HPP: หลักการทำงาน แบบแผน อุปกรณ์ กำลัง

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

เกือบทุกคนจินตนาการถึงจุดประสงค์ของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ แต่มีเพียงไม่กี่คนที่เข้าใจหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำอย่างแท้จริง ความลึกลับที่สำคัญสำหรับผู้คนคือการที่เขื่อนขนาดใหญ่ทั้งหมดสร้างพลังงานไฟฟ้าโดยไม่มีเชื้อเพลิง มาคุยกันค่ะ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำคืออะไร

โรงไฟฟ้าพลังน้ำเป็นคอมเพล็กซ์ที่ประกอบด้วยโครงสร้างต่างๆ และอุปกรณ์พิเศษต่างๆ โรงไฟฟ้าพลังน้ำถูกสร้างขึ้นบนแม่น้ำซึ่งมีน้ำไหลอย่างต่อเนื่องเพื่อเติมเขื่อนและอ่างเก็บน้ำ โครงสร้างที่คล้ายกัน (เขื่อน) ที่สร้างขึ้นระหว่างการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำมีความจำเป็นเพื่อให้น้ำไหลสม่ำเสมอ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้อุปกรณ์พิเศษสำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

โปรดทราบว่าการเลือกสถานที่สำหรับก่อสร้างมีบทบาทสำคัญในแง่ของประสิทธิภาพของ HPP จำเป็นต้องมีสองเงื่อนไข: รับประกันปริมาณน้ำที่ไม่รู้จักเหนื่อยและความลาดชันของแม่น้ำ

หลักการทำงานของ HPP

การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำนั้นค่อนข้างง่าย โครงสร้างไฮดรอลิกที่สร้างขึ้นให้แรงดันน้ำคงที่ที่เข้าสู่ใบพัดกังหัน แรงดันทำให้กังหันเคลื่อนที่ซึ่งเป็นผลมาจากการหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หลังผลิตไฟฟ้าซึ่งจะถูกส่งไปยังผู้บริโภคผ่านสายส่งไฟฟ้าแรงสูง

ความยากหลักของโครงสร้างดังกล่าวคือต้องให้แรงดันน้ำคงที่ ซึ่งทำได้โดยการสร้างเขื่อน ด้วยเหตุนี้น้ำปริมาณมากจึงเข้มข้นในที่เดียว ในบางกรณี มีการใช้น้ำไหลตามธรรมชาติ และบางครั้งก็ใช้เขื่อนและการผัน (กระแสธรรมชาติ) ร่วมกัน

ในตัวอาคารเองมีอุปกรณ์สำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ซึ่งงานหลักคือการแปลงพลังงานกลของการเคลื่อนตัวของน้ำให้เป็นพลังงานไฟฟ้า งานนี้ถูกกำหนดให้กับตัวสร้าง อุปกรณ์เพิ่มเติมยังใช้เพื่อควบคุมการทำงานของสถานี อุปกรณ์จ่าย และสถานีหม้อแปลง

ภาพด้านล่างแสดงแผนผังของ HPP

อย่างที่คุณเห็น การไหลของน้ำจะหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งสร้างพลังงาน จ่ายให้กับหม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อแปลง จากนั้นจึงขนส่งผ่านสายไฟไปยังซัพพลายเออร์

กำลัง

มีโรงไฟฟ้าพลังน้ำต่างๆ ที่สามารถแบ่งได้ตามกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้:

1. แรงมาก - กว่า 25 เมกะวัตต์
2. ปานกลาง – สูงสุด 25 เมกะวัตต์
3. เล็ก - กับรุ่นสูงถึง 5 MW.

พลังของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นอยู่กับการไหลของน้ำและประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นหลักซึ่งใช้กับมัน แต่ถึงมากที่สุดการติดตั้งที่มีประสิทธิภาพจะไม่สามารถผลิตไฟฟ้าจำนวนมากได้โดยใช้แรงดันน้ำต่ำ นอกจากนี้ยังควรพิจารณาด้วยว่าพลังของโรงไฟฟ้าพลังน้ำไม่คงที่ ด้วยสาเหตุทางธรรมชาติ ระดับน้ำในเขื่อนอาจเพิ่มขึ้นหรือลดลงได้ ทั้งหมดนี้มีผลกระทบต่อปริมาณการผลิตไฟฟ้า

