在天然河道中，水流夾雜著泥沙從上游流向下游，并經(jīng)常沖刷河床及岸坡，這說(shuō)明水流中潛藏著一定的能量。在天然情況下，這種潛藏的能量，就消耗在沖刷、推移泥沙以及克服摩擦阻力上。如果我們建造一些建筑物，裝置一些必要的設(shè)備，使源源不斷的水流通過(guò)一個(gè)水輪機(jī)，這樣，水輪機(jī)由于受到水流的推動(dòng)作用，如同風(fēng)車一樣，便能不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，水能就轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。當(dāng)水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，便可以發(fā)出電來(lái)，水能就轉(zhuǎn)化為電能，這就是水力發(fā)電的基本原理。水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)就是水力發(fā)電的最基本設(shè)備。有關(guān)水力發(fā)電的小知識(shí)，下面給你簡(jiǎn)單介紹一下。

一、水能和水流功率

在水電站的設(shè)計(jì)中，為了確定電站的規(guī)模，需要知道電站的發(fā)電能力。根據(jù)水力發(fā)電的基本原理不難看出，電站的發(fā)電能力是由水流所能做的功的大小來(lái)決定的。我們把水流在某一段時(shí)間內(nèi)所能做的總功叫做水能，而在單位時(shí)間（秒）內(nèi)所能做的功叫做水流功率。顯然，水流功率愈大，電站的發(fā)電能力也愈大。因此要知道電站的發(fā)電能力，就先要計(jì)算水流功率。河道中水流功率可以這樣來(lái)計(jì)算，假設(shè)在河道的某一段中水面落差為H（米），單位時(shí)間（秒）內(nèi)H通過(guò)河道橫斷面的水量為Q（立方米/秒），那么，水流河段功率就等于水的重量和落差的乘積。很明顯，水面落差越高、流量越大，水流功率也越大。

二、水電站的出力

在一定水頭和流量下，水電站能發(fā)出的電力叫做水電站出力。很明顯，出力大小決定于通過(guò)水輪機(jī)水流功率的大小。在水能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程中，水從上游流到下游沿途要克服河床或建筑物對(duì)水流的阻力，水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和傳動(dòng)設(shè)備等在工作中也要克服許多阻力。而克服阻力，就要做功，水流功率就要有所消耗，這是不可避免的。因此，真正能夠用來(lái)發(fā)電的水流功率要比按公式所求得的數(shù)值小，也就是說(shuō)水電站的出力應(yīng)等于水流功率乘上一個(gè)小于1的系數(shù)。這個(gè)系數(shù)也叫水電站的效率。

水電站效率的具體數(shù)值，與水流經(jīng)過(guò)建筑物以及水輪機(jī)、傳動(dòng)設(shè)備、發(fā)電機(jī)等運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所發(fā)生的能量損失大小有關(guān)，損失越大，效率越低。在小型水電站中，這些損失的總和約占水流功率的2540%，也就是說(shuō)，能發(fā)100千瓦電的水流進(jìn)入水電站，結(jié)果發(fā)電機(jī)只能發(fā)出6075千瓦的電，這樣水電站的效率即相當(dāng)于60~75%。

從前面的介紹可以看出，當(dāng)電站的流量、水面落差一定時(shí)，電站出力大小取決于效率高低。實(shí)踐證明，影響水電站效率的因素除了水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和傳動(dòng)設(shè)備性能以外，其他如建筑物施工和設(shè)備安裝質(zhì)量，運(yùn)行管理好壞，以及水電站設(shè)計(jì)是否正確等等，都是影響水電站效率的因素。當(dāng)然，這些影響因素有些是主要的，有些是次要的，而且在一定條件下，主要的和次要的因素也會(huì)相互轉(zhuǎn)化。

但是，不管什么因素，決定的因素是人不是物，機(jī)器靠人掌握，技術(shù)受思想支配。因此，在水電站的設(shè)計(jì)、施工和設(shè)備選擇中，必須充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)作用，在技術(shù)上要精益求精，盡可能地使水流能量損失減至最小，這對(duì)水面落差本身就比較低的一些水電站來(lái)說(shuō)尤為重要。同時(shí)，還要切實(shí)加強(qiáng)水電站的運(yùn)行管理工作，這樣，才能提高電站效率，充分利用水力資源，使小水電站能發(fā)揮更大的作用。