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水力發電(Hydroelectric Power)是運用水的勢能(Potential Energy)和動能(Kinetic Energy)轉換成電能來發電的方式,是目前人類社會應用最廣泛的可再生能源。以水力發電的工廠稱為水力發電廠,簡稱水電廠,又稱水電站。在2006年,全球水力發電廠的裝機容量逹七千七百七十億瓦 (777GWe),向全球提供約二萬九千九百八十億度(2998TWh) 電力,相當於生產了全球20%的電力[1]。在可再生能源所供應的電力當中,水力發電佔有率逹88%[2]。 一‧ 原理水的落差在重力作用下形成動能,從河流或水庫等高位水源處向低位處引水,利用水的壓力或者流速衝擊水輪機,使之旋轉,從而將水能轉化為機械能,然後再由水輪機帶動發電機旋轉,切割磁力線產生交流電。而低位水通過吸收陽光進行水循環分佈在地球各處,從而回復高位水源。 二‧ 水電與其他發電方法之比較水力發電在目前來說,是唯一技術已發展成熟、可以大規模開發的清潔可再生能源。此外,水電每度電的發電成本顯然較目前廣泛應用的火電、核電、太陽能、風能低[3],幾乎所有巳發展國家在面對溫室氣體過度排放的威脅時,都優先考慮發展水電。在電力工業角度來說,水電是調節性最好的電源之一。由於只需一開閘門就立刻可以發電,水電通常在電網中扮演重要角色,以承擔調峰、調頻、事故備用等重要功能。而普通的燃煤的火電,就必須讓煤充份燃燒,產生足夠水蒸氣後,才可開始發電。在調節性能這一點上,能夠與水電媲美的只有石油及天然氣發電。相比之下,火力發電(包括燃煤發電、石油及天然氣發電)被指是過度排放溫室氣體二氧化碳的元兇,因此京都議定書對各個發達國家規定了指標,限制二氧化碳排放,在可預期將來,火電所佔發電比例會逐漸減少。至於太陽能及風能,由於存在發電成本過高,供電不穩定和技術未趨成熟等因素,因此到現在還未能滿足大規模電網的需要。儘管太陽能和風能在未來前景遠大,但現時並未能取代火電和水電的地位,而且在已發展國家中,太陽能及風能在清潔能源中所佔的比例不到百分之二十。地熱能由於選址受限制,加上技術要求高,需要應用抗腐蝕的管線,以及成本昂貴的深度鑽孔技術等,雖然被認為是可再生能源,但卻因投資成本大的關係,未能大規模應用。核能亦是可大規模應用的能源,有效減低溫室氣體的排放,而且發電成本少於火電,但是核能的安全性一直受到質疑,2011年3月的日本福島核電廠事故,更令反核聲音進一步加大。2002年在南非約翰內斯堡舉行的聯合國可持續發展委員會的高峰會議,根據該調查報告和非洲國家的強烈要求,通過激烈的辯論,會議最終明確表明大型水電站應該與小水電一樣,享有清潔的可再生能源的地位[4][5]。同時為了減少全球溫室氣體的排放,會議還制訂了計劃書、鼓勵國際合作、支持有關國家開發水利水電,實現可持續發展。 三‧ 水電廠的種類按集中落差的方式分類 堤壩式水電廠 引水式水電廠 混合式水電廠 潮汐水電廠 抽水蓄能電廠 按徑流調節的程度分類 無調節水電廠 有調節水電廠 按照水源的性質,一般為常規水電站,即利用天然河流、湖泊等水源發電。 按水電站利用水頭的大小,可分為高水頭(70米以上)、中水頭( 15-70米)和低水頭(低於15米)水電站。 按水電站裝機容量的大小,可分為大型、中型和小型水電站。一般裝機容量5,000kW以下的為小水電站,5,000至100,000kW為中型水電站,10萬kW或以上為大型水電站,或巨型水電站。 四‧ 有利方面1.清潔:水能為可再生能源,基本無污染。 2.營運成本低,效率高; 3.可按需供電; 4.取之不盡、用之不竭、可再生 5.控制洪水泛濫 6.提供灌溉用水 7.改善河流航運 8.有關工程同時改善該地區的交通、電力供供應和經濟,特別可以發展旅遊業及水產養殖。 五‧ 不利方面1.生態破壞:大壩以下會造成淤泥堆積,河流的變化及對動植物的影響等。不過,這些負面影響是可預見並減小的。如水庫效應 2.需築壩移民等,基礎建設投資大 3.降水季節變化大的地區,少雨季節發電量少甚至停發電 4.下游肥沃的沖積土減少 參考資料︰
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