đó tạo ra các điều kiện nhân tạo cho việc khai thác. Về nguyên tắc, địa hình đồi núi và đặc biệt là Bắc Caucasus được coi là vùng không thuận lợi nhất cho việc bố trí các cơ sở năng lượng, nhưng ở đây lại tập trung các công suất chính do điều kiện thuận lợi để tạo ra hệ thống thoát nước tự nhiên với áp lực mạnh.. Ngoài ra, ở những vùng có địa hình hiểm trở, một phần công trình thuộc hạ tầng thủy điện được thực hiện đi ngầm. Giải pháp này không chỉ mang lại lợi thế về mặt cấu trúc mà còn mang lại lợi ích kinh tế. Trên Bán đảo Kola và ở Karelia, các công trình thủy điện mở giữa núi được sử dụng.

Kết

Là nguồn năng lượng thay thế, các nhà máy thủy điện chuyển hướng có nhiều lợi thế. Đây là những máy phát điện thân thiện với môi trường và đủ mạnh có khả năngkhoảng thời gian để đạt được hiệu suất cao nhất. Đến lượt mình, các vấn đề khi sử dụng HPP như vậy là do cấu trúc phức tạp và chi phí bảo trì cao. Ngoài ra, các yêu cầu nghiêm ngặt về vị trí của các nhà máy thủy điện chuyển hướng cũng tạo ra thêm khó khăn về hậu cần trong việc truyền tải điện trên một khoảng cách xa. Mặc dù vậy, các sơ đồ của các nhà máy thủy điện như vậy vẫn được coi là đầy hứa hẹn và trong một số ngành công nghiệp hoàn toàn tự chứng minh mình là một mô hình tuyệt vời cho một nguồn năng lượng giá rẻ đáng tin cậy.