水力发电 - 简介

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水力发电（HEP）是当今世界广泛用于发电的主要可再生能源。它利用了基本的物理定律。高压下的落水具有很高的动能。在水电站，落水推动涡轮机旋转。通过磁感应，发电机将涡轮机的机械能转换为电能。

水力发电站

它是利用水坝水从高处落下推动发电机涡轮机的技术。机械能被转换为电能，并输送到国家电网系统。下图显示了水力发电站的示意图。

水力发电站的位置必须由专家进行分析，以确定有效水头以实现最大效率。液压系统也用于在较慢和缓慢流动的水流上利用该概念。

水电的一个优点是，水在发电后可用于其他用途。水流量和水头较大的河流是更好的水力发电来源。

流量是指水每秒通过河流中特定点的速度。水头是指从坡顶到电站的垂直距离。

建造一个落差大的水坝以提高水的势能。进水口设置在底部，那里压力最高。然后，水通过压力管道依靠重力流动。在这个高度，动能足以推动涡轮机旋转。

功率估算

水坝的功率可以通过两个因素来估算——水的流量和水头。

• 流量是指在给定时间内通过河流某一截面的体积。流量以m³/s表示。

• 水头是指水落下的垂直距离。

理论上，功率与上述因素成正比，即

P = Q*H*c

其中，

• P - 预期功率

• Q - 流量，单位为m³/s

• H - 水头，单位为m

• c - 常数（密度*重力）

因此，取水的密度为1000gm^-3，重力为1.9 -

P = 1000*1.9*Q*H

需要能量来旋转发电机的涡轮机，从而产生电磁感应。

抽水蓄能是一种在水通过涡轮机后回收水的技术。特别是，抽水蓄能提高了水坝的整体效率。

水力发电站有三个主要部件。它们是 -

• 第一个是形成水头的坝。水从坝底高速落下，并提供动能来推动涡轮机旋转。

• 第二个部件是水库。水库是坝后储存水的地方。水库中的水位于坝体结构的更高位置。水库中水的高度决定了水具有的势能大小。水的高度越高，其势能越大。

• 第三个部件是发电厂，在那里发电并连接到电网。

小型设施的资源评估

在安装小型水电站之前，确定附近可以利用的资源非常重要。一条流量（m³/s）相当稳定的良好溪流是值得开发的资源。

水流良好的河流可以利用水的速度来旋转水轮。山坡或丘陵地带最适合水力发电。如前所述，必须考虑河流的水头和流量，以确定近似功率输出。

知道参数后，近似功率如下确定 -

水头（英尺）* 流量（加仑/米）/ 10 = 功率（瓦特）

对于均匀的河流，水头也可以用压力作为单位。

软管方法

此技术用于确定浸没式涡轮机在低流量溪流中的水头。

软管方法的要求包括柔性管道（首选花园软管）、漏斗和测量材料。溪流应足够浅，以便人们可以涉水而过（在开始之前检查河流深度）。下面描述了安装软管方法的步骤。

首先，将软管从溪流开始倾斜的地方拉伸。其次，抬起软管的末端，直到水停止流动。测量垂直距离，并对其他部分重复相同的操作，直到到达所需的位置。下图说明了每个部分的不同水头。

确定水头

确定流量

家庭水力发电的普通溪流的流量可以通过以下两种方法确定 -

• 浮标法 - 在此技术中，将一个测量重量的浮标释放到溪流的均匀部分，并记录其覆盖测量距离所需的时间。将距离（米）除以所需时间（秒）即可得到速度。值得注意的是，浮标不应接触地面。如果它太重而接触到溪床，可以选择一个较小的浮标。

• 桶法 - 通过拦住溪流并将其引流到桶中来实现。然后记录其充满所需的时间。这以加仑/秒为单位。使用具有标准刻度的桶可以提高准确性。