可再生能源概论左然第七章 小水电和潮汐能PPT.pptx

第七章 小水电和潮汐能水力发电是一种最经济的能源，是一种永不枯竭的能源。水电的利用早已受到人们的重视。但人们也逐渐意识到大中型水电站对环境的很多负面影响。 中国拥有的水力资源居世界首位 ，但只开发利用了一小部分。小水电站，潮汐能水电站，抽水蓄能水电站其原理都是利用天然水位落差的势能这一可再生能源，有利于保护和改善环境。7.1水力发电基本原理根据物体从高处落下可以作功，产生一定的能量这个道理，河水从高处落下，同样产生能量。水流通过水轮机把水的能量转化为机械能，带动发电机把机械能转化为电能，这就是水力发电。 水电站示意图1.水库 2.压力水管 3.水电站厂房 4.水轮发电机组 5.尾水渠道水力发电机组在某一时刻输出的电功率，称为出力，它取决于所利用的水头和流量。出力的计算，通常以千瓦表示。实际出力的计算公式为：式中：P—水力发电机组的实际出力 ， Q—水电站水轮机组的过水流量， H—水电站上，下游的水位差，称为水电站的水头，m —水头损失，m —作用于水轮机的净水头，m —机组总效率，包括水轮机、发电机和传动设备的效率等 图7-3 坝后式水电站 2．引水式水电站 引水式水电站:在山区河道上修建水电站时，由于河流陡峻、水流湍急，有些地方还有较大的跌水和河湾，往往经济地建一引水低坝或闸，采用引水渠道来集中河段的自然落差，形成电站水头。图7-4 引水式水电站 3．混合式水电站 混合式水电站其落差是由拦河坝抬高水头和引水集中落差两方面获得，具有堤坝式水电站和引水式水电站的特点。图7-5 混合式水电站 7.2.2 常见的几种建站型式利用天然瀑布。 利用灌溉渠道上下游水位的落差修建水电站。 利用河流急滩或天然跌水修建水电站。利用河流的弯道修建水电站。 跨河引水发电。 利用高山湖泊发电。 7.3 水电站水工建筑物 水电站的水工建筑物包括拦河坝、闸、引水渠道、压力前池、压力水管及厂房、尾水渠道等。7.3.1 厂房 厂房是水电站的关键，需考虑水电站枢纽布置、水头、流量、进水方式、机组型号、台数和传动方式、地形、地质和水文条件等。 根据水轮机型号，小水电站厂房布置分为 ：卧轴冲击式水轮机厂房。适用于高水头、小流量的引水式或混合式水电站。水流经过压力水管进入水轮机。卧轴混流式水轮机厂房。适用于中水头引水式、坝后式或混合式水电站。 轴流定桨式水轮机厂房。适用于低水头引水式电站。 立轮混流式水轮机厂房。适用于中水头水电站。 。 贯流式水轮发电机厂房。适用于低水头、大流量河床式水电站。图7-6 水斗式（或冲击式）水轮机的厂房布置7.3.2 厂房外的建筑物拦河坝引水口及进水闸引水渠道（隧洞、渠道、管道）前池压力水管 其它建筑物 7.4 水轮机的工作参数及类型7.4.1 水轮机的基本工作参数 水轮机的工作参数是表明水轮机的性能和特点的一些数据，主要有水头、流量、出力、效率、转速等。 水头 工作水头:是指水轮机进口与出口断面处的水流总比能差，即进、出口两个断面单位重量液体的机械能之差。 常遇到的水轮机工作水头有： 最大水头—是由水轮机转轮性能所决定的，允许水轮机运行的最高工作水头 。 最小水头—是由水轮机转轮性能所决定的，能保证水轮机安全、稳定运行的最小工作水头。 设计水头—是水轮机按额定转速运行时，保证水轮机发出额定出力所必需的最低水头。流量 单位时间内通过水轮机的水量称为流量，它从水量的角度反映了水轮机利用水流能量的能力。 工作水头和流量是水力发电的两要素，没有水头和流量，就没有水力发电。出力 出力：在单位时间内，水轮机主轴输出的功（功率），一般用表示P。 铬牌出力：水轮机的额定出力，即，是在设计水头、设计流量和额定转速下，水轮机主轴所输出的功率。 计算公式为： 式中 ：—水轮机的效率。 效率 水轮机轴输出的功率与输入水轮机的水流功率之比，用表示。 水轮机将水能转换为机械能的过程中有三种损失： 容积损失：进入水轮机的流量有一小部分从旋转与固定部件之间的间隙漏掉了。 水力损失：水流在水轮机内流动过程中因沿程摩擦、旋涡、脱流等引起的损失。 机械损失：在轴承、轴封上的机械摩擦引起的损失。 水轮机效率的高低，反映出水轮机性能的好坏，同时也是水轮机的设计水平与制造质量的重要指标之一。水轮机的效率一般在80%，最高效率可达到94%。转速 额定转速：水轮机在一定水头下，其转轮直径有一个效率最高的转速，通常以这个转速来选配发电机的转速。 飞逸转速 ：指当水轮机丢弃全部负荷，而调速系统又失灵时，机组所能达到的最大转速。7.4.2 水轮机的类型 按水流对水轮机转轮作用方式分：反击式水轮机 冲击式水轮机 根据在转轮区域内水流方向的特征，反击式水轮机可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式等不同型式。 根据射流的冲击特