水力發(fā)電原理及水電站類(lèi)型

水力發(fā)電原理及水電站類(lèi)型水電站在水力發(fā)電的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)電能的連續(xù)產(chǎn)生需要修建一系列水工建筑物。包括：進(jìn)水、引水、廠房、排水等，安裝水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備的廠房和變電站，總體稱(chēng)為水電站。水電站是水、機(jī)、電的綜合體。一、水力發(fā)電的概念水力發(fā)電:利用河流中蘊(yùn)藏的水能來(lái)生產(chǎn)電能。在天然河流上，修建水工建筑物，集中水頭，通過(guò)一定方式將“載能水”輸送到水輪機(jī)中，使：

水能→旋轉(zhuǎn)機(jī)械能→帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電→輸電線路→用戶(hù)。水輪發(fā)電機(jī)組裝置原理圖建壩蓄水發(fā)電電站1.水力發(fā)電的轉(zhuǎn)換過(guò)程天然水能可利用水能旋轉(zhuǎn)機(jī)械能電能建筑物和設(shè)備水輪機(jī)發(fā)電機(jī)水利系統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)2.水力發(fā)電的幾個(gè)要素N——水電站裝機(jī)容量或水輪機(jī)的功率Q——通過(guò)水輪機(jī)的流量H——水輪機(jī)的水頭η——水輪機(jī)的效率二、水力發(fā)電特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不耗燃料，成本低廉水火互濟(jì)，調(diào)峰靈活綜合利用，多方得益取之不盡，用之不竭環(huán)境優(yōu)美，能源潔凈二、水力發(fā)電特點(diǎn)缺點(diǎn)：受自然條件限制；一次性投資大，移民多，工期長(zhǎng)；事故后果嚴(yán)重；大型工程對(duì)環(huán)境、生態(tài)影響較大。三、我國(guó)水電事業(yè)的發(fā)展我國(guó)的水能資源狀況水能資源是河川徑流所具有的天然資源、是能源的重要組成部分。國(guó)家發(fā)展改革委2005年發(fā)布的全國(guó)水力資源復(fù)查結(jié)果，我國(guó)水電資源理論蘊(yùn)藏量年電量6.08萬(wàn)億千瓦時(shí)，理論蘊(yùn)藏量裝機(jī)6.94億千瓦；技術(shù)可開(kāi)發(fā)裝機(jī)5.42億千瓦，技術(shù)可開(kāi)發(fā)年電量2.47萬(wàn)億千瓦時(shí)；經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)裝機(jī)4.02億千瓦，經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)年電量1.75萬(wàn)億千瓦時(shí)。特點(diǎn)一：總量豐富，開(kāi)發(fā)不足可開(kāi)發(fā)總量世界第一，占世界總量16.7％。到2008年底，水電裝機(jī)容量達(dá)到了1.65億千瓦，按技術(shù)可開(kāi)發(fā)量計(jì)算占可開(kāi)發(fā)量30%，低于發(fā)達(dá)國(guó)家60％的平均水平。東部，已開(kāi)發(fā)70%以上(可開(kāi)發(fā)的大型水電站只剩下3座，共1610MW，即浙江攤坑電站(600MW，目前在建)、大均電站(46萬(wàn)kW)和福建街面電站(30萬(wàn)kW)；西部，開(kāi)發(fā)率僅7.5%

大有可為！2.我國(guó)水能資源的特點(diǎn)特點(diǎn)二：地區(qū)分布不均，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不匹配

東部地區(qū)(13個(gè)省市)水電資源占全國(guó)總量的8%，中部地區(qū)(6個(gè)省)占11%，而西部地區(qū)(12個(gè)省、市、自治區(qū))高達(dá)81％；但51％用電量在東部。雅魯藏布江

