水电站及其分类赏析Word格式.docx

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中国大陆最早建成的水电站是云南省昆明市郊的石龙坝水电站（1912）。

中国1988年竣工的湖北葛洲坝水利枢纽，装机271.5万千瓦。

中国1986年在浙江省建成试验性的江厦潮汐电站，装机3200千瓦。

中国的广州抽水蓄能电站，一期工程装机120万千瓦，计划在90年代完工。

1994年已开工兴建的三峡水利枢纽建成后，装机容量为1786万千瓦，将是世界上最大的水电站。

类型

按水能来源分为

利用河流、湖泊水能的常规水电站;

利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，待电力负荷高峰期再放水至下水库发电的抽水蓄能电站;

利用海洋潮汐能发电的潮汐电站;

利用海洋波浪能发电的

猫跳河红岩水电站

波浪能电站。

按对天然径流的调节方式分为:

没有水库或水库很小的径流式水电站，水库有一定调节能力的蓄水式水电站。

按水电站水库的调节周期分为多年调节水电站、年调节水电站、周调节水电站和日调节水电站。

年调节水电站是将一年中丰水期的水贮存起来供枯水期发电用。

其余调节周期的水电站含义类推。

按发电水头分为高水头水电站、中水头水电站和低水头水电站。

世界各国对此无统一规定。

中国称水头70米以上的电站为高水头电站，水头70,30米的电站为中水头电站，水头30米以下的电站为低水头电站。

按装机容量分为大型、中型和小型水电站。

中国规定装机容量大于75万千瓦为大

（1）型水电站，75万,25万千瓦为大

（2）型水电站，25万,2.5万千瓦为中型水电站，2.5万,0.05万千瓦为小

（1）型水电站，小于0.05万千瓦为小

（2）型水电站。

按发电水头的形成方式分为:

以坝集中水头的坝式水电站、以引水系统集中水头的引水式水电站，以及由坝和引水系统共同集中水头的混合式水电站。

利用水源性质

可分为三类:

常规水电站

利用天然河流、湖泊等水源发电。

抽水蓄能电站

利用电网中负荷低谷时多余的电力，将低处下水库的水抽到高处上水库存蓄，待电

水电站组成框图

网负荷高峰时放水发电，尾水至下水库，从而满足电网调峰等电力负荷的需要。

潮汐电站

利用海潮涨落所形成的潮汐能发电。

调节能力

按照水电站对天然水流的利用方式和调节能力，可以分为两类:

径流式水电站

没有水库或水库库容很小,对天然水量无调节能力或调节能力很小的水电站。

蓄水式水电站

设有一定库容的水库，对天然水流具有不同调节能力的水电站。

工程建设

还常采用的分类方法:

开发方式

即按集中水头的手段和水电站的工程布置,可分为坝式水电站、引水式水电站和坝,引水混合式水电站三种基本类型。

这是工程建设中最通用的分类方法。

用水头的大小

可分为高水头、中水头和低水头水电站。

世界上对水头的具体划分没有统一的规定。

有的国家将水头低于15m作为低水头水电站,15,70m为中水头水电站，71,250m为高水头水电站，

苏丹麦洛维水电站

水头大于250m时为特高水头水电站。

中国通常称水头大于70m为高水头水电站，低于30m为低水头水电站，30,70m为中水头水电站。

这一分类标准与水电站主要建筑物的等级划分和水轮发电机组的分类适用范围，均较适应。

装机容量的大小

可分为大型、中型和小型水电站。

各国一般把装机容量5000kW以下的水电站定为小水电站，5000,10万kW为中型水电站,10万,100万kW为大型水电站,超过100万kW的为巨型水电站。

中国规定将水电站分为五等，其中:

装机容量大于75万kW为一等〔大

（1）型水电站〕，75万,25万kW为二等〔大

（2）型水电站〕,25万,2.5万kW为三等〔中型水电站〕,2.5万,0.05万kw为四等〔小

（1）型水电站〕,小于0.05万kW为五等〔小

（2）型水电站〕;

