水电是如何工作的

尽管水力发电正在迅速消失，但太阳能和风能等可再生能源正在迅速追赶，它仍然占世界电力的最大份额。

水力发电在 20 世纪如此盛行，因其强度和丰富而赢得了“白煤”的绰号。

最初和最基本的能源生产方法是水力发电。

简而言之，水力发电是通过落水或流动的水产生能量。 在河流上，修建水坝来发电。

然后涡轮机由水的连续流动转动。

最受欢迎 再生能源 21世纪初的能源是水力发电，2019年占世界总发电量的18%以上。

在“水电是如何工作的”中，我们来看看水电的工作原理。

什么是水电？

水电是一种环境友好型能源 和可再生能源，通过使用水坝或导流结构来改变河流或其他水体的自然流动来发电。

水力发电，也称为水力发电 电力 从由驱动的发电机 涡轮机 兑换荷兰国际集团 势能 下降或快速流动的 水 成 机械能.

水力发电的优势

根据美国地质服务局 (USGS) 的说法，没有一种能源生产可以提供完美的解决方案，但水力发电仍然可以提供多种好处。

资料来源：水电有哪些优点和缺点？ （太阳能网站）

1. 可再生能源的来源

因为它利用地球上的水来发电，所以水力发电被视为一种可再生资源。

当太阳照耀时，地球表面的水蒸发，形成云层，最终以雨雪的形式返回地球。

由于我们无法用尽它，我们并不担心它的价格因稀缺而上涨。

因此，水力发电厂经久耐用。 在其他情况下，原定使用 25 年的机器在使用后仍在使用 使用两倍的时间.

2.清洁能源

许多“绿色”和“清洁”替代能源之一是水力发电。 水力发电不会污染环境。

水力发电设施在发电时不会向大气中释放任何有害或温室气体。

污染最严重的时期是在建发电厂的时候。

与煤炭、石油或天然气相比，运行中的水力发电厂产生的温室气体更少，从而减少了气候变化、酸雨和烟雾。

因为它不释放空气污染物，水力发电有助于改善我们呼吸的空气质量。

此外，这些植物不会产生任何有害的副产品。

今天，水电的使用防止了相当于超过 4.5 万桶石油的温室气体排放，这将加速全球变暖的速度。

3. 负担得起的能源

尽管初始建设费用昂贵，但水力发电是一种具有成本效益的能源。

河水是一种不受市场波动影响的无限资源。

以化石燃料为基础的能源（包括煤炭、石油和天然气）的价格受到市场波动的极大影响，可能导致价格大幅上涨或下跌。

水力发电设施的平均寿命为 50 到 100 年，是一项长期投资，可以使后代受益。

它们还提供低得多的运营和维护费用，并且可以简单地进行修改以满足当今的技术要求。

4. 协助远程社区发展

这些可再生能源设施不仅创造就业机会，还为当地人和企业提供清洁能源。

需要电力的偏远地区由水力发电站提供服务，这也吸引了工业、商业、交通和其他重要的社区发展。

所有这些举措都有助于改善当地经济、获得医疗保健和教育以及居民的整体生活质量。

EIA 声称，这种可靠且适应性强的电源增加了社区对其他开发人员的吸引力。

5. 娱乐机会

钓鱼、划船和游泳都是在大坝后面形成的湖中可能的娱乐活动。

湖中的水可能用于灌溉。 大型水坝也成为游客的热门目的地。

水力发电设施可以储存大量的水，以备不时之需，并在降雨稀少时用于灌溉。

能够储存水是有利的，因为它降低了我们对干旱和洪水的敏感性，并保护水位不被耗尽。

6. 提振高峰需求

水力发电因其从零需求到峰值输出的快速可靠的能力而受到美国地质调查局的称赞。

与任何其他能源相比，生产商可以更快地将这种可再生能源转化为电力并将其添加到电网中。

由于此功能，水电是适应不断变化的消费者需求的最佳选择。

7. 提供多功能能源解决方案

例如，水力发电提高了水和太阳能等其他可再生能源的可行性。

水力发电设施是太阳能和风能的理想补充，因为它们会根据气候而波动。

因此，水电在未来具有巨大的潜力 只有可再生能源.

