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某微型水电站场地可行性评价

Matt Deady,物理学教授,巴德学院物理项目主任

评价一个365体育备用网站点的可行性

要使微水力装置可行,必须满足一定的水流条件.

水力发电厂的发电量取决于三个因素:

功率=(头) × (流量) × (系统效率) .

head 水从进入365体育备用网系统到退出365体育备用网系统所经过的垂直落差是多少.  例如, 也可能是安装该装置的大坝的高度, 或水轮机的输入和输出之间的高差.

可用流量 从水流的总流速开始, 但将受到365体育备用或法律条件的限制,从河流分流多少水,以及受季节变化的水流.

系统效率 表示发电系统中由于水流摩擦等因素造成的损失, 涡轮, 或发电机.  

从流场计算可能的功率是一个直接的物理应用, 并在 一个站点的最大水力 页面.  在不考虑系统效率的情况下,以下是一些产生5kw电力的组合:

Head & 流动组合产量5kW
一个 两个 三个 四个 五个 六个
(米)

0.5

1.0 2.0 5.0

10.0

流(米3/s)

1.02

0.51 0.26 0.10

0.05

 

然而,微型水电系统并没有100%的效率.  的 water loses energy running through the pipes; the interaction with the 涡轮 blades loses more energy; the generator connected to the 涡轮 does not convert all of the energy into electricity.  这种系统的整体效率 一般接近50%, 这意味着上面表格中的人头和流量数字将分别产生2.5千瓦电能.

因为河流的水流在一年的过程中变化很大, 应该对所有季节的可能发电量作出良好的估计,以便对该地点的经济可行性作出现实的评估.  的 国家水资源信息系统 是否有一种资源可以帮助水坝所有者了解其站点流量的季节性和年度变化.

不同类型的微型水轮机更适合不同的流量和水头条件.  粗略而言, 脉冲涡轮需要一个高的头,以给予水射流高速度, 低水头的情况下,更适合反应涡轮.  文中对汽轮机的选型进行了较为详细的讨论 类型的涡轮机 帖子.

从能源使用

试图理清有关能量的数字是非常令人困惑的, 所以让365体育备用网把它放在一个更容易联系的尺度上——一个家庭.  一般的你.S. 家庭消费11,000千瓦时(千瓦时)的电力, 使用的频率在一天内和一年中都是不同的.  因为一年有8760个小时, 一个微型水电厂平均只需要产生1个.平均为一个家庭提供3千瓦的电力.

可以与太阳能做一个有益的比较.  一个屋顶太阳能电池板在阳光充足的情况下可以产生大约300瓦的能量, 所以屋顶上的20块电池板最多能产生6千瓦的电力.  但太阳能电池板上的阳光并不总是最大限度地照射(或者根本不照射), 因此,考虑到每天和季节的变化,太阳能电池板每天获得的有效日照量相当于4到5个小时.  这意味着有效的平均发电量为1.1千瓦,比家庭消费要少一点.

从这个尺度上看,365体育备用网可能是一种合理的能源.


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