1、水力發電的原理水力發電的原理和水電站的類型和水電站的類型湖北水利水電職業技術學院1.1 水力發電的基本原理及特點水力發電的基本原理及特點q我國水能資源的特點我國水能資源的特點v總量豐富，分布均勻總量豐富，分布均勻l 時間時間l 空間空間v開發率低，發展迅速開發率低，發展迅速v前景宏遠，任重道遠前景宏遠，任重道遠湖北水利水電職業技術學院一、水力發電的基本原理一、水力發電的基本原理q在天然河流上，修建在天然河流上，修建水工建筑物水工建筑物，集中水頭，通過一定，集中水頭，通過一定的流量將的流量將“載能水載能水”輸送到水輪機中，使輸送到水輪機中，使水能水能旋轉機旋轉機械能械能帶動發電機組發電帶動發電機

2、組發電輸電線路輸電線路用戶用戶1.1 水力發電的基本原理及特點水力發電的基本原理及特點湖北水利水電職業技術學院二、水電站的出力和發電量的計算二、水電站的出力和發電量的計算1.1 水力發電的基本原理及特點水力發電的基本原理及特點湖北水利水電職業技術學院二、水電站的出力和發電量的計算二、水電站的出力和發電量的計算gtQHP81. 9理論出力KQHQHP81. 9實際出力能量損失：能量損失： 1.HgH：損失水頭：損失水頭h，據經驗，一般為，據經驗，一般為Hg的的3%10%，輸水道短取小值。，輸水道短取小值。 2. ：k=9.81水電站出力系數。大中型水電站水電站出力系數。大中型水電站k=8.08.

3、5；中小型水電站；中小型水電站k=6.58.0。q出力：（功率）出力：（功率）1.1 水力發電的基本原理及特點水力發電的基本原理及特點湖北水利水電職業技術學院二、水電站的出力和發電量的計算二、水電站的出力和發電量的計算q發電量：一定時段內水電站發出的電能總量，單發電量：一定時段內水電站發出的電能總量，單位為位為kWh TPE 1.1 水力發電的基本原理及特點水力發電的基本原理及特點湖北水利水電職業技術學院q優點：優點：v(1) 不耗燃料，成本低廉不耗燃料，成本低廉v(2) 水火互濟，調峰靈活水火互濟，調峰靈活v(3) 綜合利用，多方得益綜合利用，多方得益v(4) 取之不盡可，用之不竭取之不盡可

4、，用之不竭v(5) 環境優美，能源潔凈環境優美，能源潔凈三、水力發電特點三、水力發電特點1.1 水力發電的基本原理及特點水力發電的基本原理及特點湖北水利水電職業技術學院q缺點：缺點：v (1) 受自然條件限制受自然條件限制v (2) 一次性投資大，工期長一次性投資大，工期長v (3) 事故后果嚴重事故后果嚴重v (4) 大型工程對環境、生態影響較大大型工程對環境、生態影響較大三、水力發電特點三、水力發電特點1.1 水力發電的基本原理及特點水力發電的基本原理及特點湖北水利水電職業技術學院1.2水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型 湖北水利水電職業技術學院水電站

5、的基本類型水電站的基本類型q由由P = 9.81QH可知，發電必須有流量和水頭。可知，發電必須有流量和水頭。q形成水頭方式形成水頭方式水電站的開發方式。水電站的開發方式。 v按其集中水頭的方式不同分為：按其集中水頭的方式不同分為：壩式、引水式和混合式壩式、引水式和混合式三三種基本方式。種基本方式。v抽水蓄能電站和潮汐電站抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重要型式。也是水能利用的重要型式。q按調節能力分成：按調節能力分成：v無調節水電站、有調節水電站無調節水電站、有調節水電站v一般壩后式水電站和混合式水電站都是有調節的；河床式一般壩后式水電站和混合式水電站都是有調節的；河床式和引水式水電站常是

6、無調節的，或者只有較小的調節能力。和引水式水電站常是無調節的，或者只有較小的調節能力。1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院一、一、 壩式水電站壩式水電站q用壩集中水頭的水電站稱為壩式水電站用壩集中水頭的水電站稱為壩式水電站q其其特點特點有：有：v水頭取決于壩高。水頭取決于壩高。v引用流量較大，電站的規模也大，水能利用較充分，綜合利引用流量較大，電站的規模也大，水能利用較充分，綜合利用效益高。用效益高。v投資大，工期長。投資大，工期長。q適用適用：河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫的條件。：河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫

7、的條件。 1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院1河床式電站河床式電站1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院1河床式電站河床式電站q特點：特點：v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。淹沒，建低壩或閘。v適用水頭：大中型：適用水頭：大中型：25米以下，小型：米以下，小型：810米以下。米以下。v廠房和擋水壩并排建在河床中，共同擋水，故廠房也有抗滑廠房和擋水壩并排建在河床中，共同擋水

8、，故廠房也有抗滑穩定問題；穩定問題；v廠房高度取決于水頭的高低。廠房高度取決于水頭的高低。v引用流量大、水頭低。引用流量大、水頭低。q注：注：廠房本身起擋水作用是河床式水電站的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。1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院湖北水利水電職業技術學院河床廠房河床廠房湖北水利水電職業技術學院2.壩后式水電站壩后式水電站1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院2.壩后式水電站壩后式水電站q特點：特點：v當水頭較大時，廠房本身抵抗不

9、了水的推力，將廠當水頭較大時，廠房本身抵抗不了水的推力，將廠房移到壩后，房移到壩后，由大壩擋水由大壩擋水。v壩后式水電站一般修建在河流的中上游。壩后式水電站一般修建在河流的中上游。v庫容較大，調節性能好。庫容較大，調節性能好。1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院壩后廠房壩后廠房湖北水利水電職業技術學院湖北水利水電職業技術學院二、引水式水電站二、引水式水電站q用引水道集中水頭的電站稱為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q特點特點：v水頭相對較高，目前最大水頭已達水頭相對較高，目前最大水頭已達2000米以上。米以上

10、。v引用流量較小，沒有水庫調節徑流，水量利用率較低，綜合引用流量較小，沒有水庫調節徑流，水量利用率較低，綜合利用價值較差。利用價值較差。v電站庫容很小，基本無水庫淹沒損失，工程量較小，單位造電站庫容很小，基本無水庫淹沒損失，工程量較小，單位造價較低。價較低。q適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區性河段。適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區性河段。1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院二、引水式水電站二、引水式水電站q一般修建于：一般修建于：v河道有彎道；河道有彎道；v兩條相近河流有較大水位差；兩條相近河流有較大水位差

11、；v有急灘或瀑布處。有急灘或瀑布處。q類型類型v無壓引水式無壓引水式(free flow)：引水道是無壓的：引水道是無壓的v有壓引水式有壓引水式(pressure flow)：引水道是有壓的：引水道是有壓的 1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院1.無壓引水電站無壓引水電站1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院1.無壓引水電站無壓引水電站q引水建筑物是無壓的引水建筑物是無壓的:渠道或無壓隧洞渠道或無壓隧洞q主要建筑物：低壩，進水口，沉沙池，引水渠主要建筑物：低壩，

12、進水口，沉沙池，引水渠(洞洞)，日調節池，壓力前池，壓力水管，廠房，日調節池，壓力前池，壓力水管，廠房，尾水渠。尾水渠。1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院 2. 有壓引水式電站有壓引水式電站1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院 2. 有壓引水式電站有壓引水式電站q引水建筑物是有壓的：壓力隧洞引水建筑物是有壓的：壓力隧洞(pressure tunnel) q主要建筑物：低壩，有壓隧洞，調壓室，壓力水主要建筑物：低壩，有壓隧洞，調壓室，壓力水管，廠房，尾水渠。管

13、，廠房，尾水渠。1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院三、三、 混合式水電站混合式水電站q由壩和引水道分別集中一部分水頭，電站的總水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。頭等于這兩部分之和。q適用于上游有優良壩址，適宜建庫，而緊接水庫適用于上游有優良壩址，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彎。以下河道突然變陡或河流有較大的轉彎。q同時兼有壩式和引水式水電站的優點。同時兼有壩式和引水式水電站的優點。q在工程中多稱為引水式水電站在工程中多稱為引水式水電站1.2 水能資源的開發方式及水電站的基

