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水力發電是通過由水的運動驅動的發電機產生的電力。水力發電廠通常由大壩組成，這些大壩用來阻擋河流的水，形成水庫，或收集被推入大壩的水。當水排空時，塊後的壓力將排水管送至渦輪．這將渦輪這反過來又驅動了產生水力發電的發電機。水力發電廠有很多類型，我們稍後會講到。
雖然對傳統資源和其他資源，如煤、石油、天然氣等的依賴給地球帶來了壓力，但我們卻靠破壞環境和汙染空氣為生。為了從這些化石燃料中獲取能量，它們必須被燃燒。當燃燒時，它們會釋放溫室氣體，如N2O, CH4,有限公司2，和H2O.溫室氣體釋放和吸收輻射。
在提到的溫室氣體中，二氧化碳是最普遍的。它構成了溫室氣體總量的80%以上。二氧化碳含量增加的問題在於它會吸收並釋放出紅外輻射。這導致地球表麵和最接近表麵的大氣層溫度上升，導致許多潛在的問題。
隨著地球溫度的升高，冰蓋開始融化，向海洋釋放大量的水，導致海平麵上升。其後果是生活在海平麵以下地區的數百萬人流離失所。在當前的環境狀況下，對可再生能源的需求開始增長。如果能源的來源是無限的，那麼它就被認為是可再生的。
解釋:
2015年，水電發電占全球電力的16.6%，占所有可再生能源的70%。在未來的25年裏，它預計將以每年3.1%左右的速度增長。
水力發電成本相對較低，是一種廉價的可再生電力資源。與煤或天然氣發電廠相比，水力發電廠不耗水。超過10兆瓦的水電站的典型能源成本是每千瓦時3-5美分。在水壩和水庫的幫助下，這也是一個彈性源。水力發電廠產生的能量上升和下降非常快(隻有幾秒鍾)，以適應波動的能源需求。該項目在建設水電站時不會產生任何直接廢物。
曆史上，水力發電被用於農作物灌溉、碾磨和抽水。但是在19世紀th世紀後，它的應用擴展到當時小規模的發電。
因為水力發電廠隻需要水的垂直運動。選擇水力發電而不是其他可再生能源的原因是，與其他能源相比，水力發電每年的使用量非常大。不同統計數據顯示，2017年水電能耗為4065TWh(太瓦時)，而其他可再生能源的累計能耗約為2200TWh。此外，如果我們將水力發電的使用與傳統生物燃料(化石燃料)的使用進行比較，我們可以發現，水力發電本身就有可能取代整個生物燃料作為一種可再生能源。
水電廠汽輪機類型
主要有三個方麵水輪機的種類:反應渦輪機，重力渦輪機，和脈衝發電機．的類型的渦輪機對於水電廠來說，要根據水頭和流量的要求以及其他一些因素如成本、效率和成本等進行選擇渦輪渦輪機的選擇涉及到深度。
1)衝動式汽輪機
脈衝發電機通常使用水的速度穿過流道，在大氣壓力下釋放它。水打到走廊裏的每個桶裏。下麵的渦輪不是吸進去的。水打在轉子上，然後從渦輪住宅基地。脈衝發電機一般適用於低流量和高揚程的應用。
衝動式汽輪機有三種主要類型:橫流式的渦輪,Turgo,水鬥式輪渦輪．
我)錯流渦輪
的錯流渦輪是圓柱形的，並使用一個矩形截麵的拉長噴嘴，指向一個圓柱形流道的彎曲葉片。錯流渦輪類似於“籠鼓風機”。錯流渦輪把水推過葉片兩次。第一步是水從外麵流進來，第二步是從裏麵流出去。渦輪入口導葉直接將氣流導向走廊的有限部分。錯流渦輪流量高，水頭比水鬥式輪發電機．
(二)水鬥式渦輪機
水鬥式輪發電機安裝一個或多個自由噴嘴，將水排入擴展的空間，並擊中流道的樞紐。這些渦輪機不需要進氣歧管。所以，這裏的流動路徑渦輪機必須位於極端尾水之上，以便在大氣壓力下操作。
的部分水鬥式輪渦輪下麵給出。
- 跑步者
- 桶
- 製動噴嘴
- 噴嘴和流量調節裝置
- 套管
3) Turgo渦輪機
