水力发电原理及水电站类型

水力发电原理及水电站类型水电站在水力发电的过程中，为了实现电能的连续产生需要修建一系列水工建筑物。包括：进水、引水、厂房、排水等，安装水轮发电机组及其附属设备的厂房和变电站，总体称为水电站。水电站是水、机、电的综合体。一、水力发电的概念水力发电:利用河流中蕴藏的水能来生产电能。在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过一定方式将“载能水”输送到水轮机中，使：

水能→旋转机械能→带动发电机组发电→输电线路→用户。水轮发电机组装置原理图建坝蓄水发电电站1.水力发电的转换过程天然水能可利用水能旋转机械能电能建筑物和设备水轮机发电机水利系统机电系统2.水力发电的几个要素N——水电站装机容量或水轮机的功率Q——通过水轮机的流量H——水轮机的水头η——水轮机的效率二、水力发电特点优点：不耗燃料，成本低廉水火互济，调峰灵活综合利用，多方得益取之不尽，用之不竭环境优美，能源洁净二、水力发电特点缺点：受自然条件限制；一次性投资大，移民多，工期长；事故后果严重；大型工程对环境、生态影响较大。三、我国水电事业的发展我国的水能资源状况水能资源是河川径流所具有的天然资源、是能源的重要组成部分。国家发展改革委2005年发布的全国水力资源复查结果，我国水电资源理论蕴藏量年电量6.08万亿千瓦时，理论蕴藏量装机6.94亿千瓦；技术可开发装机5.42亿千瓦，技术可开发年电量2.47万亿千瓦时；经济可开发装机4.02亿千瓦，经济可开发年电量1.75万亿千瓦时。特点一：总量丰富，开发不足可开发总量世界第一，占世界总量16.7％。到2008年底，水电装机容量达到了1.65亿千瓦，按技术可开发量计算占可开发量30%，低于发达国家60％的平均水平。东部，已开发70%以上(可开发的大型水电站只剩下3座，共1610MW，即浙江摊坑电站(600MW，目前在建)、大均电站(46万kW)和福建街面电站(30万kW)；西部，开发率仅7.5%

大有可为！2.我国水能资源的特点特点二：地区分布不均，与经济发展不匹配

东部地区(13个省市)水电资源占全国总量的8%，中部地区(6个省)占11%，而西部地区(12个省、市、自治区)高达81％；但51％用电量在东部。雅鲁藏布江

西电东送地

区水能蕴藏量可能开发的水能资源装机容量(MW)年发电量亿(kW.h/a)占全国比重(%)装机容量(MW)年发电量(亿kW.h/a)占全国比重(%)华北12299.31077.41.8691.98232.251.2东北12126.61062.31.81199.45383.912.0华东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全国67604759221.8100.037853.2419233.04100.0年内降雨集中在汛期；年际间江河来水量变化大。

特点三：江河来水量时间分布不均

汛期70%30%非汛期须建设（年调节、多年调节）大型水库。

特点四：我国水电资源相对集中在一些高山大河地区，不少水电站的装机容量超过1000MW。

三峡(长江)1820万kW，溪落渡(金沙江)超过1000万kW。雅鲁藏布江下游的墨脱电站，计划开凿35km长的隧洞，引水2000m3/s以上，落差可超过2000m，电站装机可达4500万kW。大型电站，水头高、单机容量大，带来很多技术难题，且淹没损失大，移民数量多。3.我国水电开发状况我国水电开发有三大特点：

1、成绩很大。突出表现在以下三方面：水电装机容量跃居世界第一。水电建设技术已具世界水平。初步建立了适应市场经济的、有中国特色的水电开发和建设机制。2.困难不少制约水电发展的五个问题①生态环境问题②上网电价③法律法规还不健全④移民问题⑤地震问题3.机遇难得:今后15－20年是水电建设的良好机遇期西部大开发战略的机遇东部：水能资源占6％，开发率大于70％；

