水力發電

水能是蘊藏于河川和海洋水體中的勢能和動能，是潔凈的一次能源，用之不竭的可再生能源。我國水力資源豐富，根據最新的勘測資料，我國水能資源理論蘊藏量達6．89億kW，其中技術可開發裝機容量4．93億kW，經濟可開發裝機容量3．95億kW，居世界首位。截至2012年底，全國總裝機容量為11．4億kw，其中水電裝機容量突破2．49億kW，占全國總裝機容量的21．83%。 水電站是將水能轉變成電能的工廠，其能量轉換的基本過程是：水能一機械能一電能。圖1—1所示是水電站的示意圖。 水電站發電示意圖 水電站發電示意圖 在河川的上游筑壩集中河水流量和分散的河段落差，使水庫1中的水具有較高的勢能，當水由壓力水管2流過安裝在水電站廠房3內的水輪機4排至下游時，帶動水輪機旋轉，水能轉換成水輪機旋轉的機械能；水輪機轉軸帶動發電機5的轉子旋轉，將機械能轉換成電能。這就是水力發電的基本過程。 水的流量和水頭(上下游水位差，也叫落差)是構成水能的兩大因素。按利用能源的方式，水電站可分為：將河川中水能轉換成電能的常規水電站，也是通常所說的水電站，按集中落差的方法它又有三種基本形式，即壩式、引水式和混合式；調節電力系統峰谷負荷的抽水蓄能式水電站；利用海洋能中的水流的機械能進行發電的水電站，即潮汐電站、波浪能電站、海流能電站。

水力發電主要有以下特點： (1)水能是可再生能源，并且發過電的天然水流本身并沒有損耗，一般也不會造成水體污染，仍可為下游用水部門利用。 (2)水力發電是清潔的電力生產，不排放有害氣體、煙塵和灰渣，沒有核廢料。 (3)水力發電的效率高，常規水電站的發電效率在80%以上。 (4)水力發電可同時完成一次能源開發和二次能源轉換。 (5)水力發電的生產成本低廉，無需燃料，所需運行人員較少、勞動生產率較高，管理和運行簡便，運行可靠性較高。 (6)水力發電機組起停靈活，輸出功率增減快，可變幅度大，是電力系統理想的調峰、調頻和事故備用電源。 (7)水力發電開發一次性投資大，工期長。如三峽工程，1994年12月開工，2003年7月第一臺機組并網發電。 (8)受河川天然徑流豐枯變化的影響，無水庫調節或水庫調節能力較差的水電站，其可發電力在年內和年際問變化較大，與用戶用電需要不相適應。因此，一般水電站需建設水庫調節徑流，以適應電力系統負荷的需要?，F在電力系統一般采用水、火、核電站聯合供電方式，既可彌補水力發電天然徑流豐枯不均的缺點，又能充分利用豐水期水電電量，節省火電站消耗的燃料。潮汐能和波浪能也隨時間變化，所發電能也應與其他類型能源所發電能配合供電。 (9)水電站的水庫可以綜合利用，承擔防洪、灌溉、航運、城鄉生活和工礦生產用水、養殖、旅游等任務。如安排得當，可以做到一庫多用、一水多用，獲得最優的綜合經濟效益和社會效益。 (10)建有較大水庫的水電站，有的水庫淹沒損失較大，移民較多，并改變了人們的生產、生活條件；水庫淹沒影響野生動植物的生存環境；水庫調節徑流，改變了原有水文情況，對生態環境有一定影響。 (11)水能資源在地理上分布不均，建壩條件較好和水庫淹沒損失較少的大型水電站站址往往位于遠離用電負荷中心的偏僻地區，施工條件較困難并需要建設較長的輸電線路，增加了造價和輸電損失。 我國河川l水力資源居世界首位，不過裝機容量僅占可開發資源的25%左右，作為清潔的可再生能源，水能的開發利用對改變我國以煤炭為主的能源構成具有現實意義。但是，我國的河川水能資源的70%左右集中在西南地區，經濟發達的東部沿海地區的水能資源極少，并且大規模的水電建設給生態環境造成的災難性影響越來越受到人類的重視；而我國西南地區有著極其豐富的生物資源、壯觀的自然景觀資源和悠久的民族文化資源，相信在不久的將來，大規模的水電開發會慎重決策。