Turgo渦輪機類似於水鬥式渦輪機，但噴嘴與流道水平有一定角度(通常為20°至25°)。在這些渦輪機，水的一側進入走廊，另一側流出。因此，流量不受幹擾向內水射流的廢水的限製水鬥式輪渦輪具有相同的功能)。
渦輪特性
- 它的設計緊湊。
- 健康的設計和裝配
- 設計為名義保護
- 可提供單噴、雙噴或三噴配置
- 固定，可變手動或全自動流量設置
- 可根據客戶要求選用不同的材料製作。
- 每個渦輪機有10兆瓦的輸出。
2)反動式汽輪機
反動式汽輪機是最著名的水力發電機組類型。反應發電機通過流水和壓力的相互作用發電。將水流路徑直接放入流經葉片的水中，而不是一次打一次。相比脈衝發電機在美國，反作用力渦輪通常用於高壓水頭和高流量位置。所有類型的反應發電機在水流路徑下麵有一個擴散器，稱為“導流管(或導流管)”，水通過它排出。由於分流管減慢了氣流的流速，在流道下方產生了吸力，增加了有效高度。
相對效率
一個渦輪以特定的速度運行產生一定的流量。如果河水流量不足以滿足這一需要，則采用渦輪將開始流失，其性能將迅速下降。然後你必須關閉它或改變它的內部形狀。這個過程被稱為調節。調節渦輪可以通過移動其進口影響葉片或葉輪葉片來增加或減少其進口流量。不同的渦輪機吸收較少的流量，不可避免地導致效率較低。因此，比較時一個關鍵因素不同渦輪機類型是它們在設計點的相對效率和減少流量的效率。例如,卡普蘭而且水鬥式渦輪機即使它們在水力發電廠的設計流量以下運行，也要保持高效率。相比之下,錯流渦輪而且弗朗西斯渦輪機當工作在正常流量的一半以下時效率較低。
水力發電的優點
1)靈活性:
這種能源是一種靈活的電力來源。它可以通過水力發電廠非常迅速地提高和降低，以滿足不斷變化的能源需求。在水力發電廠，渦輪機隻有幾分鍾的時間啟動。從冷啟動到充滿電需要60-90秒。這比蒸汽發電廠或燃氣輪機要短得多。即使有多餘的發電量，也能迅速減少發電量。因此，除了排空流域或滿足下遊需求外，水電站有限的發電能力一般不用於生產基礎電力。
2)低成本:
Th帶水庫的傳統水力大壩的主要好處是將水儲存為高質量的清潔能源，以較低的成本供以後運輸。10兆瓦以上的水電站平均電價為3 ~ 5美分/千瓦時。如果用水力發電作為電流峰值來遇到要求，它比基礎電力比間歇電力更有價值。
水電站的經濟壽命很長，有的電廠50年到100年以後還可以使用。由於係統自動化，操作人工成本低，正常運行時現場人員較少。
如果大壩多次使用，以相對較低的建設成本增加一座水力發電廠，可以成為抵消大壩運營成本的有用收入來源。然而，有數據表明，大多數國家在沒有足夠的風險管理措施的情況下，大型大壩的建設成本過高，建設時間過長，導致風險的調整。這說明你以後無法盈利。
3)工業應用的適用性:
雖然許多水電項目向公共網絡供電，但也有一些項目為某些工業公司服務。例如，一個特殊的水電項目通常正在建設，以提供鋁電解廠所需的大量電力。二戰期間，在大庫裏大壩被允許向美國公民提供灌溉和能源(除鋁動力外)之前，為位於華盛頓州貝靈漢的美國鋁業公司提供飛機支持。我決定這麼做。在蘇裏南，布羅科池塘水庫的建設是為了促進美國鋁業公司。新西蘭Manapouri發電廠的設計目的是為Tiwai Point的鋁鑄造廠提供動力。
4)減少二氧化碳排放:
水力發電廠不消耗燃料，因此不會產生二氧化碳。在項目建設過程中首次產生二氧化碳。水庫每年都會排放一些甲烷，但水電排放的溫室氣體的生命周期通常是最低的。2011年，水力發電比同樣產量的化石燃料減少了30億噸二氧化碳。其次是風能。核能是第三，太陽能是第四。水力發電對溫室氣體的影響很小，尤其是在溫帶氣候地區。溫室氣體排放的影響可以在熱帶地區觀察到，因為熱帶地區的發電廠和水庫產生的甲烷比熱帶地區多。
