水力發(fā)電原理及水電站類型

水力發(fā)電原理及水電站類型水電站在水力發(fā)電的過程中，為了實現(xiàn)電能的連續(xù)產(chǎn)生需要修建一系列水工建筑物。包括：進水、引水、廠房、排水等，安裝水輪發(fā)電機組及其附屬設備的廠房和變電站，總體稱為水電站。水電站是水、機、電的綜合體。一、水力發(fā)電的概念水力發(fā)電:利用河流中蘊藏的水能來生產(chǎn)電能。在天然河流上，修建水工建筑物，集中水頭，通過一定方式將“載能水”輸送到水輪機中，使：

水能→旋轉(zhuǎn)機械能→帶動發(fā)電機組發(fā)電→輸電線路→用戶。水輪發(fā)電機組裝置原理圖建壩蓄水發(fā)電電站1.水力發(fā)電的轉(zhuǎn)換過程天然水能可利用水能旋轉(zhuǎn)機械能電能建筑物和設備水輪機發(fā)電機水利系統(tǒng)機電系統(tǒng)2.水力發(fā)電的幾個要素N——水電站裝機容量或水輪機的功率Q——通過水輪機的流量H——水輪機的水頭η——水輪機的效率二、水力發(fā)電特點優(yōu)點：不耗燃料，成本低廉水火互濟，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)電特點缺點：受自然條件限制；一次性投資大，移民多，工期長；事故后果嚴重；大型工程對環(huán)境、生態(tài)影響較大。三、我國水電事業(yè)的發(fā)展我國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。國家發(fā)展改革委2005年發(fā)布的全國水力資源復查結(jié)果，我國水電資源理論蘊藏量年電量6.08萬億千瓦時，理論蘊藏量裝機6.94億千瓦；技術可開發(fā)裝機5.42億千瓦，技術可開發(fā)年電量2.47萬億千瓦時；經(jīng)濟可開發(fā)裝機4.02億千瓦，經(jīng)濟可開發(fā)年電量1.75萬億千瓦時。特點一：總量豐富，開發(fā)不足可開發(fā)總量世界第一，占世界總量16.7％。到2008年底，水電裝機容量達到了1.65億千瓦，按技術可開發(fā)量計算占可開發(fā)量30%，低于發(fā)達國家60％的平均水平。東部，已開發(fā)70%以上(可開發(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kW)和福建街面電站(30萬kW)；西部，開發(fā)率僅7.5%

大有可為！2.我國水能資源的特點特點二：地區(qū)分布不均，與經(jīng)濟發(fā)展不匹配

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

西電東送地

區(qū)水能蘊藏量可能開發(fā)的水能資源裝機容量(MW)年發(fā)電量億(kW.h/a)占全國比重(%)裝機容量(MW)年發(fā)電量(億kW.h/a)占全國比重(%)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67604759221.8100.037853.2419233.04100.0年內(nèi)降雨集中在汛期；年際間江河來水量變化大。

特點三：江河來水量時間分布不均

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

特點四：我國水電資源相對集中在一些高山大河地區(qū)，不少水電站的裝機容量超過1000MW。

三峽(長江)1820萬kW，溪落渡(金沙江)超過1000萬kW。雅魯藏布江下游的墨脫電站，計劃開鑿35km長的隧洞，引水2000m3/s以上，落差可超過2000m，電站裝機可達4500萬kW。大型電站，水頭高、單機容量大，帶來很多技術難題，且淹沒損失大，移民數(shù)量多。3.我國水電開發(fā)狀況我國水電開發(fā)有三大特點：

1、成績很大。突出表現(xiàn)在以下三方面：水電裝機容量躍居世界第一。水電建設技術已具世界水平。初步建立了適應市場經(jīng)濟的、有中國特色的水電開發(fā)和建設機制。2.困難不少制約水電發(fā)展的五個問題①生態(tài)環(huán)境問題②上網(wǎng)電價③法律法規(guī)還不健全④移民問題⑤地震問題3.機遇難得:今后15－20年是水電建設的良好機遇期西部大開發(fā)戰(zhàn)略的機遇東部：水能資源占6％，開發(fā)率大于70％；

西部：水能資源占78%，開發(fā)率僅8％。實施“西電東送”，變資源優(yōu)勢為經(jīng)濟優(yōu)勢。全面建設小康社會對電力的要求；符合電力工業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃，提供清潔、優(yōu)質(zhì)電能；《可再生能源法》確認水能為可再生能源；《京都議定書》：溫室氣體減排；當前我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，投資環(huán)境良好。2006年底全國水電總裝機容量達1.29億kW截止到2006年底，我國已建和在建的大中型水電站工程有220多座，其中裝機100萬kW以上的25座；50萬kW以上的40座，壩高在100m以上的大壩55座，建成總長度超過500km的水工隧洞，裝機10萬kW以上的地下廠房水電站25座。在建與準備開工的水電工程包括：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、虎跳峽、白鶴灘、錦屏二級、仙游、水布埡等。到2006年底全國已建成小水電站4萬多座，裝機容量達到5000萬kW，年發(fā)電量1500億kW.h（技術可開發(fā)總小水電水能資源8700萬kW，分布在全國1600多個山區(qū)縣）1984年建設了一百個農(nóng)村電氣化縣；1991年又建設了二百個農(nóng)村電氣化縣；“十五”期間再建設三百個農(nóng)村電氣化縣。小水電主要建設省份包括：浙江、福建、云南、貴州、四川、廣東等。

