水力发电原理

水力发电的原理

水是自然中最有用的动力，因为它最容易被掌控。流水可经由水闸或管线被输送，更重要的，一条流可藉水坝区隔成能容纳大量水的水库，当需要时便释出其所需的量。水力常被规划成水力发电厂，通常建基于大型的水坝，最佳的地理位置是在高山地区且狭窄而两侧陡峭的河谷，水坝建于如此的河谷可以产生超过100公里长的蓄水库。大规模的计划或许就不只一个简单的水坝和蓄水库。在澳洲的雪山，雪河的水藉由一连串的地下通道，转至十六个发电厂。水力亦被用来储存其他发电厂多余的能量，这可所谓的抽蓄发电厂来处理，及使用两个分离且不同水平面的蓄水库。正常运作下，位置较高的水库的水被用来驱动涡轮产生电，而经过涡轮的水便储存在较低的水库。一但有多余的电，便被用来抽取较低水库的水回到较高的水库。电力的需求在白天时达到最高点，这亦意味着，大多数的发电站，抽水的工作通常在夜间完成。

水力发电是利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，就是利用流水量及落差来转动水涡轮。再藉水轮机为原动机，推动发电机产生电能。因水力发电厂所发出的电力其电压低，要输送到远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用户集中区的变电所，再次降低为适合于家庭用户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。

利用天然水流为资源。水力发电则系利用筑坝蓄水，昼夜取舍，不尽不竭，既便利又为经济。故近五十年来，世界各国发电，多由火力侧重于水力，都在努力开发水力资源。美国全国发电量最初用火力者在百分之八十以上，至目前为止，水力已占将及半数，由此可见开发水力之重要。而在燃料缺乏之国家，如瑞士、意大利等国，更须大量开发水力发电，以补其缺。

水力发电依其开发功能及运转型式可分为惯常水力发电与抽蓄水力发电两种：

台湾的惯常水力发电厂共有36座，总装置容量157万千瓦，依其运输型式又分为三种，水库式电厂如德基、石门、曾文、雾社等水库。调整式电厂:如龙涧、立雾等电厂及川流式电厂。

由于近年来台湾地区耗电量急遽的增加，台湾电力公司为了配合国家经济建设的需要，积极开发优良水力资源，以充裕供电能力，因此，运用水位落差的原理，花日月潭风景区开发了明潭抽蓄水力发电工程。明潭抽蓄水力发电厂，装置267千瓦抽蓄水轮发电机六部，以日月潭为上池，位于下游的水里溪河谷兴建下池，利用上下池间约380公尺之落差作抽蓄水力发电，其方式是在晚间离峰用电时，

所剩余的电力将下池的水抽到上池储存来，然后，在白天尖峰用电的时段，把上池所储存高水位的水放出，带动发电机产生电力

水力发电厂建筑水坝，设立输电线，最初成本高于火力发电厂，但近十年来此种差别已渐接近，三十年前，火力发电厂之建筑费用平均每千瓦为美金100 ~ 150元。至目前为止，此数字已提高至每千瓦为美金150~200元，水力发电厂建筑成本，则每千瓦为美金180~250元，虽然建筑成本有别，若估计上燃料费用、运输费用，则水力发电之总成本，较火力厂之总成本为低，此为一大便利。

世界各国利用其水力资源而设立之水力发电厂，至1940年底，约为七千万马力，但至1955年底，则已增加至一亿二千一百万马力。在十五年内，又增加五千万马力以上，约增加73%，实为惊人。