西部：水能资源占78%，开发率仅8％。实施“西电东送”，变资源优势为经济优势。全面建设小康社会对电力的要求；符合电力工业中长期发展规划，提供清洁、优质电能；《可再生能源法》确认水能为可再生能源；《京都议定书》：温室气体减排；当前我国经济发展迅速，投资环境良好。2006年底全国水电总装机容量达1.29亿kW截止到2006年底，我国已建和在建的大中型水电站工程有220多座，其中装机100万kW以上的25座；50万kW以上的40座，坝高在100m以上的大坝55座，建成总长度超过500km的水工隧洞，装机10万kW以上的地下厂房水电站25座。在建与准备开工的水电工程包括：三峡、龙滩、小湾、公伯峡、泰安、桐柏、溪洛渡、向家坝、瀑布沟、糯扎渡、锦屏一级、虎跳峡、白鹤滩、锦屏二级、仙游、水布垭等。到2006年底全国已建成小水电站4万多座，装机容量达到5000万kW，年发电量1500亿kW.h（技术可开发总小水电水能资源8700万kW，分布在全国1600多个山区县）1984年建设了一百个农村电气化县；1991年又建设了二百个农村电气化县；“十五”期间再建设三百个农村电气化县。小水电主要建设省份包括：浙江、福建、云南、贵州、四川、广东等。

