峨眉山市馳騁機械制造有限公司

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新聞詳情

水電站的基本開發方式及其布置形式

要發電必須有流量和水頭,關鍵是形成水頭。

要充分利用河流的水能資源,首先要使水電站的上、下游形成一定的落差,構成發電水頭。因此就開發河流水能的水電站而言,按其集中水頭的方式不同分為壩式、引水式混合式三種基本方式。

另外,抽水蓄能電站潮汐電站也是水能利用的重要型式。

一、壩式水電站

(一) 壩式水電站特點

(1) 壩式水電站的水頭取決于壩高。目前壩式水電站的最大水頭不超過300m。

(2) 壩式水電站的引用流量較大,電站的規模也大,水能利用較充分。(由于筑壩,上游形成的水庫,可以用來調節流量)目前世界上裝機容量超過2 000MW的巨型水電站大都是壩式水電站。此外壩式水電站水庫的綜合利用效益高,可同時滿足防洪、發電、供水等興利要求。

(3) 壩式水電站的投資大,工期長。原因:工程規模大,水庫造成的淹沒范圍大,遷移人口多。

適用:河道坡降較緩,流量較大,并有筑壩建庫的條件。

(二) 壩式水電站的形式

1.河床式電站(power station in river channel)

①一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。

②適用水頭:大中型:25米以下,小型:8~10米以下。適用于較低水頭的水電站 。

③廠房和擋水壩并排建在河床中,共同擋水,使之成為擋水建筑物的一部分,故廠房也有抗滑穩定問題;

注:廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征

廠房高度取決于水頭的高低。

⑤引用流量大、水頭低。

主要包括:擋水壩、泄水壩、廠房、船閘、魚道等。


2.壩后式水電站(power staion at dam toe)


壩后式水電站

①當水頭較大時,廠房本身抵抗不了水的推力,將廠房移到壩后,由大壩擋水。廠壩之間設置沉陷縫,是兩者之間互不傳力,廠房不承受水頭。 ——壩后式水電站一般修建在河流的中上游。 ——庫容較大,調節性能好。

②如為土壩,可修建河岸式電站。

③舉世矚目的三峽水電站就是壩后式水電站,其裝機容量為18200MW。




二、引水式水電站(diversion type power station)


在河流坡降陡的河段上筑一低壩(或無壩)取水,通過人工修建的引水道(渠道、隧洞、管道)引水到河段下游,集中落差,再經壓力管道引水到水輪機進行發電。用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。

特點:

(1) 水頭相對較高,目前最大水頭已達2000米以上。

(2) 引用流量較小,沒有水庫調節徑流,水量利用率較低,綜合利用價值較差。

(3) 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。

類型:

(1) 無壓引水式(free flow):引水道是無壓的(如明渠)

(2) 有壓引水式(pressure flow):引水道是有壓的(壓力隧洞)

適用條件: 適合河道坡降較陡,流量較小的山區性河段。

1. 無壓引水式電站

①引水建筑物是無壓的:明渠(open channel)、無壓隧洞(free flow tunnel)

②主要建筑物:低壩,進水口,沉沙池,引水渠(洞),日調節池,壓力前池,壓力水管,廠房,尾水渠。


2.有壓引水式電站

①引水建筑物是有壓的:壓力隧洞(pressure tunnel)

②主要建筑物:低壩,引水隧洞(有壓),調壓室,壓力水管,廠房,尾水渠。




三、混合式水電站(mixed power plant)

在一個河段上,同時采用高壩和有壓引水道共同集中落差的開發方式稱為混合式開發。壩集中一部分落差后,再通過有壓引水道集中壩后河段上另一部分落差,形成了電站的總水頭。這種開發方式的水電站稱為混合式水電站。

②適用于上游有優良壩址,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彎。

③同時兼有壩式和引水式水電站的優點。

④在工程時間中多稱為引水式,很少用混合式水電站這個名稱。




四、抽水蓄能電站(pumped storage power station)


隨著經濟的發展以及人民生活水平的提高,電力負荷和電網日益擴大,系統負荷的峰谷差越來越大,預計到21世紀初,我國東北、華北、華東均將成為幾百萬兆瓦的電力系統,它們的峰谷差將達到1萬MW,因此解決調峰填谷的任務愈來愈迫切。

