水资源开发方式及水电站的基本类型

水资源开发方式及水电站的基本类型

一、水能资源开发方式

（一）坝式开发

在河流峡谷处，拦河筑坝，坝前壅水，在坝址处集中落差形成水头。

优点：筑坝形成水库，可调节流量，电站引用流量大，电站规模也大，水能利用程度充分；

缺点：水头受坝高限制，坝工程量大，形成水库会造成库区淹没，投资大，工期长.

适用：河道坡降较缓,流量较大，有筑坝建库条件的河段.

(二）引水式开发

在河流坡降较陡的河段上游，通过人工建造的引水道引水到河段下游集中落差，再经压力管道，引水至厂房。

优点：形成水头较高，无水库,不会造成淹没,工程量小，单位造价较低；

缺点：水量利用率及综合利用价值较低，装机规模相对前者较小。

适用:河道坡降较大、流量较小的山区河段。

（三)混合式开发

同时采用坝和引水道共同集中落差形成水头的开发方式。

（四）潮汐水能开发

利用海洋涨、落潮形成的水位差引海水发电的方式。

二、水电站的基本类型

按水头大小：可分为高水头、中水头和低水头水电站。中国通常称水头大于70m为高水头水电站，低于30m为低水头水电站，30～70m为中水头水电站.

按装机容量大小:可分为大型、中型和小型水电站。75万kW以上:为大（1)型;75万～25万kW为大(2）型；25万～2.5万kW为中型；2.5万~0.05万kw为小(1）型；小于0.05万kW为小（2）型。但统计上常将1.2万kW以下作为小水电站。

按开发方式：可分为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站三种基本类型.

(一）、坝式水电站

用坝集中水头的水电站称为坝式水电站。

1、坝后式水电站

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，因为河流中上游一般为山区峡谷地段,允许有一定程度的淹没，故可建高坝，此时集中的水头较大，库容较大，调节性能好.

图1—4 坝后式水电站示意图1—5万家寨水电站

举世瞩目的三峡水电站也是坝后式水电站，其装机容量为2240万KW.

图1—6三峡水电站

2、河床式电站

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。厂房和坝(闸）一起建在河床上，厂房本身承受上游水压力，成为挡水建筑物的一部分。引用流量大、水头低,水轮机多采用钢筋混凝土蜗壳。适用水头:大中型：25米以下,小型:8～10米以下.

图1-7 河床式水电站

图1—8 富春江河床式电站

图1—9葛州坝水电站

(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。

1、无压引水电站

引水建筑物是无压的：明渠、无压隧洞等。

图1—10 无压引水式水电站

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。

图1-11有压引水式水电站

（三）、混合式电站

水电站的水头一部分由坝集中，一部分由引水建筑物集中。

（四)、潮汐电站

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、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。

图1—12潮汐发电原理

（五）、抽水蓄能电站

抽水蓄能：系统负荷低时,利用系统多余的电能带动泵站机组将下库的水抽到上库(电动机+水泵), 以水的势能形式贮存起来;

放水发电：系统负荷高时，将上库的水放下来推动水轮发电机组（水轮机+发电机)发电，以补充系统中电能的不足。

图1—13抽水蓄能电站示意图

图1—14黑麋峰抽水蓄能电站

五、水电站的组成建筑物

（一）挡水建筑物

截断水流，集中落差，形成水库的拦河坝、闸或河床式厂房等水工建筑物，如重力坝、拱坝、土石坝、拦河闸等。

(二)泄水建筑物

宣泄洪水或放空水库的建筑物,如溢洪道、溢流坝、放水底孔等。

（三）进水建筑物

从河道或水库中取水的建筑物，如有压、无压进水口。

(四）引水建筑物

集中河道落差形成水头和输送发电所需水量的建筑物，如渠道、隧洞、压力管道等.

（五)平水建筑物

水电站负荷发生变化时,用以平稳引水建筑物中流量和压力的建筑物,如调压室、压力前池等。

（六）厂房枢纽建筑物

主要指水电站的主、副厂房、变压器场、高压开关站、交通线路及尾水渠等建筑物。

六、代表性的电站

1、三峡水利枢纽

三峡工程采用“一级开发，一次建成，分期蓄水,连续移民”方案.大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035m，坝顶高程185m，正常蓄水位175 m，总库容393 亿m3，其中防洪库容221。5亿m3。装机容量1820万kW，26×70万kW，年均发电量849亿度。泄洪坝段每秒泄洪能力为11万m3/s，左岸通航建筑物，年单向通过能力500万t。双线五级船闸，可通过万吨级船队;单线一级垂直升船机，可快速通过3000t级客货轮。

三峡工程竣工后,将发挥防洪、发电、航运、养殖、旅游、保护生态、净化环境、开发性移民、南水北调、供水灌溉等十大效益，是世界上任何巨型电站都无法比拟的！三峡工程创造了五个世界第一：

（1）世界施工难度最大的水利工程。2000年砼浇筑量为548。17万m3，月浇筑量最高达55万m3。

（2）施工期流量最大的水利工程。三峡工程截流流量9010 m3/s，施工导流最大洪峰流量7.9万m3/s

（3）世界泄洪能力最大的泄洪闸。最大泄洪能力10。25万m3/s。

（4）世界规模最大、难度最高的升船机.

