水力發電

水資源循環 海洋與地表水份受太陽照射之後蒸發，上昇至大氣層受冷空氣作用形成雲，更低的溫度時凝結成雨滴，雨水降落大地以後，除了一部份被泥土吸收或潛入地層，一部份直接被陽光蒸發及經由植物蒸發之外，其餘的都慢慢集合，匯流入溪澗河川。水力發電以水為介質，發完電之後水回到河川匯流到海洋，重回水資源循環，並無耗損 → 可再生能源 (Renewable energy)。

水力開拓的必要條件是「落差」與「流量」。而落差的形成是在河流上游適當的地方建築一座水壩，攔阻河水以抬高水位，或引水使其順著輸水管路送到下游的水力發電廠取得落差，利用落差改變所產生的動能推動廠內的水輪發電機，把天然的水力轉變成可用的電力。此一過程系將水的位能與動能，藉由水輪機轉變為機械能，推動發電機產生電能。

水力發電公式 水輸出的功率：若總落差的高度為H 公尺，流量為每秒Q 立方公尺的水，功率如用瓩 (kW) 為單位表示時，水輸出的功率就是P ﹦9.8QH ηg ηt ， 式中的η為整體效率。 Q:水的流率(m3/min) H:水壩高度(m) ηg :發電機效率 ηt: 水輪機效率

水力發電與流程 利用水的位能轉為水輪的機械能, 再以機械能推動發電機,而得到電力。如果要建置一座水壩來開發水力能以及進行水力發電，河川水量的供應及水位的高低將決定水壩的經濟價值。水力發電依照裝機容量的大小可分為小型、中型與大型水力發電，近年來為降低對於河川環境的影響，以開發小水力發電為主。

水力發電的種類 慣常水力發電：河川的水經由攔水設施攫取後，經過壓力隧道、壓力鋼管等水路設施送至電廠，當機組須運轉發電時，打開主閥(類似家中水龍頭之功能)，後開啟導翼(實際控制輸出力量的小水門)使水衝擊水輪機，水輪機轉動後帶動發電機旋轉，於發電機加入勵磁後，發電機建立電壓，並於斷路器投入後開始將電力送至電力系統。如果要調整發電機組的出力，可以調整導翼的開度增減水量來達成，發電後的水經由尾水路回到河道，供給下游的用水使用。

抽蓄式發電廠：又稱為揚水式發電廠，與一般水力發電廠的主要不同為必須有兩個相當大的儲水池，一為在上游的前池，一為在下游的後池，後池多係利用尾水路外的河流，構築欄河壩攔堵尾水而形成為一個水庫。抽蓄發電大都利用深夜離峰供電時間所剩餘廉價之電力，把下池的水抽回上池，而於電力系統尖峰供電時間由上池放水發電，成為價值較高之尖峰電力。台灣目前擁有此類發電廠計有明潭發電廠及大觀發電廠共10 部機組。

慣常水力發電 川流式發電廠：依河川的自然流量運轉，當河川流量大於全廠總發電用所需的水量時，多餘的水量無法利用，直接排放到下游去。川流發電廠所利用的落差範圍甚廣，高可達數百公尺，低可為20 公尺以下，視其所在地的地理環境而定。取水口設於水壩側旁，不受水流直接衝擊的地方。取水口與廠房間，有一段相當長的距離，以便取得足夠的落差。水自取水口流入水路而到發電廠，再經水輪機後，流到下游河道去。台灣大多數的水力發電廠屬於此型式。

調整池式發電廠：水量運用的主要情況和川流發電廠相同，只是它的蓄水池較川流式水壩蓄水量大，蓄水量與自然流量充分配合時，可使全廠各機滿載運轉若干小時。河川的自然流量如果超過蓄水池容量，過多水量只好任其溢去。台電公司為要應付負載的尖峰，蓄水量甚為重要。調整池可以調整發電廠用水量與河川自然流量之差值以配合電力系統負載需求。

