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水力發(fā)電的原理與基本類型 -了解各類型的水力發(fā)電

2023-07-31 00:00:04

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水力發(fā)電過程其實就是一個能量轉換的過程。

江河水流一瀉千里，蘊藏著巨大能量，把天然水能加以開發(fā)利用轉化為電能，就是水力發(fā)電。構成水能的兩個基本要素是流量和落差，流量由河流本身決定，直接利用河水的動能利用率會很低，因為不可能在整個河流的截面水布滿水輪機。

水力利用主要利用勢能，利用勢能必須有落差，但河流自然落差一般沿河流逐漸形成，在較短距離內水流自然落差較低，需通過適當的工程措施，人工提高落差，也就是將分散的自然落差集中，形成可利用的水頭。

因此在天然的河流上，修建水工建筑物，集中水頭，然后通過引水道將高位的水引導到低位置的水輪機，使水能轉變?yōu)樾D機械能，帶動與水輪機同軸的發(fā)電機發(fā)電，從而實現從水能到電能的轉換。發(fā)電機發(fā)出的電再通過輸電線路送往用戶，形成整個水力發(fā)電到用電的過程。

水力發(fā)電的原理與基本類型

常用的集中落差方式有筑壩、引水方式或兩者混合方式。

筑壩發(fā)電方式

在落差較大的河段修建水壩，建立水庫蓄水提高水位，在壩外安裝水輪機，水庫的水流通過輸水道（引水道）到壩外低處的水輪機，水流推動水輪機旋轉帶動發(fā)電機發(fā)電，然后通過尾水渠到下游河道，這是筑壩建庫發(fā)電的方式。

▲筑壩建庫發(fā)電原理圖

由于壩內水庫水面與壩外水輪機出水面有較大的水位差，水庫里大量的水通過較大的勢能進行做功，可獲得很高的水資源利用率。采用筑壩集中落差的方法建立的水電站稱壩式水電站，主要有壩后式水電站與河床式水電站。

引水發(fā)電方式

在河流高處建立水庫蓄水提高水位，在較低的下游安裝水輪機，通過引水道把上游水庫的水引到下游低處的水輪機，水流推動水輪機旋轉帶動發(fā)電機發(fā)電，然后通過尾水渠到下游河道，引水道會較長并穿過山體，這是一種引水發(fā)電的方式。

▲引水發(fā)電原理圖

由于上游水庫水面與下游水輪機出水面有較大的水位差H0，水庫里大量的水通過較大的勢能進行做功，可獲得很高的水資源利用率。采用引水方式集中落差的水電站稱為引水式水電站，主要有有壓引水式水電站與無壓引水式水電站。

水電站發(fā)電原理全過程

水斗式水輪發(fā)電機組發(fā)電過程

混流式水輪發(fā)電機組發(fā)電過程

水能為自然界的可再生性能源，隨著水文循環(huán)周而復始，重復再生。水電站所發(fā)的電能來源于水能，最終來源于太陽能。且水力發(fā)電在水能轉化為電能的過程中不發(fā)生化學變化，不排泄有害物質，對環(huán)境影響較小，所以，水力發(fā)電所獲得的是一種清潔可再生能源。

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