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1、水力发电的原理水力发电的原理和水电站的类型和水电站的类型1.1 水力发电的基本原理及特点水力发电的基本原理及特点q我国水能资源的特点我国水能资源的特点v总量丰富，分布均匀总量丰富，分布均匀l 时间时间l 空间空间v开发率低，发展迅速开发率低，发展迅速v前景宏远，任重道远前景宏远，任重道远一、水力发电的基本原理一、水力发电的基本原理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，集中水头，通过一定，集中水头，通过一定的流量将的流量将“载能水载能水”输送到水轮机中，使输送到水轮机中，使水能水能旋转机旋转机械能械能带动发电机组发电带动发电机组发电输电线路输电线路用户用户1.1 水力发电的
2、基本原理及特点水力发电的基本原理及特点二、水电站的出力和发电量的计算二、水电站的出力和发电量的计算1.1 水力发电的基本原理及特点水力发电的基本原理及特点二、水电站的出力和发电量的计算二、水电站的出力和发电量的计算能量损失：能量损失： 1.HgH：损失水头：损失水头h，据经验，一般为，据经验，一般为Hg的的3%10%，输水道短取小值。，输水道短取小值。 2. ：k=9.81水电站出力系数。大中型水电站水电站出力系数。大中型水电站k=8.08.5；中小型水电站；中小型水电站k=6.58.0。q出力：（功率）出力：（功率）1.1 水力发电的基本原理及特点水力发电的基本原理及特点二、水电站的出力和发
3、电量的计算二、水电站的出力和发电量的计算q发电量：一定时段内水电站发出的电能总量，单发电量：一定时段内水电站发出的电能总量，单位为位为kWh 1.1 水力发电的基本原理及特点水力发电的基本原理及特点q优点：优点：v(1) 不耗燃料，成本低廉不耗燃料，成本低廉v(2) 水火互济，调峰灵活水火互济，调峰灵活v(3) 综合利用，多方得益综合利用，多方得益v(4) 取之不尽可，用之不竭取之不尽可，用之不竭v(5) 环境优美，能源洁净环境优美，能源洁净三、水力发电特点三、水力发电特点1.1 水力发电的基本原理及特点水力发电的基本原理及特点q缺点：缺点：v (1) 受自然条件限制受自然条件限制v (2)
4、一次性投资大，工期长一次性投资大，工期长v (3) 事故后果严重事故后果严重v (4) 大型工程对环境、生态影响较大大型工程对环境、生态影响较大三、水力发电特点三、水力发电特点1.1 水力发电的基本原理及特点水力发电的基本原理及特点1.2水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型 水电站的基本类型水电站的基本类型q由由P = 9.81QH可知，发电必须有流量和水头。可知，发电必须有流量和水头。q形成水头方式形成水头方式水电站的开发方式。水电站的开发方式。 v按其集中水头的方式不同分为：按其集中水头的方式不同分为：坝式、引水式和混合式坝式、引水式和混合式三三种基本方
5、式。种基本方式。v抽水蓄能电站和潮汐电站抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。也是水能利用的重要型式。q按调节能力分成：按调节能力分成：v无调节水电站、有调节水电站无调节水电站、有调节水电站v一般坝后式水电站和混合式水电站都是有调节的；河床式一般坝后式水电站和混合式水电站都是有调节的；河床式和引水式水电站常是无调节的，或者只有较小的调节能力。和引水式水电站常是无调节的，或者只有较小的调节能力。1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型一、一、 坝式水电站坝式水电站q用坝集中水头的水电站称为坝式水电站用坝集中水头的水电站称为坝式水电站q其其特点特点有
6、：有：v水头取决于坝高。水头取决于坝高。v引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分，综合利引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分，综合利用效益高。用效益高。v投资大，工期长。投资大，工期长。q适用适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。 1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型1河床式电站河床式电站1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型1河床式电站河床式电站q特点：特点：v一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量一般修建在河道中下游河道
7、纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。淹没，建低坝或闸。v适用水头：大中型：适用水头：大中型：25米以下，小型：米以下，小型：810米以下。米以下。v厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也有抗滑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；稳定问题；v厂房高度取决于水头的高低。厂房高度取决于水头的高低。v引用流量大、水头低。引用流量大、水头低。q注：注：厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征。1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型葛州坝水电站葛州坝水电站河床厂房河床厂房富春江
8、河床式电站富春江河床式电站2.坝后式水电站坝后式水电站1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型2.坝后式水电站坝后式水电站q特点：特点：v当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，房移到坝后，由大坝挡水由大坝挡水。v坝后式水电站一般修建在河流的中上游。坝后式水电站一般修建在河流的中上游。v库容较大，调节性能好。库容较大，调节性能好。1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型坝后厂房坝后厂房万家寨坝后式水电站万家寨坝后式水电站三峡水电站三峡水电站二、引水式水电站
9、二、引水式水电站q用引水道集中水头的电站称为引水式水电站用引水道集中水头的电站称为引水式水电站q特点特点：v水头相对较高，目前最大水头已达水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上。米以上。v引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综合引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综合利用价值较差。利用价值较差。v电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小，单位造电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小，单位造价较低。价较低。q适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资
