水能利用的基本概念

                    水能利用的基本概念                                              

                                                                             葛维亚  

建设水电站的两个基本条件为落差(水头)和流量。

水电站就是利用高处的水流下来 冲击水轮机，带动发电机进行发电，无论蓄水式或是引水式的电站，都是利用所获得的水 头和流量所做的功，使机械能转换为电能。

 在水电站建设中，为了确定电站规模(装机容量)，就必须计算水流所作的功，即水体的重量和落差的乘积。单位时间(秒)所作的功称为功率(出力)。

计算功率的公式为： N=rQH=1000QH                          (1) 

 (1) 式中  N—— 水流的功率(公斤 · 米/秒); r—— 每立米水的重量，r=1000公斤/米³; Q—  流量(米³/秒); H—— 落差或水头(米)。

 在工程上并不使用“公斤 ·米/秒”这个功率单位，而用“千瓦(KW)”        或“马力 (HP)”。   它们之间的换算关系如下：

 1千瓦=102公斤 ·米/秒 ，1马力=75公斤 ·米/秒， 1千瓦=1.36马力 ，1马力=0.736千瓦 。

当流量Q 采用立方米/秒，H 采用米时，计算水电站功率(出力)可直接用  (1)式 计算，所算得的是理论功率，没有扣除任何损失。

实际上水力发电过程中，水轮 机、传动设备、发电机等在运转中不可避免有功率损失。我们通常所指水电站的出力，即 扣除损失后的功率。 一般小型水电站的出力为理论功率的60～70%(即效率系数7=60~ 70%), 大型水电站η=80～85%。 

在电力工程中，习惯把实际发出的功率叫做出力，其表示公式为：                   N=9.81QH=AQH       千瓦                     出力系数A=9.81 。 

 出力N与机组型号、水轮机和发电机传动型式等有关。对于较大型 机组来说，A一般为8.0～8.5; 小型机组根据传动方式来选定A 值：同轴相连 A=7.0, 皮带传动A=6.5。 

水电站在某一时段内所发出的电能，即为水电站在该时段的发电量，以千瓦 ·小时 为单位，习惯上称为“度”。 

【举例】某水电站，发电水头为20米，发电平均流量为5米³/秒，水轮发电机组是同轴连接，求水电站平均出力及年发电量。 【解】 (1)水电站平均出力  N=AQH=7×5×20=700  千瓦； ( 2 ) 年 发 电 量  E 年=NT=700×365×24=613.2×10⁴ 千瓦 · 小时=613.2万度。 

葛维亚简介 葛维亚，水文水资源博士，科研院总工，教授级高工，著名水文水资源学家，3所著名重点大学特聘教授及博导，我国著名技术期刊审稿人，国务院政府专家津贴获得者。 担任过水利部国家水文数据库专家指导组成员，全国多个技术课题鉴定委员会的委员、副主委、主委，亲自起草会议纪要、测试报告以及鉴定评审意见书。 特邀担任全国著名技术刊物审稿者。上世纪七八十年代担任国际水文科学协会IAHS水资源部门负责人兼驻中国特派员。 曾获得国家水文数据库开发设计全国特别奖、程序编制甲等奖、水文单值化创新大奖、流域汇流方法创新奖。 退休后，自2006年开始，在网上自建《水文狮子林》个人网站，又在科学网、新浪网、龙城博客网建立博客园地，发表博文九百篇，图片五百多张，全部点击量超过千万。获得了我国科学网高级会员，金山毒霸钻石会员，博客之星称号。