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水力发电的原理是什么(水力发电主要种类有哪些)

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今天这一期我们来讨论有关水力发电站的知识。水力发电是我们国家的主要发电形式之一,在我国的能源结构中占有极其重要的地位。今年的5月31日,我们的白鹤滩水电站工程大坝全线浇筑到顶,该水电站的建设进入了全新的阶段。白鹤滩水电站是属于坝式水电站,也是混流式水电站,它们分别是什么意思,我们这一期就来讲讲,我们来水力发电的原理是什么?主要种类有哪些?再简单说下白鹤滩水电站。

上图是一个典型的坝式反击式水轮机水力发电站示意图(图一)

为了更好地说明这些问题,我们先来看一个河流的简图(图二):

我们看到,实际的河流的水肯定是从高处往低处流的。那是因为河道有高差,比如上图的abc三点分别依次的高差为100m。如果不加利用,水体的势能就白白的浪费在水的自然流动中了。所以,我们可以在bc处或者其它合适的位置设置水电站来发利用。

一:水力发电站的原理:

水力发电是利用水体的重力势能(位能)转化为电能的一种发电形式。

我们来写一下水力发电的简单的公式:P=9.81QHη

其中:

P=等于水轮机的出力,9.81这个是常数,Q就是水的流量,H就是高差,水力学中叫做水头。η是水轮机的效率。

我们来看,水力发电要有水有高差。有水不是废话,是说水越多越好,水越多发电量越大。还要有高差,高差越大,重力势能越大,发电量越大。

我们来计算一下,假设这个河流水的流量是1m³/s,ab两点水头高度是100米。那么它的年发电量是多少? P=9.81*100*1*0.95=931.95KW*24=22366.8KWH*365=8163822kwh。

  • 水力发电的主要种类:

根据开发 获取水头的方式不同,水力发电可以分为如下几种类型。

1:引水式水电站:引水式电站是利用人工水渠,将水流引到较远的与下游河道有较大落差的地方,在那里修建电站,利用水流落差发电。(示意图图三)

这种电站往是流量较少,高差较大,经常采用冲击式水轮机发电。(示意图四)

这种电站包括有拦水设施,有引流渠道,包括明渠和隧道,有压力前池,压力管道,厂房等。

2:坝式水电站,比如我们的白鹤滩水力发电站就是堤坝式水力发电站。它是通过建设水坝来提高水头,获取水体的重力势能来发电的一种发电形式。(示意图五)

这种电站往往是水头较低,但是流量较大,经常采用反击式水轮机发电。(示意图六)

这种水电站可以把厂房设置在坝体内部,也可以设置在坝体不远处。

3:混合式水电,混合式其实就是上面两种的结合,两种都有。

4:还有潮汐电站,抽水蓄能等。潮汐发电应用相对来说还是比较少,抽水蓄能其实是能量的再利用。

其实根据不同的分类方法,还可以分成不同的类型,这里就不讨论了。

三:白鹤滩水电站

要说白鹤滩水电站可说的东西有很多,我们就着前面说的知识大概说一下。

1:白鹤滩水电站是金沙江水电梯级开发的一部分,还有其它的电站。什么叫梯级开发,我们回到图一

我们可以在b点设置一个水电站,因为ab段有高差,又可以在c点设置水电站,因为bc段也有高差,是吧。其实,只要河流足够长,我们就可以设置很多水电站。看起来就像一阶一阶的,一梯一梯的。这就叫梯级开发。

2:它是属于坝式电站,它的发电厂房位于坝体内部,

3:它是利用的是混流式水轮机(反击式的一种),单台出力达到100万千瓦。我们可以简单的认为它一个机组一小时可以发一百万度电,它有16台机组。我们算下一年可以发多少度电:100万*24*365*16=1401.6亿度电。实际上是不可能的啊,因为它不可能每分每秒都满负荷运行。主要是受到水量、机组检修等各方面因素的影响,它的多年平均发电量是602.4亿度。

4:它的设计水头是202米。

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