人们是如何利用水能发电的

人们是如何利用水能发电的？

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一、水力发电的原理：

水力发电过程其实就是一个能量转换的过程。

江河水流一泻千里，蕴藏着巨大能量，把天然水能加以开发利用转化为电能，就是水力发电。构成水能的两个基本要素是流量和落差，流量由河流本身决定，直接利用河水的动能利用率会很低，因为不可能在整个河流的截面水布满水轮机。

水力利用主要利用势能，利用势能必须有落差，但河流自然落差一般沿河流逐渐形成，在较短距离内水流自然落差较低，需通过适当的工程措施，人工提高落差，也就是将分散的自然落差集中，形成可利用的水头。

因此在天然的河流上，修建水工建筑物，集中水头，然后通过引水道将高位的水引导到低位置的水轮机，使水能转变为旋转机械能，带动与水轮机同轴的发电机发电，从而实现从水能到电能的转换。发电机发出的电再通过输电线路送往用户，形成整个水力发电到用电的过程。

二、水力发电的发展

在我国电力需求的强力拉动下，我国水轮机及辅机制造行业进入快速发展期，其经济规模及技术水平都有显著提高，我国水轮机制造技术已达世界先进水平。

目前，我国水轮机及辅机制造行业综合实力明显增加，全行业呈现出蓬勃发展、充满活力的可喜局面，行业趋好的标志表现在经济运行质量的提高和经济效益的显著增长。2010年，我国水轮机及辅机制造行业规模以上(全年销售收入在500万元以上)企业68家，实现销售收入44.70亿元，同比增长2.35%;实现利润总额3.23亿元，同比增长4.16%。

目前，节能、环保、高效机组已成为发电设备产品的发展方向，作为水力发电设备重要组成部分的水轮机，未来也将朝着大功率和高参数方向发展。大型混流式水电机的国产化还带动了我国贯流式水轮机和冲击式水轮机的技术进步，我国水轮机制造业在国际市场上的地位不断提高。

2010年，我国水电装机规模达到2.11亿千瓦，新增核准水电规模1322万千瓦，在建规模7700万千瓦。根据我国对国际社会做出的“2020年非石化能源将达到能源总量15%”承诺，我国水电行业2020年装机容量须达到3.8亿千瓦。而即使按照我国公布的《可再生能源中长期发展规划》，确定到2020年水电装机容量要达到3亿千瓦，国内11年内将新增单机容量50千瓦以上的大型水电机组近300台，每年平均新装25台50万千瓦及以上大型水电机组。若按2020年达到3.8亿千瓦的装机容量，我国所需的水轮机及辅机设备将进一步增加，我国水轮机及辅机行业发展前景广阔。

三、水力发电的简介

水力发电系(Hydroelectric power)利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能。利用水力(具有水头)推动水力机械(水轮机)转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械(发电机)随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。水力发电在某种意义上讲是水的位能转变成机械能，再转变成电能的过程。因水力发电厂所发出的电力电压较低，要输送给距离较远的用户，就必须将电压经过变压器增高，再由空架输电线路输送到用户集中区的变电所，最后降低为适合家庭用户、工厂用电设备的电压，并由配电线输送到各个工厂及家庭。

四.水力发电的种类

按集中落差的方式分类，有：堤坝式水电厂，引水式水电厂，混合式水电厂，潮汐水电厂和抽水蓄能电厂。

按径流调节的程度分类，有：无调节水电厂和有调节水电厂。

按照水源的性质，一般称为常规水电站，即利用天然河流、湖泊等水源发电。

按水电站利用水头的大小，可分为高水头（70米以上）、中水头（ 15-70米）和低水头（低于15米）水电站。

按水电站装机容量的大小，可分为大型、中型和小型水电站。一般将装机容量在5,000kW以下的称为小水电站，5,000至100,000kW的称为中型水电站，10万kW或以上的称为大型水电站或巨型水电站。

五.水力发电的流程

惯常水力发电的流程为：河川的水经由拦水设施攫取后，经过压力隧道、压力钢管等水路设施送至电厂，当机组须运转发电时，打开主阀(类似家中水龙头之功能)，后开启导翼（实际控制输出力量的小水门）使水冲击水轮机，水轮机转动后带动发电机旋转，发电机加入励磁后，发电机建立电压，并于断路器投入后开始将电力送至电力系统。如果要调整发电机组的出力，可以调整导翼的开度增减水量来达成，发电后的水经由尾水路回到河道，供给下游的用水使用。

六.水能发电的优势

水能是一种取之不尽、用之不竭、可再生的清洁能源。但为了有效利用天然水能，需要人工修筑能集中水流落差和调节流量的水工建筑物，如大坝、引水管涵等。因此工程投资大、建设周期长。但水力发电效率高，发电成本低，机组启动快，调节容易。由于利用自然水流，受自然条件的影响较大。水力发电往往是综合利用水资源的一个重要组成部分，与航运、养殖、灌溉、防洪和旅游组成水资源综合利用体系。