這些發電廠的溫室氣體排放量比太陽能發電廠和其他必須使用化石燃料的發電廠低。與其他非化石燃料一樣，水力發電廠不排放氮氧化物、二氧化硫或其他顆粒。
5)安全:
水力發電比其他化石燃料和核能更安全。不含燃料(除水外)。
水力發電的缺點
1)生態係統破壞和土地流失
與傳統水力發電廠相連的大型水庫可能會淹沒大壩上遊的大片地區，破壞生物代價高昂但有用的低地、草原、沼澤和山穀森林。大壩的建設通常涉及到人和野生動物的流動。但是大壩會阻礙河流的流動，破壞當地的生態係統。水庫造成的周邊棲息地的破碎化往往使土地的流失更加嚴重。
水電項目可能會在電廠前後破壞水生生態係統。水力發電改變了下遊河流的環境。從渦輪機中流出的水通常不含懸浮沉澱物，這些沉澱物會造成更好的侵蝕和河岸損失。渦輪門常臨時開啟，觀察迅速。
2)蒸發失水:
美國國家可再生能源研究所2011年的一項調查發現，美國的水力發電廠每兆瓦時(兆瓦時(1,425至18,000美國加侖))能產生5.39至68.14立方米的水力發電。平均為17.00米3./ MWh(4,491美國加侖/ MWh)。因此，超過損失的發電技術采用冷卻塔，包括太陽能在3.27米3.在2.98立方米/ CSP罐兆瓦時(786加侖/兆瓦時)。如果水庫多次使用(供水、娛樂、防洪等)，所有水庫的蒸發都是由於水力發電。
3)淤積和流量不足:
當水流時，它可以將比自身更重的顆粒輸送到下遊。這對大壩和後續的發電廠，尤其是河流和筒倉盆地都有不利影響。淤泥填滿了水庫，降低了水庫控製洪水的能力。它對大壩上遊部分施加水平壓力。在洪水期間，一些沉積物可能被沙子填滿，變得無法使用，或變得平坦。
河流流量的變化與大壩產生的能量有關。低的河流流量減少了水庫中活水的數量和可用於水力發電的水量。由於河流流量減少，嚴重依賴水力發電的地區可能會麵臨能源短缺。
氣候變化會增加交通擁堵的風險。對美國科羅拉多河的一項研究表明，適度的氣候變化可以使河流的排水減少40%。例如，氣溫上升2攝氏度可以減少10%的降水)。巴西高度依賴水力發電，尤其容易受到影響。在世紀之交，氣溫上升、水量減少和降雨條件的變化可能使總能源生產每年減少7%。
4)甲烷排放:
在熱帶地區發現的積極影響較低，因為它觀察到熱帶發電廠的沉積物產生大量的甲烷。這是因為洪水地區的植物物質在厭氧環境中分解，形成甲烷(溫室氣體)。世界水壩委員會報告說，這個水庫的容量大於發電能力。在水庫中，直到溫室儲存了水，周圍的森林才被清除。儲層的氣體排放量可能高於常規儲層。
在加拿大和北歐的水庫，溫室氣體排放通常隻占化石燃料傳統發電量的2%到8%。一種新的水下森林砍伐方式可以減輕森林衰敗的後果。
5)重新定位:
對於水電站來說，大壩需要一個地方，居住在規劃庫區的居民需要搬遷。2000年，世界水壩委員會估計，全世界有4億到8000萬人從大壩撤離。
水力發電廠類型
目前有幾種可再生能源在使用，如水電、太陽能熱、太陽能電、風能、波浪、熱泵等。盡管可再生能源的數量如此之多，選擇使用哪種能源和使用可再生能源一樣是一個大的話題。在選擇可再生能源類型時，必須考慮幾個因素，包括環境影響、成本、效率和能源來源。
實際上，水力發電和燃煤發電的方式是一樣的。在相互作用的情況下，一個能源消耗旋轉一個螺旋槳形狀的部件，稱為渦輪機。的渦輪旋轉發電機的電軸。燃煤的水力發電廠用蒸汽使水輪機旋轉渦輪葉片。水力發電廠用廢水驅動渦輪機。