14、本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院四、抽水蓄能電站四、抽水蓄能電站q抽水蓄能電站是以水體為儲能介質，起調節作用。抽水蓄能電站是以水體為儲能介質，起調節作用。主要解決電力系統的調峰問題；主要解決電力系統的調峰問題；q建筑物組成包括：上下兩個水庫，用引水建筑物建筑物組成包括：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，采用雙向機相連，蓄能電站廠房建在下水庫處，采用雙向機組組 q抽水蓄能抽水蓄能和和放水發電放水發電兩個過程兩個過程 q低谷期低谷期：電能：電能水能；水能；高峰期高峰期：水能：水能電能電能 1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源

15、的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院五、潮汐水電站五、潮汐水電站 q潮汐潮汐：潮汐現象是海水因受日月引力而產生的周：潮汐現象是海水因受日月引力而產生的周期性升降運動，即海水的潮漲潮落。期性升降運動，即海水的潮漲潮落。 q潮汐發電原理潮汐發電原理：利用潮水漲、落產生的水位差所：利用潮水漲、落產生的水位差所具有勢能來發電的，也就是把海水漲、落潮的能具有勢能來發電的，也就是把海水漲、落潮的能量量機械能機械能電能電能(發電發電)的過程。的過程。q流量大，水頭低流量大，水頭低的水電站。的水電站。1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職

16、業技術學院湖北水利水電職業技術學院沙溪河流域梯級電站布置示意圖沙溪河流域梯級電站布置示意圖1.2 水能資源的開發方式及水電站的基本類型水能資源的開發方式及水電站的基本類型湖北水利水電職業技術學院1.3水電站的組成建筑物水電站的組成建筑物q一、樞紐建筑物一、樞紐建筑物v擋水建筑物：壩、閘擋水建筑物：壩、閘v泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢流壩泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢流壩v過壩建筑物：過船、過木、過魚過壩建筑物：過船、過木、過魚 湖北水利水電職業技術學院1.3水電站的組成建筑物水電站的組成建筑物q二、發電建筑物二、發電建筑物v進水建筑物：進水口、沉沙池進水建筑物：進水口、沉沙池v引水建筑物：引

17、水道、壓力管道、尾水道引水建筑物：引水道、壓力管道、尾水道v平水建筑物：前池、調壓室平水建筑物：前池、調壓室v廠區樞紐：主廠房、副廠房、變電站、開關站等廠區樞紐：主廠房、副廠房、變電站、開關站等湖北水利水電職業技術學院本本 章章 小小 結結q1 1水電站的基本類型有水電站的基本類型有壩式、引水式及混合式壩式、引水式及混合式。壩式水電站分為壩式水電站分為河床式、壩后式河床式、壩后式；引水式水電站；引水式水電站分分有壓引水式和無壓引水式有壓引水式和無壓引水式電站；混合式開發多電站；混合式開發多為有壓引水式電站。這部分是水電站建筑物最基為有壓引水式電站。這部分是水電站建筑物最基本的概念，也是本章的重

18、點，應牢固掌握。本的概念，也是本章的重點，應牢固掌握。湖北水利水電職業技術學院本本 章章 小小 結結q2 2抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重要型式。要型式。v抽水蓄能電站主要解決電力系統的調峰問題，尤其抽水蓄能電站主要解決電力系統的調峰問題，尤其在我國東北、華北、華東等水能資源相對短缺的地在我國東北、華北、華東等水能資源相對短缺的地區，加快抽水蓄能電站的建設速度很有必要；區，加快抽水蓄能電站的建設速度很有必要；v潮汐電站是開發海水能源的主要型式，應有所了解。潮汐電站是開發海水能源的主要型式，應有所了解。 湖北水利水電職業技術學院本本 章章 小小 結結q3 3水電站建筑物由引水系統和廠區樞紐兩大部水電站建筑物由引水系統和廠區樞紐兩大部分組成。水電站的類型不同，建筑物的組成有所分組成。水電站的類型不同，建筑物的組成有所不同；廠區樞紐包括廠房建筑物和變電站。這部不同；廠區樞紐包括廠房建筑物和變電站。這部分也是本章的重點。分也是本章的重點。湖北水利水電職業技術學院思思 考考 題題q1.試闡述水能利用原理。試闡述水能利用原理。q2.什么是水電站的出力什么是水電站的出力?q3.按照集中落差方式的不同，水電站