水電站流域開(kāi)發(fā)方式和布置形式-銀杉電池水電站項(xiàng)目

　　要發(fā)電必須有流量和水頭，關(guān)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(gòu)成發(fā)電水頭。因此就開(kāi)發(fā)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、引水式和混合式三種基本方式。

　　另外，抽水蓄能電站和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(diǎn)

　　(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(guò)300m。

　　(2) 壩式水電站的引用流量較大，電站的規(guī)模也大，水能利用較充分。(由于筑壩，上游形成的水庫(kù)，可以用來(lái)調(diào)節(jié)流量)目前世界上裝機(jī)容量超過(guò)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(kù)的綜合利用效益高，可同時(shí)滿足防洪、發(fā)電、供水等興利要求。

　　(3) 壩式水電站的投資大，工期長(zhǎng)。原因：工程規(guī)模大，水庫(kù)造成的淹沒(méi)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(kù)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(méi)，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(wěn)定問(wèn)題;

　　注：廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征

　　④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(yú)道等。

　　▲葛洲壩水電站

　　2.壩后式水電站(power staion at dam toe)

　　▲壩后式水電站

　　①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。廠壩之間設(shè)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(kù)容較大，調(diào)節(jié)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(jī)容量為18200MW。

　　▲三峽水電站

　　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(wú)壩)取水，通過(guò)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(jīng)壓力管道引水到水輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。

　　特點(diǎn)：

　　(1) 水頭相對(duì)較高，目前最大水頭已達(dá)2000米以上。

　　(2) 引用流量較小，沒(méi)有水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流，水量利用率較低，綜合利用價(jià)值較差。

　　(3) 電站庫(kù)容很小，基本無(wú)水庫(kù)淹沒(méi)損失，工程量較小，單位造價(jià)較低。

　　類型：

　　(1) 無(wú)壓引水式(free flow)：引水道是無(wú)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(qū)性河段。

　　1. 無(wú)壓引水式電站

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

　　②主要建筑物：低壩，進(jìn)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。

　　▲無(wú)壓引水式水電站

　　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(diào)壓室，壓力水管，廠房，尾水渠。

　　▲有壓引水式水電站

　　三、混合式水電站(mixedpowerplant)

　　①在一個(gè)河段上，同時(shí)采用高壩和有壓引水道共同集中落差的開(kāi)發(fā)方式稱為混合式開(kāi)發(fā)。壩集中一部分落差后，再通過(guò)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(kāi)發(fā)方式的水電站稱為混合式水電站。

　　②適用于上游有優(yōu)良?jí)沃罚m宜建庫(kù)，而緊接水庫(kù)以下河道突然變陡或河流有較大的轉(zhuǎn)彎。

　　③同時(shí)兼有壩式和引水式水電站的優(yōu)點(diǎn)。

　　④在工程時(shí)間中多稱為引水式，很少用混合式水電站這個(gè)名稱。

　　▲北京下馬嶺引水電站

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

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，電力負(fù)荷和電網(wǎng)日益擴(kuò)大，系統(tǒng)負(fù)荷的峰谷差越來(lái)越大，預(yù)計(jì)到21世紀(jì)初，我國(guó)東北、華北、華東均將成為幾百萬(wàn)兆瓦的電力系統(tǒng)，它們的峰谷差將達(dá)到1萬(wàn)MW，因此解決調(diào)峰填谷的任務(wù)愈來(lái)愈迫切。

　　在電力系統(tǒng)中，核電站和火電站不能適應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷的急劇變化，且受到技術(shù)最小出力的限制，調(diào)峰能力有限，而且火電機(jī)組調(diào)峰煤耗多，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。而水電站啟動(dòng)與停機(jī)迅速、運(yùn)行靈活，適宜擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用。

　　抽水蓄能電站是以水體為儲(chǔ)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(wèn)題;

