第二章_水力发电原理

25以下
25-50
50以上
水电站设计保证 率（%）
80-90
90-95
95-98
水电站动能参数
装机容量N
水电站内全部机组额定出力的总和。台数×单机容量
多年平均发电量E
水电站各年发电量的平均值。
水电站装机年利用小时数T
T=E/N,相当于全部装机满载运行时多年平均工作小时数。
❖ 无调节水电站5500-7000h;(年总小时数24*365=8760h) ❖ 日调节水电站4500-5500h； ❖ 年调节水电站3500-4500h； ❖ 多年调节水电站2500-3500h.
❖ 广义：河流，潮汐、波浪和海洋能等资源。 ❖ 狭义：河流水能资源。
水力作用
水运（航运，漂木） 水车 捣米磨面 冲淤造田 水力发电
黄果树瀑布
黄果树瀑布
黄果树瀑布以当地一种常见的植物“黄果树”而 得名，位于中国贵州省安顺市镇宁布依族苗族自 治县，是珠江水系打邦河的支流白水河九级瀑布 群中规模最大的一级瀑布。瀑布高度为77.8米， 其中主瀑高67米；瀑布宽101米，其中主瀑顶宽 83.3米。分布着雄、奇、险、秀风格各异的大小 18个瀑布，形成一个庞大的瀑布“家族”，被大 世界基尼斯总部评为世界上最大的瀑布群，列入 世界基尼斯记录。
E NT
一般用年发电量和多年平均发电量来表示。
三. 水电站动能参数(水能计算)
设计保证率与保证出力
❖ 设计保证率P：水电站正常发电的保证程度；80%-98%，具体 见表1-1。
❖ 保证出力N保：水电站相当于设计保证率的枯水时段发电的平均 出力。
表1-1 水电站设计保证率参考值
电力系统中水电 容量的比重（%）
电力系统
2.1 水力发电的基本原理及特点
2.1.4 水电站的主要参数
一. 水流能量与出力 水流能量
当设法抬高上游水位（如筑坝），就会集中上下游之间的水位差，形 成水头。若坝前水库中有体积为W（m3）的水量，单位重量体积的水所具 有的位能为H，则水体所含有的总能量为
E=HWγ （N·m） 式中 H——水头，m；W——体积，m3；γ——水的重度，γ=9810N/m。 水流出力
❖ 由水能计算求得。
2.1 水力发电的基本原理及特点
2.1.3 水力发电的过程
水力发电原理：在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过
一定的流量将“载能水”输送到水轮机中，使水能→旋转机械能→带动 发电机组发电→输电线路→用户。 水电站：为实现上述能量的连续转换而修建的水工建筑物和所安装的水 轮发电设备及其附属的总体。
水力发电：在天然河流上，修建水工建筑物来集中水头，通过水轮发 电机组把水能转换为电能。这种利用水能资源发电的方式叫水力发电。
1.流量
流量是指单位时间内通过过水断面的水的体积。即
QW t
式中 W——水的体积，m3； t——时间，s。
说明
❖ 水电站流量包括最大引用流量Qmax、平均引用流量Qav和最小 引用流量Qmin。
当利用具有能量的W体积的水来做功，则单位时间内所作的功即为水 流的出力，用符号“N0”表示，则
从上式N可0 知H，Wt水流出H力Q的单9位81可0Q用Hk(WN表 m示/，s)即为9.8功1Q率H的(k单w位) 。
2.1 水力发电的基本原理及特点
2.1.4 水电站的主要参数
二.电站出力和发电量
水流中的能量，必须首先通过水力机械转变 为机械能，再通过发电机，把机械能转变为电能， 才能加以利用。在这种能量转换过程中，不可避 免的要产生能量损失。因此，上式计算出的水流 能量为理论出力，而水流可以被利用的出力还要 打一折扣。这个折扣就是“效率”,以η表示，则 水流的可利用出力为
❖ 特征流量由水轮机特性和水电站工作出力决定。
水力发电的基本参数
2. 落差
落差又称为水头，它是指集中起来的上下游水位差，因 此水头亦表征了上下游之间水流的单位能量差，以符号“H” 表示，单位为m。 说明
❖ 特征水头包括：最大水头Hmax、最小水头Hmin 、加权平均水头 Hav； （葛洲坝Hmax =27m; Hmin=8.3m, Hav =20.5m）
3%~10%，输水道短取小值。 2. K ：k=9.81η水电站出力系数。大型水电站
k=8.0~8.5（η=9.0）；中型:k=7.0~7.5 （η=0.80.85）；; 小型:k=6.0~6.5 （η=0.65-0.8）； 。
2.1 水力发电的基本原理及特点
水电站的出力和发电量的计算
发电量：一定时段内水电站发出的电能总量，单 位为kW·h.
尼亚加拉大瀑布
尼亚加拉瀑布位于加拿大 与美国的交界处的尼亚加 拉河上，河中的高特岛把 瀑布分隔成两部分，较大 的部分是霍斯舒瀑布，靠 近加拿大一侧，高56米， 长约670米，较小的为亚 美利加瀑布，接邻美国一 侧，高58米，宽320米。
尼亚加拉大瀑布
2.1 水力发电的基本原理及特点
2.1.2 水力发电的基本参数
第二章 水力发电的原理 和水电站的类型
新安江水电站
2.1 水力发电的基本原理及特点
第二章 水力发电的原理和水电站的类型
2.1 水力发电的基本原理及特点 2.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型 2.3 水电站的组成建筑物 2.4 水电站的分等指标
2.1 水力发电的基本原理
2.1.1 水能的形成 2.1.2 水力发电的基本参数 2.1.3 水力发电的过程 2.1.4 水电站的主要参数 2.1.5 水力发电特点
N=9.81QHη (kW)
2.1 水力发电的基本原理及特点
水电站的出力和发电量的计算
2.1 水力发电的基本原理及特点
水电站的出力和发电量的计算
水电站出力（功率） ：
理论出力 Nt 9.81QHg
实际出力 N 9.81QH KQH
能量损失： 1.Hg→H：损失水头△h，据经验，一般为Hg的
2.1百度文库水力发电的基本原理及特点
2.1 水力发电的基本原理
2.1.1 水能的形成 天然河流中，水流经常冲刷河岸，挟带泥沙卵石和
漂浮物；悬崖上直泻而下的瀑布，会把岩石冲成深潭。 种种自然现象表明，水流中蕴藏着一定的能量，称为 “水能”。水流能量的大小，与水体的数量与落差有关， 即形成水能应具备两个条件:流量、落差。 水能（力）资源：以位能、压能和动能的形式存在于水 体中的能量资源。