水庫式發電廠：如果一個水力發電廠的水庫蓄水量很大可以吞沒一季或一年的洪水量，供該發電廠配合電力系統負載需求使用時，稱為水庫式發電廠。水庫發電廠的運轉情況不隨河川的流量而變化，而是視電力系統負載的需要而定，對電力公司而言是深具意義的，可作為尖載電廠(擔任尖載電廠通常必須具備快速的升降負載能力)。水庫的型式不外乎下列兩種，由攔河壩之壩後迴水所造成者，以及利用天然湖泊加以整理後而成者。前者如石門水庫、翡翠水庫和霧社壩。後者則如日月潭。

水力發電的主要設備 引水設備：引水設備包括水壩、取水口、沉砂池，輸管路、隧道、渡槽、前池、壓力鋼管、後池及尾水路等。 水壩：建築在江河適當的位置上，壩身與河流流向垂直。它能攔阻河水，使壩後形成一個大湖，在台灣常見的壩為土石壩，其他種類還有重力壩、拱壩、撐牆壩等。

重力壩：依賴自身重量來保持穩定，通常是用混凝土建造而成，如石門水庫。 拱壩：通常建在狹窄的峽谷中利用拱的作用將力量傳到山壁，因此較薄，台北翡翠水庫即是。 土石壩：用石頭或土壤堆積而成的壩，例如台灣最大的曾文水庫。 撐牆壩：利用混凝土做撐牆，其內填滿土石做為主體的一種壩

水輪機 水輪機：水輪機可分為衝擊型及反擊型兩大類，一般水力發電計劃中，落差與水輪機型式的配合選擇範圍約略是： 衝擊水輪機：300 公尺以上。 反擊水輪機： 2 公尺至500公尺(又叫做中及低落差水輪機)。

渦輪機 將壓力水流轉換為速度水流，以推動水輪機並將水流經由噴嘴噴射在水輪周邊的輪葉, 以推動水輪機發電。一般多用在高水頭,小流量的地方。加強水噴至渦輪葉片的噴出力，以提高渦輪機的轉速，進而提高水力發電量 。

發電機介紹 發電機：發電機是將機械能藉由磁能轉變成電能的機器，水力電廠所使用之發電機與火力及核能電廠使用之發電機最大差異在於轉子之結構，水力發電機組有豎軸及橫軸兩種方式，其轉速較低。火力及核能所使用之發電機組僅有橫軸式，轉速多為每分鐘3600 轉 。 豎軸水輪發電機 橫軸水輪發電機

水庫介紹 石門大壩(滾壓土石壩) 1.壩頂標高:252.1公尺 2.壩高:133公尺 3.壩頂長:360公尺 4.壩頂寬:11公尺 壩底寬:520公尺 5.壩總體積:706萬立方公尺 6.溢洪道(鞍部瀉槽式) 7.堰頂標高：235公尺 8.堰頂長：100公尺 9.弧型閘門(6座)各寬14公尺高10.5公尺 10.最大排洪量：11,400CMS 11.最低排洪水位標高：237.5公尺

石門電廠 1. 為水庫式發電廠，於53年竣工發電。 2. 裝置容量:45,000 kW法蘭西式水力發電機組2台。 3. 年發電量平均約2億1仟7百萬度。

榮華主壩 1.壩型：雙向彎曲變厚拱壩 2.壩高：82公尺 3.壩頂總長度：160公尺 4.溢洪道閘門：10座，各寬11公尺，高3.3公尺 5.最大排洪量：6,073CMS 6.發電進水口控制閘門二座：各寬2.65公尺，高2.5公尺 7.輸水隧道：直徑4公尺，長4731公尺 8.沉砂池：全長50公尺，平均寬17公尺，池深7.5公尺

義興電廠 1.為調整池式發電廠，於72年6月竣工發電。 2.裝置容量: 40,000 KW法蘭西式水力發電機組一台。 3.年發電量平均約 1億8千萬度。

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