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水力发电原理及特点

发布时间: 2018-05-24 来源: 网站群管理

江河水流一泻千里,蕴藏着巨大能量,把天然水能加以开发利用转化为电能,就是水力发电。构成水能的两个基本要素是流量和落差,流量由河流本身决定,直接利用河水的动能利用率会很低,因为不可能在整个河流的截面水布满水轮机。

水力利用主要利用势能,利用势能必须有落差,但河流自然落差一般沿河流逐渐形成,在较短距离内水流自然落差较低,需通过适当的工程措施,人工提高落差,也就是将分散的自然落差集中,形成可利用的水头。

3D动画带你快速了解水力发电原理

反击式水轮发电机组工作原理动画:(时长1分30秒)

(来源:泵友圈,版权归原作者)

冲击式水轮发电机组工作原理动画:(时长1分36秒)

 

(来源:网络,版权归原作者)

水力发电的优势

1.水能的再生

水能来自河川天然径流,而河川天然径流主要是由自然界气、水循环形成,水的循环使水能可以再生循环使用,故水能称为“再生能源”。“再生能源”在能源建设中具有独特的地位。

2.水资源可综合利用

水力发电只利用水流中的能量,不消耗水量。因此水资源可综合利用,除发电以外,可同时兼得防洪、灌溉、航运、供水、水产养殖、旅游等方面的效益,进行多目标开发。

3.水能的调节

电能不能储存,生产和消费是同时完成的。水能则可存在水库里,根据电力系统的要求进行生产,水库相当于电力系统的能量储存仓库。水库的调节提高了电力系统对负荷的调节能力,增加了供电的可靠性与灵活性。

4.水力发电的可逆性

把位于高处的水体引向低处的水轮机可进行发电,将水能转换成电能;反过来,把位于低处的水体通过电动抽水机吸收电力系统电能送到高处的水库储存,将电能又转换成了水能。利用水力发电的这种可逆性修建抽水蓄能电站,对提高电力系统的负荷调节能力具有独特的作用。

5.机组工作的灵活性

水力发电的机组设备简单,操作灵活可靠,增减负荷十分方便,可根据用户的需要,迅速启动或停机,易于实现自动化,最适于承担电力系统的调峰、调频任务和担任事故备用、负荷调整等功能,可增加电力系统的可靠性,动态效益突出,水电站是电力系统动态负荷的主要承担者。

6.水力发电生产成本低、效率高

水力发电不消耗燃料,不需要开采和运输燃料所投入的大量人力和设施,设备简单运行人员少,厂用电少,设备使用寿命长,运行维修费用低,所以水电站的电能生产成本低廉,只有火电站的1/5~1/8,且水电站的能源利用率高,可达85%以上,而火电站燃煤热能效率只有40%左右。

7.有利于改善生态环境

水力发电不污染环境,广大的水库水面面积调节了所在地区的小气候,调整了水流的时空分布,有利于改善周围地区的生态环境,而燃煤火电站,每燃烧一吨原煤需排放SO2 30Kg左右,排放颗粒粉尘30Kg以上,据全国50座大中型燃煤电厂统计,90%的电厂排放SO2的浓度超过860mg/m3,污染非常严重。在越来越重视世界性环境问题的今天,加快我国水电建设,提高水电比例,对减少环境污染有着极其重要的意义。

水电的缺点

一次性投资大- 兴建水电站土石方和混凝土工程巨大;而且会造成相当大的淹没损失,须支付巨额移民安置费用;工期也较火电厂建设为长,影响建设资金周转。即使由各受益部门分摊水利工程的部分投资,水电的单位千瓦投资也比火电高出很多。但在以后运行中,年运行费的节省逐年抵偿。最大允许抵偿年限与国家的发展水平和能源政策有关。抵偿年限小于允许值则认为增加水电站的装机容量是合理的。

失败的风险 - 由于洪水泛滥,水坝阻挡了大量的水,自然灾害、人为破坏、施工质量,可能会对下游区域和基础设施造成灾难性的后果。这样的故障可能会影响电力供应和动植物,也可能造成很大的损失和人员伤亡。

生态系统破坏 - 大型水库造成大坝上游大面积淹没,有时会破坏低地、河谷森林和草原。同时也会影响厂区周边的水生生态系统。对鱼类,水鸟和其他动物产生很大的影响。

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