总结

水力发电是再生能源，对环境冲击较小。除可提供廉价电力外， 还有下列之优点：控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运，有关工程同时改善该地区的交通、电力供应和经济，特别可以发展旅游业及水产养殖。美国田纳西河的综合发展计划，是首个大型的水利工程，带动整体的经济发展

扩展资料

1).新能源发电之太阳能发电

太阳能发电根据利用太阳能的方式主要有通过热过程的太阳能热发电（塔式发电、抛物面聚光发电、太阳能烟囱发电、热离子发电、热光伏发电及温差发电等）和不通过热过程的光伏发电、光感应发电、光化学发电及光生物发电等。目前主要应用的是直接利用太阳能的光伏发电(PV，Photovoltaic)和间接利用太阳能的太阳能热发电(CSP，Concentrating Solar Power)两种方式。其中直接利用光能进行发电的光伏发电由光伏(PV)电池、平衡系统组成；间接利用光能是将太阳能转换成热能，由储热进行发电的太阳能热发电（光=热-电），CSP根据收集太阳能设备的布置方式可分为槽式( Linear CSP)、塔式(Power Tower CSP)和盘式(Dish/EngineCSP)三种类型。

2.).新能源发电之地热发电

地热发电是把地下热能转换成为机械能，然后再把机械能转换为电能的生产过程。根据地热能的储存形式，地热能可分为蒸汽型、热水型、干热岩型、地压型和岩浆型五大类。从地热能的开发和能量转换的角度来说，上述五类地热资源都可以用来发电，但目前开发利用得较多的是蒸汽型及热水型两类资源。

地热发电的优点是：一般不需燃料，发电成本在多数情况下比水电、火电、核电都要低，设备的利用时间长，建厂投资一般都低于水电站，且不受降雨及季节变化的影响，发电稳定，可以极大地减少环境污染。

目前利用地下热水发电主要有降压扩容法和中间介质法两种。

3).新能源发电之海洋能发电

海洋能主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能等。潮汐能是指海水涨潮和落潮形成的水的动能和势能；波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能；海流能（潮流能）是指海水流动的动能，主要指海底水道和海峡中较为稳定的水流，以及由于潮汐导致的有规律的海水水流；海水温差能指海洋表面海水和深层海水之间的温差所产生的热能；海水盐差能是指海水和淡水之间或者两种含盐浓度不同的海水之间的电位差。

4).海洋能发电具有以下几大特点。

(1)能量蕴藏大且可以再生。地球上海水温差能的理论蕴藏量约500亿kW，可开发利用的约20亿kW;波浪能的蕴藏量约700亿kW，可开发利用的约30亿kW；潮汐能的理论蕴藏量约30亿kW；海流能（潮流能）的总功率约50亿kW，其中可开发利用的约0.5亿kW;海水温差能蕴藏量约300亿kW，可开发利用的在26亿kW以上。

(2)能量密度低。海水温差能是低热头的，较大温差为20～25℃；潮汐能是低水头的，较大潮差为7～10m;海流能和潮流能是低速度的，最大流速一般仅2m/s左右；波浪能，即使是浪高3m的海面，其能量密度也比常规煤电的低1个数量级。

(3)稳定性比其他自然能源好。海水温差能和海流能比较稳定，潮汐能与潮流能的变化有规律可循。

(4)开发难度大，对材料和设备的技术要求高

5).新能源发电之生物质能发电

生物质能资源是可用于转化为能源的有机资源，主要包括薪柴、农作物秸秆、人畜粪便、食品制造工业废料和废水及有机垃圾等。利用生物质能发电的最有效的途径是将其转化为可驱动发电机的能量形式，如燃气、燃油及酒精等，然后再按照通用的发电技术发电。

生物质能发电技术的主要特点如下：

(1)要有配套的生物质能转换技术，且转换设备必须安全可靠，维修保养方便；

(2)利用当地生物质能资源发电的原料必须具有足够数量的储存，以保证持续供应；

(3)所用发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行方式；

(4)利用当地生物质能资源发电，就地供电，适用于居住分散、人口稀少、用电负荷较小的农牧业区及山区；

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某种意义而言，水力发电就是将水流的势能转化成电能的过程，具体而言的话就是利用水流从高处落下时势能推动水轮机产生机械能，再以水轮机推动发电机产生电能。

水力发电是相对火电、核电比较清洁环保的一种发电方式，当然产生电力之后因为需要经过升压变压器进行升压、输送线路、降压变压器、配电线路之后才能使用！

一种是用落差来发电，也就是通常所说的水利发电；

一种是利用潮水的涨落来发电，也就是嘲汐发电；

还有一种是利用海水来发电，利用海水中大量的离子，再加以一定的磁场，利用离子在磁场中的运动而在水中的两个极板间形成电势差（也就是电压）来发电。

水能，可再生能源，也是一种清洁能源。水能发电主要是利用水的流动性这一特点，利用落差使水的动能和势能转化为电能。是多水国家首选的发电方式。在上游通过建大坝、水库等方式制造落差，在动能最大处安装发电机组使水能带动发电机转子工作来产生电能。