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水能資源的開(kāi)發(fā)方式及水電站的基本類(lèi)型
發(fā)布日期:2012-05-28 13:12:18    發(fā)布人:超級(jí)管理員    點(diǎn)擊率:

一、水能資源開(kāi)發(fā)方式 

    (一)壩式開(kāi)發(fā) 

      在河流峽谷處,攔河筑壩,壩前壅水,在壩址處集中落差形成水頭。 

      優(yōu)點(diǎn):筑壩形成水庫(kù),可調(diào)節(jié)流量,電站引用流量大,電站規(guī)模也大,水能利用程度充分; 

      缺點(diǎn):水頭受壩高限制,壩工程量大,形成水庫(kù)會(huì)造成庫(kù)區(qū)淹沒(méi),投資大,工期長(zhǎng)。 

      適用:河道坡降較緩,流量較大,有筑壩建庫(kù)條件的河段。 

    (二)引水式開(kāi)發(fā) 

      在河流坡降較陡的河段上游,通過(guò)人工建造的引水道引水到河段下游集中落差,再經(jīng)壓力管道,引水至廠房。 

      優(yōu)點(diǎn):形成水頭較高,無(wú)水庫(kù),不會(huì)造成淹沒(méi),工程量小,單位造價(jià)較低; 

      缺點(diǎn):水量利用率及綜合利用價(jià)值較低,裝機(jī)規(guī)模相對(duì)前者較小。 

      適用:河道坡降較大、流量較小的山區(qū)河段。 

     (三)混合式開(kāi)發(fā) 

      同時(shí)采用壩和引水道共同集中落差形成水頭的開(kāi)發(fā)方式。 

     (四)潮汐水能開(kāi)發(fā) 

      利用海洋漲、落潮形成的水位差引海水發(fā)電的方式。

二、水電站的基本類(lèi)型

      按水頭大小:可分為高水頭、中水頭和低水頭水電站。中國(guó)通常稱(chēng)水頭大于70m為高水頭水電站,低于30m為低水頭水電站,30~70m為中水頭水電站。

     按裝機(jī)容量大小:可分為大型、中型和小型水電站。75萬(wàn)kW以上:為大(1)型;75萬(wàn)~25萬(wàn)kW為大(2)型;25萬(wàn)~2.5萬(wàn)kW為中型;2.5萬(wàn)~0.05萬(wàn)kw為小(1)型;小于0.05萬(wàn)kW為小(2)型。但統(tǒng)計(jì)上常將1.2萬(wàn)kW以下作為小水電站。 按開(kāi)發(fā)方式:可分為壩式水電站、引水式水電站和混合式水電站三種基本類(lèi)型。 

      (一)、壩式水電站 

       用壩集中水頭的水電站稱(chēng)為壩式水電站。 

      1、壩后式水電站 

       當(dāng)水頭較大時(shí),廠房本身抵抗不了水的推力,將廠房移到壩后,由大壩擋水。 

       壩后式水電站一般修建在河流的中上游,因?yàn)楹恿髦猩嫌我话銥樯絽^(qū)峽谷地段,允許有一定程度的淹沒(méi),故可建高壩,此時(shí)集中的水頭較大,庫(kù)容較大,調(diào)節(jié)性能好。

 圖1-4  壩后式水電站示意     

 圖1-5  萬(wàn)家寨水電站

 舉世矚目的三峽水電站也是壩后式水電站,其裝機(jī)容量為2240萬(wàn)KW。

圖1-6  三峽水電站

2、河床式電站

     一般修建在河道中下游河道縱坡平緩的河段上,為避免大量淹沒(méi),建低壩或閘。廠房和壩(閘)一起建在河床上,廠房本身承受上游水壓力,成為擋水建筑物的一部分。引用流量大、水頭低,水輪機(jī)多采用鋼筋混凝土蝸殼。適用水頭:大中型:25米以下,小型:8~10米以下。