但统计上常将1.2万kW以下作为小水电站。

建筑物特点

通常用坝拦蓄水流、抬高水位形成水库，并修建溢流坝、溢洪道、泄水孔、泄洪洞（见水工隧洞）等泄水建筑物宣泄多余洪水。

水电站引水建筑物可采用渠道、隧洞或压力钢管，其首部建筑物称进水口。

水电站厂房分为主厂房和副厂房，主厂房包括安装水轮发电机组或抽水蓄能机组和各种辅助设备的主机室，以及组装、检修设备的装配场。

副厂房包括水电站的运行、控制、试验、管理和操作

人员工作、生活的用房。

引水建筑物将水流导入水轮机，经水轮机和尾水道至下游。

当有压引水道或有压尾水道较长时，为减小水击压力常修建调压室。

而在无压引水道末端与发电压力水管进口的连接处常修建前池。

为了将电厂生产的电能输入电网还要修建升压开关站。

此外，尚需兴建辅助性生产建筑设施及管理和生活用建筑。

机电设备

将水能转变为电能的机电设备称水电站动力设备。

其在常规水电站和潮汐电站为水轮机和水轮发电机组成的水轮发电机组，及附属的调速器、油压装置、励磁设备等。

抽水蓄能电站的动力设备为由水泵水轮机和水轮发电电动机组成的抽水蓄能机组及其附属的电气、机械设备。

水电站的电气装置除水轮发电机及其附属设备外，还包括发电机电压配电设备、升压变压器、高压配电装置和监视、控制、测量、信号和保护性电气设备等。

水电站的总装机容量P由下式计算:

P=9.81QHη

式中Q——通过水轮机的水流量，m3/s;

H——水电站的水头，m

η——水电站的总效率，一般为0.85~0.86

原理

一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。

水的落差在重力作用下形成动能，从河流或水库等高位水源处向低位处引水，利用水的压力或者流速冲击水轮机，使之旋转，从而将水能转化为机械能，然后再由水轮机带动发电机旋转，切割磁力线产生交流电。

而低位水通过吸收阳光进行水循环分布在地球各处，从而回复高位水源。

展望

今后在水力资源丰富而又未充分开发的国家（如中国），常规水电站的建设将稳步增长。

大型电站的机组单机容量将向巨型化发展。

同时，随着经济发展和能源日益紧张，小水电将受到各国的重视。

由于电网调峰、调频、调相的需要，抽水蓄能电站将有较快的发展。

而潮汐电站和波浪能电站的建设由于受建站条件及造价等因素制约，在近期内不会有大幅度的增长。

各类电站的自动化和远动化将进一步完善和推广。

中国水电产业发展现状

水电是清洁能源，可再生、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰，有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。

在地球传统能源日益紧张的情况下，世界各国普遍优先开发水电大力利用水能资源。

中国不论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，都居世界第一位。

截至2007年，中国水电总装机容量已达到1.45亿千瓦，水电能源开发利用率从改革开放前的不足10%提高到25%。

水电事业的快速发展为国民经济和社会发展作出了重要的贡献，同时还带动了中国电力装备制造业的繁荣。

三峡机组全部国产化，迈出了自主研发和创新的可喜一步。

小水电设计、施工、设备制造也已经达到国际领先水平，使中国成为小水电行业技术输出国之一。

此外，中国水电产业各项经济指标增长较快。

2007年1-11月，中国水力发电行业累计实现工业总产值93,826,334千元，比上年同期增长了20.88%;

累计实现产品销售收入89,240,772千元，比上年同期增长了20.17%;

累计实现利润总额24,689,815千元，比上年同期增长了35.91%。

2008年1-8月，中国水力发电行业累计实现工业总产值77,284,104千元，比上年同期增长了25.14%;

累计实现产品销售收入78,176,606千元，比上年同期增长了26.59%;