水电的缺点

水力发电厂有许多优点，但与任何能源一样，必须明智地开发和使用它们，以尽量减少风险和缺点。

虽然这些缺点中的一些可能适用于几乎任何能源工厂，但引水问题是水电所独有的。

资料来源：水电的 5 个缺点（PMCAOnline）

1. 环境破坏

自然水流中断会显着影响环境和河流生态系统。

当食物短缺或繁殖季节开始时，某些鱼类和其他野生动物通常会迁徙。

大坝的建设可能会阻塞它们的路线，阻止水流，从而导致河流沿岸的栖息地开始消失。

这甚至可能阻止动物接触水，这可能会阻止鱼类繁殖或导致鱼类死亡。

由于水坝、河流流量的改变、街道的建设和电力线的安装，水电的自然影响与自然界的中断有关。

尽管很难研究这一过程并仅根据一个组成部分做出判断，但水力发电厂可能会对鱼类及其迁徙方式产生影响。

更多的客户投资与虐待鱼类有关，这表明许多人对这个话题有强烈的感受。

2. 大坝建设对环境的影响

尽管水电是一种可再生资源，但大坝建设所需的钢材和混凝土的生产可能会产生温室气体排放。

全球没有多少地方适合建厂。

此外，其中一些地点远离大城市，在那里可以最大限度地利用能源。

3. 高昂的初始资本支出

任何发电厂的建设都是困难且昂贵的，但水力发电厂确实需要一座大坝来阻止水流。

因此，它们比同等规模的化石燃料设施更昂贵。

由于地理、水下基础以及建造所需材料等后勤困难，水力发电设施的建造成本极其昂贵。

唯一的好处是它完成后不需要太多的维护。

为了收回投资建设的资金，水电站仍需要运行相当长的时间。

4. 潜在的冲突

为了利用水资源，拥有丰富水力资源的国家经常在河流上修建水坝。

尽管这一行为值得称道，但它可能会阻止自然水从一个方向流向另一个方向。

为了满足希望在各个地区建造水坝的人们的需求，一个地方不需要的水被转移到另一个地方。

但如果那里缺水，就会引发战争，因此有必要阻止水流向大坝。

5. 可能导致干旱

尽管水力发电是最可靠的可再生能源，但它依赖于特定地区的水供应。

因此， 干旱 可能会对水电站的运行状况产生重大影响。

能源和电力的总成本是根据水的可用性计算的。

干旱会对人们获取水的能力产生很大影响，因为它们会阻止他们获得所需的能量。

随着我们的地球因气候变化而继续升温，这可能会发生 更常见.

6. 低海拔地区的洪水风险

当水坝建在高海拔地区时，生活在下游的社区面临洪水泛滥的风险，这增加了 大坝释放强大水流导致洪水的可能性.

