新能源转换与控制技术小水力发电本科樊(ppt)
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（2）特点 1）小水电环境影响远小于大型水电站； 2）小水电开发灵活，可以分散开发、就地成网、分布供电； 3）小水电可与灌溉、养殖、防洪、航运、旅游等有机结合； 4）小水电站的电力生产规模小，单位装机容量成本较高； 5）小水电站存在着丰枯矛盾。
机械工业出版社
小水电的新技术重点：水轮发电机组的控制 水轮发电机组的控制：频率及功率控制为主 水轮发电机组并网：准同步并网和自同步并网实现自动并网，
其中以准同步并网为主 电网的无功功率补偿：由各种无功功率补偿器完成 计算机监控系统： 小型水电站的自动监测、控制和保护
水电站的现场监控及远程监控 监控与数据采集系统（SCADA系统）可实现 水力发电与调度的完全自动化
开关场
变压器
发电设备
机械工业出版社
输电铁塔
发电机
水
引水管道
水库
坝
水轮机 尾水路
河川
图5-4 常规水力发电流程图
3、抽水蓄能电站的组成
抽水蓄能电站由上池和上池坝、下池和下池坝、引水隧道 、尾水路、发电设备、变压器、开关场及输电设备等组成
开关场
输电铁塔
上
上池
池
坝
变压器
发电设备 发电机
引水管道
下
下池
池
坝
机械工业出版社
水能的大小取决于两个因素：河流中水的流量和水从 多高的地方流下来（水头）
水的流量：指单位时间内水流通过河流（或水工建筑物） 过水断面的体积，一般用立方米/秒（m³/s）和升/秒（L/s） 来表示。
水头：用来表示发电站的发电机到水坝的水平面的高度 （m）。
可利用的水量和一年中不同的流量决定了水力发电站一 年的发电量是不同的。
机械工业出版社
5.1 水力资源与水能的利用
5.1.1 水能与水力资源的特点 1、水能 水能:自然界中的水体在流动过程中产生的能量。 水能包括位能、压能和动能三种形式 广义的水能：河流水能、潮汐水能、波浪能和海洋热能 狭义的水能：河流水能，即河流、湖泊等位于高处的水流 至低处时所具有的位能 全世界技术上可开发的水能资源约15万亿kW•h。
机械工业出版社
5.1.2 水能及水力资源的利用 水能的主要应用是水力发电。
水力发电是利用河流在流经不同高度地形时产生的能 量来发电。当位于高处具有位能的水流至低处冲击水轮 机时，将其中所含有的位能转换成水轮机的动能，再由 水轮机作为原动机推动发电机发电。
因此水力发电在某种意义上讲是水的位能变成机械能， 又变成电能的“转换过程”。
机械工业出版社
图5-1 水电站的大坝
机械工业出版社
图5-2 水电站发电机房
图5-3 水力发电站发电原理示意图
1－挡河大坝 2－打开导管的阀门 3－水轮机的叶轮 4－发电机
机械工业出版社
2、常规水电站的组成
常规水电站利用天然河流、湖泊等水源发电。一般由水库、 水坝、引水隧道、发电设备、开关场和输电设备等组成。
水轮机
河川 尾水路
抽水蓄能发电为 目前实现负载管理、 调节系统用电高峰 和低谷时电量的最 佳方式。
图5-5 抽水蓄能水力发电流程图
机械工业出版社
5.2.3 小水电的特点 1、小水电的定义与特点
（1）定义 小水电是指装机容量50000kW以下水电站及其配套电网
的统称。因此，小水电也包括小小型(容量在101～500kW) 和微型(小于100kW)水电站。
5.2.2 水电站的组成
1、典型水电站的组成ຫໍສະໝຸດ Baidu水力发电一般是通过集中水头，用人工的方式引导水流以
高速度冲击水轮机，带动发电机发电，因此典型的水电站由 以下几部分组成：
1）水工建筑物：包括大坝、引水建筑物和泄水建筑物等。 2）水力发电机组：水轮机、发电机、主轴及控制系统等
组成。 3）厂房：生产发电、输电和生活的建筑。 4）变电所：主要包括变压器、各种开关控制设备等。 5）输电线：输送电到变电站和终端用户的线路。
新能源转换与控制 技术小水力发电本
科樊(ppt)
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
1
（优选）新能源转换与控制技术小水力发电本科 樊
主要内容
5.1 水力资源与水能的利用 5.2 水力发电 5.3 小水力发电机组及工作原理 5.4 小水力发电机组的控制技术 5.5 小水电站的计算机监控与SCADA系统 5.6 小水力发电的经济技术性评价
机械工业出版社
2、水力资源
水能资源，亦称水力资源。
水能资源分三级统计
理论蕴藏量 技术可开发资源
经济可开发资源
根据当前技术、经济水平，可开发资源主要是河川水能 资 源。