累计实现利润总额18,007,801千元，比上年同期增长了14.03%。

中国经济已进入新的发展时期，在国民经济持续快速增长、工业现代化进程加快的同时，资源和环境制约趋紧，能源供应出现紧张局面，生态环境压力持续增大。

据此，加快西部水力资源开发、实现西电东送，对于解决国民经济发展中的能源短缺问题、改善生态环境、促进区域经济的协调和可持续发展，无疑具有非常重要的意义。

另外，大力发展水电事业将有利于缩小城乡差距、改善农村生产生活条件，对于推进地方农业生产、提高农民收入，加快脱贫步伐、促进民族团结、维护社会稳定，具有不可替代的作用。

水电开发通过投资拉动、税收增加和相关服务业的发展，将把地方资源优势转变为经济优势、产业优势，以此带动其他产业发展，形成支撑力强的产业集群，有力促进地方经济的全面发展。

运行

运行的原则是要在经济合理地利用水力资源、保证

水轮机

电能质量的基础上，全面实现安全、满发、经济、多供的要求。

水电站在电力系统中担任调频、调峰、调相、备用等任务。

一般在洪水期间应充分利用水量，使全部机组投入运行，实现满发、多供，承担电力系统基荷;

在水库供水期间运行时，应尽量利用水头，承担电力系统的腰荷和尖峰负荷，充分利用可调出力，起到系统的调频、调峰和事故备用的作用。

水电站运行时，会受到不同河流之间补偿调节的影响;

同一河流梯级开发时径流调节的影响;

以及电力系统中，火电厂、水电站之间电力补偿的影响。

在选择运行方式时，必须考虑这些因素。

水电站运行包括正常运行、特殊运行、异常运行和经济运行。

要使水电站正常运行，需注意电站的检修。

正常运行

可由自动和手动实现开机、停机，并由远方通过功率给定装置实现机组带负荷。

运行中要注意:

1、机组冷却风温变化对运行的影响;

2、电力系统电压变化对机组运行的影响;

3、电力系统频率变化对机组运行的影响;

3、功率因数变化对机组运行的影响。

特殊和异常运行

特殊运行包括调相运行和进相运行。

前者指发电机在运行中功率因数发生变化并降至零时，电力系统需要补充无功功率，以调整系统的电压值回复到允许水平。

这时，水电站的发电机需降低有功功率作调相运行。

通常采用压水调相（即向水轮发电机的转轮室通入压缩空气以降低转轮室水位）。

进相运行是电力系统低负荷运行时，容性无功容量过剩，就人为造成发电机从电力系统吸收无功功率，以降低系统某些点的过高的电压。

异常运行指电站机组运行中出现异常或事故，这时应采取紧急措施，尽量避免事故扩大，并减少事故对系统的影响。

经济运行

原则是根据电力系统对水电站分配的负荷，合理选择机组的运行台数和机组间负荷的经济分配，用较少的水，发出尽可能多的电。

主要措施是实行水库的合理调度，保持水电站于高水位运行。

另外，在一定负荷下，合理选择开机台数，控制机组在高效率区运行等也是有效措施。

维护

包括检查和维修。

检查

检查分为:

1、每1,2周一次的巡视。

内容是在设备运行状态下，通过观察和常备的仪表检查有无异常情况，并进行注油和清扫。

2、每1,3年一次的定期常规检修。

是在停机情况下，主要从外部进行检查和测量。

3、每5,10年进行一次定期详细停机检修。

维修

1、临时维修。

即发现异常或故障所作的及时修理。

2、计划维修。

为保证安全而进行的预防性维修和恢复性维修。

这种维修需根据检查结果按计划进行。

水电站的检修除临时检修外，均应安排在枯水季节进行，并在洪水季到来之前完成。

随着水电站运行水平的提高，维护业务趋于集中化，即将邻近几个水电站集中在一个维修站进行检查和维修。

这种方式不仅可节省人力，还可使水电站维修水平一致。

优缺点

有利方面

1、清洁:

水能为可再生能源，基本无污染。

2、营运成本低，效率高;

3、可按需供电;