尽管大坝的建设力度很大，但仍然存在危险。 这 板桥大坝溃决 是有记录以来最大的水坝灾难。

大坝因台风带来的过多降雨而破裂。 结果，有171,000人去世。

7. 二氧化碳和甲烷排放

大量的二氧化碳和甲烷从水力发电库中释放出来。

在靠近大坝的这些潮湿的地方，水下的植被开始腐烂和退化。

此外，植物会排放大量 碳和甲烷 当他们死去的时候。

8. 地质破坏

建造大型水坝会造成严重的地质危害。

美国胡佛水坝的建设，引发了 地震 并压低附近的地球表面，是地质危害的一个典型例子。

9. 对当地水文的依赖

由于水力发电完全依赖于水流，因此环境的变化可能会影响这些大坝发电的成功程度。

例如，如果气候变化降低了特定地点的水流量，水电站大坝的生产力可能会低于预期。

例如，肯尼亚 66% 的能源需求由水力发电满足。

肯尼亚长期以来一直受到干旱带来的能源限制的影响，声称 国际河流，一个致力于保护世界河流的组织。

另一方面，由于气候变化，一些地方现在面临更大的洪水危险。

在这些情况下，大坝既可以防洪，又可以生产可再生能源。

水电是如何工作的？

水电是如何工作的

资料来源：水电站是如何工作的？ 简史和基本力学（威卡博客——威卡美国）

改变河流或其他水体自然流动的水坝或其他建筑被用来产生 水电，通常称为水力发电。

为了产生能量，水力发电使用永久的、永无止境的水循环，它使用水作为燃料，不会留下任何废物。

虽然有很多不同 各类水电站，它们总是由向下游移动的水的动能推动。

为了将这种动能转化为电能，随后可用于为建筑物、企业和其他机构供电，水力发电使用涡轮机和发电机。

水电设施通常位于或靠近水源，因为它们使用水来产生能量。

从流水中提取的能量取决于其体积和两点之间的海拔变化或“水头”。

可以产生的功率量随着流量和压头的增加而增加。

在工厂层面，水通过管道循环，也称为压力水管，该管道旋转涡轮机的叶片，涡轮机的叶片旋转发电机，从而产生能量。

这就是大多数传统水电设施（包括抽水蓄能和径流系统）的工作方式。

水力发电厂图

水力发电厂的组成部分

水力发电厂的主要组成部分如下。

• 前舱和进气结构
• 头部竞赛或进气导管
• 消防栓
• 浪涌室
• 水轮机
• 动力房
• 尾水管和尾水

1. 前海湾和进气结构

前湾，顾名思义，是进水口前较大的水域。 当压力水管直接从水库中取水时，水库用作前湾。

当运河将水输送到涡轮机时，涡轮机前面的运河部分会扩大以形成前湾。

为了给涡轮机供水，前湾临时储存水。 当水进入运河或水库时，不能让水流动。

为了管理水的流入，在进水口安装了升降机。 为了阻止废物、树木等进入压力管道，在闸门前放置了垃圾架。

此外，还可以使用耙子定期清理垃圾架。

2. 头部竞赛或进气导管

它们将水从水库输送到涡轮机。 根据现场的情况，可以选择明渠或压力管道（压力管道）。

压力管道可以是大坝主体中的喇叭形进水通道、长钢或混凝土管道，或者有时是在水库和发电厂之间延伸几公里的隧道。

压力管道的坡度由现场条件决定，不遵循地球等高线。 水在电力管道中的移动速度比在明渠中的移动速度更快。

速度可以在 2.5 到 3 m/sec 之间变化，最高可达大约 60 米的头部高度。

对于更高的磁头，速度可能会更高。 有时，完全或部分使用明渠作为主要管道是可行的或具有成本效益的。

压头管道通常用于压头损失很大的低压头系统。 它可以将水引导至压力管道或涡轮机。

明渠的好处是可用于导航或灌溉。

3. 压力管

压力管道充当大型倾斜管道，将水从水库或进水结构输送到涡轮机。

它们在一定的压力下运行，因此突然关闭或打开闸门可能会导致水锤在压力管上。

因此，除了压力水管像普通管道这一事实外，这些都是为了承受水锤冲击而制造的。

为了减轻这种压力，长压力管可以使用缓冲罐，短压力管可以使用坚固的墙壁。

压力钢管使用钢或钢筋混凝土生产。 对于每个涡轮机，如果长度很短，则使用单独的压力钢管。

同样，如果长度很大，则使用单个大压力管，并在末端将其分成分支。

4. 浪涌室

稳压室，有时也称为稳压罐，是一个带有顶部开口的气缸，用于控制压力钢管的压力。

它尽可能靠近发电厂，并与压力管道相连。

每当发电厂拒绝来自压力管道的水负荷时，稳压罐中的水位就会升高并控制压力管道中的压力。

与此类似，当需求量大时，调压罐会加快水流进入发电厂，从而导致水位下降。

当发电厂的排放量一致时，稳压罐的水位稳定。

调压罐有多种品种，根据工厂的需要、压力水管的长度等来选择。

5. 水轮机

水轮机是一种将液压能转化为机械能的装置，然后通过将涡轮的轴连接到发电机，将机械能转化为电能。

这种情况下的机制是，每当来自压力管道的水在高压下与圆形叶片或转轮接触时，发电机就会发电。

一般来说，两种类型的水轮机是反作用力涡轮机和脉冲涡轮机。

速度涡轮机是脉冲涡轮机的另一个名称。 脉冲涡轮机的一个例子是佩尔顿轮式涡轮机。

压力涡轮是反作用涡轮的另一个名称。 该组包括卡普兰涡轮机和弗朗西斯涡轮机。

6. 动力屋

建立了一个被称为“发电厂”的设施，以保护电气和液压机械。

通常，为发电厂建造的地基或下部结构支撑整个设备。

在为反作用涡轮机创建基础时，一些设备，例如尾流管和涡壳，被固定在里面。 因此，基础是大规模建立的。

就上层建筑而言，垂直涡轮机位于底层发电机下方。

此外，还提供卧式涡轮机。 一楼或夹层是控制室。

7. 吃水管和尾赛

尾座是指涡轮在脉冲轮的情况下排放到其中的通道，在反作用涡轮的情况下是通过导流管排放的通道。

吸入管，也称为引流管，只是安装在每个反应涡轮出口侧的密封管。

它从涡轮转轮的排放端开始，下降到地表以下0.5米的尾水位。

4 到 6 度的喇叭口通常应用于直尾水管，以逐渐减慢水流。

结论

随着水力发电厂的工作原理被广为人知，很高兴知道像这样复杂的东西是可再生的，可以持续使用 50-100 年。 真棒。

常见问题

水电是干什么用的？

水力发电用于通过将动能转化为电能来发电，随后可用于为建筑物、企业和其他机构供电，水力发电在这些过程中使用涡轮机和发电机。

水电是可再生能源吗？

是的，水电是一种可再生能源。 为什么？ 由于水。 您可能会观察到水是如何蒸发成云层并以降水的形式返回地球表面的。 水循环不断更新，可以反复使用发电。

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