各類型水電站詳解：

形成水頭方式——水電站的開發(fā)方式

水電站是利用水能資源發(fā)電的場所，是水、機、電的綜合體。其中為了實現(xiàn)水力發(fā)電，用來控制水流的建筑物稱為水電站建筑物。本篇主要根據(jù)集中水頭的方式不同將水電站進行分類詳細講解：

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。抽水蓄能電站、潮汐電站和階梯電站也是水能利用的重要型式。

壩式水電站

水壩詳解

在河流峽谷處攔河筑壩，壩前雍水，在壩址處形成集中落差，這種開發(fā)方式為壩式開發(fā)。在壩址處引取上游水庫中水流，通過設(shè)在水電站廠房內(nèi)的水輪機，發(fā)電后將尾水引至下游原河道，上下游的水位差即是水電站所獲取的水頭。用壩集中水頭的水電站稱為壩式水電站。

類型可分為：(1)河床式電站;(2)壩后式水電站。

水壩特點

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，可以用來調(diào)節(jié)流量)目前世界上裝機容量超過2000MW的巨型水電站大都是壩式水電站。此外壩式水電站水庫的綜合利用效益高，可同時滿足防洪、發(fā)電、供水等興利要求。

3、壩式水電站的投資大，工期長。原因：工程規(guī)模大，水庫造成的淹沒范圍大，遷移人口多。適用：河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫的條件。

一、河床式電站

水壩詳解

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，建低壩或閘。

2、適用水頭：大中型：25米以下，小型：8~10米以下。

3、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。

4、廠房高度取決于水頭的高低。

5、引用流量大、水頭低。

6、主要包括：擋水壩、泄水壩、廠房、船閘、魚道等。

主要特征

廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征。

二、壩后式水電站

水壩詳解

1、當水頭較大時，廠房本身抵抗不了水的推力，將廠房移到壩后，由大壩擋水。

2、壩后式水電站一般修建在河流的中上游。

3、庫容較大，調(diào)節(jié)性能好。

4、如為土壩，可修建河岸式電站。

電站趣聞

舉世矚目的三峽水電站就是壩后式水電站，其裝機容量為18200MW。

引水式水電站

水壩詳解

在河流坡降陡的河段上筑一低壩(或無壩)取水，通過人工修建的引水道(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進行發(fā)電。用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。

類型可分為：1、無壓引水式(freeflow)：引水道是無壓的(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。

水壩特點

1、水頭相對較高，目前最大水頭已達2000米以上。

2、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。

3、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。

一、無壓引水式電站

特點：

引水建筑物是無壓的：明渠(openchannel)、無壓隧洞(freeflowtunnel)。

主要建筑：

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，壓力水管，廠房，尾水渠。

二、有壓引水式水電站

特點：

引水建筑物是有壓的：壓力隧洞(pressuretunnel)。

主要建筑:

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。

混合式水電站

水壩詳解

在一個河段上，同時采用高壩和有壓引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。這種開發(fā)方式的水電站稱為混合式水電站。

特點

1、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。

2、同時兼有壩式和引水式水電站的優(yōu)點。

3、在工程時間中多稱為引水式，很少用混合式水電站這個名稱。

抽水蓄能電站

特點

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。

組成部分

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。

蓄能和發(fā)電過程：

1、抽水蓄能：系統(tǒng)負荷低時，利用系統(tǒng)多余的電能帶動泵站機組將下庫的水抽到上庫(電動機+水泵)，以水的勢能形式貯存起來;

2、放水發(fā)電：系統(tǒng)負荷高時，將上庫的水放下來推動水輪發(fā)電機組(水輪機+發(fā)電機)發(fā)電，以補充系統(tǒng)中電能的不足。

電站趣聞

隨著電力行業(yè)的改革，實行負荷高峰高電價、負荷低峰低電價后，抽水蓄能電站的經(jīng)濟效益將是顯著的。我國已建抽水蓄能電站有：

1、廣東抽水蓄能電站，其裝機容量為2400MW(8×300MW);

2、天荒坪抽水蓄能電站，其裝機容量為1800MW(6×300MW);

3、十三陵抽水蓄能電站，其裝機容量為800MW(4×200MW);

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

5、西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站，其裝機容量為90MW(4×22.5MW)

潮汐電站

特點

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構(gòu)成水庫，再在壩內(nèi)或壩房安裝水輪發(fā)電機組，然后利用潮汐漲落時海水位的升降，使海水通過輪機轉(zhuǎn)動水輪發(fā)電機組發(fā)電。

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能來發(fā)電的，也就是把海水漲、落潮的能量變?yōu)闄C械能，再把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?發(fā)電)的過程。

電站趣聞

1、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19m。

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

梯級水電站

特點：

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

梯級水電站開發(fā)的原則：

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

2、不允許淹沒的河段，盡可能用低壩河床式或引水式開發(fā)。

3、最上游一級的開發(fā)，最好是有較大的水庫，以提高其調(diào)節(jié)控制性能。

4、開發(fā)順序是首先建設(shè)比較關(guān)鍵的開發(fā)條件較優(yōu)的工程。河流中上游有修較大水庫的條件時，最好首先建設(shè)，對下游工程施工有利。

其他要點