淺析水力發電的現狀及相關技術應用

王興民

摘 要：我國水資源居世界的首位，具有巨大的發展潛能，電力是實現我國現代化生產和發展的必要能源。利用水資源發電會給我國創造出極好的成績，帶來極大的收益。基于此，本文先是對水力發電的現狀進行了分析，發現了水力發電的巨大優勢，然后對我國水力發電的相關技術進行了研究，最后對我國水力發電的發展趨勢進行了闡述，以期在我國電力事業不斷進步的背景下，我國水力發電的獲得更好的發展。

關鍵詞：水力發電；現狀；相關技術；發展趨勢

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0156-02

從我國建國以來，我國水力發電事業得到不斷創新與進步，在國人的不斷鉆研下，我國水力發電已經取得了出色的成績。隨著我國經濟的發展，社會生產所需能源的消耗十分巨大，而我國的水資源豐富，目前的利用率僅為13%，我國的水力發電仍具有很大的進步空間，水力發電是將能源的轉化與再利用的過程，是急需國人深入研究與探索的課題。

1 我國水力發電的現狀

自從改革開放后，二十一世紀以來，我國經濟迅速發展，對能源的需求量逐漸上升，而傳統的煤炭、天然氣的發電形式對環境造成了十分惡劣的影響，國家對于水力發電的研發工作就加快了腳步。水力發電的方式改變了我國電力事業的格局，使得我國發電行業在環保的同時滿足了社會生產的需求。此外，我國在開發太陽能、風力、核電、潮汐等其他發電方式的腳步也沒有停歇。在近些年我國政府加大水力發電的重視程度，早在2015年我國水力發電的總裝機容量就已經達到了3.2億千瓦，成為了世界第一水電大國。

水力發電的優點顯而易見，在我國自然資源豐富的背景下，水力發電得到強大水資源支持。水力發電全過程沒有任何污染環境的現象存在，不存在任何污染問題，不會給我們賴以生存的地球造成負擔。水力發電的成本相對較低，電儲量相對較大，具有極高的回報率。水力發電的動力設備效率很高，設備的使用方便，操作也靈活。水力發電在整體上看，綜合社會效益更高。但是水力發電也有一定的局限性和弊端，由于水力發電對地形的限制，受水資源地理位置的限制，儲電容量的限制，無法建造過大，并且投入資金高，水力發電站建成后，儲電容量無法增加，也會出現破壞生物、自然遺產的現象發生[1]。

2 水力發電相關技術應用

2.1 三維地質建模技術與應用

三維地質建模技術在技術功能上，直接運用測量所得數據點生成三維地形，同時生成等高線地形圖，利用地質平面測繪的數據以及地質鉆孔的數據，來生成地質的分界面，更加直觀的看到地質單元間的空間關系與因果關系，簡單快捷的建立三位網絡模型，提供齊全通用的數據接口。在模型生成的過程中，用DSI模擬幾何特性與物理特性進行，具有自動調整的優點。巖層與結構面的建模是三維地質建模最為核心的部分，地址體內部空間無法被直接看到，所以需要三維地質建模重構出來。三維地質建模技術需要與數值計算結合，才能快捷的建立模型，剖分網格單元，進行工程分析。

水力發電建立工程的三維地質模型能夠直觀地展示地質結構、地下水、巖性，才能使工程設計、地質人員進行準確的分析，有效的減少盲目施工的風險，降低工程的不必要費用。例如：云南的水電站工程在云南與貴州交界的清水河上，建模的對象是灰巖和白云巖的分布情況、斷層情況。三維地質建模能夠清晰的看到巖性和斷層分界面的關系，才使得工程人員更好的了解當地情況，為設計決策提供參考。

2.2 蜂窩式水力發電技術及其應用

蜂窩式水力發電是一項高效的利用能源供電的系統，可以靈活的組合、可靠的分布式水力發電技術，蜂窩式水力發電技術在節能減排的背景下得到良好的發展空間。蜂窩式水力發電機的形狀像蜂窩一樣，每一組的發電機都由多個發動機單元組合，每個發電機單元都裝著相應的水輪葉片，這些水輪機葉將流動的水中獲取能量，能量通過鏈條疊加在一起，由發電機將疊加的機械能轉化成電能，誰的利用率達到75%以上。蜂窩式水電站利用多個小發電機變成大的發電機，在所有發電機里是密合度最高、所需材料最簡單，所需空間最大的結構，在很大程度上節省了成本。

