水电站的布置形式及组成经典建筑物.docx

1、水电站的布置形式及组成经典建筑物第二篇 水电站建筑物 水电站是运用水能资源发电场合，是水、机、电综合体。其中为了实现水力发电，用来控制水流建筑物称为水电站建筑物。本篇重要讨论水电站引水系统布置、构造设计和水力计算；水电站厂区枢纽布置设计和构造特点。第六章 水电站布置形式及构成建筑物 重点：坝式、引水式、混合式开发水电站布置特点及构成建筑物。第一节水电站基本开发方式及其布置形式由N = 9.81QH可知，要发电必要有流量和水头，核心是形成水头。要充分运用河流水能资源，一方面要使水电站上、下游形成一定落差，构成发电水头。因而就开发河流水能水电站而言，按其集中水头方式不同分为坝式、引水式和混合式三种

2、基本方式。抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能运用重要型式。形成水头方式水电站开发方式。一、坝式水电站在河流峡谷处拦河筑坝，坝前雍水，在坝址处形成集中落差，这种开发方式为坝式开发。在坝址处引取上游水库中水流，通过设在水电站厂房内水轮机，发电后将尾水引至下游原河道，上下游水位差即是水电站所获取水头。用坝集中水头水电站称为坝式水电站。(一) 坝式水电站特点(1) 坝式水电站水头取决于坝高。当前坝式水电站最大水头不超过300m。 (2) 坝式水电站引用流量较大，电站规模也大，水能运用较充分。(由于筑坝，上游形成水库，可以用来调节流量）当前世界上装机容量超过2 000MW巨型水电站大都是坝式水电站。此外坝式

3、水电站水库综合运用效益高，可同步满足防洪、发电、供水等兴利规定。(3) 坝式水电站投资大，工期长。因素：工程规模大，水库导致沉没范畴大，迁移人口多。合用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库条件。(二) 坝式水电站形式1河床式电站(power station in river channel) 普通修建在河道中下游河道纵坡平缓河段上，为避免大量沉没，建低坝或闸。 合用水头：大中型：25米如下，小型：810米如下。厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也有抗滑稳定问题；厂房高度取决于水头高低。引用流量大、水头低。重要涉及：挡水坝、泄水坝、厂房、船闸、鱼道等。注：厂房自身起挡水作用是河床式水

4、电站重要特性。葛州坝水电站坝后式水电站2坝后式水电站(power staion at dam toe)当水头较大时，厂房自身抵抗不了水推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。坝后式水电站普通修建在河流中上游。库容较大，调节性能好。如为土坝，可修建河岸式电站。举世瞩目三峡水电站就是坝后式水电站，其装机容量为18 200MW。三门峡水电站三峡水电站二、引水式水电站(diversion type power station)在河流坡降陡河段上筑一低坝(或无坝)取水，通过人工修建引水道(渠道、隧洞、管道)引水到河段下游，集中落差，再经压力管道引水到水轮机进行发电。用引水道集中水头电站称为引水式水电站。特点：

5、(1) 水头相对较高，当前最大水头已达米以上。(2) 引用流量较小，没有水库调节径流，水量运用率较低，综合运用价值较差。(3) 电站库容很小，基本无水库沉没损失，工程量较小，单位造价较低。类型：(1) 无压引水式(free flow)：引水道是无压(如明渠) (2) 有压引水式(pressure flow)：引水道是有压(压力隧洞)合用条件： 适合河道坡降较陡，流量较小山区性河段。1 无压引水式电站 引水建筑物是无压：明渠(open channel)、无压隧洞(free flow tunnel) 重要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠。无压引

6、水式水电站2有压引水式电站 引水建筑物是有压：压力隧洞(pressure tunnel) 重要建筑物：低坝，引水隧洞(有压)，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。有压引水式水电站三、混合式水电站(mixed power plant)在一种河段上，同步采用高坝和有压引水道共同集中落差开发方式称为混合式开发。坝集中一某些落差后，再通过有压引水道集中坝后河段上另一某些落差，形成了电站总水头。这种开发方式水电站称为混合式水电站。 合用于上游有优良坝址，适当建库，而紧接水库如下河道突然变陡或河流有较大转弯。 同步兼有坝式和引水式水电站长处。 在工程时间中多称为引水式，很少用混合式水电站这个名称。北京下马岭引

