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术语表 · 水能与海洋能

径流式水电

利用河流天然来水、几乎没有水库调节的水电,出力随来水而不是随需求变化。

径流式(RoR)电站用堰或低坝把水引入进水口,有时经渠道或压力管道获得水头,再在下游放回河道。即使有调节能力,也只够蓄几个小时的水,所以发电量跟着季节性来水走:融雪期和雨季高,枯水期低。

功率遵循通用的水电公式:

P = η ρ g Q H

式中 η 为总效率(大型机组 0.80–0.90),ρ = 1,000 kg/m³,g = 9.81 m/s²,Q 为流量(m³/s),H 为净水头(m)。流量 50 m³/s、水头 20 m、效率 88% 的电站,功率约 8.6 MW。

主要特点:

  • 容量系数:选址好的电站为 40–65%,取决于设计流量在流量历时曲线上的位置
  • 水轮机:低水头大河用轴流转桨式和灯泡贯流式机组,高水头山区引水式电站用混流式或冲击式
  • 实例:莱茵河和多瑙河梯级电站,马代拉河上的 Jirau 和 Santo Antônio(各约 3.5–3.75 GW),阿尔卑斯山和喜马拉雅山的引水式电站

径流式电站避开了水库的大部分影响,比如大面积淹没和甲烷排放;不过引水式电站可能让部分河段断流,需要保证最小生态流量并修建鱼道。由于出力不可调度,径流式水电的表现更像波动性可再生能源,而不像水库式水电。10 MW 以下的微型和小型水电几乎都是径流式。

相关术语

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  • 水头

    水电站进水口水面与水轮机出口或尾水之间的垂直高差,与流量一起决定可用功率。

  • 轴流转桨式水轮机(Kaplan)

    转轮叶片和导叶均可调节的螺旋桨式反击水轮机,适用于约 2–40 m 的低水头和大流量。

  • 混流式水轮机(Francis)

    一种固定叶片的反击式水轮机,水流径向进入、轴向流出;安装量最大的设计,适用于约 30–700 m 的中水头。

  • 冲击式水轮机(Pelton)

    高速射流冲击转轮上双勺形水斗的冲击式水轮机;水头约 250 m 以上时的标准选择。

  • 容量系数

    电厂在一段时间内的实际发电量,与按额定容量满发同样时间的发电量之比。

  • 抽水蓄能

    电价便宜或电力富余时把水抽到上水库,需要用电时放水经水轮机发电的储能方式;全球规模最大的电网储能形式。