西電東送地

區(qū)水能蘊(yùn)藏量可能開(kāi)發(fā)的水能資源裝機(jī)容量(MW)年發(fā)電量?jī)|(kW.h/a)占全國(guó)比重(%)裝機(jī)容量(MW)年發(fā)電量(億kW.h/a)占全國(guó)比重(%)華北12299.31077.41.8691.98232.251.2東北12126.61062.31.81199.45383.912.0華東30048.82632.34.41790.22687.943.6中南64083.75613.89.56743.492973.6515.5西南47331241462.170.023234.3313050.3667.8西北841777373.912.54193.771904.939.9全國(guó)67604759221.8100.037853.2419233.04100.0年內(nèi)降雨集中在汛期；年際間江河來(lái)水量變化大。

特點(diǎn)三：江河來(lái)水量時(shí)間分布不均

汛期70%30%非汛期須建設(shè)（年調(diào)節(jié)、多年調(diào)節(jié)）大型水庫(kù)。

特點(diǎn)四：我國(guó)水電資源相對(duì)集中在一些高山大河地區(qū)，不少水電站的裝機(jī)容量超過(guò)1000MW。

三峽(長(zhǎng)江)1820萬(wàn)kW，溪落渡(金沙江)超過(guò)1000萬(wàn)kW。雅魯藏布江下游的墨脫電站，計(jì)劃開(kāi)鑿35km長(zhǎng)的隧洞，引水2000m3/s以上，落差可超過(guò)2000m，電站裝機(jī)可達(dá)4500萬(wàn)kW。大型電站，水頭高、單機(jī)容量大，帶來(lái)很多技術(shù)難題，且淹沒(méi)損失大，移民數(shù)量多。3.我國(guó)水電開(kāi)發(fā)狀況我國(guó)水電開(kāi)發(fā)有三大特點(diǎn)：

1、成績(jī)很大。突出表現(xiàn)在以下三方面：水電裝機(jī)容量躍居世界第一。水電建設(shè)技術(shù)已具世界水平。初步建立了適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的、有中國(guó)特色的水電開(kāi)發(fā)和建設(shè)機(jī)制。2.困難不少制約水電發(fā)展的五個(gè)問(wèn)題①生態(tài)環(huán)境問(wèn)題②上網(wǎng)電價(jià)③法律法規(guī)還不健全④移民問(wèn)題⑤地震問(wèn)題3.機(jī)遇難得:今后15－20年是水電建設(shè)的良好機(jī)遇期西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的機(jī)遇東部：水能資源占6％，開(kāi)發(fā)率大于70％；

西部：水能資源占78%，開(kāi)發(fā)率僅8％。實(shí)施“西電東送”，變資源優(yōu)勢(shì)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。全面建設(shè)小康社會(huì)對(duì)電力的要求；符合電力工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，提供清潔、優(yōu)質(zhì)電能；《可再生能源法》確認(rèn)水能為可再生能源；《京都議定書(shū)》：溫室氣體減排；當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，投資環(huán)境良好。2006年底全國(guó)水電總裝機(jī)容量達(dá)1.29億kW截止到2006年底，我國(guó)已建和在建的大中型水電站工程有220多座，其中裝機(jī)100萬(wàn)kW以上的25座；50萬(wàn)kW以上的40座，壩高在100m以上的大壩55座，建成總長(zhǎng)度超過(guò)500km的水工隧洞，裝機(jī)10萬(wàn)kW以上的地下廠房水電站25座。在建與準(zhǔn)備開(kāi)工的水電工程包括：三峽、龍灘、小灣、公伯峽、泰安、桐柏、溪洛渡、向家壩、瀑布溝、糯扎渡、錦屏一級(jí)、虎跳峽、白鶴灘、錦屏二級(jí)、仙游、水布埡等。到2006年底全國(guó)已建成小水電站4萬(wàn)多座，裝機(jī)容量達(dá)到5000萬(wàn)kW，年發(fā)電量1500億kW.h（技術(shù)可開(kāi)發(fā)總小水電水能資源8700萬(wàn)kW，分布在全國(guó)1600多個(gè)山區(qū)縣）1984年建設(shè)了一百個(gè)農(nóng)村電氣化縣；1991年又建設(shè)了二百個(gè)農(nóng)村電氣化縣；“十五”期間再建設(shè)三百個(gè)農(nóng)村電氣化縣。小水電主要建設(shè)省份包括：浙江、福建、云南、貴州、四川、廣東等。

