在天然河道中，水流夾雜著泥沙從上游流向下游，并經(jīng)常沖刷河床及岸坡，這說明水流中潛藏著一定的能量。在天然情況下，這種潛藏的能量，就消耗在沖刷、推移泥沙以及克服摩擦阻力上。如果我們建造一些建筑物，裝置一些必要的設備，使源源不斷的水流通過一個水輪機，這樣，水輪機由于受到水流的推動作用，如同風車一樣，便能不停地轉動，水能就轉化為機械能。當水輪機帶動發(fā)電機一起轉動時，便可以發(fā)出電來，水能就轉化為電能，這就是水力發(fā)電的基本原理。水輪機和發(fā)電機就是水力發(fā)電的最基本設備。有關水力發(fā)電的小知識，下面給你簡單介紹一下。

一、水能和水流功率

在水電站的設計中，為了確定電站的規(guī)模，需要知道電站的發(fā)電能力。根據(jù)水力發(fā)電的基本原理不難看出，電站的發(fā)電能力是由水流所能做的功的大小來決定的。我們把水流在某一段時間內所能做的總功叫做水能，而在單位時間（秒）內所能做的功叫做水流功率。顯然，水流功率愈大，電站的發(fā)電能力也愈大。因此要知道電站的發(fā)電能力，就先要計算水流功率。河道中水流功率可以這樣來計算，假設在河道的某一段中水面落差為H（米），單位時間（秒）內H通過河道橫斷面的水量為Q（立方米/秒），那么，水流河段功率就等于水的重量和落差的乘積。很明顯，水面落差越高、流量越大，水流功率也越大。

二、水電站的出力

在一定水頭和流量下，水電站能發(fā)出的電力叫做水電站出力。很明顯，出力大小決定于通過水輪機水流功率的大小。在水能轉化為電能的過程中，水從上游流到下游沿途要克服河床或建筑物對水流的阻力，水輪機、發(fā)電機和傳動設備等在工作中也要克服許多阻力。而克服阻力，就要做功，水流功率就要有所消耗，這是不可避免的。因此，真正能夠用來發(fā)電的水流功率要比按公式所求得的數(shù)值小，也就是說水電站的出力應等于水流功率乘上一個小于1的系數(shù)。這個系數(shù)也叫水電站的效率。

水電站效率的具體數(shù)值，與水流經(jīng)過建筑物以及水輪機、傳動設備、發(fā)電機等運轉時所發(fā)生的能量損失大小有關，損失越大，效率越低。在小型水電站中，這些損失的總和約占水流功率的2540%，也就是說，能發(fā)100千瓦電的水流進入水電站，結果發(fā)電機只能發(fā)出6075千瓦的電，這樣水電站的效率即相當于60~75%。

從前面的介紹可以看出，當電站的流量、水面落差一定時，電站出力大小取決于效率高低。實踐證明，影響水電站效率的因素除了水輪機、發(fā)電機和傳動設備性能以外，其他如建筑物施工和設備安裝質量，運行管理好壞，以及水電站設計是否正確等等，都是影響水電站效率的因素。當然，這些影響因素有些是主要的，有些是次要的，而且在一定條件下，主要的和次要的因素也會相互轉化。

但是，不管什么因素，決定的因素是人不是物，機器靠人掌握，技術受思想支配。因此，在水電站的設計、施工和設備選擇中，必須充分發(fā)揮人的主觀能動作用，在技術上要精益求精，盡可能地使水流能量損失減至最小，這對水面落差本身就比較低的一些水電站來說尤為重要。同時，還要切實加強水電站的運行管理工作，這樣，才能提高電站效率，充分利用水力資源，使小水電站能發(fā)揮更大的作用。