我国的能源概况与水电建设能源结构：“煤为基础、多元发展”；煤炭为主体、电力为中心，油气、新能源全面展；提高煤炭利用效率和清洁性。需求预测：全面建设小康社会：2020年GDP翻两番，预测电力需求9.2亿kW，估计水电达2.3亿kW，每年需新增近千万kW。发展战略：“大力开发水电，优化发展煤电，积极推进核电，适度发展天然气发电，鼓励新能源发电”（电力工业中长期发展规划）。4.我国水电事业发展设想第一三步：三20三01—20三10三年。这期三间，三三峡三、龙三滩、三小湾三、公三伯峡三、水三布垭三等一三大批三水电三站将三建成三发电三。到三20三10三年，三也就三是中三国开三始水三电建三设1三00三年时三，水电三装机三容量三达到三1.三4亿三千瓦三-1三.5三亿千三瓦，三超过三美国三居世三界第三一，三实现三从资三源第三一大三国到三生产三第一三大国三的转三变；水电三的比三例从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年基本三完成三水电三的开三发、三开发三率达三到9三0%三左右三。这三时装三机约三4.三3亿三千瓦三；以三38三00三万kW的墨三脱电三站为三代表三的十三几座三50三0万kW以上三的巨三型电三站基三本开三发完三毕。西电三东送三的规三模超三过1三.5三亿kW；东三中部三受电三区的三抽水三蓄能三电站三将得三到大三规模三发展三，大三库容三的蓄三能电三站建三设、三也为三沿海三风电三的大三量开三发，三创造三有利三条件三。中国三水电三技术三随着三建设三达到三世界三领先三水平三。进三一步三由生三产数三量上三的水三电第三一大三国变三为真三正的三、全三面的三(包三括数三量、三质量三、科三技、三管理三、效三益各三方面三)水三电第三一大三国。三峡三水利三枢纽三峡三水利三枢纽三峡三工程三采用三“一三级开三发，三一次三建成三，分三期蓄三水，三连续三移民三”方三案。三大坝三为混三凝土三重力三坝，三坝顶三总长三30三35m，坝顶三高程三18三5m，正常三蓄水三位1三75m，总库三容3三93三亿m3，其三中防三洪库三容2三21三.5三亿m3。装机三容量三18三20三万kW三，2三6×70万kW三，年均三发电三量8三49三亿度三。泄三洪坝三段每三秒泄三洪能三力为三11三万m3/s三，左岸三通航三建筑三物，三年单三向通三过能三力5三00三万t。双线三五级三船闸三，可三通过三万吨三级船三队；三单线三一级三垂直三升船三机，三可快三速通三过3三00三0t级客三货轮三。三峡三工程三竣工三后，三将发三挥防三洪、三发电三、航三运、三养殖三、旅三游、三保护三生态三、净三化环三境、三开发三性移三民、三南水三北调三、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电三站都三无法三比拟三的！三峡三水利三枢纽世界三施工三难度三最大三的水三利工三程。20三00年砼三浇筑三量为54三8.三17万立三方米三，月三浇筑三量最三高达55万立三方米三。施工三期流三量最三大的三水利三工程三。三峡三工程三截流三流量90三10立方三米/秒，三施工三导流三最大三洪峰三流量7.三9万立三方米/秒世界三泄洪三能力三最大三的泄三洪闸三。最大三泄洪三能力10三.2三5万立三方米/秒。世界三规模三最大三、难三度最三高的三升船三机。世界三水库三移民三最多三、工作三量最三为艰三巨的三移民三建设三工程三三峡三工程三水库三动态三移民三最终三可达11三3万。小浪三底水三利枢三纽小浪三底水三利枢三纽小浪三底水三利枢三纽位三于河三南省三洛阳三市以三北4三0km的黄三河干三流上三，是三以防三洪为三主，三兼顾三防凌三、减三淤、三灌溉三和发三电综三合利三用的三一座三特大三型工三程。三工程三由大三坝、三泄洪三建筑三物及三发电三系统三组成三。大三坝为三粘土三斜心三墙堆三石坝三，坝三顶长三16三67m，最大三坝高三15三4m，库容三12三6.三5亿m3，泄水三建筑三物包三括集三中布三置的三10三座进三水塔三，9三条泄三洪排三沙隧三洞、三一个三正常三溢洪三道和三三个三消力三塘组三成；三发电三系统三由6三条引三水隧三洞和三一座三地下三厂房三、主三变室三、尾三闸室三及三三条尾三水洞三组成三。总三装机三容量三6×三30三万千三瓦，三多年三平均三发电三量5三1亿三度。新安三江水三电站新安三江水三电站新安三江水三电站三位于三钱塘三江支三流新三安江三上，三浙江三省建三德县三境内三，由三中国三自己三设计三、施三工，三自制三设备三，自三行安三装的三第一三座大三型水三电工三程。三电站三以发三电为三主，三兼有三防洪三、灌三溉、三航运三等综三合利三用效三益，三电站三装机三容量三66三2.三5MW三，保证三出力三17三8MW三，多年三平均三年发三电量三18三.6三亿KW三·h三，以2三20KV和1三10KV高压三输电三线路三各4三回接三入华三东电三力系三统。三大坝三为混三凝土三宽缝三隙重三力坝三，最三大坝三高1三05三米。三工程三于1三95三7年三4月三开工三，1三96三0年三4月三第一三台机三组发三电，三19三78三年最三后一三台机三组投三运。二滩三水电三站二滩三水电三站二滩三工程三是二三十世三纪建三成的三中国三最大三的水三电站三。总三装机三容量三33三0万kW三，单机三容量三55三万kW三，这在三21三世纪三初三三峡电三站建三成之三前，三均列三全三国第三一，三单机三容量三排世三界前三10三位。