我國(guó)的能源概況與水電建設(shè)能源結(jié)構(gòu)：“煤為基礎(chǔ)、多元發(fā)展”；煤炭為主體、電力為中心，油氣、新能源全面展；提高煤炭利用效率和清潔性。需求預(yù)測(cè)：全面建設(shè)小康社會(huì)：2020年GDP翻兩番，預(yù)測(cè)電力需求9.2億kW，估計(jì)水電達(dá)2.3億kW，每年需新增近千萬(wàn)kW。發(fā)展戰(zhàn)略：“大力開(kāi)發(fā)水電，優(yōu)化發(fā)展煤電，積極推進(jìn)核電，適度發(fā)展天然氣發(fā)電，鼓勵(lì)新能源發(fā)電”（電力工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃）。4.我國(guó)水電事業(yè)發(fā)展設(shè)想第一三步：三20三01—20三10三年。這期三間，三三峽三、龍三灘、三小灣三、公三伯峽三、水三布埡三等一三大批三水電三站將三建成三發(fā)電三。到三20三10三年，三也就三是中三國(guó)開(kāi)三始水三電建三設(shè)1三00三年時(shí)三，水電三裝機(jī)三容量三達(dá)到三1.三4億三千瓦三-1三.5三億千三瓦，三超過(guò)三美國(guó)三居世三界第三一，三實(shí)現(xiàn)三從資三源第三一大三國(guó)到三生產(chǎn)三第一三大國(guó)三的轉(zhuǎn)三變；水電三的比三例從20三00年的三23三%提三高到三30三%左三右；第二三步三20三11三-2三05三0年基本三完成三水電三的開(kāi)三發(fā)、三開(kāi)發(fā)三率達(dá)三到9三0%三左右三。這三時(shí)裝三機(jī)約三4.三3億三千瓦三；以三38三00三萬(wàn)kW的墨三脫電三站為三代表三的十三幾座三50三0萬(wàn)kW以上三的巨三型電三站基三本開(kāi)三發(fā)完三畢。西電三東送三的規(guī)三模超三過(guò)1三.5三億kW；東三中部三受電三區(qū)的三抽水三蓄能三電站三將得三到大三規(guī)模三發(fā)展三，大三庫(kù)容三的蓄三能電三站建三設(shè)、三也為三沿海三風(fēng)電三的大三量開(kāi)三發(fā)，三創(chuàng)造三有利三條件三。中國(guó)三水電三技術(shù)三隨著三建設(shè)三達(dá)到三世界三領(lǐng)先三水平三。進(jìn)三一步三由生三產(chǎn)數(shù)三量上三的水三電第三一大三國(guó)變?nèi)秊檎嫒娜⑷娴娜?包三括數(shù)三量、三質(zhì)量三、科三技、三管理三、效三益各三方面三)水三電第三一大三國(guó)。三峽三水利三樞紐三峽三水利三樞紐三峽三工程三采用三“一三級(jí)開(kāi)三發(fā)，三一次三建成三，分三期蓄三水，三連續(xù)三移民三”方三案。三大壩三為混三凝土三重力三壩，三壩頂三總長(zhǎng)三30三35m，壩頂三高程三18三5m，正常三蓄水三位1三75m，總庫(kù)三容3三93三億m3，其三中防三洪庫(kù)三容2三21三.5三億m3。裝機(jī)三容量三18三20三萬(wàn)kW三，2三6×70萬(wàn)kW三，年均三發(fā)電三量8三49三億度三。泄三洪壩三段每三秒泄三洪能三力為三11三萬(wàn)m3/s三，左岸三通航三建筑三物，三年單三向通三過(guò)能三力5三00三萬(wàn)t。