流水发电技术的发展现状及趋势

流水发电技术的发展现状及趋势

摘要：介绍了流水发电的基本原理和关键技术，对国内外流水发电的研究进展进行了评述，分析了今后流水发电技术的发展趋势。流水发电作为一种最新的可再生新能源利用技术，具有很好的发展前景。

关键词：流水发电;可再生能源;水轮机

引言

社会发展对能源的需求和环境的保护，是一项长期甚至永久的课题。本世纪以来，人类对常规能源的消费增加了十倍以上，同时矿物能源在燃烧过程中释放了大量烟尘、二氧化硫和其它有害物质，造成大气和环境的严重污染。因此，如何开发和利用清洁环保的可再生资源，将具有十分重要的意义。在众多的可再生能源中开发利用最早的是水能，但传统的各类水电站，几乎都需要建立各种大小水坝，利用水头以形成势能来推动水轮机旋转而发电，更是相对耗能的设备，据统计其耗能约占全国能源消耗总量的23%[1]。长江支流的上游水能资源丰富，拥有中国水电能够利用的大量水利资源，从长远发展情况来看，中国水电开发的未来主要集中在长江上游以及西南地区河流[2]。水流动能是广泛存在于河流和海洋中的可再生清洁能源。流水发电是一种新型的水流动能利用技术，直接利用昼夜流淌的水流冲击水轮机，将水流动能转换为机械能，再通过能量的二次转换形成电能，可解决沿江一带居民家庭、无动力小船以及航标灯等的用电[3]。流水发电于1989年提出[4]在经历了从原理性研究到试验性阶段，如今已经成为一种切实可行的新能源技术，取得了良好的经济效益和环保效益，有很好的发展前景。本文将介绍流水发电技术的基本知识和世界流水发电的发展情况。

1 流水发电技术的基本原理和关键技术

水流动能是一种广泛存在于河流和海洋中的水的能量储存形式，源于河流的上下游落差或是太阳和月球的引力，与波浪能、潮汐能、太阳能和风能一样，属于一种可开发利用的清洁自然能源。将水流动能转变为电能，就需要在河流和海上建立流水发电站。流水发电站不需像传统水电站那样建坝，也不影响航运。流水发电技术适应低流速，能以低速启动并且输出大扭矩，具有运行稳定、可靠、高效的特点，是集船舶与海洋、机械加工、自动控制与电力等工程领域的先进技术于一体的高新科技产品，是当前有待重点研究和开发的新能源技术之一[5]。

传统的用于水库的水力发电机组，水轮机是通过压力差推动叶片转动的。与传统水轮机不同，流水发电水轮机的基本原理是：利用河流、海洋中相对固定流向的水流的冲击力冲击叶轮，使流水发电装置的叶轮旋转，从而驱动发电机发电。能量变换装置多采用将水流动能变换为旋转能的方式。流水发电机组是一种低水头的水轮机，其输出电能的大小取决于流水速度的快慢。

目前流水发电水轮机分为水平轴和垂直轴两类。水平轴水轮机（也称轴流式

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