水力发电的原理和水电站的类型

水力发电的原理和水电站的类型,新安江水电站,湖北水利水电职业技术学院,1.1 水力发电的基本原理及特点,我国水能资源的特点 总量丰富，分布均匀 时间 空间 开发率低，发展迅速 前景宏远，任重道远,湖北水利水电职业技术学院,一、水力发电的基本原理,在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过一定的流量将“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,1.1 水力发电的基本原理及特点,湖北水利水电职业技术学院,二、水电站的出力和发电量的计算,1.1 水力发电的基本原理及特点,湖北水利水电职业技术学院,二、水电站的出力和发电量的计算,能量损失： 1.HgH：损失水头h，据经验，一般为Hg的3%10%，输水道短取小值。 2. ：k=9.81水电站出力系数。大中型水电站k=8.08.5；中小型水电站k=6.58.0。,出力：（功率）,1.1 水力发电的基本原理及特点,湖北水利水电职业技术学院,二、水电站的出力和发电量的计算,发电量：一定时段内水电站发出的电能总量，单位为kWh,1.1 水力发电的基本原理及特点,湖北水利水电职业技术学院,优点： (1) 不耗燃料，成本低廉 (2) 水火互济，调峰灵活 (3) 综合利用，多方得益 (4) 取之不尽可，用之不竭 (5) 环境优美，能源洁净,三、水力发电特点,1.1 水力发电的基本原理及特点,湖北水利水电职业技术学院,缺点： (1) 受自然条件限制 (2) 一次性投资大，工期长 (3) 事故后果严重 (4) 大型工程对环境、生态影响较大,三、水力发电特点,1.1 水力发电的基本原理及特点,湖北水利水电职业技术学院,1.2水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,水电站的基本类型,由P = 9.81QH可知，发电必须有流量和水头。 形成水头方式水电站的开发方式。 按其集中水头的方式不同分为：坝式、引水式和混合式三种基本方式。 抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。 按调节能力分成： 无调节水电站、有调节水电站 一般坝后式水电站和混合式水电站都是有调节的；河床式和引水式水电站常是无调节的，或者只有较小的调节能力。,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,一、 坝式水电站,用坝集中水头的水电站称为坝式水电站 其特点有： 水头取决于坝高。 引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分，综合利用效益高。 投资大，工期长。 适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,1河床式电站,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,1河床式电站,特点： 一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。 适用水头：大中型：25米以下，小型：810米以下。 厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也有抗滑稳定问题； 厂房高度取决于水头的高低。 引用流量大、水头低。 注：厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征。,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,葛州坝水电站,湖北水利水电职业技术学院,河床厂房,富春江河床式电站,湖北水利水电职业技术学院,2.坝后式水电站,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,2.坝后式水电站,特点： 当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。 坝后式水电站一般修建在河流的中上游。 库容较大，调节性能好。,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,坝后厂房,万家寨坝后式水电站,湖北水利水电职业技术学院,三峡水电站,湖北水利水电职业技术学院,二、引水式水电站,用引水道集中水头的电站称为引水式水电站 特点： 水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上。 引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综合利用价值较差。 电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小，单位造价较低。 适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,二、引水式水电站,一般修建于： 河道有弯道； 两条相近河流有较大水位差； 有急滩或瀑布处。 类型 无压引水式(free flow)：引水道是无压的 有压引水式(pressure flow)：引水道是有压的,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,1.无压引水电站,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,1.无压引水电站,引水建筑物是无压的:渠道或无压隧洞 主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠。,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,2. 有压引水式电站,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,2. 有压引水式电站,引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressure tunnel) 主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,三、 混合式水电站,由坝和引水道分别集中一部分水头，电站的总水头等于这两部分之和。 适用于上游有优良坝址，适宜建库，而紧接水库以下河道突然变陡或河流有较大的转弯。 同时兼有坝式和引水式水电站的优点。 在工程中多称为引水式水电站,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,四、抽水蓄能电站,抽水蓄能电站是以水体为储能介质，起调节作用。主要解决电力系统的调峰问题； 建筑物组成包括：上下两个水库，用引水建筑物相连，蓄能电站厂房建在下水库处，采用双向机组 抽水蓄能和放水发电两个过程 低谷期：电能水能；高峰期：水能电能,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,五、潮汐水电站,潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周期性升降运动，即海水的潮涨潮落。 潮汐发电原理：利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量机械能电能(发电)的过程。 流量大，水头低的水电站。,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,最大的潮汐电站法国朗斯电站,湖北水利水电职业技术学院,沙溪河流域梯级电站布置示意图,1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型,湖北水利水电职业技术学院,1.3水电站的组成建筑物,一、枢纽建筑物 挡水建筑物：坝、闸 泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢流坝 过坝建筑物：过船、过木、过鱼,湖北水利水电职业技术学院,1.3水电站的组成建筑物,二、发电建筑物 进水建筑物：进水口、沉沙池 引水建筑物：引水道、压力管道、尾水道 平水建筑物：前池、调压室 厂区枢纽：主厂房、副厂房、变电站、开关站等,湖北水利水电职业技术学院,本 章 小 结,1水电站的基本类型有坝式、引水式及混合式。坝式水电站分为河床式、坝后式；引水式水电站分有压引水式和无压引水式电站；混合式开发多为有压引水式电站。这部分是水电站建筑物最基本的概念，也是本章的重点，应牢固掌握。,湖北水利水电职业技术学院,本 章 小 结,2抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。 抽水蓄能电站主要解决电力系统的调峰问题，尤其在我国东北、华北、华东等水能资源相对短缺的地区，加快抽水蓄能电站的建设速度很有必要； 潮汐电站是开发海水能源的主要型式，应有所了解。,湖北水利水电职业技术学院,本 章 小 结,3水电站建筑物由引水系统和厂区枢纽两大部分组成。水电站的类型不同，建筑物的组成有所不同；厂区枢纽包括厂房建筑物和变电站。这部分也是本章的重点。,湖北水利水电职业技术学院,思 考 题,1.试阐述水能利用原理。 2.什么是水电站的出力? 3.按照集中落差方式的不同，水电站的开发可分为几种基本方式?何为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站? 4.坝式水电站水利枢纽和引水式水电站水利枢纽各有哪些主要特点? 5.坝后式和河床式水电站枢纽的特点是什么?其组成建筑物有哪些? 6.无压引水式和有压引水式水电站枢纽的特点是什么?其组成建筑物有哪些? 7.水电站有哪些组成建筑物?,