雙線三五級(jí)三船閘三，可三通過(guò)三萬(wàn)噸三級(jí)船三隊(duì)；三單線三一級(jí)三垂直三升船三機(jī)，三可快三速通三過(guò)3三00三0t級(jí)客三貨輪三。三峽三工程三竣工三后，三將發(fā)三揮防三洪、三發(fā)電三、航三運(yùn)、三養(yǎng)殖三、旅三游、三保護(hù)三生態(tài)三、凈三化環(huán)三境、三開(kāi)發(fā)三性移三民、三南水三北調(diào)三、供三水灌三溉等三十大三效益三，是三世界三上任三何巨三型電三站都三無(wú)法三比擬三的！三峽三水利三樞紐世界三施工三難度三最大三的水三利工三程。20三00年砼三澆筑三量為54三8.三17萬(wàn)立三方米三，月三澆筑三量最三高達(dá)55萬(wàn)立三方米三。施工三期流三量最三大的三水利三工程三。三峽三工程三截流三流量90三10立方三米/秒，三施工三導(dǎo)流三最大三洪峰三流量7.三9萬(wàn)立三方米/秒世界三泄洪三能力三最大三的泄三洪閘三。最大三泄洪三能力10三.2三5萬(wàn)立三方米/秒。世界三規(guī)模三最大三、難三度最三高的三升船三機(jī)。世界三水庫(kù)三移民三最多三、工作三量最三為艱三巨的三移民三建設(shè)三工程三三峽三工程三水庫(kù)三動(dòng)態(tài)三移民三最終三可達(dá)11三3萬(wàn)。小浪三底水三利樞三紐小浪三底水三利樞三紐小浪三底水三利樞三紐位三于河三南省三洛陽(yáng)三市以三北4三0km的黃三河干三流上三，是三以防三洪為三主，三兼顧三防凌三、減三淤、三灌溉三和發(fā)三電綜三合利三用的三一座三特大三型工三程。三工程三由大三壩、三泄洪三建筑三物及三發(fā)電三系統(tǒng)三組成三。大三壩為三粘土三斜心三墻堆三石壩三，壩三頂長(zhǎng)三16三67m，最大三壩高三15三4m，庫(kù)容三12三6.三5億m3，泄水三建筑三物包三括集三中布三置的三10三座進(jìn)三水塔三，9三條泄三洪排三沙隧三洞、三一個(gè)三正常三溢洪三道和三三個(gè)三消力三塘組三成；三發(fā)電三系統(tǒng)三由6三條引三水隧三洞和三一座三地下三廠房三、主三變室三、尾三閘室三及三三條尾三水洞三組成三?？?cè)b機(jī)三容量三6×三30三萬(wàn)千三瓦，三多年三平均三發(fā)電三量5三1億三度。新安三江水三電站新安三江水三電站新安三江水三電站三位于三錢(qián)塘三江支三流新三安江三上，三浙江三省建三德縣三境內(nèi)三，由三中國(guó)三自己三設(shè)計(jì)三、施三工，三自制三設(shè)備三，自三行安三裝的三第一三座大三型水三電工三程。三電站三以發(fā)三電為三主，三兼有三防洪三、灌三溉、三航運(yùn)三等綜三合利三用效三益，三電站三裝機(jī)三容量三66三2.三5MW三，保證三出力三17三8MW三，多年三平均三年發(fā)三電量三18三.6三億KW三·h三，以2三20KV和1三10KV高壓三輸電三線路三各4三回接三入華三東電三力系三統(tǒng)。三大壩三為混三凝土三寬縫三隙重三力壩三，最三大壩三高1三05三米。三工程三于1三95三7年三4月三開(kāi)工三，1三96三0年三4月三第一三臺(tái)機(jī)三組發(fā)三電，三19三78三年最三后一三臺(tái)機(jī)三組投三運(yùn)。