學(xué)習(xí)園地
一、水能資源開發(fā)方式
（一）壩式開發(fā)
在河流峽谷處，攔河筑壩，壩前壅水，在壩址處集中落差形成水頭。
優(yōu)點(diǎn)：筑壩形成水庫(kù)，可調(diào)節(jié)流量，電站引用流量大，電站規(guī)模也大，水能利用程度充分；
缺點(diǎn)：水頭受壩高限制，壩工程量大，形成水庫(kù)會(huì)造成庫(kù)區(qū)淹沒，投資大，工期長(zhǎng)。
適用：河道坡降較緩，流量較大，有筑壩建庫(kù)條件的河段。
（二）引水式開發(fā)
在河流坡降較陡的河段上游，通過人工建造的引水道引水到河段下游集中落差，再經(jīng)壓力管道，引水至廠房。
優(yōu)點(diǎn)：形成水頭較高，無水庫(kù)，不會(huì)造成淹沒，工程量小，單位造價(jià)較低；
缺點(diǎn)：水量利用率及綜合利用價(jià)值較低，裝機(jī)規(guī)模相對(duì)前者較小。
適用：河道坡降較大、流量較小的山區(qū)河段。
（三）混合式開發(fā)
同時(shí)采用壩和引水道共同集中落差形成水頭的開發(fā)方式。
（四）潮汐水能開發(fā)
利用海洋漲、落潮形成的水位差引海水發(fā)電的方式。
二、水電站的基本類型
按水頭大小：可分為高水頭、中水頭和低水頭水電站。中國(guó)通常稱水頭大于70m為高水頭水電站，低于30m為低水頭水電站，30～70m為中水頭水電站。
按裝機(jī)容量大?。嚎煞譃榇笮?、中型和小型水電站。75萬kW以上：為大(1)型；75萬～25萬kW為大(2)型；25萬～2.5萬kW為中型；2.5萬～0.05萬kw為小(1)型；小于0.05萬kW為小(2)型。但統(tǒng)計(jì)上常將1.2萬kW以下作為小水電站。 按開發(fā)方式：可分為壩式水電站、引水式水電站和混合式水電站三種基本類型。
(一)、壩式水電站
用壩集中水頭的水電站稱為壩式水電站。
1、壩后式水電站
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。
壩后式水電站一般修建在河流的中上游，因?yàn)楹恿髦猩嫌我话銥樯絽^(qū)峽谷地段，允許有一定程度的淹沒，故可建高壩，此時(shí)集中的水頭較大，庫(kù)容較大，調(diào)節(jié)性能好。
圖1-4 壩后式水電站示意
圖1-5 萬家寨水電站
舉世矚目的三峽水電站也是壩后式水電站，其裝機(jī)容量為2240萬KW。
圖1-6 三峽水電站
2、河床式電站
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。廠房和壩（閘）一起建在河床上，廠房本身承受上游水壓力，成為擋水建筑物的一部分。引用流量大、水頭低，水輪機(jī)多采用鋼筋混凝土蝸殼。適用水頭：大中型：25米以下，小型：8～10米以下。
圖1-7 河床式水電站
圖1-8 富春江河床式電站
圖1-9 葛州壩水電站
(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。
1、無壓引水電站
引水建筑物是無壓的：明渠、無壓隧洞等。
圖1-10 無壓引水式水電站
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。
圖1-11 有壓引水式水電站
（三）、混合式電站
水電站的水頭一部分由壩集中，一部分由引水建筑物集中。
(四)、潮汐電站
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(yùn)動(dòng)，即海水的潮漲潮落。
潮汐發(fā)電原理：利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有勢(shì)能來發(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)殡娔埽òl(fā)電）的過程。
圖1-12 潮汐發(fā)電原理
(五)、抽水蓄能電站
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；
放水發(fā)電：系統(tǒng)負(fù)荷高時(shí)，將上庫(kù)的水放下來推動(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。
圖1-13 抽水蓄能電站示意圖
圖1-14 黑麋峰抽水蓄能電站
五、水電站的組成建筑物
（一）擋水建筑物