（5)世界水库移民最多、工作量最为艰巨的移民建设工程三峡工程水库动态移民最终可达113万。

2、小浪底水利枢纽

小浪底水利枢纽位于河南省洛阳市以北40km的黄河干流上，是以防洪为主，兼顾防凌、减淤、灌溉和发电综合利用的一座特大型工程.工程由大坝、泄洪建筑物及发电系统组成。大坝为粘土斜心墙堆石坝，坝顶长1667m，最大坝高154m，库容126。5亿m3，泄水建筑物包括集中布置的10座进水塔，9条泄洪排沙隧洞、一个正常溢洪道和三个消力塘组成；发电系统由6条引水隧洞和一座地下厂房、主变室、尾闸室及三条尾水洞组成.总装机容量6×30万千瓦，多年平均发电量51亿度。

3、新安江水电站

新安江水电站位于钱塘江支流新安江上，浙江省建德县境内,由中国自己设计、施工，自制设备，自行安装的第一座大型水电工程。电站以发电为主,兼有防洪、灌溉、航运等综

合利用效益，电站装机容量662.5MW,保证出力178MW，多年平均年发电量18。6亿KW•h，以220KV和110KV高压输电线路各4回接入华东电力系统。大坝为混凝土宽缝隙重力坝，最大坝高105m.工程于1957年4月开工，1960年4月第一台机组发电，1978年最后一台机组投运。

4、二滩水电站

二滩工程是二十世纪建成的中国最大的水电站。总装机容量330万kW，单机容量55万kW，这在21世纪初三峡电站建成之前，均列全国第一，单机容量排世界前10位。

二滩拱坝坝高240m为中国第一高坝.在双曲拱坝排行中，高度居亚洲第一、世界第三；承受总荷载980万t，列世界第一。总泄水量22480m3/s，在高坝中为世界第一.进水口高度80m，调压室高度70m,均居全国第一。

亚洲最大的地下厂房洞室群。由厂房、主变压器室、尾水调压室三大洞室及压力管道、尾水管、尾水洞、母线洞、交通洞、通风洞、排水洞(廊道）、进风竖井、排风竖井、电梯竖井、电缆斜井等组成庞大洞室群。地下洞室开挖量370万m3。其中，厂房长280m、宽25。5m、高65m。

5、溪洛渡电站

溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县境内金沙江干流上，是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等巨大综合效益的工程。溪洛渡电站装机容量1260万kw，位居中国第二,世界第三。

溪洛渡水电站枢纽由拦河坝、泄洪、引水、发电等建筑物组成。拦河坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程610m，最大坝高278m ，坝顶中心线弧长698。09m；左右两岸布置地下厂房,各安装9台单机容量70万千瓦的水轮发电机组，年发电量为571~640亿kw•h。溪洛渡水库正常蓄水位600m，死水位540m，水库总容量126.7亿m3。

水库长约200km，平均宽度约700m,正常蓄水位600m以下，库容115.7亿m3，水库总库容126.7亿m3，水库淹没涉及四川省雷波、金阳、布拖、昭觉、宁南和云南永善、昭阳、鲁甸和巧家等9个县（区）。

溪洛渡工程2003年开始筹建,2005年底主体工程开工，2015年竣工投产，总工期约13年.按2005年一季度价格指数计算，整个工程静态投资503。4亿元人民币.溪洛渡水电站是金沙江下游梯级电站中第一个开工建设的项目,标志着金沙江干流水电开发迈出实质性步伐。

6、向家坝电站

向家坝水电站是金沙江下游梯级开发中最末的一个梯级，坝址位于川滇两省交界的金沙江下游河段上,左岸为四川省宜宾县，右岸是云南省水富县。向家坝水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪、改善通航条件、灌溉，同时具有拦沙和为溪洛渡水电站进行反调节等作用.电站主要供电华中、华东地区,兼顾川、滇两省用电需要。

向家坝水电站枢纽由拦河大坝、泄洪排沙建筑物、左岸坝后厂房、右岸地下厂房、左岸垂直升船机和两岸灌溉取水口等组成。拦河大坝为混凝土重力坝，坝顶高程384m，最大坝高162m，坝顶长度909。26m.左岸坝后厂房位于溢流坝左侧，右岸地下厂房位于右岸坝肩上游山体内,左右岸各装机４台单机容量80万kw的水轮发电机组,总装机600万kw,

年发电量307。47亿kw·h。垂直升船机位于左岸坝后厂房左侧，按四级航道标准设计,最大提升高度114.2m，设计年过坝货运量112万t,年客运量40万人次,可通过2×500t级船队。灌溉取水口布置在两岸非溢流坝,规划灌溉面积370余万亩。

向家坝水库正常蓄水位380m，死水位370m,水库总库容51。63亿m3，调节库容9。03亿m3，可进行不完全年调节。工程于2004年4月开始筹建，2006年10月主体工程正式开工，计划于2012年首批机组发电，2015年全部竣工，总工期约9年6个月。