圖1-7  河床式水電站

圖1-8  富春江河床式電站

圖1-9  葛州壩水電站

   (二)、引水式水電站  

   用引水道集中水頭的電站稱(chēng)為引水式水電站。 

   1、無(wú)壓引水電站 

   引水建筑物是無(wú)壓的:明渠、無(wú)壓隧洞等。

圖1-10  無(wú)壓引水式水電站

    2. 有壓引水式電站 

    引水建筑物是有壓的:壓力隧洞(pressure tunnel) 。 

    主要建筑物:低壩,有壓隧洞,調(diào)壓室,壓力水管,廠房,尾水渠。 

圖1-11  有壓引水式水電站

(三)、混合式電站 

    水電站的水頭一部分由壩集中,一部分由引水建筑物集中。 

   (四)、潮汐電站  

    潮汐:潮汐現(xiàn)象是海水因受日月引力而產(chǎn)生的周期性升降運(yùn)動(dòng),即海水的潮漲潮落。 

    潮汐發(fā)電原理:利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有勢(shì)能來(lái)發(fā)電的,也就是把海水漲、落潮的能量變?yōu)闄C(jī)械能,再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽òl(fā)電)的過(guò)程。

圖1-12  潮汐發(fā)電原理

   (五)、抽水蓄能電站 

   抽水蓄能:系統(tǒng)負(fù)荷低時(shí),利用系統(tǒng)多余的電能帶動(dòng)泵站機(jī)組將下庫(kù)的水抽到上庫(kù)(電動(dòng)機(jī)+水泵), 以水的勢(shì)能形式貯存起來(lái); 

   放水發(fā)電:系統(tǒng)負(fù)荷高時(shí),將上庫(kù)的水放下來(lái)推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組(水輪機(jī)+發(fā)電機(jī))發(fā)電,以補(bǔ)充系統(tǒng)中電能的不足。 

圖1-13  抽水蓄能電站示意圖

圖1-14  黑麋峰抽水蓄能電站

五、水電站的組成建筑物 

  (一)擋水建筑物 

    截?cái)嗨鳎新洳睿纬伤畮?kù)的攔河壩、閘或河床式廠房等水工建筑物,如重力壩、拱壩、土石壩、攔河閘等。 

  (二)泄水建筑物 

   宣泄洪水或放空水庫(kù)的建筑物,如溢洪道、溢流壩、放水底孔等。 

  (三)進(jìn)水建筑物 

   從河道或水庫(kù)中取水的建筑物,如有壓、無(wú)壓進(jìn)水口。 

  (四)引水建筑物 

   集中河道落差形成水頭和輸送發(fā)電所需水量的建筑物,如渠道、隧洞、壓力管道等。 

  (五)平水建筑物 

   水電站負(fù)荷發(fā)生變化時(shí),用以平穩(wěn)引水建筑物中流量和壓力的建筑物,如調(diào)壓室、壓力前池等。 

  (六)廠房樞紐建筑物 

   主要指水電站的主、副廠房、變壓器場(chǎng)、高壓開(kāi)關(guān)站、交通線路及尾水渠等建筑物。


六、代表性的電站 

   1、三峽水利樞紐

    三峽工程采用“一級(jí)開(kāi)發(fā),一次建成,分期蓄水,連續(xù)移民”方案。大壩為混凝土重力壩,壩頂總長(zhǎng)3035m,壩頂高程185m,正常蓄水位175 m,總庫(kù)容393 億m3,其中防洪庫(kù)容221.5億m3。裝機(jī)容量1820萬(wàn)kW,26×70萬(wàn)kW,年均發(fā)電量849億度。泄洪壩段每秒泄洪能力為11萬(wàn)m3/s,左岸通航建筑物,年單向通過(guò)能力500萬(wàn)t。雙線五級(jí)船閘,可通過(guò)萬(wàn)噸級(jí)船隊(duì);單線一級(jí)垂直升船機(jī),可快速通過(guò)3000t級(jí)客貨輪。 