4、取之不尽、用之不竭、可再生

5、控制洪水泛滥

6、提供灌溉用水

7、改善河流航动

8、有关工程同时改善该地区的交通、电力供供应和经济，特别可以发展旅游业及水产养殖。

不利方面

1、生态破坏:

大坝以下水流侵蚀加剧，河流的变化及对动植物的影响等。

不过，这些负面影响是可预见并减小的。

如水库效应

2、需筑坝移民等，基础建设投资大

3、降水季节变化大的地区，少雨季节发电量少甚至停发电

4、下游肥沃的冲积土减少

水电站分类

水电站的分类方式很多，如按工作水头分为低水头、中水头和高水头水电站;

按水库的调节能力分为无调节（径流式）和有调节（日调节、年调节和多年调节）水电站;

按在电力系统中的作用分为基荷、腰荷及峰荷水电站等。

一、坝式水电站

三峡水利枢纽

坝式水电站靠坝来集中水头。

其中最常见的布置方式是水电站厂房位于非溢流坝坝址处，此称为坝后式水电站，如湖北丹江口水电站。

我国正在兴建的三峡水电站也采用这种布置。

这种水电站常建于河流中、上游的高山峡谷中，集中的落差为中、高水头。

当河谷较窄而水电站机组较多、溢流坝和厂房并排布置有困难时，可将厂房布置在溢流坝下游:

或者让溢流水舌挑越厂房顶泄入下游河道，或者让厂房顶兼作溢洪道渲泄洪水。

前者称为挑越式水电站，如贵州乌江渡水电站;

后者称为厂房顶溢流式水电站，如浙江新安江水电站。

当坝体足够大时，还可将厂房移至坝体空腹内，成为坝内式水电站，如厂房位于溢流坝坝体内的江西上犹江水电站，和厂房位于空腹重力拱坝内的湖南凤滩水电站。

采用当地材料坝时，厂房可布置在坝趾，由穿过坝基的引水道供水:

或布置在坝下游河岸上，由穿过坝肩山体的引水隧洞供水。

采用轻型坝时，厂房位置可因坝型、地形的不同而异，布置更为灵活，除上述各种布置方式外，还有颇具特色的安徽佛子岭水电站的连拱坝拱内厂房等。

二、河床式水电站

葛洲坝水利枢纽

河床式水电站的特点是:

位于河床内的水电站厂房本身起挡水作用，从而成为集中水头的挡水建筑物之一，如广西西津水电站。

这类水电站一般见于河流中、下游，水头较低，流量较大。

河床式水电站枢纽最常见的布置方式是泄水闸（或溢流坝）在河床中部，厂房及船闸分踞两岸，厂房与泄水闸之间用导流墙隔开，以防泄洪影响发电。

当泄水闸和厂房均较长，布置上有困难时，可将厂房机组段分散于泄水闸闸墩内而成为闸墩式厂房，如宁夏青铜峡水电站:

