水力發(fā)電，你不知道的秘密

湖南水利

水利人都關(guān)注

你知道什么是水力發(fā)電嗎？水力發(fā)電的基本原理是利用水位落差 ，配合水輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，也就是利用水的位能轉(zhuǎn)為水輪的機(jī)械能，再以機(jī)械能推動(dòng)發(fā)電機(jī)，而得到電力?？茖W(xué)家們以此水位落差的天然條件，有效的利用流力工程及機(jī)械物理等，精心搭配以達(dá)到最高的發(fā)電量，供人們使用廉價(jià)又無污染的電力。

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種類

按集中落差的方式分類：堤壩式水電廠，引水式水電廠，混合式水電廠，潮汐水電廠和抽水蓄能電廠。

按徑流調(diào)節(jié)的程度分類：無調(diào)節(jié)水電廠和有調(diào)節(jié)水電廠。

按照水源的性質(zhì)，一般稱為常規(guī)水電站，即利用天然河流、湖泊等水源發(fā)電。

按水電站利用水頭的大小，可分為高水頭（70米以上）、中水頭（ 15-70米）和低水頭（低于15米）水電站。

按水電站裝機(jī)容量的大小，可分為大型、中型和小型水電站。

一般將裝機(jī)容量在5,000千瓦以下的稱為小水電站，5,000至100,000千瓦的稱為中型水電站，10萬千瓦或以上的稱為大型水電站或巨型水電站。

流程

慣常水力發(fā)電的流程為：河川的水經(jīng)由攔水設(shè)施攫取后，經(jīng)過壓力隧道、壓力鋼管等水路設(shè)施送至電廠，當(dāng)機(jī)組須運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電時(shí)，打開主閥（類似家中水龍頭之功能），后開啟導(dǎo)翼（實(shí)際控制輸出力量的小水門）使水沖擊水輪機(jī)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)加入勵(lì)磁后，發(fā)電機(jī)建立電壓，并于斷路器投入后開始將電力送至電力系統(tǒng)。

如果要調(diào)整發(fā)電機(jī)組的出力，可以調(diào)整導(dǎo)翼的開度增減水量來達(dá)成，發(fā)電后的水經(jīng)由尾水路回到河道，供給下游的用水使用。

技術(shù)

水力發(fā)電是研究將水能轉(zhuǎn)換為電能的工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行等技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題的科學(xué)技術(shù)。水力發(fā)電利用的水能主要是蘊(yùn)藏于水體中的位能。

為實(shí)現(xiàn)將水能轉(zhuǎn)換為電能，需要興建不同類型的水電站。它是由一系列建筑物和設(shè)備組成的工程措施。

建筑物主要用來集中天然水流的落差，形成水頭，并以水庫匯集、調(diào)節(jié)天然水流的流量；基本設(shè)備是水輪發(fā)電機(jī)組。當(dāng)水流通過水電站引水建筑物進(jìn)入水輪機(jī)時(shí)，水輪機(jī)受水流推動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，使水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，再經(jīng)過變電和輸配電設(shè)備將電力送到用戶。

水能為自然界的再生性能源，隨著水文循環(huán)周而復(fù)始，重復(fù)再生。水能與礦物燃料同屬于資源性一次能源，轉(zhuǎn)換為電能后稱為二次能源。

水力發(fā)電建設(shè)則是將一次能源開發(fā)和二次能源生產(chǎn)同時(shí)完成的電力建設(shè)，在運(yùn)行中不消耗燃料，運(yùn)行管理費(fèi)和發(fā)電成本遠(yuǎn)比燃煤電站低。水力發(fā)電在水能轉(zhuǎn)化為電能的過程中不發(fā)生化學(xué)變化，不排泄有害物質(zhì)，對環(huán)境影響較小，因此水力發(fā)電所獲得的是一種清潔的能源。

設(shè)備

水輪機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)是基本設(shè)備。為保證安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在廠房內(nèi)還配置有相應(yīng)的機(jī)械、電氣設(shè)備，如水輪機(jī)調(diào)速器、油壓裝置、勵(lì)磁設(shè)備、低壓開關(guān)、自動(dòng)化操作和保護(hù)系統(tǒng)等。在水電站升壓開關(guān)站內(nèi)主要設(shè)升壓變壓器、高壓配電開關(guān)裝置、互感器、避雷器等以接受和分配電能。通過輸電線路及降壓變電站將電能最終送至用戶。這些設(shè)備要求安全可靠，經(jīng)濟(jì)適用，效率高。為此，對設(shè)計(jì)和施工、安裝都要精心研究。

水電站運(yùn)行除自身?xiàng)l件如水道參數(shù)、水庫特性外，與電網(wǎng)調(diào)度有密切聯(lián)系，應(yīng)盡量使水電站水庫保持較高水位，減少棄水，使水電站的發(fā)電量最大或電力系統(tǒng)燃料消耗最少以求得電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益最高為目標(biāo)。對有防洪或其他用水任務(wù)的水電站水庫，還應(yīng)進(jìn)行防洪調(diào)度及按時(shí)供水等，合理安排防洪和興利庫容，綜合滿足有關(guān)部門的基本要求，建立水庫最優(yōu)運(yùn)行方式。當(dāng)電網(wǎng)中有一群水庫時(shí)，要充分考慮水庫群的相互補(bǔ)償效益。

效益

水力發(fā)電向電網(wǎng)及用戶供電所取得的財(cái)務(wù)收入為其直接經(jīng)濟(jì)效益，但還有非財(cái)務(wù)收入的間接效益和社會(huì)效益。

歐美有一些國家實(shí)行多種電價(jià)制，如分別一天不同時(shí)間、一年不同季節(jié)計(jì)算電能電價(jià)，在事故情況下緊急供電的不同電價(jià)，按千瓦容量收取費(fèi)用的電價(jià)等。

長期以來中國實(shí)行按電量計(jì)費(fèi)的單一電價(jià)，但水力發(fā)電除發(fā)出電能外還能承擔(dān)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、事故（旋轉(zhuǎn)）備用，帶來整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益；水電站水庫除提供發(fā)電用水外，并發(fā)揮綜合利用效益。因此在進(jìn)行水力發(fā)電建設(shè)時(shí)，須從國民經(jīng)濟(jì)全局考慮，闡明經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)行國民經(jīng)濟(jì)評價(jià)。

來源：微能網(wǎng)