10、源的开发方式及水电站的基本类型二、引水式水电站二、引水式水电站q一般修建于：一般修建于：v河道有弯道；河道有弯道；v两条相近河流有较大水位差；两条相近河流有较大水位差；v有急滩或瀑布处。有急滩或瀑布处。q类型类型v无压引水式无压引水式(free flow)：引水道是无压的：引水道是无压的v有压引水式有压引水式(pressure flow)：引水道是有压的：引水道是有压的 1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型1.无压引水电站无压引水电站1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型1.无压引水电站无压引水电站q引水建筑
11、物是无压的引水建筑物是无压的:渠道或无压隧洞渠道或无压隧洞q主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾，日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠。水渠。1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型 2. 有压引水式电站有压引水式电站1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型 2. 有压引水式电站有压引水式电站q引水建筑物是有压的：压力隧洞引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressure tunnel) q主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压
12、室，压力水主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。管，厂房，尾水渠。1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型三、三、 混合式水电站混合式水电站q由坝和引水道分别集中一部分水头，电站的总水由坝和引水道分别集中一部分水头，电站的总水头等于这两部分之和。头等于这两部分之和。q适用于上游有优良坝址，适宜建库，而紧接水库适用于上游有优良坝址，适宜建库，而紧接水库以下河道突然变陡或河流有较大的转弯。以下河道突然变陡或河流有较大的转弯。q同时兼有坝式和引水式水电站的优点。同时兼有坝式和引水式水电站的优点。q在工程中多称为引水式水电站在工程中多称为引
13、水式水电站1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型四、抽水蓄能电站四、抽水蓄能电站q抽水蓄能电站是以水体为储能介质，起调节作用。抽水蓄能电站是以水体为储能介质，起调节作用。主要解决电力系统的调峰问题；主要解决电力系统的调峰问题；q建筑物组成包括：上下两个水库，用引水建筑物建筑物组成包括：上下两个水库，用引水建筑物相连，蓄能电站厂房建在下水库处，采用双向机相连，蓄能电站厂房建在下水库处，采用双向机组组 q抽水蓄能抽水蓄能和和放水发电放水发电两个过程两个过程 q低谷期低谷期：电能：电能水能；水能；高峰期高峰期：水能：水能电能电能 1.2 水能资源的开发方式及
14、水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型五、潮汐水电站五、潮汐水电站 q潮汐潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周：潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周期性升降运动，即海水的潮涨潮落。期性升降运动，即海水的潮涨潮落。 q潮汐发电原理潮汐发电原理：利用潮水涨、落产生的水位差所：利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量量机械能机械能电能电能(发电发电)的过程。的过程。q流量大，水头低流量大，水头低的水电站。的水电站。1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型最大的潮汐电站
15、最大的潮汐电站法国朗斯电站法国朗斯电站沙溪河流域梯级电站布置示意图沙溪河流域梯级电站布置示意图1.2 水能资源的开发方式及水电站的基本类型水能资源的开发方式及水电站的基本类型1.3水电站的组成建筑物水电站的组成建筑物q一、枢纽建筑物一、枢纽建筑物v挡水建筑物：坝、闸挡水建筑物：坝、闸v泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢流坝泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢流坝v过坝建筑物：过船、过木、过鱼过坝建筑物：过船、过木、过鱼 1.3水电站的组成建筑物水电站的组成建筑物q二、发电建筑物二、发电建筑物v进水建筑物：进水口、沉沙池进水建筑物：进水口、沉沙池v引水建筑物：引水道、压力管道、尾水道引水建筑物：引水道、压
16、力管道、尾水道v平水建筑物：前池、调压室平水建筑物：前池、调压室v厂区枢纽：主厂房、副厂房、变电站、开关站等厂区枢纽：主厂房、副厂房、变电站、开关站等本本 章章 小小 结结q1 1水电站的基本类型有水电站的基本类型有坝式、引水式及混合式坝式、引水式及混合式。坝式水电站分为坝式水电站分为河床式、坝后式河床式、坝后式；引水式水电站；引水式水电站分分有压引水式和无压引水式有压引水式和无压引水式电站；混合式开发多电站；混合式开发多为有压引水式电站。这部分是水电站建筑物最基为有压引水式电站。这部分是水电站建筑物最基本的概念，也是本章的重点，应牢固掌握。本的概念，也是本章的重点，应牢固掌握。本本 章章 小
17、小 结结q2 2抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。要型式。v抽水蓄能电站主要解决电力系统的调峰问题，尤其抽水蓄能电站主要解决电力系统的调峰问题，尤其在我国东北、华北、华东等水能资源相对短缺的地在我国东北、华北、华东等水能资源相对短缺的地区，加快抽水蓄能电站的建设速度很有必要；区，加快抽水蓄能电站的建设速度很有必要；v潮汐电站是开发海水能源的主要型式，应有所了解。潮汐电站是开发海水能源的主要型式，应有所了解。 本本 章章 小小 结结q3 3水电站建筑物由引水系统和厂区枢纽两大部水电站建筑物由引水系统和厂区枢纽两大部分组成。水电站的类型不同，建筑物
18、的组成有所分组成。水电站的类型不同，建筑物的组成有所不同；厂区枢纽包括厂房建筑物和变电站。这部不同；厂区枢纽包括厂房建筑物和变电站。这部分也是本章的重点。分也是本章的重点。思思 考考 题题q1.试阐述水能利用原理。试阐述水能利用原理。q2.什么是水电站的出力什么是水电站的出力?q3.按照集中落差方式的不同，水电站的开发可分为几种基本按照集中落差方式的不同，水电站的开发可分为几种基本方式方式?何为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站何为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站? q4.坝式水电站水利枢纽和引水式水电站水利枢纽各有哪些主坝式水电站水利枢纽和引水式水电站水利枢纽各有哪些主要特点要特点?q5.坝后式和河床式水电站枢纽的特点是什么坝后式和河床式水电站枢纽的特点是什么?其组成建筑物有其组成建筑物有哪些哪些?q6.无压引水式和有压引水式水电站枢纽的特点是什么无压引水式和有压引水式水电站枢纽的特点是什么?其组成其组成建筑物有哪些建筑物有哪些?q7.水电站有哪些组成建筑物水电站有哪些组成建筑物?