二滩三拱坝三坝高三24三0m为中三国第三一高三坝。三在双三曲拱三坝排三行中三，高三度居三亚洲三第一三、世三界第三三；三承受三总荷三载9三80三万t，列世三界第三一。三总泄三水量三22三48三0m3/s三，在高三坝中三为世三界第三一。进水三口高三度为三80m，调压三室高三度7三0m，均居三全国三第一三。亚洲三最大三的地三下厂三房洞三室群三。由三厂房三、主三变压三器室三、尾三水调三压室三三大三洞室三及压三力管三道、三尾水三管、三尾水三洞、三母线三洞、三交通三洞、三通风三洞、三排水三洞（三廊道三）、三进风三竖井三、排三风竖三井、三电梯三竖井三、电三缆斜三井等三组成三庞大三洞室三群。三地下三洞室三开挖三量3三70三万m3。其中三，厂三房长三28三0m、宽2三5.三5m、高6三5m。四、三水电三站的三基本三类型按调三节能三力分三成：无调三节水三电站三、有三调节三水电三站按水三电站三的组三成建三筑物三及特三征分三为：坝式三、河三床式三、引三水式三电站(一)、坝三式水三电站用坝三集中三水头三的水三电站三称为三坝式三水电三站，其特三点有三：水头三取决三于坝三高。引用三流量三较大三，电三站的三规模三也大三，水三能利三用较三充分三，综三合利三用效三益高三。投资三大，三工期三长。适用三：河三道坡三降较三缓，三流量三较大三，并三有筑三坝建三库的三条件三。2.坝后三式水三电站当水三头较三大时三，厂三房本三身抵三抗不三了水三的推三力，三将厂三房移三到坝三后，三由大三坝挡三水。坝后三式水三电站三一般三修建三在河三流的三中上三游。库容三较大三，调三节性三能好三。如为三土坝三，可三修建三河岸三式电三站。举世三瞩目三的三三峡水三电站三就是三坝后三式水三电站三，其三装机三容量三为18三2三00三MW。坝后三式水三电站坝后厂房万家三寨坝三后式三水电三站向家三坝水三电站三峡三水电三站坝后厂房坝后厂房泄洪坝段(二)、河三床式三电站一般三修建三在河三道中三下游三河道三纵坡三平缓三的河三段上三，为三避免三大量三淹没三，建三低坝三或闸三。适用三水头三：大三中型三：25米以三下，三小型三：8~三10米以三下。厂房三和挡三水坝三并排三建在三河床三中，三共同三挡水三，故三厂房三也有三抗滑三稳定三问题三；厂房三高度三取决三于水三头的三高低三。引用三流量三大、三水头三低。注：厂房三本身三起挡三水作三用是三河床三式电三站的三主要三特征三。河床三式电三站河床三式电三站河床三厂房富春三江河三床式三电站泄洪三闸葛州三坝水三电站河床厂房河床厂房开关站船闸泄洪闸(三)、引三水式三水电三站用引三水道三集中三水头三的电三站称三为引三水式三水电三站特点三：水头三相对三较高三，目三前最三大水三头已三达20三00米以三上。引用三流量三较小三，没三有水三库调三节径三流，三水量三利用三率较三低，三综合三利用三价值三较差三。电站三库容三很小三，基三本无三水库三淹没三损失三，工三程量三较小三，单三位造三价较三低。适用三条件三：适三合河三道坡三降较三陡，三流量三较小三的山三区性三河段三。类型三：1.无压三引水三电站引水三建筑三物是三无压三的:渠道三或无三压隧三洞主要三建筑三物：低坝三，进三水口三，沉三沙池三，引三水渠(洞)，日三调节三池，三压力三前池三，压三力水三管，三厂房三，尾三水渠三。无压三引水三式水三电站1-坝;2三-进水三口;3三-沉沙三池;4三-引水三渠道;5日调三节池;6三-压力三前池;三7-压力三管道;8三-厂房;三9-尾水三渠;1三0-配电三所;1三0-泄水三道2.有压三引水三式电三站引水三建筑三物是三有压三的：压力三隧洞(p三re三ss三ur三e三tu三nn三el三)主要三建筑三物：三低坝三，有三压隧三洞，三调压三室，三压力三水管三，厂三房，三尾水三渠。有压三引水三式水三电站石龙三坝水三电站云南三昆明三石龙三坝水三电站三是我三国大三陆的三第一三座水三电站三，其三装机三容量三仅为14三40三kW，19三10年7月开三工建三设，19三12年4月发三电。(四)、抽三水蓄三能电三站抽水三蓄能：系三统负三荷低三时，三利用三系统三多余三的电三能带三动泵三站机三组将三下库三的水三抽到三上库(电动三机+水泵)，三以水三的势三能形三式贮三存起三来；放水三发电：系三统负三荷高三时，三将上三库的三水放三下来三推动三水轮三发电三机组(水轮三机+发电三机)发电三，以三补充三系统三中电三能的三不足三。抽水三蓄能三电站三示意三图黑麋三峰抽三水蓄三能电三站下水三库上水三库发电三系统(五)、潮三汐电三站潮汐三：潮汐三现象三是海三水因三受日三月引三力而三产生三的周三期性三升降三运动三，即三海水三的潮三涨潮三落。潮汐三发电三原理三：利用三潮水三涨、三落产三生的三水位三差所三具有三势能三来发三电的三，也三就是三把海三水涨三、落三潮的三能量三变为三机械三能，三再把三机械三能转三变为三电能三（发三电）三的过三程。潮汐三发电三原理法国三朗斯三潮汐三电站19三66年投三入运三行，三是第三一个三商业三化电三站。三该电三站装三机24台，三每台1万千三瓦，三共24万千三瓦。三设计三年平三均发三电量5.三44亿度三。机三组为三灯泡三贯流三式，三转轮三直径5.三3米。法国三朗斯三潮汐三电站江夏三潮汐三电站总三结一、三枢纽三建筑三物挡水三建筑三物：坝、三闸泄水三建筑三物：溢洪三道、