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1、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，任重道遠 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 gt QHP
2、81.9理論出力 K Q HQHP 81.9實際出力 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 TPE 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
3、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
4、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
5、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.
6、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 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
7、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
8、，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
9、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
10、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
11、、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
12、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 ?
水力發(fā)電的原理和水電站的類型