机械工业出版社
3、水力资源的特点 １) 水力资源总量较多，但开发利用率低 ２) 水力资源地区分布不均，与经济发展不匹配 ３) 大多数河流年内、年际径流分布不均 ４) 水力资源主要集中于大江大河，有利于集中开发和规 模外送
机械工业出版社
对于小型水电站，水力发电机的出力近似为:
P(6.0~8.0)QH
年发电量的公式为:
E PT
式中 E ——年发电量（kW•h）； P ——平均出力（kW）； T ——年利用小时数（h）
机械工业出版社
5.2 水力发电
5.2.1 水电站的分类
①按照水源的性质――常规水电站和抽水蓄能电站。
机械工业出版社
水力发电机发出的电能称为发电机的出力。
其计算公式为 P9.8Q 1 H
式中 P—发电机的输出功率（kW）； Q—流量（m³/s），单位时间内流过水轮机水的体积； H—水头（m），水轮机做功用的有效水头，为水轮机
进出口断面的总水位差；
η—电厂的效率（包括水轮机和发电机的总效率）；
9.81—流速和水头转换为kW•h的一个常数。
②按水电站集中水头的手段――堤坝式、引水式和混合式水 电站。 ③按水电站利用水头的大小――高水头（70m以上）、 中水头（15～70m）和低水头（低于15m）水电站。
④按水电站装机容量的大小――大型水电站（装机容量在30 万kW或以上）、中型水电站（5-30万kW）和小型水电站 （5万kW以下）。 ⑤按照水库的调节性能――具有调节水量的调节水库水电 站和无水库调节能力的径流式水电站。
机械工业出版社
自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为水能。 水能的重要应用就是水力发电。
水力发电是利用河流、湖泊中的水在流经不同高度地形 时产生的能量来发电，是由水轮发电机组中的水轮机和发电 机实现水的位能向机械能再向电能的二次转换。
水轮发电机组主要由水轮机和发电机组成，水轮机的种 类很多，不同种类的水轮机在小水电中均有应用。水轮发电 机主要是同步发电机。
机械工业出版社
小水电的新技术重点：水轮发电机组的控制 水轮发电机组的控制：频率及功率控制为主 水轮发电机组并网：准同步并网和自同步并网实现自动并网，
其中以准同步并网为主 电网的无功功率补偿：由各种无功功率补偿器完成 计算机监控系统： 小型水电站的自动监测、控制和保护
水电站的现场监控及远程监控 监控与数据采集系统（SCADA系统）可实现 水力发电与调度的完全自动化
开关场
变压器
发电设备
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输电铁塔
发电机
水
引水管道
水库
坝
水轮机 尾水路
河川
图5-4 常规水力发电流程图
3、抽水蓄能电站的组成
抽水蓄能电站由上池和上池坝、下池和下池坝、引水隧道 、尾水路、发电设备、变压器、开关场及输电设备等组成
开关场
输电铁塔
上
上池
池
坝
变压器
发电设备 发电机
引水管道
下
下池
池
坝
机械工业出版社
水能的大小取决于两个因素：河流中水的流量和水从 多高的地方流下来（水头）
水的流量：指单位时间内水流通过河流（或水工建筑物） 过水断面的体积，一般用立方米/秒（m³/s）和升/秒（L/s） 来表示。
水头：用来表示发电站的发电机到水坝的水平面的高度 （m）。
可利用的水量和一年中不同的流量决定了水力发电站一 年的发电量是不同的。
机械工业出版社
5.1 水力资源与水能的利用
5.1.1 水能与水力资源的特点 1、水能 水能:自然界中的水体在流动过程中产生的能量。 水能包括位能、压能和动能三种形式 广义的水能：河流水能、潮汐水能、波浪能和海洋热能 狭义的水能：河流水能，即河流、湖泊等位于高处的水流 至低处时所具有的位能 全世界技术上可开发的水能资源约15万亿kW•h。
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5.1.2 水能及水力资源的利用 水能的主要应用是水力发电。
水力发电是利用河流在流经不同高度地形时产生的能 量来发电。当位于高处具有位能的水流至低处冲击水轮 机时，将其中所含有的位能转换成水轮机的动能，再由 水轮机作为原动机推动发电机发电。
因此水力发电在某种意义上讲是水的位能变成机械能， 又变成电能的“转换过程”。
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图5-1 水电站的大坝
机械工业出版社
图5-2 水电站发电机房
图5-3 水力发电站发电原理示意图
