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小水力发电技术(水电只是解析) |  |
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小水力发电技术(水电只是解析) | |
《小水力发电技术》可供从事小水力发电系统设计、研究、运行和管理等工作的专业科技人员、技术管理人员及高等院校相关专业师生参考使用。
编者：(日本)小水力利用推进协议会
1 小水力的过去和未来——河川与能源史话
1.1 江户文明的诞生、发展和停滞
1.1.1 江户时代的开发
1.1.2 江户文明的特征和极限
1.1.3 江户时代河川的秩序
1.2 近代化与河川?能源
1.2.1 向化石能源的近代文明进发
1.2.2 战后经济的高度增长
1.3 环境的时代
1.3.1 日本及世界环境问题的明显化
1.3.2 平成河川法的重大修订
1.4 面向21世纪的太阳循环能源文明
1.4.1 循环的太阳能
1.4.2 地表收集的水力能源
1.4.3 21世纪文明的王牌——小水力发电
引用 参考文献
2 水的特性与利用
2.1 水是什么
2.1.1 水的特殊性质
2.1.2 水及水环境与生物
2.2 水的循环和陆地水
2.2.1 水的大循环
2.2.2 水的赋存量和大陆水
2.2.3 循环周期和河川水
2.3 河川和流域
2.3.1 流出和流域
2.3.2 河川和流域的形状
2.3.3 河川流量和流出率
2.4 作为资源的水
2.4.1 水资源量和使用量
2.4.2 用途
2.4.3 水资源的地域性
2.5 水力和人类社会
2.5.1 多样的水力利用
2.5.2 水能的利用
2.5.3 日本的水能利用
2.5.4 世界的水能利用
引用 参考文献
3 水能的特征与原理
3.1 作为能源的性质
3.1.1 可再生能源的生产性
3.1.2 稳定性和长时间运行
3.2 水力的开发潜能
3.2.1 降水量及其潜能
3.2.2 可能开发地点的分类和特征
3.3 水能的原理
3.3.1 水的力量
3.3.2 功率和能量
3.3.3 有效落差
3.3.4 水轮机的功率及发电功率
引用 参考文献
4 水轮机的知识与设计
4.1 水轮机的历史
4.2 水轮机的原理
4.2.1 反击式水轮机的原理
4.2.2 冲击式水轮机的原理
4.2.3 有效落差
4.3 水轮机的分类和特性
4.3.1 水轮机的分类
4.3.2 水轮机的特性
4.4 水轮机的设计和制造
4.4.1 水力设计
4.4.2 结构设计
4.4.3 水轮机的制造
引用 参考文献
5 水力发电机与输配电
5.1 水轮机的旋转速度与控制
5.1.1 合适的旋转速度
5.1.2 旋转控制和负荷遮断
5.2 水轮机的附属装置
5.2.1 进水阀
5.2.2 动力传递装置
5.3 发电机
5.3.1 同步发电机
5.3.2 感应发电机
5.3.3 其他发电机
5.4 水轮发电机组的控制
5.4.1 自动运行控制
5.4.2 调整控制
5.5 输配电?并网
5.5.1 运用形式
5.5.2 系统并网技术要件手册
引用 参考文献
6 开发地点与土木设备
6.1 发电方式的概述
6.1.1 引水式发电方式
6.1.2 直接安装式发电方式
6.1.3 减压设备替代式发电方式
6.1.4 其他发电方式
6.2 开发地点
6.2.1 水的利用形态和地点发掘
6.2.2 地点选定与布局
6.3 土木设备
6.3.1 取水设备
6.3.2 导水设备
6.3.3 发电站
6.3.4 放水设备
引用 参考文献
7 小水力发电的计划与评价
8 法律·制度和社会体系
9 小水力发电流程
10 各种各样的小水力发电
对于我们的生活而言，像“水”这样既非常重要又理所当然地被使用的物质并不多。“水”是包括人类在内的所有生物不可或缺的物质。因此可以说，如果没有“水”，地球的生态系既不可能形成更不可能存续。由细胞核和细胞质构成的生命的重要组成部分??原生质是由蛋白质、糖类、脂肪、核酸、无机盐等溶解在水中形成的。原生质中进行的所有化学反应都是溶解于水中的活化酶反应。食物消化的水解作用，“水”也是必不可少的，营养物质、氧气、二氧化碳只有溶解水中以后才能被输送。正因为如此，人每日需要摄取两升以上的“水”才能维持生存。根据此理由有人推断没有食物人可以活一个月左右，而没有“水”只能活一个星期，最多也就是十天。此外，“水”还是支撑地球生态系的有机物生产的光合作用的原料。
另一方面，“水”在诸如做饭、洗衣、去污、洗浴、农业、园艺、空调、发电、防火等日常生活中用途极为广泛，从自来水到下水道、从河川上游到下游不间断地流淌着。从高到低流动的水流，还创造出了我们所见到的地表景观。流动的河水冲蚀着岩石、土壤，泥沙顺河而下，最后被沉积到湖泊和海洋中。“水”就这样源源不断地从山上流经河川汇入海洋。在雨水充足的日本，在生活中通过看到暴雨使河水上涨、缺雨河水水位下降的现象，人们不仅知道了河水源于降雨，还知道了雨水是从云中降下来，而云又是由海洋和陆地上的水蒸发而形成的。
如此不问断地蒸发、降雨、流动这样的水的运动，与光合作用的固碳造氧、生物体呼吸消耗氧气释放二氧化碳、有机物分解等碳素循环一起构成了支撑地球生态系物质循环（生物地球化学物质循环）的重要组成部分，我们称之为“水循环”。“水循环”的动力来自能够使海洋和陆地水蒸发的太阳能。因此，只要地球围绕作为能量来源的太阳转，“水循环”就永远不会间断。
近年来，随着科学的发展，像石油、矿藏等地球经过亿万年积累起来的资源被大量消耗，给地球带来了巨大的负面影响，这一状况越来越明显地被证实。从现有资源的消耗、废弃系统向可再生资源利用系统转变的重要性也越来越得到了整个社会的广泛共识。就像永不间断地维持着生命体系延续的“水循环”那样，可再生资源的利用就是以太阳能为源头的与“生物地球化学物质循环”相关资源的有效利用。
插图：
1 小水力的过去和未来——河川与能源史话
21世纪初，化石能源的枯竭，表现为原油价格的不断攀升。现今，人类到了必须认真思考未来社会能源问题的时候了。为什么这么说呢?因为能源的存续和我们人类文明的存续有着密切的关系。
在支撑我们文明的基层结构（Infrastructure）当中，如果硬要举出三个的话，恐怕会是“安全”，“粮食”和“能源”，因为这三个当中无论缺少哪一个，人类文明都将崩溃，这是世界诸文明所共通的。
然而，支撑日本发展的三个主要因素都和河川有着密切的关系，为此关注日本
的河川，就能准确地看到日本的发展过程。
关注日本河川，就要知道从过去到现在的河川的历史。本章，将把河川发展放
到日本近现代史的长河中，来阐述河川与能源的关系。
日本的近代文明源于明治时期，明治时期的近代化萌芽始于江户时期。江户时期从社会制度到农业、工业、商业、教育、文化等都成为明治时期近代化的基础与原型。
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