　　建筑物組成包括：上下兩個(gè)水庫(kù)，用引水建筑物相連，蓄能電站廠房建在下水庫(kù)處， 采用雙向機(jī)組;

　　抽水蓄能和放水發(fā)電兩個(gè)過(guò)程：

　　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。

　　隨著電力行業(yè)的改革，實(shí)行負(fù)荷高峰高電價(jià)、負(fù)荷低峰低電價(jià)后，抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)效益將是顯著的。

　　我國(guó)已建抽水蓄能電站有：

　　(1) 廣東抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為2400MW(8×300MW);

　　(2) 天荒坪抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為1800MW(6×300MW);

　　(3) 十三陵抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為800MW (4×200MW);

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

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

　　五、潮汐電站( tidal energy power station)

　　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。

　　潮汐的最大潮差為8.9m;北美芬迪灣蒙克頓港最大潮差竟達(dá)19m。

　　世界海洋潮汐能蘊(yùn)藏量約為27億kW，若全部轉(zhuǎn)換成電能，每年發(fā)電量大約為1.2萬(wàn)kW.h。

　　潮汐發(fā)電與原理：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?發(fā)電)的過(guò)程。

　　潮汐發(fā)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(kāi)構(gòu)成水庫(kù)，再在壩內(nèi)或壩房安裝水輪發(fā)電機(jī)組，然后利用潮汐漲落時(shí)海水位的升降，使海水通過(guò)輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

　　最大的潮汐電站——法國(guó)朗斯電站

　　由于潮汐發(fā)電的開(kāi)發(fā)成本較高和技術(shù)上的原因，所以發(fā)展不快。

　　六、河流的梯級(jí)開(kāi)發(fā)和梯級(jí)水電站

　　一條河流的水力蘊(yùn)藏量是一定的，如果在下游建一個(gè)高壩大庫(kù)，則調(diào)節(jié)能力很好，但淹沒(méi)損失太大。如果修多個(gè)較低的壩形成一系列的較小的水庫(kù)，則淹沒(méi)小得多。后一種方式為梯級(jí)開(kāi)發(fā)。梯級(jí)開(kāi)發(fā)方案是一條河流的綜合利用規(guī)劃。

　　梯級(jí)水電站開(kāi)發(fā)的原則：

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

　　(2)不允許淹沒(méi)的河段，盡可能用低壩河床式或引水式開(kāi)發(fā);

　　(3) 最上游一級(jí)的開(kāi)發(fā)，最好是有較大的水庫(kù)，以提高其調(diào)節(jié)控制性能;

　　(4) 開(kāi)發(fā)順序是首先建設(shè)比較關(guān)鍵的開(kāi)發(fā)條件較優(yōu)的工程。

　　河流中上游有修較大水庫(kù)的條件時(shí)，最好首先建設(shè)，對(duì)下游工程施工有利。

　　按調(diào)節(jié)能力分成：

　　●無(wú)調(diào)節(jié)水電站：無(wú)水庫(kù)，來(lái)流較多時(shí)需要棄水。

　　●有調(diào)節(jié)水電站：有較大水庫(kù)，可調(diào)節(jié)天然徑流。分為日調(diào)節(jié)、月調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)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(guò)壩建筑物：過(guò)船、過(guò)木、過(guò)魚(yú)

　　二、發(fā)電建筑物

　　★引水系統(tǒng)

　　1、進(jìn)水建筑物：進(jìn)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(diào)壓室

　　★廠區(qū)樞紐

　　1、廠房建筑物、廠房、副廠房

　　2、變電站、開(kāi)關(guān)站

　　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(wú)壓引水式電站;混合式開(kāi)發(fā)多為有壓引水式電站。就其建筑物的組成及結(jié)構(gòu)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(tǒng)的調(diào)峰問(wèn)題，尤其在我國(guó)東北、華北、華東等水能資源相對(duì)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(kāi)發(fā)海水能源的主要型式，應(yīng)有所了解。

　　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。