水力發電 - 簡介

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水力發電（HEP）是當今世界廣泛用於發電的主要可再生能源。它利用了基本的物理定律。高壓下的落水具有很高的動能。在水電站，落水推動渦輪機旋轉。透過磁感應，發電機將渦輪機的機械能轉換為電能。

水力發電站

它是利用水壩水從高處落下推動發電機渦輪機的技術。機械能被轉換為電能，並輸送到國家電網系統。下圖顯示了水力發電站的示意圖。

水力發電站的位置必須由專家進行分析，以確定有效水頭以實現最大效率。液壓系統也用於在較慢和緩慢流動的水流上利用該概念。

水電的一個優點是，水在發電後可用於其他用途。水流量和水頭較大的河流是更好的水力發電來源。

流量是指水每秒透過河流中特定點的速度。水頭是指從坡頂到電站的垂直距離。

建造一個落差大的水壩以提高水的勢能。進水口設定在底部，那裡壓力最高。然後，水透過壓力管道依靠重力流動。在這個高度，動能足以推動渦輪機旋轉。

功率估算

水壩的功率可以透過兩個因素來估算——水的流量和水頭。

• 流量是指在給定時間內透過河流某一截面的體積。流量以m³/s表示。

• 水頭是指水落下的垂直距離。

理論上，功率與上述因素成正比，即

P = Q*H*c

其中，

• P - 預期功率

• Q - 流量，單位為m³/s

• H - 水頭，單位為m

• c - 常數（密度*重力）

因此，取水的密度為1000gm^-3，重力為1.9 -

P = 1000*1.9*Q*H

需要能量來旋轉發電機的渦輪機，從而產生電磁感應。

抽水蓄能是一種在水透過渦輪機後回收水的技術。特別是，抽水蓄能提高了水壩的整體效率。

水力發電站有三個主要部件。它們是 -

• 第一個是形成水頭的壩。水從壩底高速落下，並提供動能來推動渦輪機旋轉。

• 第二個部件是水庫。水庫是壩後儲存水的地方。水庫中的水位於壩體結構的更高位置。水庫中水的高度決定了水具有的勢能大小。水的高度越高，其勢能越大。

• 第三個部件是發電廠，在那裡發電並連線到電網。

小型設施的資源評估

在安裝小型水電站之前，確定附近可以利用的資源非常重要。一條流量（m³/s）相當穩定的良好溪流是值得開發的資源。

水流良好的河流可以利用水的速度來旋轉水輪。山坡或丘陵地帶最適合水力發電。如前所述，必須考慮河流的水頭和流量，以確定近似功率輸出。

知道引數後，近似功率如下確定 -

水頭（英尺）* 流量（加侖/米）/ 10 = 功率（瓦特）

對於均勻的河流，水頭也可以用壓力作為單位。

軟管方法

此技術用於確定浸沒式渦輪機在低流量溪流中的水頭。

軟管方法的要求包括柔性管道（首選花園軟管）、漏斗和測量材料。溪流應足夠淺，以便人們可以涉水而過（在開始之前檢查河流深度）。下面描述了安裝軟管方法的步驟。

首先，將軟管從溪流開始傾斜的地方拉伸。其次，抬起軟管的末端，直到水停止流動。測量垂直距離，並對其他部分重複相同的操作，直到到達所需的位置。下圖說明了每個部分的不同水頭。

確定水頭

確定流量

家庭水力發電的普通溪流的流量可以透過以下兩種方法確定 -

• 浮標法 - 在此技術中，將一個測量重量的浮標釋放到溪流的均勻部分，並記錄其覆蓋測量距離所需的時間。將距離（米）除以所需時間（秒）即可得到速度。值得注意的是，浮標不應接觸地面。如果它太重而接觸到溪床，可以選擇一個較小的浮標。

• 桶法 - 透過攔住溪流並將其引流到桶中來實現。然後記錄其充滿所需的時間。這以加侖/秒為單位。使用具有標準刻度的桶可以提高準確性。