水力發(fā)電的原理與基本類型解析

水力發(fā)電過程其實(shí)就是一個能量轉(zhuǎn)換的過程。

江河水流蘊(yùn)藏能量，把天然水能加以開發(fā)利用轉(zhuǎn)化為電能，就是水力發(fā)電。 構(gòu)成水能的兩個基本要素是流量和落差 ，流量由河流本身決定，直接利用河水的動能利用率會很低，因?yàn)椴豢赡茉谡麄€河流的截面水布滿水輪機(jī)。

水力利用主要利用勢能，利用勢能必須有落差，但河流自然落差一般沿河流逐漸形成，在較短距離內(nèi)水流自然落差較低，需通過適當(dāng)?shù)墓こ檀胧?，人工提高落差，也就是將分散的自然落差集中，形成可利用的水頭。

因此在天然的河流上，修建水工建筑物，集中水頭，然后通過引水道將高位的水引導(dǎo)到低位置的水輪機(jī)，使水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能，帶動與水輪機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)從水能到電能的轉(zhuǎn)換。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電再通過輸電線路送往用戶，形成整個水力發(fā)電到用電的過程。

水力發(fā)電的原理與基本類型

常用的集中落差方式有筑壩、引水方式或兩者混合方式。

筑壩發(fā)電方式

在落差較大的河段修建水壩，建立水庫蓄水提高水位，在壩外安裝水輪機(jī)，水庫的水流通過輸水道（引水道）到壩外低處的水輪機(jī)，水流推動水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后通過尾水渠到下游河道，這是筑壩建庫發(fā)電的方式。

▲筑壩建庫發(fā)電原理圖

由于壩內(nèi)水庫水面與壩外水輪機(jī)出水面有較大的水位差，水庫里大量的水通過較大的勢能進(jìn)行做功，可獲得很高的水資源利用率。采用筑壩集中落差的方法建立的水電站稱壩式水電站，主要有壩后式水電站與河床式水電站。

引水發(fā)電方式

在河流高處建立水庫蓄水提高水位，在較低的下游安裝水輪機(jī)，通過引水道把上游水庫的水引到下游低處的水輪機(jī)，水流推動水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后通過尾水渠到下游河道，引水道會較長并穿過山體，這是一種引水發(fā)電的方式。

▲引水發(fā)電原理圖

由于上游水庫水面與下游水輪機(jī)出水面有較大的水位差H0，水庫里大量的水通過較大的勢能進(jìn)行做功，可獲得很高的水資源利用率。采用引水方式集中落差的水電站稱為引水式水電站，主要有有壓引水式水電站與無壓引水式水電站。