三峽工程竣工后,將發(fā)揮防洪、發(fā)電、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游、保護(hù)生態(tài)、凈化環(huán)境、開(kāi)發(fā)性移民、南水北調(diào)、供水灌溉等十大效益,是世界上任何巨型電站都無(wú)法比擬的!三峽工程創(chuàng)造了五個(gè)世界第一: 

(1)世界施工難度最大的水利工程。2000年砼澆筑量為548.17萬(wàn)m3,月澆筑量最高達(dá)55萬(wàn)m3。 

(2)施工期流量最大的水利工程。三峽工程截流流量9010 m3/s,施工導(dǎo)流最大洪峰流量7.9萬(wàn)m3/s 

(3)世界泄洪能力最大的泄洪閘。最大泄洪能力10.25萬(wàn)m3/s。 

(4)世界規(guī)模最大、難度最高的升船機(jī)。 

(5)世界水庫(kù)移民最多、工作量最為艱巨的移民建設(shè)工程三峽工程水庫(kù)動(dòng)態(tài)移民最終可達(dá)113萬(wàn)。 

    2、小浪底水利樞紐

    小浪底水利樞紐位于河南省洛陽(yáng)市以北40km的黃河干流上,是以防洪為主,兼顧防凌、減淤、灌溉和發(fā)電綜合利用的一座特大型工程。工程由大壩、泄洪建筑物及發(fā)電系統(tǒng)組成。大壩為粘土斜心墻堆石壩,壩頂長(zhǎng)1667m,最大壩高154m,庫(kù)容126.5億m3,泄水建筑物包括集中布置的10座進(jìn)水塔,9條泄洪排沙隧洞、一個(gè)正常溢洪道和三個(gè)消力塘組成;發(fā)電系統(tǒng)由6條引水隧洞和一座地下廠房、主變室、尾閘室及三條尾水洞組成。總裝機(jī)容量6×30萬(wàn)千瓦,多年平均發(fā)電量51億度。

    3、新安江水電站 

     新安江水電站位于錢(qián)塘江支流新安江上,浙江省建德縣境內(nèi),由中國(guó)自己設(shè)計(jì)、施工,自制設(shè)備,自行安裝的第一座大型水電工程。電站以發(fā)電為主,兼有防洪、灌溉、航運(yùn)等綜合利用效益,電站裝機(jī)容量662.5MW,保證出力178MW,多年平均年發(fā)電量18.6億KW?h,以220KV和110KV高壓輸電線路各4回接入華東電力系統(tǒng)。大壩為混凝土寬縫隙重力壩,最大壩高105m。工程于1957年4月開(kāi)工,1960年4月第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電,1978年最后一臺(tái)機(jī)組投運(yùn)。

    4、 二灘水電站

    二灘工程是二十世紀(jì)建成的中國(guó)最大的水電站。總裝機(jī)容量330萬(wàn)kW,單機(jī)容量55萬(wàn)kW,這在21世紀(jì)初三峽電站建成之前,均列全國(guó)第一,單機(jī)容量排世界前10位。

二灘拱壩壩高240m為中國(guó)第一高壩。在雙曲拱壩排行中,高度居亞洲第一、世界第三;承受總荷載980萬(wàn)t,列世界第一。總泄水量22480m3/s,在高壩中為世界第一。進(jìn)水口高度80m,調(diào)壓室高度70m,均居全國(guó)第一。

 亞洲最大的地下廠房洞室群。由廠房、主變壓器室、尾水調(diào)壓室三大洞室及壓力管道、尾水管、尾水洞、母線洞、交通洞、通風(fēng)洞、排水洞(廊道)、進(jìn)風(fēng)豎井、排風(fēng)豎井、電梯豎井、電纜斜井等組成龐大洞室群。地下洞室開(kāi)挖量370萬(wàn)m3。其中,廠房長(zhǎng)280m、寬25.5m、高65m。