二灘三水電三站二灘三水電三站二灘三工程三是二三十世三紀(jì)建三成的三中國(guó)三最大三的水三電站三?？?cè)b機(jī)三容量三33三0萬(wàn)kW三，單機(jī)三容量三55三萬(wàn)kW三，這在三21三世紀(jì)三初三三峽電三站建三成之三前，三均列三全三國(guó)第三一，三單機(jī)三容量三排世三界前三10三位。二灘三拱壩三壩高三24三0m為中三國(guó)第三一高三壩。三在雙三曲拱三壩排三行中三，高三度居三亞洲三第一三、世三界第三三；三承受三總荷三載9三80三萬(wàn)t，列世三界第三一。三總泄三水量三22三48三0m3/s三，在高三壩中三為世三界第三一。進(jìn)水三口高三度為三80m，調(diào)壓三室高三度7三0m，均居三全國(guó)三第一三。亞洲三最大三的地三下廠三房洞三室群三。由三廠房三、主三變壓三器室三、尾三水調(diào)三壓室三三大三洞室三及壓三力管三道、三尾水三管、三尾水三洞、三母線三洞、三交通三洞、三通風(fēng)三洞、三排水三洞（三廊道三）、三進(jìn)風(fēng)三豎井三、排三風(fēng)豎三井、三電梯三豎井三、電三纜斜三井等三組成三龐大三洞室三群。三地下三洞室三開(kāi)挖三量3三70三萬(wàn)m3。其中三，廠三房長(zhǎng)三28三0m、寬2三5.三5m、高6三5m。四、三水電三站的三基本三類(lèi)型按調(diào)三節(jié)能三力分三成：無(wú)調(diào)三節(jié)水三電站三、有三調(diào)節(jié)三水電三站按水三電站三的組三成建三筑物三及特三征分三為：壩式三、河三床式三、引三水式三電站(一)、壩三式水三電站用壩三集中三水頭三的水三電站三稱(chēng)為三壩式三水電三站，其特三點(diǎn)有三：水頭三取決三于壩三高。引用三流量三較大三，電三站的三規(guī)模三也大三，水三能利三用較三充分三，綜三合利三用效三益高三。投資三大，三工期三長(zhǎng)。適用三：河三道坡三降較三緩，三流量三較大三，并三有筑三壩建三庫(kù)的三條件三。2.壩后三式水三電站當(dāng)水三頭較三大時(shí)三，廠三房本三身抵三抗不三了水三的推三力，三將廠三房移三到壩三后，三由大三壩擋三水。壩后三式水三電站三一般三修建三在河三流的三中上三游。庫(kù)容三較大三，調(diào)三節(jié)性三能好三。如為三土壩三，可三修建三河岸三式電三站。舉世三矚目三的三三峽水三電站三就是三壩后三式水三電站三，其三裝機(jī)三容量三為18三2三00三MW。壩后三式水三電站壩后廠房萬(wàn)家三寨壩三后式三水電三站向家三壩水三電站三峽三水電三站壩后廠房壩后廠房泄洪壩段(二)、河三床式三電站一般三修建三在河三道中三下游三河道三縱坡三平緩三的河三段上三，為三避免三大量三淹沒(méi)三，建三低壩三或閘三。適用三水頭三：大三中型三：25米以三下，三小型三：8~三10米以三下。廠房三和擋三水壩三并排三建在三河床三中，三共同三擋水三，故三廠房三也有三抗滑三穩(wěn)定三問(wèn)題三；廠房三高度三取決三于水三頭的三高低三。引用三流量三大、三水頭三低。注：廠房三本身三起擋三水作三用是三河床三式電三站的三主要三特征三。河床三式電三站河床三式電三站河床三廠房富春三江河三床式三電站泄洪三閘葛州三壩水三電站河床廠房河床廠房開(kāi)關(guān)站船閘泄洪閘(三)、引三水式三水電三站用引三水道三集中三水頭三的電三站稱(chēng)三為引三水式三水電三站特點(diǎn)三：水頭三相對(duì)三較高三，目三前最三大水三頭已三達(dá)20三00米以三上。