水力發電是一種可再生能源的方法，約占世界電能的六分之一。汙染比蒸汽機少。在一些國家，如魁北克和挪威，通過這種方式獲得了最大的電力。
水壩在水箱中儲存了大量的水。進水口在大壩底部附近。重力將水通過壓力管道推入大壩。在壓力線的末端，渦輪機的螺旋槳轉動並釋放水。渦輪軸轉動，發電機產生電能。電源線連接到一個發電機，為你和我的家提供電力。水繼續流過發動機，穿過螺旋槳，流入大壩旁邊的河流。
為了全麵了解水力發電操作，必須考慮幾種能源類型的轉移。水力發電廠主要有三種類型;蓄水、抽水蓄能和河流徑流。
1)蓄能型水力發電廠
在三種水力發電廠類型中，最常用的水力發電類型是蓄水池。該係統利用水壩將河流中的水儲存在水庫中。在這個水力發電廠的運行過程中，水從水庫釋放到管道。水撞擊渦輪迫使它旋轉。渦輪機與發電機相連。發電機靠渦輪軸的運動而運轉。從發電機(位於發電廠)產生的電力，然後通過輸電線和電網轉移到當地社區。著名的蓄能式水力發電廠包括胡佛大壩(美國科羅拉多河)和三峽大壩(中國長江)。
渦輪機不隻是放置在河中央或大壩上。所以,渦輪很容易可以旋轉。原因是河水流動沒有足夠的能量(包括動能和勢能)來旋轉渦輪機足夠快，所以沒有足夠的能量傳輸到發電機。因此，在一個蓄水係統中，在高水庫的水位和低水庫的水位之間具有垂直高度差的水頭。這使得水向下流入渦輪更大的動能和勢能。由於高度的變化和渦輪旋轉速度的增加。這種增加的能量輸入為發電機提供了更大的能量輸出。因此，水力發電量更高。
2)抽水蓄能水電站
抽水蓄能壩是蓄能和徑流兩種水力發電係統的延伸。與其他類型的水力發電廠相比，它們的發電量通常要小得多。
抽水蓄能就是簡單地增加一種抽水的方法。在這種情況下，從下層蓄水池排出的水會回流到上層蓄水池，以便在電力需求較高的時候再次使用。在非高峰時期，植物會改變方向渦輪機這樣，當電力需求較高時，從下層水塘排出的水就可以被抽回管道進入上層水塘再用。
(三)河道(引水)水電站
徑流式水力發電廠係統是一種著名的水力發電方式。這是一個用自然水流率來轉動的係統渦輪機．這些渦輪機連接產生水力發電的發電機。它們缺乏傳統植物的勢能，因為它們沒有高度的大幅度下降。對於要建造的導流裝置，需要恒定的流量。沒有了水庫，水有時會通過水頭的減小來輸送。導流的水通過一個管道流過一個發電房，在那裏水流轉動一個與蓄能廠相同的渦輪機。這渦輪向發電機輸送機械能，發電機將機械能轉化為電能。像以前一樣，這種能量通過電力線傳輸到需要它的地方。
水電廠效率
到目前為止，水力發電是最有效的大規模發電方法。能量流可以收斂並保持在控製之下。轉化過程吸收K.E，並將其直接轉化為電能。沒有無效的熱力學中間過程或熱損失，或化學物質。為了從流動的水中提取100%的動能，必須停止流動，這樣整體效率永遠不會達到100%。
水力發電利用河流中的電力，目前提供了全球17.5%的電力(挪威99%，瑞典40%，瑞士55%，加拿大57%，美國7%)。除一些國家外，水力發電通常用於峰值負荷需求，因為它易於停止和啟動。在工業化國家，這不是未來的主要選擇。這些國家大多數已經發展起來，因為它們有可以利用重力的重要地點，或者由於其他原因(例如環境因素)無法使用。2030年的增長預計主要在中國和拉丁美洲。
水力發電的未來
- (無儲水-無水塘)(河)
- 更多以灌溉為基礎的發電站的擴建。
結論:
水力發電是最便宜的電力形式。它在世界各地日益增加。水力發電廠的轉換效率主要取決於所使用的渦輪機的類型。對於大型機構，轉換效率可達95%。小於5mw的小型發電廠的效率在80% - 85%之間。然而，從低流速中很難獲得能量。
水力發電是最便宜的電力形式，應該廣泛應用