我國的能源概況與水電建設能源結(jié)構(gòu)：“煤為基礎、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。需求預測：全面建設小康社會：2020年GDP翻兩番，預測電力需求9.2億kW，估計水電達2.3億kW，每年需新增近千萬kW。發(fā)展戰(zhàn)略：“大力開發(fā)水電，優(yōu)化發(fā)展煤電，積極推進核電，適度發(fā)展天然氣發(fā)電，鼓勵新能源發(fā)電”（電力工業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃）。4.我國水電事業(yè)發(fā)展設想第一三步：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，三也就三是中三國開三始水三電建三設1三00三年時三，水電三裝機三容量三達到三1.三4億三千瓦三-1三.5三億千三瓦，三超過三美國三居世三界第三一，三實現(xiàn)三從資三源第三一大三國到三生產(chǎn)三第一三大國三的轉(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三發(fā)、三開發(fā)三率達三到9三0%三左右三。這三時裝三機約三4.三3億三千瓦三；以三38三00三萬kW的墨三脫電三站為三代表三的十三幾座三50三0萬kW以上三的巨三型電三站基三本開三發(fā)完三畢。西電三東送三的規(guī)三模超三過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，大三庫容三的蓄三能電三站建三設、三也為三沿海三風電三的大三量開三發(fā)，三創(chuàng)造三有利三條件三。中國三水電三技術三隨著三建設三達到三世界三領先三水平三。進三一步三由生三產(chǎn)數(shù)三量上三的水三電第三一大三國變?nèi)秊檎嫒娜?、全三面的?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。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“一三級開三發(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，總庫三容3三93三億m3，其三中防三洪庫三容2三21三.5三億m3。裝機三容量三18三20三萬kW三，2三6×70萬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m3/s三，左岸三通航三建筑三物，三年單三向通三過能三力5三00三萬t。雙線三五級三船閘三，可三通過三萬噸三級船三隊；三單線三一級三垂直三升船三機，三可快三速通三過3三00三0t級客三貨輪三。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、三養(yǎng)殖三、旅三游、三保護三生態(tài)三、凈三化環(huán)三境、三開發(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54三8.三17萬立三方米三，月三澆筑三量最三高達55萬立三方米三。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，三施工三導流三最大三洪峰三流量7.三9萬立三方米/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。世界三水庫三移民三最多三、工作三量最三為艱三巨的三移民三建設三工程三三峽三工程三水庫三動態(tài)三移民三最終三可達11三3萬。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，壩三頂長三16三67m，最大三壩高三15三4m，庫容三12三6.三5億m3，泄水三建筑三物包三括集三中布三置的三10三座進三水塔三，9三條泄三洪排三沙隧三洞、三一個三正常三溢洪三道和三三個三消力三塘組三成；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。總?cè)b機三容量三6×三30三萬千三瓦，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，由三中國三自己三設計三、施三工，三自制三設備三，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、三航運三等綜三合利三用效三益，三電站三裝機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月三開工三，1三96三0年三4月三第一三臺機三組發(fā)三電，三19三78三年最三后一三臺機三組投三運。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建三成的三中國三最大三的水三電站三?？?cè)b機三容量三33三0萬kW三，單機三容量三55三萬kW三，這在三21三世紀三初三三峽電三站建三成之三前，三均列三全三國第三一，三單機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、三通風三洞、三排水三洞（三廊道三）、三進風三豎井三、排三風豎三井、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。三地下三洞室三開挖三量3三70三萬m3。其中三，廠三房長三28三0m、寬2三5.三5m、高6三5m。四、三水電三站的三基本三類型按調(diào)三節(jié)能三力分三成：無調(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為三壩式三水電三站，其特三點有三：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。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的三條件三。2.壩后三式水三電站當水三頭較三大時三，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關站船閘泄洪閘(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三為引三水式三水電三站特點三：水頭三相對三較高三，目三前最三大水三頭已三達20三00米以三上。引用三流量三較小三，沒三有水三庫調(diào)三節(jié)徑三流，三水量三利用三率較三低，三綜合三利用三價值三較差三。電站三庫容三很小三，基三本無三水庫三淹沒三損失三，工三程量三較小三，單三位造三價較三低。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。類型三：1.無壓三引水三電站引水三建筑三物是三無壓三的:渠道三或無三壓隧三洞主要三建筑三物：低壩三，進三水口三，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。無壓三引水三式水三電站1-壩;2三-進水三口;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大三陸的三第一三座水三電站三，其三裝機三容量三僅為14三40三kW，19三10年7月開三工建三設，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)負三荷低三時，三利用三系統(tǒng)三多余三的電三能帶三動泵三站機三組將三下庫三的水三抽到三上庫(電動三機+水泵)，三以水三的勢三能形三式貯三存起三來；放水三發(fā)電：系三統(tǒng)負三荷高三時，三將上三庫的三水放三下來三推動三水輪三發(fā)電三機組(水輪三機+發(fā)電三機)發(fā)電三，以三補充三系統(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上水三庫發(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動三，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能三來發(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械三能，三再把三機械三能轉(zhuǎn)三變?yōu)槿娔苋òl(fā)三電）三的過三程。潮汐三發(fā)電三原理法國三朗斯三潮汐三電站19三66年投三入運三行，三是第三一個三商業(yè)三化電三站。三該電三站裝三機24臺，三每臺1萬千三瓦，三共24萬千三瓦。三設計三年平三均發(fā)三電量5.三44億度三。機三組為三燈泡三貫流三式，三轉(zhuǎn)輪三直徑5.三3米。法國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、