引用三流量三較小三，沒(méi)三有水三庫(kù)調(diào)三節(jié)徑三流，三水量三利用三率較三低，三綜合三利用三價(jià)值三較差三。電站三庫(kù)容三很小三，基三本無(wú)三水庫(kù)三淹沒(méi)三損失三，工三程量三較小三，單三位造三價(jià)較三低。適用三條件三：適三合河三道坡三降較三陡，三流量三較小三的山三區(qū)性三河段三。類(lèi)型三：1.無(wú)壓三引水三電站引水三建筑三物是三無(wú)壓三的:渠道三或無(wú)三壓隧三洞主要三建筑三物：低壩三，進(jìn)三水口三，沉三沙池三，引三水渠(洞)，日三調(diào)節(jié)三池，三壓力三前池三，壓三力水三管，三廠房三，尾三水渠三。無(wú)壓三引水三式水三電站1-壩;2三-進(jìn)水三口;3三-沉沙三池;4三-引水三渠道;5日調(diào)三節(jié)池;6三-壓力三前池;三7-壓力三管道;8三-廠房;三9-尾水三渠;1三0-配電三所;1三0-泄水三道2.有壓三引水三式電三站引水三建筑三物是三有壓三的：壓力三隧洞(p三re三ss三ur三e三tu三nn三el三)主要三建筑三物：三低壩三，有三壓隧三洞，三調(diào)壓三室，三壓力三水管三，廠三房，三尾水三渠。有壓三引水三式水三電站石龍三壩水三電站云南三昆明三石龍三壩水三電站三是我三國(guó)大三陸的三第一三座水三電站三，其三裝機(jī)三容量三僅為14三40三kW，19三10年7月開(kāi)三工建三設(shè)，19三12年4月發(fā)三電。(四)、抽三水蓄三能電三站抽水三蓄能：系三統(tǒng)負(fù)三荷低三時(shí)，三利用三系統(tǒng)三多余三的電三能帶三動(dòng)泵三站機(jī)三組將三下庫(kù)三的水三抽到三上庫(kù)(電動(dòng)三機(jī)+水泵)，三以水三的勢(shì)三能形三式貯三存起三來(lái)；放水三發(fā)電：系三統(tǒng)負(fù)三荷高三時(shí)，三將上三庫(kù)的三水放三下來(lái)三推動(dòng)三水輪三發(fā)電三機(jī)組(水輪三機(jī)+發(fā)電三機(jī))發(fā)電三，以三補(bǔ)充三系統(tǒng)三中電三能的三不足三。抽水三蓄能三電站三示意三圖黑麋三峰抽三水蓄三能電三站下水三庫(kù)上水三庫(kù)發(fā)電三系統(tǒng)(五)、潮三汐電三站潮汐三：潮汐三現(xiàn)象三是海三水因三受日三月引三力而三產(chǎn)生三的周三期性三升降三運(yùn)動(dòng)三，即三海水三的潮三漲潮三落。潮汐三發(fā)電三原理三：利用三潮水三漲、三落產(chǎn)三生的三水位三差所三具有三勢(shì)能三來(lái)發(fā)三電的三，也三就是三把海三水漲三、落三潮的三能量三變?yōu)槿龣C(jī)械三能，三再把三機(jī)械三能轉(zhuǎn)三變?yōu)槿娔苋òl(fā)三電）三的過(guò)三程。潮汐三發(fā)電三原理法國(guó)三朗斯三潮汐三電站19三66年投三入運(yùn)三行，三是第三一個(gè)三商業(yè)三化電三站。三該電三站裝三機(jī)24臺(tái)，三每臺(tái)1萬(wàn)千三瓦，三共24萬(wàn)千三瓦。三設(shè)計(jì)三年平三均發(fā)三電量5.三44億度三。機(jī)三組為三燈泡三貫流三式，三轉(zhuǎn)輪三直徑5.三3米。法國(guó)三朗斯三潮汐三電站江夏三潮汐三電站總?cè)Y(jié)一、三樞紐三建筑三物擋水三建筑三物：壩、三閘泄水三建筑三物：溢洪三道、