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水力发电的基本原理 水力发电的原理

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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 。

  1. 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）
【水力发电的基本原理 水力发电的原理】 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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