截?cái)嗨鳎新洳?，形成水?kù)的攔河壩、閘或河床式廠房等水工建筑物，如重力壩、拱壩、土石壩、攔河閘等。
（二）泄水建筑物
宣泄洪水或放空水庫(kù)的建筑物，如溢洪道、溢流壩、放水底孔等。
（三）進(jìn)水建筑物
從河道或水庫(kù)中取水的建筑物，如有壓、無壓進(jìn)水口。
（四）引水建筑物
集中河道落差形成水頭和輸送發(fā)電所需水量的建筑物，如渠道、隧洞、壓力管道等。
（五）平水建筑物
水電站負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，用以平穩(wěn)引水建筑物中流量和壓力的建筑物，如調(diào)壓室、壓力前池等。
（六）廠房樞紐建筑物
主要指水電站的主、副廠房、變壓器場(chǎng)、高壓開關(guān)站、交通線路及尾水渠等建筑物。
六、代表性的電站
1、三峽水利樞紐
三峽工程采用“一級(jí)開發(fā)，一次建成，分期蓄水，連續(xù)移民”方案。大壩為混凝土重力壩，壩頂總長(zhǎng)3035m，壩頂高程185m，正常蓄水位175 m，總庫(kù)容393 億m3，其中防洪庫(kù)容221.5億m3。裝機(jī)容量1820萬kW，26×70萬kW，年均發(fā)電量849億度。泄洪壩段每秒泄洪能力為11萬m3/s，左岸通航建筑物，年單向通過能力500萬t。雙線五級(jí)船閘，可通過萬噸級(jí)船隊(duì)；單線一級(jí)垂直升船機(jī)，可快速通過3000t級(jí)客貨輪。
三峽工程竣工后，將發(fā)揮防洪、發(fā)電、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游、保護(hù)生態(tài)、凈化環(huán)境、開發(fā)性移民、南水北調(diào)、供水灌溉等十大效益，是世界上任何巨型電站都無法比擬的！三峽工程創(chuàng)造了五個(gè)世界第一：
（1）世界施工難度最大的水利工程。2000年砼澆筑量為548.17萬m3，月澆筑量最高達(dá)55萬m3。
（2）施工期流量最大的水利工程。三峽工程截流流量9010 m3/s，施工導(dǎo)流最大洪峰流量7.9萬m3/s
（3）世界泄洪能力最大的泄洪閘。最大泄洪能力10.25萬m3/s。
（4）世界規(guī)模最大、難度最高的升船機(jī)。
（5）世界水庫(kù)移民最多、工作量最為艱巨的移民建設(shè)工程三峽工程水庫(kù)動(dòng)態(tài)移民最終可達(dá)113萬。
2、小浪底水利樞紐
小浪底水利樞紐位于河南省洛陽市以北40km的黃河干流上，是以防洪為主，兼顧防凌、減淤、灌溉和發(fā)電綜合利用的一座特大型工程。工程由大壩、泄洪建筑物及發(fā)電系統(tǒng)組成。大壩為粘土斜心墻堆石壩，壩頂長(zhǎng)1667m，最大壩高154m，庫(kù)容126.5億m3，泄水建筑物包括集中布置的10座進(jìn)水塔，9條泄洪排沙隧洞、一個(gè)正常溢洪道和三個(gè)消力塘組成；發(fā)電系統(tǒng)由6條引水隧洞和一座地下廠房、主變室、尾閘室及三條尾水洞組成?？傃b機(jī)容量6×30萬千瓦，多年平均發(fā)電量51億度。
3、新安江水電站
新安江水電站位于錢塘江支流新安江上，浙江省建德縣境內(nèi)，由中國(guó)自己設(shè)計(jì)、施工，自制設(shè)備，自行安裝的第一座大型水電工程。電站以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、航運(yùn)等綜合利用效益，電站裝機(jī)容量662.5MW，保證出力178MW，多年平均年發(fā)電量18.6億KW?h，以220KV和110KV高壓輸電線路各4回接入華東電力系統(tǒng)。大壩為混凝土寬縫隙重力壩，最大壩高105m。工程于1957年4月開工，1960年4月第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，1978年最后一臺(tái)機(jī)組投運(yùn)。
4、 二灘水電站
二灘工程是二十世紀(jì)建成的中國(guó)最大的水電站?？傃b機(jī)容量330萬kW，單機(jī)容量55萬kW，這在21世紀(jì)初三峽電站建成之前，均列全國(guó)第一，單機(jī)容量排世界前10位。
二灘拱壩壩高240m為中國(guó)第一高壩。在雙曲拱壩排行中，高度居亞洲第一、世界第三；承受總荷載980萬t，列世界第一?？傂顾?2480m3/s，在高壩中為世界第一。進(jìn)水口高度80m，調(diào)壓室高度70m，均居全國(guó)第一。