บทบาทของเขื่อน

สิ่งที่ซับซ้อนที่สุด ใหญ่ที่สุด และโดยทั่วไปแล้วองค์ประกอบหลักของโรงไฟฟ้าพลังน้ำก็คือเขื่อน เป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าใจว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำคืออะไรโดยไม่เข้าใจสาระสำคัญของการทำงานของเขื่อน เป็นสะพานขนาดใหญ่ที่มีน้ำไหลผ่าน อาจแตกต่างกันไปตามการออกแบบ: มีแรงโน้มถ่วงโค้งและโครงสร้างอื่น ๆ แต่เป้าหมายของพวกเขาเหมือนกันเสมอ - เพื่อรักษาน้ำปริมาณมาก ต้องขอบคุณเขื่อนที่ทำให้มีสมาธิในการไหลของน้ำที่เสถียรและทรงพลัง โดยชี้ไปที่ใบพัดของกังหันที่หมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในที่สุดก็ผลิตพลังงานไฟฟ้า

เทคโนโลยี

อย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้ว หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำนั้นขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานกลของน้ำตก ซึ่งต่อมาจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้กังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สามารถติดตั้งกังหันเองได้ทั้งในเขื่อนหรือใกล้เขื่อน ในบางกรณี จะใช้ท่อส่งน้ำที่น้ำต่ำกว่าระดับเขื่อนไหลผ่านภายใต้ความกดอากาศสูง

สถานีไฟฟ้าพลังน้ำมีตัวบ่งชี้พลังงานหลายประการ: การไหลของน้ำและหัวที่หยุดนิ่ง ตัวบ่งชี้สุดท้ายถูกกำหนดโดยส่วนต่างของความสูงระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดตกน้ำฟรี เมื่อสร้างการออกแบบสถานี การออกแบบทั้งหมดจะขึ้นอยู่กับหนึ่งในตัวบ่งชี้เหล่านี้

เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าที่เป็นที่รู้จักในปัจจุบันทำให้ได้รับประสิทธิภาพสูงเมื่อแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า บางครั้งก็สูงกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนหลายเท่า ประสิทธิภาพสูงดังกล่าวเกิดขึ้นได้จากอุปกรณ์ที่ใช้ในสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ มีความน่าเชื่อถือและค่อนข้างใช้งานง่าย นอกจากนี้เนื่องจากการขาดเชื้อเพลิงและการปล่อยพลังงานความร้อนจำนวนมาก อายุการใช้งานของอุปกรณ์ดังกล่าวจึงค่อนข้างยาว รายละเอียดมีน้อยมากที่นี่ เชื่อกันว่าอายุการใช้งานขั้นต่ำของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและโครงสร้างโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 50 ปี แม้ว่าในความเป็นจริง แม้กระทั่งทุกวันนี้ โรงไฟฟ้าพลังน้ำที่สร้างขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ผ่านมายังทำงานได้อย่างประสบความสำเร็จ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำของรัสเซีย

วันนี้ โรงไฟฟ้าพลังน้ำประมาณ 100 โรงเปิดดำเนินการในรัสเซีย แน่นอนว่าความจุนั้นแตกต่างกัน และส่วนใหญ่เป็นสถานีที่มีกำลังการผลิตติดตั้งสูงถึง 10 เมกะวัตต์ นอกจากนี้ยังมีสถานีเช่น Pirogovskaya หรือ Akulovskaya ซึ่งเริ่มดำเนินการในปี 2480 และกำลังการผลิตเพียง 0.28 MW

ใหญ่ที่สุดคือ Sayano-Shushenskaya และ Krasnoyarsk HPPs ที่มีความจุ 6400 และ 6000 MW ตามลำดับ สถานีดังต่อไปนี้:

1. Bratskaya (4500 MW).
2. Ust-Ilimskaya HPP (3840).
3. โบชูกันสกายา (2997 MW).
4. Volzhskaya (2660 MW).
5. Zhigulevskaya (2450 MW).

ทั้งๆ ที่โรงงานดังกล่าวมีจำนวนมาก แต่ก็ผลิตได้เพียง 47,700 MW ซึ่งเท่ากับ 20% ของปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ผลิตในรัสเซีย

กำลังปิด

ตอนนี้คุณเข้าใจหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแล้ว ซึ่งจะเปลี่ยนพลังงานกลของการไหลของน้ำให้เป็นพลังงานไฟฟ้า แม้จะมีแนวคิดที่ค่อนข้างง่ายในการได้รับพลังงาน แต่ความซับซ้อนของอุปกรณ์และเทคโนโลยีใหม่ทำให้โครงสร้างดังกล่าวซับซ้อน อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แล้ว โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ถือว่าดั้งเดิมมาก