浅析水力发电的现状及相关技术应用

王兴民

摘 要：我国水资源居世界的首位，具有巨大的发展潜能，电力是实现我国现代化生产和发展的必要能源。利用水资源发电会给我国创造出极好的成绩，带来极大的收益。基于此，本文先是对水力发电的现状进行了分析，发现了水力发电的巨大优势，然后对我国水力发电的相关技术进行了研究，最后对我国水力发电的发展趋势进行了阐述，以期在我国电力事业不断进步的背景下，我国水力发电的获得更好的发展。

关键词：水力发电；现状；相关技术；发展趋势

中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）10-0156-02

从我国建国以来，我国水力发电事业得到不断创新与进步，在国人的不断钻研下，我国水力发电已经取得了出色的成绩。随着我国经济的发展，社会生产所需能源的消耗十分巨大，而我国的水资源丰富，目前的利用率仅为13%，我国的水力发电仍具有很大的进步空间，水力发电是将能源的转化与再利用的过程，是急需国人深入研究与探索的课题。

1 我国水力发电的现状

自从改革开放后，二十一世纪以来，我国经济迅速发展，对能源的需求量逐渐上升，而传统的煤炭、天然气的发电形式对环境造成了十分恶劣的影响，国家对于水力发电的研发工作就加快了脚步。水力发电的方式改变了我国电力事业的格局，使得我国发电行业在环保的同时满足了社会生产的需求。此外，我国在开发太阳能、风力、核电、潮汐等其他发电方式的脚步也没有停歇。在近些年我国政府加大水力发电的重视程度，早在2015年我国水力发电的总装机容量就已经达到了3.2亿千瓦，成为了世界第一水电大国。

水力发电的优点显而易见，在我国自然资源丰富的背景下，水力发电得到强大水资源支持。水力发电全过程没有任何污染环境的现象存在，不存在任何污染问题，不会给我们赖以生存的地球造成负担。水力发电的成本相对较低，电储量相对较大，具有极高的回报率。水力发电的动力设备效率很高，设备的使用方便，操作也灵活。水力发电在整体上看，综合社会效益更高。但是水力发电也有一定的局限性和弊端，由于水力发电对地形的限制，受水资源地理位置的限制，储电容量的限制，无法建造过大，并且投入资金高，水力发电站建成后，储电容量无法增加，也会出现破坏生物、自然遗产的现象发生[1]。

2 水力发电相关技术应用

2.1 三维地质建模技术与应用

三维地质建模技术在技术功能上，直接运用测量所得数据点生成三维地形，同时生成等高线地形图，利用地质平面测绘的数据以及地质钻孔的数据，来生成地质的分界面，更加直观的看到地质单元间的空间关系与因果关系，简单快捷的建立三位网络模型，提供齐全通用的数据接口。在模型生成的过程中，用DSI模拟几何特性与物理特性进行，具有自动调整的优点。岩层与结构面的建模是三维地质建模最为核心的部分，地址体内部空间无法被直接看到，所以需要三维地质建模重构出来。三维地质建模技术需要与数值计算结合，才能快捷的建立模型，剖分网格单元，进行工程分析。

水力发电建立工程的三维地质模型能够直观地展示地质结构、地下水、岩性，才能使工程设计、地质人员进行准确的分析，有效的减少盲目施工的风险，降低工程的不必要费用。例如：云南的水电站工程在云南与贵州交界的清水河上，建模的对象是灰岩和白云岩的分布情况、断层情况。三维地质建模能够清晰的看到岩性和断层分界面的关系，才使得工程人员更好的了解当地情况，为设计决策提供参考。

2.2 蜂窝式水力发电技术及其应用

蜂窝式水力发电是一项高效的利用能源供电的系统，可以灵活的组合、可靠的分布式水力发电技术，蜂窝式水力发电技术在节能减排的背景下得到良好的发展空间。蜂窝式水力发电机的形状像蜂窝一样，每一组的发电机都由多个发动机单元组合，每个发电机单元都装着相应的水轮叶片，这些水轮机叶将流动的水中获取能量，能量通过链条叠加在一起，由发电机将叠加的机械能转化成电能，谁的利用率达到75%以上。蜂窝式水电站利用多个小发电机变成大的发电机，在所有发电机里是密合度最高、所需材料最简单，所需空间最大的结构，在很大程度上节省了成本。