在電力系統中,核電站和火電站不能適應電力系統負荷的急劇變化,且受到技術最小出力的限制,調峰能力有限,而且火電機組調峰煤耗多,運行維護費用高。而水電站啟動與停機迅速、運行靈活,適宜擔任調峰、調頻、事故備用。



抽水蓄能電站是以水體為儲能介質,起調節作用。主要解決電力系統的調峰問題;

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;

抽水蓄能和放水發電兩個過程:

抽水蓄能:系統負荷低時,利用系統多余的電能帶動泵站機組將下庫的水抽到上庫(電動機+水泵), 以水的勢能形式貯存起來;

放水發電:系統負荷高時,將上庫的水放下來推動水輪發電機組(水輪機+發電機)發電,以補充系統中電能的不足。

隨著電力行業的改革,實行負荷高峰高電價、負荷低峰低電價后,抽水蓄能電站的經濟效益將是顯著的。

我國已建抽水蓄能電站有:


(1) 廣東抽水蓄能電站,其裝機容量為2400MW(8×300MW);

(2) 天荒坪抽水蓄能電站,其裝機容量為1800MW(6×300MW);

(3) 十三陵抽水蓄能電站,其裝機容量為800MW (4×200MW);

(4) 潘家口抽水蓄能電站,其裝機容量為420MW(3×90MW+150MW),聯合型;

(5) 西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站,其裝機容量為90MW(4×22.5MW)。



五、潮汐電站( tidal energy power station)


潮汐:潮汐現象是海水因受日月引力而產生的周期性升降運動,即海水的潮漲潮落。

潮汐的最大潮差為8.9m;北美芬迪灣蒙克頓港最大潮差竟達19m。

世界海洋潮汐能蘊藏量約為27億kW,若全部轉換成電能,每年發電量大約為1.2萬kW.h。

潮汐發電與原理:利用潮水漲、落產生的水位差所具有勢能來發電的,也就是把海水漲、落潮的能量變為機械能,再把機械能轉變為電能(發電)的過程。

潮汐發電就是在海灣或有潮汐的河口建一攔水堤壩,將海灣或河口與海洋隔開構成水庫,再在壩內或壩房安裝水輪發電機組,然后利用潮汐漲落時海水位的升降,使海水通過輪機轉動水輪發電機組發電。


由于潮汐發電的開發成本較高和技術上的原因,所以發展不快。



六、河流的梯級開發和梯級水電站

一條河流的水力蘊藏量是一定的,如果在下游建一個高壩大庫,則調節能力很好,但淹沒損失太大。如果修多個較低的壩形成一系列的較小的水庫,則淹沒小得多。后一種方式為梯級開發。梯級開發方案是一條河流的綜合利用規劃。

梯級水電站開發的原則:

(1) 在地形地質和淹沒限制等條件許可時,盡可能使各樞紐首尾銜 接,以充分利用落差;

(2)不允許淹沒的河段,盡可能用低壩河床式或引水式開發;

(3) 最上游一級的開發,最好是有較大的水庫,以提高其調節控制性能;

(4) 開發順序是首先建設比較關鍵的開發條件較優的工程。

河流中上游有修較大水庫的條件時,最好首先建設,對下游工程施工有利。

按調節能力分成:

●無調節水電站:無水庫,來流較多時需要棄水。

●有調節水電站:有較大水庫,可調節天然徑流。分為日調節、月調節、年調節等。



七、水電站的組成建筑物

一、樞紐建筑

1、擋水建筑物:壩、閘

2、泄水建筑物:溢洪道、泄水洞

3、過壩建筑物:過船、過木、過魚


二、發電建筑物

★引水系統

1、進水建筑物:進水口、沉沙池

2、引水建筑物:引水道、壓力管道、尾水道

3、平水建筑物:前池、調壓室

★廠區樞紐

1、廠房建筑物、廠房、副廠房

2、變電站、開關站


小   結

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;混合式開發多為有壓引水式電站。就其建筑物的組成及結構型式而言,壩后河岸引水、混合式及有壓引水式電站是相同的。這部分是水電站建筑物最基本的概念。

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的調峰問題,尤其在我國東北、華北、華東等水能資源相對短缺的地區,加快抽水蓄能電站的建設速度很有必要;潮汐電站是開發海水能源的主要型式,應有所了解。

3.水電站建筑物由引水系統和廠區樞紐兩大部分組成。水電站的類型不同,建筑物的組成有所不同;廠區樞紐包括廠房建筑物和變電站。


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