蜂窩式發電不會因水流變化導致電負荷變化，是可以滿足負荷曲線，實現負荷發電的。以黃河上可以被開發的水能資源為案例，按照蜂窩發電機開發，理論上可以完成20億的供電。由于用電戶相對獨立，可以與大電網進行并聯運行。一旦發生故障，分布式發電站自身控制特性，將保障用戶不受到影響，避免了一些不好的后果，保障了供電可靠性。

2.3 水力發電自動化技術及應用

自動化技術在水力發電的應用直接的提高了工作效率，自動化的應用直接減少了人工的工作，節約了生產時間，降低了人力成本，提高了發電站的工作效率與安全。水力發電站加入自動化技術，對整個發電站進行管理與控制，能夠更加快速的發現系統中的問題，能夠有效的提高工作效率，降低事故發生的概率。水力發電站通過自動化技術能夠有效的產出更多的電能，增加經濟收益，也可以更大程度上的利用水資源。同時，自動化技術提高了電能的質量，水電站產生的電能需要進行變壓變頻，這也是一項精密的工作，自動化技術能夠更加精確的進行這一操作，實現高質量電力的生產。

在水力發電廠中，自動化應用在計算機系統的監控功能，以保障發電產的生產效率，計算機監控系統需要具有良好的穩定的人機界面，也要保證計算機的硬件與軟件得到保護，在無人值班時自動化可以進行運作。與計算機監控系統并行的水力發電的水輪機調系統自動化是在水輪機調速系統的擺動、甩負荷、接力器開關等試驗，隨后進行生成實驗報告[2]。

2.4 水能氣動發電技術及其應用

水能氣動發電技術是將水中的能量轉化成空氣，流動的空氣進行發電的工作。由水到氣的轉換倉是防水不透氣的，是由混凝土建造的、坐落在河床之上，設置在氣室上游面及下游面的翻門的上檐的最低水位以下，一旦出現漏氣，系統的效率會大大降低。在水能氣動發電裝置的氣室內，水流的能量被轉化成壓縮空氣能量，閘或者壩迫使水流從氣室流過，壓迫空氣，流動的空氣在廠房內的空氣渦輪發電機得到開發。水在氣室里的動態是像水流入一條河的水閘，上游的氣閘門敞開，下游的氣閘門關閉，水在氣室上升，壓縮了上部空氣，另一部分空氣通過管子出來，驅動空氣渦輪機在水位達到上游的測水池水位，上游側的門即關閉，下右側的門打開水流出。這樣氣室就成了部分真空，空氣就又流到氣室，這也就是水能氣動發電的過程。空氣渦輪機最早是含裝在一根軸上的反向旋轉的兩個葉片組，這樣的渦輪機即使有一個葉片，也能達到一定的工作效率。

3 我國水力發電的發展趨勢

我國水力發電首先應該卡發性能更加完善的發電站，全國的電力公司正在向更好的方向發展，但是更加應該注意建設不產生浪費、合理使用水資源的更加完善的水電站，需要協調各個水電站的儲電儲能，將開發與可持續同時發展，減少排污量，避免破壞環境。我國需要階梯性的建設水電基地，發揮西部地區在地理位置的優勢，豐富使用水力資源，促進我國電力發展，從而改善我國電力的結構，滿足社會生產所需電力，促進平衡能源與優化電力配置。我國的小型水電站數目眾多，小型的水電站儲電儲能量不容小覷，小型水電站不會影響大氣污染，也可以使用再生資源，成本使用較低，且容易修建，在技術上也相對成熟，更加適合農村和山區的建設。小型水電站可以采用當地材料，雇傭當地勞動力，降低了建設成本，帶動了當地經濟。在此同時我國對于水電技術的研發與改造也是重要內容，水力發電技術的研發與改造所需成本小，更加利于自動化水平的提高、電力系統的安全運行、電力系統的可靠性[3]。

4 結語

綜上所述，我國水力發電已經得到了良好的發展，目前的運行狀況已經相對成熟，但仍需要更多的完善與改進。我國需要在水力發電建設中注意三維地質建模技術、蜂窩式水力發電技術、水力發電自動化技術等技術的使用，提高水電站的電能質量、電能產量，提高供電穩定性、供電可靠性及供電效率，保障我國電力事業的發展。

參考文獻

[1]張群.我國水力發電的現狀和前景[J].科技風，2016，（08）：104.

[2]喻德輝.螺旋葉片式水力發電裝置試驗研究與樣機開發[D].江蘇大學，2017.

[3]郭建輝.自動化技術在水力發電廠的應用[J].電子技術與軟件工程，2014，（14）：245.