蜂窝式发电不会因水流变化导致电负荷变化，是可以满足负荷曲线，实现负荷发电的。以黄河上可以被开发的水能资源为案例，按照蜂窝发电机开发，理论上可以完成20亿的供电。由于用电户相对独立，可以与大电网进行并联运行。一旦发生故障，分布式发电站自身控制特性，将保障用户不受到影响，避免了一些不好的后果，保障了供电可靠性。

2.3 水力发电自动化技术及应用

自动化技术在水力发电的应用直接的提高了工作效率，自动化的应用直接减少了人工的工作，节约了生产时间，降低了人力成本，提高了发电站的工作效率与安全。水力发电站加入自动化技术，对整个发电站进行管理与控制，能够更加快速的发现系统中的问题，能够有效的提高工作效率，降低事故发生的概率。水力发电站通过自动化技术能够有效的产出更多的电能，增加经济收益，也可以更大程度上的利用水资源。同时，自动化技术提高了电能的质量，水电站产生的电能需要进行变压变频，这也是一项精密的工作，自动化技术能够更加精确的进行这一操作，实现高质量电力的生产。

在水力发电厂中，自动化应用在计算机系统的监控功能，以保障发电产的生产效率，计算机监控系统需要具有良好的稳定的人机界面，也要保证计算机的硬件与软件得到保护，在无人值班时自动化可以进行运作。与计算机监控系统并行的水力发电的水轮机调系统自动化是在水轮机调速系统的摆动、甩负荷、接力器开关等试验，随后进行生成实验报告[2]。

2.4 水能气动发电技术及其应用

水能气动发电技术是将水中的能量转化成空气，流动的空气进行发电的工作。由水到气的转换仓是防水不透气的，是由混凝土建造的、坐落在河床之上，设置在气室上游面及下游面的翻门的上檐的最低水位以下，一旦出现漏气，系统的效率会大大降低。在水能气动发电装置的气室内，水流的能量被转化成压缩空气能量，闸或者坝迫使水流从气室流过，压迫空气，流动的空气在厂房内的空气涡轮发电机得到开发。水在气室里的动态是像水流入一条河的水闸，上游的气闸门敞开，下游的气闸门关闭，水在气室上升，压缩了上部空气，另一部分空气通过管子出来，驱动空气涡轮机在水位达到上游的测水池水位，上游侧的门即关闭，下右侧的门打开水流出。这样气室就成了部分真空，空气就又流到气室，这也就是水能气动发电的过程。空气涡轮机最早是含装在一根轴上的反向旋转的两个叶片组，这样的涡轮机即使有一个叶片，也能达到一定的工作效率。

3 我国水力发电的发展趋势

我国水力发电首先应该卡发性能更加完善的发电站，全国的电力公司正在向更好的方向发展，但是更加应该注意建设不产生浪费、合理使用水资源的更加完善的水电站，需要协调各个水电站的储电储能，将开发与可持续同时发展，减少排污量，避免破坏环境。我国需要阶梯性的建设水电基地，发挥西部地区在地理位置的优势，丰富使用水力资源，促進我国电力发展，从而改善我国电力的结构，满足社会生产所需电力，促进平衡能源与优化电力配置。我国的小型水电站数目众多，小型的水电站储电储能量不容小觑，小型水电站不会影响大气污染，也可以使用再生资源，成本使用较低，且容易修建，在技术上也相对成熟，更加适合农村和山区的建设。小型水电站可以采用当地材料，雇佣当地劳动力，降低了建设成本，带动了当地经济。在此同时我国对于水电技术的研发与改造也是重要内容，水力发电技术的研发与改造所需成本小，更加利于自动化水平的提高、电力系统的安全运行、电力系统的可靠性[3]。

4 结语

综上所述，我国水力发电已经得到了良好的发展，目前的运行状况已经相对成熟，但仍需要更多的完善与改进。我国需要在水力发电建设中注意三维地质建模技术、蜂窝式水力发电技术、水力发电自动化技术等技术的使用，提高水电站的电能质量、电能产量，提高供电稳定性、供电可靠性及供电效率，保障我国电力事业的发展。

参考文献

[1]张群.我国水力发电的现状和前景[J].科技风，2016，（08）：104.

[2]喻德辉.螺旋叶片式水力发电装置试验研究与样机开发[D].江苏大学，2017.

[3]郭建辉.自动化技术在水力发电厂的应用[J].电子技术与软件工程，2014，（14）：245.