1、水電站的基本開發(fā)方式及其布置形式由N=9.81nQH可知，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)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。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)2000MW的巨型水電站大都是壩式水電站。此外壩式水

2、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。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(powerstationinriverchannel)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。適用于較低水頭的水電站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廠房高度取決于水頭的高低。引用流量大

3、、水頭低。主要包括：擋水壩、泄水壩、廠房、船閘、魚道等。?|St葛州壩水電站壩后式水電站2.壩后式水電站(powerstaionatdamtoe)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。如為土壩，可修建河岸式電站。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(diversiontypepowerstation)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

4、，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。引用流量較小，沒有水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流，水量利用率較低，綜合利用價(jià)值較差。電站庫(kù)容很小，基本無(wú)水庫(kù)淹沒損失，工程量較小，單位造價(jià)較低。類型：(1)無(wú)壓引水式(freeflow)：引水道是無(wú)壓的(如明渠)(2)有壓引水式(pressureflow):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)壓引水式電站引水建筑物是無(wú)壓的：明渠(openchannel)、無(wú)壓隧洞(freeflowtunnel)主要建筑物：低壩，進(jìn)水口，沉沙池

5、，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有壓引水式電站弓冰建筑物是有壓的：壓力隧洞(pressuretunnel)二調(diào)壓塔大壩引水管溢洪道水電站廠房輸電線-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。水庫(kù)進(jìn)水口有壓弓水式水電站三、混合式水電站(mixedpowerplant)在一個(gè)河段上，同時(shí)采用高壩和有壓弓水道共同集中落差的開發(fā)方式稱為混合式開發(fā)壩集中一部分落差后，再通過(guò)有壓弓水道集中壩后河段上另一部分落差，形成了電站的總水頭。這種開發(fā)方式的水電站稱為混合式水電站。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

6、大的轉(zhuǎn)彎。同時(shí)兼有壩式和弓水式水電站的優(yōu)點(diǎn)。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。四、抽水蓄能電站(pumpedstoragepowerstation)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。Switc

7、hyardMainAccsssTunnQlSurgeChamberElevator!DischargeVisitoraCenterfarowerpJantChamberTransformBrVaultPumped-StoragePlantAescruoirInlak尅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)

8、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(8x300MW)；天荒坪抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為1800MW(6x300MW)；(3)十三陵抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為800MW(4X200MW)；(4)潘家口抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為420MW(3X90MW+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(4X22.5MW)。五、潮汐電站(tidalenergypowerstation)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)殡娔埽òl(fā)