    5、溪洛渡電站

     溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣境內(nèi)金沙江干流上,是一座以發(fā)電為主,兼有防洪、攔沙和改善下游航運(yùn)條件等巨大綜合效益的工程。溪洛渡電站裝機(jī)容量1260萬(wàn)kw,位居中國(guó)第二,世界第三。 

  溪洛渡水電站樞紐由攔河壩、泄洪、引水、發(fā)電等建筑物組成。攔河壩為混凝土雙曲拱壩,壩頂高程610m,最大壩高278m ,壩頂中心線弧長(zhǎng)698.09m;左右兩岸布置地下廠房,各安裝9臺(tái)單機(jī)容量70萬(wàn)千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組,年發(fā)電量為571~640億kw?h。溪洛渡水庫(kù)正常蓄水位600m,死水位540m,水庫(kù)總?cè)萘?26.7億m3。 

水庫(kù)長(zhǎng)約200km,平均寬度約700m,正常蓄水位600m以下,庫(kù)容115.7億m3,水庫(kù)總庫(kù)容126.7億m3,水庫(kù)淹沒(méi)涉及四川省雷波、金陽(yáng)、布拖、昭覺(jué)、寧南和云南永善、昭陽(yáng)、魯?shù)楹颓杉业?個(gè)縣(區(qū))。   

  溪洛渡工程2003年開(kāi)始籌建,2005年底主體工程開(kāi)工,2015年竣工投產(chǎn),總工期約13年。按2005年一季度價(jià)格指數(shù)計(jì)算,整個(gè)工程靜態(tài)投資503.4億元人民幣。溪洛渡水電站是金沙江下游梯級(jí)電站中第一個(gè)開(kāi)工建設(shè)的項(xiàng)目,標(biāo)志著金沙江干流水電開(kāi)發(fā)邁出實(shí)質(zhì)性步伐。

    6、向家壩電站 

     向家壩水電站是金沙江下游梯級(jí)開(kāi)發(fā)中最末的一個(gè)梯級(jí),壩址位于川滇兩省交界的金沙江下游河段上,左岸為四川省宜賓縣,右岸是云南省水富縣。向家壩水電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主,兼顧防洪、改善通航條件、灌溉,同時(shí)具有攔沙和為溪洛渡水電站進(jìn)行反調(diào)節(jié)等作用。電站主要供電華中、華東地區(qū),兼顧川、滇兩省用電需要。 

  向家壩水電站樞紐由攔河大壩、泄洪排沙建筑物、左岸壩后廠房、右岸地下廠房、左岸垂直升船機(jī)和兩岸灌溉取水口等組成。攔河大壩為混凝土重力壩,壩頂高程384m,最大壩高162m,壩頂長(zhǎng)度909.26m。左岸壩后廠房位于溢流壩左側(cè),右岸地下廠房位于右岸壩肩上游山體內(nèi),左右岸各裝機(jī)4臺(tái)單機(jī)容量80萬(wàn)kw的水輪發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)600萬(wàn)kw,年發(fā)電量307.47億kw·h。垂直升船機(jī)位于左岸壩后廠房左側(cè),按四級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),最大提升高度114.2m,設(shè)計(jì)年過(guò)壩貨運(yùn)量112萬(wàn)t,年客運(yùn)量40萬(wàn)人次,可通過(guò)2×500t級(jí)船隊(duì)。灌溉取水口布置在兩岸非溢流壩,規(guī)劃灌溉面積370余萬(wàn)畝。 

  向家壩水庫(kù)正常蓄水位380m,死水位370m,水庫(kù)總庫(kù)容51.63億m3,調(diào)節(jié)庫(kù)容9.03億m3,可進(jìn)行不完全年調(diào)節(jié)。工程于2004年4月開(kāi)始籌建,2006年10月主體工程正式開(kāi)工,計(jì)劃于2012年首批機(jī)組發(fā)電,2015年全部竣工,總工期約9年6個(gè)月。 
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