水力发电的原理与流程

水力发电的原理和优势

水力发电的原理与流程

高山上的雨水受重力作用而向下奔流，滔滔不绝，力量巨大，如果我们能想办法加以利用，这个巨大不息的力量，就可以为人类做许多工作。

水力发电的原理

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。若我们将发电机连接到水轮机，则发电机即可开始发电。如果我们将水位提高来冲水轮机，可发现水轮机转速增加。因此可知水位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高。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。

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

1.惯常水力发电流程

惯常水力发电的流程为：河川的水经由拦水设施攫取后，经过压力隧道、压力钢管等水路设施送至电厂，当机组须运转发电时，打开主阀(类似家中水龙头之功能)，后开启导翼(实际控制输出力量的小水门)使水冲击水轮机，水轮机转动后带动发电机旋转，于发电机加入励磁后，发电机建立电压，并于断路器投入后开始将电力送至电力系统。如果要调整发电机组的出力，可以调整导翼的开度增减水量来达成，发电后的水经由尾水路回到河道，供给下游的用水使用。

1.抽蓄式水力电厂

抽蓄式水力电厂与惯常水力电厂不同，它的水流是双方向，设有上池及下池。白天发电流程与惯

常水力电厂相同，于夜间电力系统离峰时段，利用原有的发电机当作马达运转，带动水轮机将下池的水抽到上池。如此循环利用，原则上发电后的水并不排掉。

1.1自然资源优势

全球水电资源的蕴藏量十分可观，据有关最新资料统计，目前世界上已估算出的水电资源的理论蕴藏大约为40000~50000TWh/年，其中大约13000~14000TWh/年技术上具有开发的可行性。从理论上讲，这种可以依赖当今技术水平开发的水电资源完全可以满足当前全球的用电需求。并且，由于水流按照一定的水文周期不断循环，从不间断，因此水力资源是一种再生能源。

1.2环境优势

水力发电相比于火力发电等传统发电模式在污染物排放方面有着得天独厚的优势，水力发电直接利用水能，几乎没有任何污染物排放。

1.3经济优势

水力发电发电成本低，水力发电只是利用水流所携带的能量，无需再消耗其他动力资源。另外，由于水电站的设备比较简单，其检修、维护费用也较同容量的火电厂低得多。如计及燃料消耗在内，火电厂的年运行费用约为同容量水电站的10倍至15倍。因此水力发电的成本较低，因此有很高的能量回报率，可以提供廉价的电能。

1.4高效率

水力发电主要动力设备的水轮发电机组效率较高，先进机组（例如三峡水电站）效率高达90%以上，而一般火电站仅有40%出头。

1.5灵活性

水力发电主要动力设备启动、操作灵活。它可以在几分钟内从静止状态迅速启动投入运行；

在几秒钟内完成增减负荷的任务,适应电力负荷变化的需要,而且不会造成能源损失。因此，利用水电承担电力系统的调峰、调频、负荷备用和事故备用等任务，可以提高整个系统的经济效益和安全性。

1.6综合社会效益

由于筑坝拦水形成了水面辽阔的人工湖泊，控制了水流，因此水力发电一般都有防洪抗旱、城乡供水、农业灌溉、水上航运、水产养殖、旅游娱乐等作用。

控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运，有关工程同时改善该地区的交通、电力供应和经济，特别可以发展旅游业及水产养殖。