亞洲最大的地下廠房洞室群。由廠房、主變壓器室、尾水調(diào)壓室三大洞室及壓力管道、尾水管、尾水洞、母線洞、交通洞、通風(fēng)洞、排水洞（廊道）、進(jìn)風(fēng)豎井、排風(fēng)豎井、電梯豎井、電纜斜井等組成龐大洞室群。地下洞室開挖量370萬m3。其中，廠房長(zhǎng)280m、寬25.5m、高65m。5、溪洛渡電站
溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣境內(nèi)金沙江干流上，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運(yùn)條件等巨大綜合效益的工程。溪洛渡電站裝機(jī)容量1260萬kw，位居中國(guó)第二，世界第三。
溪洛渡水電站樞紐由攔河壩、泄洪、引水、發(fā)電等建筑物組成。攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程610m，最大壩高278m ，壩頂中心線弧長(zhǎng)698.09m；左右兩岸布置地下廠房，各安裝9臺(tái)單機(jī)容量70萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組，年發(fā)電量為571~640億kw?h。溪洛渡水庫(kù)正常蓄水位600m，死水位540m，水庫(kù)總?cè)萘?26.7億m3。
水庫(kù)長(zhǎng)約200km，平均寬度約700m，正常蓄水位600m以下，庫(kù)容115.7億m3，水庫(kù)總庫(kù)容126.7億m3，水庫(kù)淹沒涉及四川省雷波、金陽、布拖、昭覺、寧南和云南永善、昭陽、魯?shù)楹颓杉业?個(gè)縣（區(qū)）。
溪洛渡工程2003年開始籌建，2005年底主體工程開工，2015年竣工投產(chǎn)，總工期約13年。按2005年一季度價(jià)格指數(shù)計(jì)算，整個(gè)工程靜態(tài)投資503.4億元人民幣。溪洛渡水電站是金沙江下游梯級(jí)電站中第一個(gè)開工建設(shè)的項(xiàng)目，標(biāo)志著金沙江干流水電開發(fā)邁出實(shí)質(zhì)性步伐。
6、向家壩電站
向家壩水電站是金沙江下游梯級(jí)開發(fā)中最末的一個(gè)梯級(jí)，壩址位于川滇兩省交界的金沙江下游河段上，左岸為四川省宜賓縣，右岸是云南省水富縣。向家壩水電站的開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪、改善通航條件、灌溉，同時(shí)具有攔沙和為溪洛渡水電站進(jìn)行反調(diào)節(jié)等作用。電站主要供電華中、華東地區(qū)，兼顧川、滇兩省用電需要。
向家壩水電站樞紐由攔河大壩、泄洪排沙建筑物、左岸壩后廠房、右岸地下廠房、左岸垂直升船機(jī)和兩岸灌溉取水口等組成。攔河大壩為混凝土重力壩，壩頂高程384m，最大壩高162m，壩頂長(zhǎng)度909.26m。左岸壩后廠房位于溢流壩左側(cè)，右岸地下廠房位于右岸壩肩上游山體內(nèi)，左右岸各裝機(jī)４臺(tái)單機(jī)容量80萬kw的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)600萬kw，年發(fā)電量307.47億kw·h。垂直升船機(jī)位于左岸壩后廠房左側(cè)，按四級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，最大提升高度114.2m，設(shè)計(jì)年過壩貨運(yùn)量112萬t，年客運(yùn)量40萬人次，可通過2×500t級(jí)船隊(duì)。灌溉取水口布置在兩岸非溢流壩，規(guī)劃灌溉面積370余萬畝。
向家壩水庫(kù)正常蓄水位380m，死水位370m，水庫(kù)總庫(kù)容51.63億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容9.03億m3，可進(jìn)行不完全年調(diào)節(jié)。工程于2004年4月開始籌建，2006年10月主體工程正式開工，計(jì)劃于2012年首批機(jī)組發(fā)電，2015年全部竣工，總工期約9年6個(gè)月。