1－挡河大坝 2－打开导管的阀门 3－水轮机的叶轮 4－发电机
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2、常规水电站的组成
常规水电站利用天然河流、湖泊等水源发电。一般由水库、 水坝、引水隧道、发电设备、开关场和输电设备等组成。
水轮机
河川 尾水路
抽水蓄能发电为 目前实现负载管理、 调节系统用电高峰 和低谷时电量的最 佳方式。
图5-5 抽水蓄能水力发电流程图
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5.2.3 小水电的特点 1、小水电的定义与特点
（1）定义 小水电是指装机容量50000kW以下水电站及其配套电网
的统称。因此，小水电也包括小小型(容量在101～500kW) 和微型(小于100kW)水电站。
5.2.2 水电站的组成
1、典型水电站的组成ຫໍສະໝຸດ Baidu水力发电一般是通过集中水头，用人工的方式引导水流以
高速度冲击水轮机，带动发电机发电，因此典型的水电站由 以下几部分组成：
1）水工建筑物：包括大坝、引水建筑物和泄水建筑物等。 2）水力发电机组：水轮机、发电机、主轴及控制系统等
组成。 3）厂房：生产发电、输电和生活的建筑。 4）变电所：主要包括变压器、各种开关控制设备等。 5）输电线：输送电到变电站和终端用户的线路。
新能源转换与控制 技术小水力发电本
科樊(ppt)
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第1章 新能源转换与控制技术导论
1
（优选）新能源转换与控制技术小水力发电本科 樊
主要内容
5.1 水力资源与水能的利用 5.2 水力发电 5.3 小水力发电机组及工作原理 5.4 小水力发电机组的控制技术 5.5 小水电站的计算机监控与SCADA系统 5.6 小水力发电的经济技术性评价
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2、水力资源
水能资源，亦称水力资源。
水能资源分三级统计
理论蕴藏量 技术可开发资源
经济可开发资源
根据当前技术、经济水平，可开发资源主要是河川水能 资 源。
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3、水力资源的特点 １) 水力资源总量较多，但开发利用率低 ２) 水力资源地区分布不均，与经济发展不匹配 ３) 大多数河流年内、年际径流分布不均 ４) 水力资源主要集中于大江大河，有利于集中开发和规 模外送
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对于小型水电站，水力发电机的出力近似为:
P(6.0~8.0)QH
年发电量的公式为:
E PT
式中 E ——年发电量（kW•h）； P ——平均出力（kW）； T ——年利用小时数（h）
机械工业出版社
5.2 水力发电
5.2.1 水电站的分类
①按照水源的性质――常规水电站和抽水蓄能电站。
机械工业出版社
水力发电机发出的电能称为发电机的出力。
其计算公式为 P9.8Q 1 H
式中 P—发电机的输出功率（kW）； Q—流量（m³/s），单位时间内流过水轮机水的体积； H—水头（m），水轮机做功用的有效水头，为水轮机
进出口断面的总水位差；
η—电厂的效率（包括水轮机和发电机的总效率）；
9.81—流速和水头转换为kW•h的一个常数。
②按水电站集中水头的手段――堤坝式、引水式和混合式水 电站。 ③按水电站利用水头的大小――高水头（70m以上）、 中水头（15～70m）和低水头（低于15m）水电站。
④按水电站装机容量的大小――大型水电站（装机容量在30 万kW或以上）、中型水电站（5-30万kW）和小型水电站 （5万kW以下）。 ⑤按照水库的调节性能――具有调节水量的调节水库水电 站和无水库调节能力的径流式水电站。
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自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为水能。 水能的重要应用就是水力发电。
水力发电是利用河流、湖泊中的水在流经不同高度地形 时产生的能量来发电，是由水轮发电机组中的水轮机和发电 机实现水的位能向机械能再向电能的二次转换。
水轮发电机组主要由水轮机和发电机组成，水轮机的种 类很多，不同种类的水轮机在小水电中均有应用。水轮发电 机主要是同步发电机。