或通过厂房渲泄部分洪水而成为泄水式厂房（也称混合式厂房），如湖北葛洲坝水利枢纽大江、二江电厂的厂房内均设有排沙底孔，泄水冲沙。

这两种布置方式在泄洪时还可因射流获得增加落差的效益。

三、引水式水电站

引水式水电站的引水道较长，并用来集中水电站的全部或相当大一部分水头。

根据引水道中的水流是有压流或明流，又分为有压引水式水电站及无压引水式水电站。

这种水电站常见于流量小、坡降大的河流中、上游或跨流域开发方案，最高水头己达1767米（奥地利莱塞克水电站），我国广西天湖水电站最大静水头也达1074米。

该水电

站的建筑物包括水库、拦河坝、泄水道、水电站进水口、有压引水道（压力隧洞）、调压室、压力管道、厂房枢纽（含变电、配电建筑物）以及尾水渠。

坝式、河床式及引水式水电站虽各具特点，但有时它们之间却难以明确划分。

从水电站建筑物及其特征的观点出发，一般把引水式开发及筑坝引水混合式开发的水电站统称为引水式水电站。

此外，某些坝式水电站也可能将厂房布里在下游河岸上，通过在山体中开凿的引水道供水，这时水电站建筑物及其特征与引水式水电站相似。

因此，掌握引水式水电站的组成建筑物及其特性对研究各类水电站有举一反三的重要作用。

水力发电厂的分类

按利用能源的类型，水电厂可分为常规水电厂（包括梯级水电厂）、抽水蓄能电厂、潮汐电站和波浪能电站。

常规水电厂又可按水头集中方式、水库调节径流性能和装机规模的区别分类。

其中按水头集中方式可划分为坝式水电厂、引水式水电厂和混合式水电厂;

按水库调节径流性能可划分为多年调节、年调节、季调节、周调节、日调节水电厂和不调节径流的径流式水电厂;

按单厂装机容量规模分类，我国现行的划分标准是单厂装机容量250MW及以上的为大型，250MW以下至25MW的为中型，小于25MW的为小型。

1（坝式水电厂

坝式水电厂或称坝库式、堤坝式、蓄水式水电厂，是水电开发的基本方式之一。

坝式水电厂是由河道上的挡水建筑物壅高水位而集中水头的水电厂。

当水头不高且河道较宽时，用厂房作为挡水建筑物的一部分，这类水电厂又称河床式水电厂，也属于坝式水电厂。

坝式水电厂的发电厂房有坝后式、坝内式、溢流式、岸边式、地下式和河床式几种类型。

2（引水式水电厂

引水式水电厂是水电开发的基本形式之一。

这类水电，宜建在河道坡降较陡的河段或大河湾处，在河段上游筑坝引水，用引水渠道、隧洞、压力水管等将水引到河段下游，用以集中水头发电。

这类水电厂大都为高水头水电厂。

跨流域引水发电的水电厂必然是引水式水电厂。

3（混合式水电厂

混合式水电厂或称水库引水式水电厂，这类水电厂由挡水建筑物和引水系统共同集中发电水头，并由水库调节径流发电。

4（径流式水电厂

式水电厂，是在河道中拦河筑低坝或闸，基本不调节径流，靠天然径流发电的水电厂。

当来水流量大于水轮机过水能力时，水电厂满出力运行，多余水量经泄水建筑物直接泄向下游，称为弃水;

当来水流量小于水轮机过水能力时，则有部分发电机组容量来被利用。

水电厂的这种运行方式称为径流发电。

5（梯级水电，

梯级水电厂是分布在一条河流上下游有水流联系的水电厂群，其各级水电厂可以是坝式、引水式或混合式水电厂等不同类型。

各类水电厂都有各自的优缺点，建设梯级水电厂可以互相取长补短，取得提高资源利用率，协调水资源综合利用之间的矛盾，缩短总工期，减少总投资等梯级效益。

6（抽水蓄能电厂

抽水蓄能电厂建有上下两座水库，其间用压力隧洞或压力水管相连接。

它是利用电力系统低谷负荷时的剩余电力从下库抽水雷存到上库，在高峰负荷时从上库放水至下库发电的水电厂。

抽水蓄能电厂是电力系统的填谷调峰电源，它与火电、核电配合运行，可节省火电机组低出力运行时的高燃料消耗和机组起停时额外的燃料消耗，减少火电机组的起停次数，使核电机组平稳运行。

抽水蓄能电厂具有起停灵活，增减工作出力快的优点。

另外，这类电厂还可承担电力系统的负荷备用、事故备用和调频、调相的任务。

抽水蓄能电厂按开发方式可分成纯抽水蓄能、混合式和调水式三种类型。

中文名称:

坝式水电站

英文名称:

dam-typehydropowerstation

定义1:

在河道上拦河筑坝壅高水位，形成发电水头的水电站。

这种水电站一般修建在比

降较缓或流量甚大的河流上，是河流水电开发中广泛采用的一种形式。

所属学科:

电力（一级学科）;

电力规划、设计与施工（二级学科）

定义2:

