水電站的布置形式及組成建筑物

第一篇第一篇 水電站建筑物????????????水電站是利用水能資源發(fā)電的場所，是水、機(jī)、電的綜合體。其中為了實現(xiàn)水力發(fā)瓦用來控制水流的建筑物稱為水電站建筑物。本篇主要討論水電站引水系統(tǒng)的布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計和水力計算；水電站廠區(qū)樞紐的布置設(shè)計和結(jié)構(gòu)特點。第一章水電站的布置形式及組成建筑物重點：壩式、引水式、混合式開發(fā)的水電站的布置特點及組成建筑物。第一節(jié)水電站的基本開發(fā)方式及其布置形式由N=9.81nQH可知，要發(fā)電必須有流量和水頭，關(guān)鍵是形成水頭。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。抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重要型式。形成水頭方式——水電站的開發(fā)方式。一、壩式水電站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(jī)，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。(一)壩式水電站特點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。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(jī)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。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。仁)壩式水電站的形式1.河床式電站(powerstationinriverchannel)——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?！m用水頭：大中型：25米以下，小型：8~10米以下?！獜S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；——廠房高度取決于水頭的高低?！昧髁看?、水頭低。——主要包括：擋水壩、泄水壩、廠房、船閘、魚道等。注：廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征。葛州壩水電站壩后式水電站2.壩后式水電站(powerstaionatdamtoe)——當(dāng)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?！獕魏笫剿娬疽话阈藿ㄔ诤恿鞯闹猩嫌巍！獛烊葺^大，調(diào)節(jié)性能好?！鐬橥翂?，可修建河岸式電站。——舉世矚目的三峽水電站就是壩后式水電站，其裝機(jī)容量為18200MW。三門峽水電站

三峽水電站二、引水式水電站(diversiontypepowerstation)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(jī)進(jìn)行發(fā)電。用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。特點：(1)水頭相對較高，目前最大水頭已達(dá)2000米以上。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。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。類型：(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。無壓引水式電站曷???????？引水建筑物是無壓的：明渠(openchannel)、無壓隧洞(freeflowtunnel)曷???????？主要建筑物：低壩，進(jìn)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。無壓引水式水電站有壓引水式電站曷???????？引水建筑物是有壓的：壓力隧洞(pressuretunnel)曷???????？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。有壓引水式水電站三、混合式水電站(mixedpowerplant)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。曷???????？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。曷???????？同時兼有壩式和引水式水電站的優(yōu)點。啟？？？？？？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。北京下馬嶺引水電站四、抽水蓄能電站(pumpedstoragepowerstation)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，電力負(fù)荷和電網(wǎng)日益擴(kuò)大，系統(tǒng)負(fù)荷的峰谷差越來越大，預(yù)計到21世紀(jì)初，我國東北、華北、華東均將成為幾百萬兆瓦的電力系統(tǒng)，它們的峰谷差將達(dá)到1萬MW，因此解決調(diào)峰填谷的任務(wù)愈來愈迫切。在電力系統(tǒng)中，核電站和火電站不能適應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷的急劇變化，且受到技術(shù)最小出力的限制，調(diào)峰能力有限，而且火電機(jī)組調(diào)峰煤耗多，運行維護(hù)費用高。而水電站啟動與停機(jī)迅速、運行靈活，適宜擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用。^????????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；曷??????????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(jī)組；園？？？？？？？？？？抽水蓄能和放水發(fā)電兩個過程：抽水蓄能：系統(tǒng)負(fù)荷低時，利用系統(tǒng)多余的電能帶動泵站機(jī)組將下庫的水抽到上庫(電動機(jī)+水泵)，以水的勢能形式貯存起來；放水發(fā)電:系統(tǒng)負(fù)荷高時，將上庫的水放下來推動水輪發(fā)電機(jī)組(水輪機(jī)+發(fā)電機(jī))發(fā)電，以補(bǔ)充系統(tǒng)中電能的不足。好？?????????隨著電力行業(yè)的改革，實行負(fù)荷高峰高電價、負(fù)荷低峰低電價后，抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)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(jī)容量為2400MW(8x300MW)；(2)天荒坪抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為1800MW(6x300MW)；(3)十三陵抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為800MW(4x200MW)；(4)潘家口抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為 420MW(3x90MW+150MW)，聯(lián)合型；(5)西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為90MW(4x22.5MW)。五、五、？??,潮汐電站(tidalenergypowerstation)潮汐電站示意圖?曷????????潮汐：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。潮汐的最大潮差為8.9m；北美芬迪灣蒙克頓港最大潮差竟達(dá)19m。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。?曷????????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(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽òl(fā)電）的過程。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(jī)組，然后利用潮汐漲落時海水位的升降，使海水通過輪機(jī)轉(zhuǎn)動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。最大的潮汐電站一一法國朗斯電站由于潮汐發(fā)電的開發(fā)成本較高和技術(shù)上的原因，所以發(fā)展不快。六、河流的梯級開發(fā)和梯級水電站曷???????？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。曷???????？梯級水電站開發(fā)的原則是：（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按調(diào)節(jié)能力分成：.「無調(diào)節(jié)水電站：無水庫，來流較多時需要棄水。-有調(diào)節(jié)水電站：有較大水庫，可調(diào)節(jié)天然徑流。分為日調(diào)節(jié)、月調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)等。第二節(jié)水電站的組成建筑物r擋水建筑物：壩、閘一、 樞紐建筑J泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、j過壩建筑物：過船、過木、過魚二、 發(fā)電建筑物{-進(jìn)水建筑物：進(jìn)水口、沉沙池、引水建筑物：引水道、壓力管道、尾水道平水建筑物：前池、調(diào)壓室主廠房建筑物<廠區(qū)樞紐「廠房J副廠房T變電站、、開關(guān)站1本章小結(jié)水電站的基本類型有壩式、引水式及混合式。壩式水電站分為河床式、壩后式；引水式水電站分有壓引水式和無壓引水式電站；混合式開發(fā)多為有壓引水式電站。就其建筑物的組成及結(jié)構(gòu)型式而言，壩后河岸引水、混合式及有壓引水式電站是相同的。這部分是水電站建筑物最基本的概念，也是