Designing and Building Mini and Micro Hydro Power Schemes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Sanchez, Teodoro

出品人:

页数:359

译者:

出版时间:

价格:$ 67.74

装帧:

isbn号码:9781853396465

丛书系列:

图书标签:

• 水力发电
• 小型水力发电
• 微型水力发电
• 可再生能源
• 能源工程
• 电气工程
• 设计
• 施工
• 水电站
• 绿色能源

独立水力发电：从零到一的实践指南 导言：拥抱清洁能源的本土化解决方案 在能源转型的大背景下，分布式可再生能源正以前所未有的速度发展。其中，小型和微型水力发电（Mini and Micro Hydro Power）作为一种成熟、可靠且环境友好的能源形式，为偏远地区、农村社区乃至城市边缘的能源独立提供了切实可行的路径。然而，相较于大型水电站的复杂工程，小型水力系统的设计与实施往往更依赖于对当地自然条件的细致观察、对基础工程原理的灵活运用以及对成本效益的精确核算。 本书并非专注于已有的成熟设备或大规模工程的理论探讨，而是聚焦于一种更具实践性和地方适应性的方法论：如何利用现有资源和相对简化的技术，设计、建造并运营一套满足特定能源需求的独立水力发电系统。它旨在为工程师、技术人员、社区发展工作者以及对可持续能源感兴趣的实践者提供一本扎实的操作手册，强调在资源受限的环境下实现能源自给自足的可能性。 第一部分：基础认知与项目可行性评估 在着手任何工程实践之前，对项目潜力的准确评估是至关重要的。本部分将引导读者深入了解水力发电的基本物理原理，并将其转化为可量化的工程参数。 1. 水力资源评估的科学性与在地性 成功的关键在于对水源地的透彻理解。本书将详述如何系统性地测量和记录水流的两个核心要素：流量（Discharge）和水头（Head）。 流量测量技术： 介绍一系列在缺乏昂贵流速仪时的替代性测量方法。包括经典的“截流法”（如堰测法，特别是简易的V型堰或矩形堰在小溪流中的应用），以及基于浮物追踪法的现场校准技巧。重点讨论如何根据季节性变化（雨季、枯水期）建立可靠的流量预测模型，以确保年平均发电量的准确估算。 水头获取与确定： 探讨如何利用基础的土木工程工具（如水准仪、激光水平仪、皮托管或甚至简单的虹吸管原理）精确测量有效落差。解析“总水头”与“有效水头”的区别，以及摩擦损失（沿程损失和局部损失）的估算方法，特别是对于短距离、低流量系统的影响评估。 2. 能源需求分析与负荷匹配 水力系统必须精准地匹配其服务对象的用电需求。本章将教授负荷分析的实践步骤： 用户负荷普查： 如何进行现场调研，记录照明、生活电器、小型农业机械的启动电流和持续运行功率。 峰值与基载负荷： 区分峰值需求（如水泵启动）与夜间基载需求，并据此确定所需发电机组的额定容量和运行特性。 能量平衡计算： 将计算出的水能潜力（kW）与实际需求（kWh/天）进行对比，判断系统是适合并网（即使是微型电网）还是完全独立运行。 3. 经济性与环境影响初步分析 在决定投入建设前，必须进行快速的成本效益分析（Cost-Benefit Analysis）。 初始资本支出（CAPEX）估算： 详细分解管道、土建、机电设备（涡轮机、发电机、控制柜）的成本构成，并强调“就地取材”在降低成本中的作用。 运行与维护（OPEX）： 分析日常维护需求、备件储备和人员培训的成本。 环境与社会影响预判： 强调最小化对水生生态系统的干扰，包括鱼道设计的基础考量（即便对于微型系统也应纳入考虑），以及对下游用水户的承诺。 第二部分：系统设计与关键组件选型 本部分从理论走向实践，聚焦于如何将水能转化为可用的电能，重点是水轮机的选择和水工结构的构建。 4. 水轮机的核心选择原则 水轮机的选择直接决定了系统的效率和经济性，它取决于水头和流量的组合。本书详细解析了三种主要类型在微小系统中的适用性： 冲击式水轮机（Pelton & Turgo）： 当水头高而流量小时的首选。重点讲解喷嘴的设计、导流板的调整对效率的影响，以及如何平衡叶轮的尺寸与制造难度。 反动式水轮机（Francis & Propeller）： 适用于中低水头。对于微型系统，我们将探讨如何通过修改或使用定制的叶片结构来提高其在低流量条件下的表现。 自由水面水轮机（Crossflow/Banki-Michell）： 强调其对泥沙的耐受性、宽泛的流量适应性以及相对简单的制造工艺，是许多农村DIY项目的理想选择。 5. 压力管道系统（Penstock）的设计与铺设 管道是将水能传输到涡轮机的关键“血管”，其设计必须兼顾水头损失和管道的耐压性。 材料选择的权衡： 比较PVC、HDPE和钢管在不同压力等级下的成本、耐用性和安装复杂度。 水锤效应（Water Hammer）的规避： 详细解释快速关断阀门或水轮机闸门可能引发的压力波，并给出使用缓冲罐（Air Vessel）或设置合适的泄压阀的实践方案。 锚固与支撑： 讲解如何利用当地材料（石头、混凝土）构建可靠的管道支墩，以防止管道位移或爆裂。 6. 进水结构与沉砂除污 水体中的杂质是水轮机效率低下的主要原因。 拦污栅（Trash Rack）的设计： 不仅要有效拦截漂浮物，还要便于人工清理。讨论栅条间距与水流速度的关系。 沉砂池与导流渠： 如何设计一个高效的导流结构，引导水流进入压力管道，并确保泥沙在进入管道前沉降。强调维护通道的易用性。 第三部分：电力系统集成与控制 水力系统输出的是可变频率和电压的交流电，必须通过复杂的电气控制才能稳定供电。 7. 发电机选择与耦合 针对低速或可变转速的水轮机，发电机的选择至关重要。 同步机与异步机： 分析在小型系统中，带有变频驱动或功率电子控制的异步机（感应电机作为发电机）的优势与挑战。 机械耦合： 探讨皮带传动、齿轮箱与直驱系统的优劣，以及如何优化转速匹配以使水轮机工作在最佳效率点。 8. 负载控制与电能质量管理 独立水力系统最大的挑战在于如何处理水能与电能需求不匹配时产生的多余功率。 电子负载控制器（ELC）： 详述电子负载控制器的核心工作原理——通过实时调整一个电阻性假负载（如电加热器），来“吸收”超出用户实际需求的电力，从而保持发电机转速恒定和电压稳定。 电池储能系统的集成（可选）： 如果系统需要提供高质量的交流电，讲解如何将水力发电与直流母线连接，并通过逆变器向用户供电，以及电池充放电管理的策略。 9. 运行安全与维护规范 本书最后强调系统的长期可靠性。制定详细的预防性维护时间表，包括对轴承润滑、密封件检查、阀门操作流程的规范化培训，确保偏远地区的运维人员能够独立应对常见故障。 结论：地方能源的自主与韧性 《独立水力发电：从零到一的实践指南》旨在赋予读者将溪流转化为稳定电力的知识和信心。它不是一份理论文献，而是一张通往能源自主的蓝图，其核心价值在于鼓励因地制宜的创新，并构建更加具有环境韧性和社会公平性的地方能源体系。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