以坝集中水头生产电能的水电站。

资源科技（一级学科）;

水资源学（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

由河道上的挡水建筑物壅高水位而集中发电水头的水电站。

坝式水电站由挡水建筑物、泄水建筑物、压力管道、厂房及机电设备等组成。

由坝作挡水建筑物时多为中高水头水电站。

由闸作挡水建筑物时多为低水头水电站。

当水头不高且河道较宽阔时，可用厂房作为挡水建筑物的一部分，这类水电站又称河床式水电站，也属坝式水电站。

坝式水电站和引水式水电站是水电开发的两种基本方式。

坝式水电站适宜建在河道坡降较缓且流量较大的河段。

由挡水建筑物形成的水库常可调节径流，其调节能力取决于调节库容与入库径流比值的大小。

不少坝式水电站具有多年调节和年调节的水库，也有的坝式水电站水库容积很小，只能进行日调节甚至不能调节径流。

不调节径流的水电站称为径流式水电站。

特点

坝式水电站具有以下特点:

?

具有日调节以上性能时，适宜担任电力系统的调峰、调频和备用任务，可增大电站的电力效益和提高供电质量。

枢纽布置集中，便于运行管理。

不会像引水式水电站那样要出现脱水河段，相反其库区可增加河道水深，有利于通航。

对调节性能好的水电站，库水位变幅较大，低水位时减少了利用水头，有时会影响通航，在水轮机选择时要考虑低水头的影响。

水库淹没损失大。

分类

按照水电站主要建筑物拦河坝与水电站厂房的相对位置，可分为坝后式和河床式两大类。

坝后式水电

站:

厂房布置在坝体下游侧，并通过坝体引水发电，厂房本身不承受上游水压力的水电站。

坝后式水电站厂房在枢纽总体布置中的位置，可以根据坝址区的地形、地质、坝的形式等条件选定。

其中，坝型对厂房的布置常起决定性的作用。

一般的坝后式水电站厂房建在混凝土坝的坝趾附近;

如混凝土的坝体足够大，可以将厂房布置在坝内空腔中，称为坝内式水电站;

当挡水坝为支墩坝或连拱坝时，还可将厂房布置在支墩间;

如河谷较窄而水电站的机组较多，溢流建筑物与厂房的布置有矛盾

时，将厂房布置在溢流坝的下游，溢流水舌流经厂房顶或从厂房上空挑越至下游河床，称溢流式水电站。

河床式水电站:

水电站厂房和坝、溢洪道等建筑物均建造在河床中，厂房本身承受上游水压力，起挡水

作用,成为水库挡水建筑物的一部分，从而节省水电站挡水建筑物的总造价,适用于水头低于30,40m，用低坝开发的坝式水电站。

有时,为了泄洪、排沙的需要，将厂房的机组布置在溢洪道中加宽了的闸墩内;

有时，在机组蜗壳的上部或下部设排沙、泄洪的泄水底孔，并利用泄水底孔的射流降低尾水位、增加电站水头和机组出力。

上述坝式水电站各类形式的名称常与相应的厂房分类名称相似，例如坝后式水电站（坝后式厂房）、坝内式水电站（坝内式厂房）、溢流式水电站（溢流式厂房）、河床式水电站（河床式厂房）等（见水电站厂房）。

适用条件

坝式水电站适于河道坡度较缓、有筑坝建库条件的河段。

其中，坝后式水电站的坝上游有较大容量的蓄

水库可以调节流量，有利于加大电站的装机容量，能适应电力系统的调峰要求,水能的利用较充分,综合利用的效益也高,常可既发挥防洪作用,又满足其他兴利要求。

其缺点是水库有淹没损失和城乡居民搬迁安置的困难，故高坝大库的坝后式水电站仅适于建造在高山峡谷、淹没较小的地区。

河床式水电站只建有低坝，水库容量和调节能力均较小，主要依靠河流的天然流量发电，所以又称径流式水电站。

由于弃水较多，水能利用受到较大限制，综合效益相对较小，但淹没损失和移