水力發(fā)電的原理和水電站的類型

水力發(fā)電的原理和水電站的類型,新安江水電站,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.1 水力發(fā)電的基本原理及特點,我國水能資源的特點 總量豐富，分布均勻 時間 空間 開發(fā)率低，發(fā)展迅速 前景宏遠(yuǎn)，任重道遠(yuǎn),湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、水力發(fā)電的基本原理,在天然河流上，修建水工建筑物，集中水頭，通過一定的流量將“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,1.1 水力發(fā)電的基本原理及特點,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、水電站的出力和發(fā)電量的計算,1.1 水力發(fā)電的基本原理及特點,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、水電站的出力和發(fā)電量的計算,能量損失： 1.HgH：損失水頭h，據(jù)經(jīng)驗，一般為Hg的3%10%，輸水道短取小值。 2. ：k=9.81水電站出力系數(shù)。大中型水電站k=8.08.5；中小型水電站k=6.58.0。,出力：（功率）,1.1 水力發(fā)電的基本原理及特點,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、水電站的出力和發(fā)電量的計算,發(fā)電量：一定時段內(nèi)水電站發(fā)出的電能總量，單位為kWh,1.1 水力發(fā)電的基本原理及特點,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,優(yōu)點： (1) 不耗燃料，成本低廉 (2) 水火互濟，調(diào)峰靈活 (3) 綜合利用，多方得益 (4) 取之不盡可，用之不竭 (5) 環(huán)境優(yōu)美，能源潔凈,三、水力發(fā)電特點,1.1 水力發(fā)電的基本原理及特點,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,缺點： (1) 受自然條件限制 (2) 一次性投資大，工期長 (3) 事故后果嚴(yán)重 (4) 大型工程對環(huán)境、生態(tài)影響較大,三、水力發(fā)電特點,1.1 水力發(fā)電的基本原理及特點,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.2水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,水電站的基本類型,由P = 9.81QH可知，發(fā)電必須有流量和水頭。 形成水頭方式水電站的開發(fā)方式。 按其集中水頭的方式不同分為：壩式、引水式和混合式三種基本方式。 抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重要型式。 按調(diào)節(jié)能力分成： 無調(diào)節(jié)水電站、有調(diào)節(jié)水電站 一般壩后式水電站和混合式水電站都是有調(diào)節(jié)的；河床式和引水式水電站常是無調(diào)節(jié)的，或者只有較小的調(diào)節(jié)能力。,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、 壩式水電站,用壩集中水頭的水電站稱為壩式水電站 其特點有： 水頭取決于壩高。 引用流量較大，電站的規(guī)模也大，水能利用較充分，綜合利用效益高。 投資大，工期長。 適用：河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫的條件。,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1河床式電站,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1河床式電站,特點： 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，建低壩或閘。 適用水頭：大中型：25米以下，小型：810米以下。 廠房和擋水壩并排建在河床中，共同擋水，故廠房也有抗滑穩(wěn)定問題； 廠房高度取決于水頭的高低。 引用流量大、水頭低。 注：廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征。,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,葛州壩水電站,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河床廠房,富春江河床式電站,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.壩后式水電站,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.壩后式水電站,特點： 當(dāng)水頭較大時，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。 庫容較大，調(diào)節(jié)性能好。,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,壩后廠房,萬家寨壩后式水電站,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,三峽水電站,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水式水電站,用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站 特點： 水頭相對較高，目前最大水頭已達(dá)2000米以上。 引用流量較小，沒有水庫調(diào)節(jié)徑流，水量利用率較低，綜合利用價值較差。 電站庫容很小，基本無水庫淹沒損失，工程量較小，單位造價較低。 適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區(qū)性河段。,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、引水式水電站,一般修建于： 河道有彎道； 兩條相近河流有較大水位差； 有急灘或瀑布處。 類型 無壓引水式(free flow)：引水道是無壓的 有壓引水式(pressure flow)：引水道是有壓的,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.無壓引水電站,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.無壓引水電站,引水建筑物是無壓的:渠道或無壓隧洞 主要建筑物：低壩，進水口，沉沙池，引水渠(洞)，日調(diào)節(jié)池，壓力前池，壓力水管，廠房，尾水渠。,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2. 有壓引水式電站,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,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。,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,三、 混合式水電站,由壩和引水道分別集中一部分水頭，電站的總水頭等于這兩部分之和。 適用于上游有優(yōu)良壩址，適宜建庫，而緊接水庫以下河道突然變陡或河流有較大的轉(zhuǎn)彎。 同時兼有壩式和引水式水電站的優(yōu)點。 在工程中多稱為引水式水電站,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四、抽水蓄能電站,抽水蓄能電站是以水體為儲能介質(zhì)，起調(diào)節(jié)作用。主要解決電力系統(tǒng)的調(diào)峰問題； 建筑物組成包括：上下兩個水庫，用引水建筑物相連，蓄能電站廠房建在下水庫處，采用雙向機組 抽水蓄能和放水發(fā)電兩個過程 低谷期：電能水能；高峰期：水能電能,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,五、潮汐水電站,潮汐：潮汐現(xiàn)象是海水因受日月引力而產(chǎn)生的周期性升降運動，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能來發(fā)電的，也就是把海水漲、落潮的能量機械能電能(發(fā)電)的過程。 流量大，水頭低的水電站。,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,最大的潮汐電站法國朗斯電站,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,沙溪河流域梯級電站布置示意圖,1.2 水能資源的開發(fā)方式及水電站的基本類型,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.3水電站的組成建筑物,一、樞紐建筑物 擋水建筑物：壩、閘 泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢流壩 過壩建筑物：過船、過木、過魚,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.3水電站的組成建筑物,二、發(fā)電建筑物 進水建筑物：進水口、沉沙池 引水建筑物：引水道、壓力管道、尾水道 平水建筑物：前池、調(diào)壓室 廠區(qū)樞紐：主廠房、副廠房、變電站、開關(guān)站等,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,本 章 小 結(jié),1水電站的基本類型有壩式、引水式及混合式。壩式水電站分為河床式、壩后式；引水式水電站分有壓引水式和無壓引水式電站；混合式開發(fā)多為有壓引水式電站。這部分是水電站建筑物最基本的概念，也是本章的重點，應(yīng)牢固掌握。,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,本 章 小 結(jié),2抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重要型式。 抽水蓄能電站主要解決電力系統(tǒng)的調(diào)峰問題，尤其在我國東北、華北、華東等水能資源相對短缺的地區(qū)，加快抽水蓄能電站的建設(shè)速度很有必要； 潮汐電站是開發(fā)海水能源的主要型式，應(yīng)有所了解。,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,本 章 小 結(jié),3水電站建筑物由引水系統(tǒng)和廠區(qū)樞紐兩大部分組成。水電站的類型不同，建筑物的組成有所不同；廠區(qū)樞紐包括廠房建筑物和變電站。這部分也是本章的重點。,湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,思 考 題,1.試闡述水能利用原理。 2.什么是水電站的出力? 3.按照集中落差方式的不同，水電站的開發(fā)可分為幾種基本方式?何為壩式水電站、引水式水電站和混合式水電站? 4.壩式水電站水利樞紐和引水式水電站水利樞紐各有哪些主要特點? 5.壩后式和河床式水電站樞紐的特點是什么?其組成建筑物有哪些? 6.無壓引水式和有壓引水式水電站樞紐的特點是什么?其組成建筑物有哪些? 7.水電站有哪些組成建筑物?,