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水力发电 让江河之水带来清洁电

        发布时间:2017-11-06        

“君不见,黄河之水天上来,奔流到海不复回。”水从高处往低处流,流动的水包含着能量,急湍的大河包含着巨大的能量,因此,水能是人类利用很早的一种能源。水力发电的诞生,在水能资源开发利用的进程中具有划时代的意义。兴建水电站不仅可以发电,还能带来防洪、灌溉、航运、给水和旅游等多种效益。

1. 什么是水力发电?

水力发电是开发利用河川或海洋的水能资源,将水能转换为电能的工程技术。具体来说,就是利用河流、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,最后通过输变电设施将电能送入电力系统或直接供给用户。

2. 水力发电的过程是怎么样的?

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,当机组需运转发电时,打开主阀(类似家中水龙头的功能),然后开启导翼(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,发电机发电后,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,供给下游用水使用。

3. 水力发电厂有哪几种类型?

为了实现将水能转换为电能,需要兴建不同类型的水电站。按利用能源的类型,水电厂可分为常规水电厂、抽水蓄能电厂、潮汐电站和波浪能电站。常规水电厂又可按水头集中方式、水库调节径流性能和装机规模的区别分类。其中按水头集中方式可划分为坝式水电厂、引水式水电厂和混合式水电厂;按水库调节径流性能可划分为多年调节、年调节、季调节、周调节、日调节水电厂和不调节径流式水电厂;按单厂装机容量规模分类,我国现行的划分标准是单厂装机容量250兆瓦及以上的为大型,250兆瓦以下至25兆瓦的为中型,小于25兆瓦的为小型。

4. 水力发电有哪些特点?

水力发电具有以下特点:

(1)水能是清洁的可再生能源。水电可节省火电和核电消耗的煤、油、天然气和铀等资源,而且不排放有害气体、烟尘等,没有核废料。

(2)水电造价高、发电成本低。水电的土建工程量较大,建设周期比火电长,造价较高,但发电成本低。

(3)能源开发与转换同时完成。水力发电与火力发电不同,可同时完成一次能源开发和二次能源转换。

(4)水电机组启停灵活。水轮发电机组启动和停机灵活,输出功率增减块,可变幅度也大,适宜于作为电力系统的调峰、调频和事故备用电源。

(5)水力发电能力受季节影响大。河川中的天然径流,随着各个时期的降水量而变化。利用天然径流发电,丰水期可多发电,而枯水期会受到限制。

(6)水库可综合利用。水电厂的水库可承担防洪、灌溉、航运、城乡生活和生产供水、养殖、旅游等任务。

(7)水库建设会对生态环境造成一定影响。较大型水电厂水库淹没损失较大,移民较多;改变人们的生产和生活条件,影响野生动物的生存环境;水库调节径流,改变原有的水文状况。

5. 水电厂的水工建筑物有什么特点?

水电厂的水工建筑物包括:为形成水库需要的挡水建筑物,如坝、水闸等;排泄洪水或其他多余水量的泄水建筑物,如溢洪道、溢流坝等;为发电取水的进水口;由进水口至水轮机的水电站引水建筑物;为平稳引水建筑物的流量和压力变化而设置的平水建筑物以及水电站厂房、尾水道、水电站升压开关站等。

水工建筑物由于要承受水压力,水头越高水压越大,所以要防止倾覆、渗漏、破裂和冲刷。另外,高压水易于渗入基础岩层内或建筑物与基础之间的接触面,如果渗漏过多而淘刷基础,将威胁建筑物的安全。因此,对这些建筑物不仅要认真做好勘测、设计和施工,还应加强运行管理,做好监测和维修工作,保证水电厂长期安全发挥效益。

6. 水力发电的关键设备有哪些?

水轮机和水轮发电机是水电厂基本的电力设备。为保证安全经济运行,在厂房内还配置有相应的机械、电气设备,如水轮机调速器、油压装置、励磁设备、低压开关、自动化操作和保护系统等。在水电站升压开关站内主要设升压变压器、高压配电开关装置、互感器、避雷器等以接受和分配电能。通过输电线路及降压变电站将电能最终送至用户。

小知识:刘家峡水电站:黄河上首座百万千瓦级水电站

国网甘肃省电力公司刘家峡水电站位于甘肃省永靖县境内,是我国自行勘测设计、制造设备、施工安装、调试管理的第一座百万千瓦级以上大型水电站。电站除发电外,还兼有防洪、防凌、灌溉、航运及城市供水等综合功能。

刘家峡水电站始建于1958年,设计总装机容量122.5万千瓦,年设计发电量57亿度,水库库容57亿立方米。1969年第一台机组投产发电,1974年5台机组全部投入运行,竣工验收时核定装机容量为116万千瓦。该电站是西北电网的骨干电厂,肩负着电网调频、调峰重任。

20世纪80年代后期,在国家电网公司的大力支持下,刘家峡水电站应用新技术实施机组增容安全改造。到2002年2月增容改造结束时,机组出力达到135万千瓦,净增19万千瓦,相当于又建了一座中型水电站,这在国内尚属首家。随后新建了330千伏GIS开关站,改造了220千伏开关站,彻底解决了电站外送电的瓶颈问题。

作为一个有40多年发电历史的老电站,该站针对设备运行存在的问题,加大技术研发力度,先后获得100多项科技成果,有10项技术创新成果取得国家专利。其中我国首台“大型混流式水轮机转轮修形磨削机”“国内高海拔深水闸门封堵技术”等,在机组的安全经济运行中发挥了重要作用。在联合国教科文组织的会议上荣获优秀奖的“异重流排沙”技术,已累计排沙3.595亿吨,有效地减少了电站水库的泥沙淤积。此次刘家峡洮河口排沙洞工程水下岩塞爆破成功,开创了国内外大直径、高水头、厚淤积、大密度覆盖下的岩塞爆破先例。

来源:《亮报》2015年8月26日科普版

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