7、水电站四、抽水蓄能电站(pumped storage power station)随着经济发展以及人民生活水平提高，电力负荷和电网日益扩大，系统负荷峰谷差越来越大，预测到21世纪初，国内东北、华北、华东均将成为几百万兆瓦电力系统，它们峰谷差将达到1万MW，因而解决调峰填谷任务愈来愈迫切。在电力系统中，核电站和火电站不能适应电力系统负荷急剧变化，且受到技术最小出力限制，调峰能力有限，并且火电机组调峰煤耗多，运营维护费用高。而水电站启动与停机迅速、运营灵活，适当担任调峰、调频、事故备用。 抽水蓄能电站是以水体为储能介质，起调节作用。重要解决电力系统调峰问题； 建筑物构成涉及：上下两个水库，用引水建

8、筑物相连，蓄能电站厂房建在下水库处， 采用双向机组； 抽水蓄能和放水发电两个过程：抽水蓄能：系统负荷低时，运用系统多余电能带动泵站机组将下库水抽到上库(电动机+水泵)， 以水势能形式贮存起来；放水发电：系统负荷高时，将上库水放下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发电，以补充系统中电能局限性。 随着电力行业改革，实行负荷高峰高电价、负荷低峰低电价后，抽水蓄能电站经济效益将是明显。国内已建抽水蓄能电站有：(1) 广东抽水蓄能电站，其装机容量为2400MW(8300MW)；(2) 天荒坪抽水蓄能电站，其装机容量为1800MW(6300MW)；(3) 十三陵抽水蓄能电站，其装机容量为800MW (4

9、200MW)；(4) 潘家口抽水蓄能电站，其装机容量为420MW（390MW+150MW），联合型；(5) 西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站，其装机容量为90MW(422.5MW)。五、 潮汐电站( tidal energy power station)潮汐电站示意图 潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力而产生周期性升降运动，即海水潮涨潮落。潮汐最大潮差为8.9m；北美芬迪湾蒙克顿港最大潮差竟达19m。世界海洋潮汐能蕴藏量约为27亿kW，若所有转换成电能，每年发电量大概为1.2万kW.h。 潮汐发电与原理：运用潮水涨、落产生水位差所具备势能来发电，也就是把海水涨、落潮能量变为机械能，再把机械能转变为电能（

10、发电）过程。潮汐发电就是在海湾或有潮汐河口建一拦水堤坝，将海湾或河口与海洋隔开构成水库，再在坝内或坝房安装水轮发电机组，然后运用潮汐涨落时海水位升降，使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。最大潮汐电站法国朗斯电站由于潮汐发电开发成本较高和技术上因素，因此发展不快。 六、河流梯级开发和梯级水电站 一条河流水力蕴藏量是一定，如果在下游建一种高坝大库，则调节能力较好，但沉没损失太大。如果修各种较低坝形成一系列较小水库，则沉没小得多。后一种方式为梯级开发。梯级开发方案是一条河流综合运用规划。 梯级水电站开发原则是：(1) 在地形地质和沉没限制等条件允许时，尽量使各枢纽首尾衔接，以充分运用落差；(2)不容

11、许沉没河段，尽量用低坝河床式或引水式开发；(3) 最上游一级开发，最佳是有较大水库，以提高其调节控制性能；(4) 开发顺序是一方面建设比较核心开发条件较优工程。河流中上游有修较大水库条件时，最佳一方面建设，对下游工程施工有利按调节能力提成： 无调节水电站：无水库，来流较多时需要弃水。 有调节水电站：有较大水库，可调节天然径流。分为日调节、月调节、年调节等。第二节 水电站构成建筑物 挡水建筑物：坝、闸一、枢纽建筑 泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、 过坝建筑物 ：过船、过木、过鱼二、发电建筑物 进水建筑物：进水口、沉沙池、 引水建筑物 引水建筑物：引水道、压力管道、尾水道 平水建筑物：前池、调压室 水

12、电站 主厂房 建筑物 厂区枢纽 厂房 副厂房 变电站、开关站 本 章 小 结1水电站基本类型有坝式、引水式及混合式。坝式水电站分为河床式、坝后式；引水式水电站分有压引水式和无压引水式电站；混合式开发多为有压引水式电站。就其建筑物构成及构造型式而言，坝后河岸引水、混合式及有压引水式电站是相似。这某些是水电站建筑物最基本概念，也是本章重点，应牢固掌握。2抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能运用重要型式。抽水蓄能电站重要解决电力系统调峰问题，特别在国内东北、华北、华东等水能资源相对短缺地区，加快抽水蓄能电站建设速度很有必要；潮汐电站是开发海水能源重要型式，应有所理解。3水电站建筑物由引水系统和厂区枢纽两大某些构成。水电站类型不同，建筑物构成有所不同；厂区枢纽涉及厂房建筑物和变电站。这某些也是本章重点。