第三节 水能资源的开发方式在线视频

同学们

大家好！通过上节课的学习

我们知道了在某条河流的某个地理

位置上建多大装机容量的水电站合适

那么

采用什么样的方式来开发河川水能资源呢

我们将在“水能资源的开发方式”这节课中给出答案

河流水能的两个基本要素是流量和落差

因此开发利用一条河流水能资源的方式就表现为

集中落差和集中引用流量（修建水库）

其中

集中落差是最重要的

根据水电站集中落差方式的不同

水电站的基本开发方式有

坝式、引水式、混合式、潮汐式和抽水蓄能式

我们先来了解一下坝式开发

在河流上筑坝或闸

在坝址处形成集中落差

坝越高

电站水头越大

用坝集中水头的水电站称为坝式水电站

目前世界上装机容量超过2000MW的

巨型电站都是坝式电站

此类电站综合效益高

根据电站厂房本身是否具有挡水作用

坝式水电站分为坝后式水电站和河床式水电站

当电站水头较大时

厂房本身抵抗不了水的推力

就需要将厂房移到坝后

由大坝挡水

坝后式水电站一般修建在河流中上游的峡谷地段

库容较大、调节性能好

三峡电站是典型的坝后式水电站

为避免大量淹没

在河道中下游纵坡平缓的河段上建低坝或闸

厂房和挡水坝并排建在河床中

共同挡水

厂房也有抗滑稳定性

河床式水电站引用流量大

适用于低水头电站

位于湖北宜昌的葛洲坝水电站是我国最大的河床式电站

装机容量271.5万千瓦、年发电量157亿度

不管是坝后式水电站还是河床式水电站

都筑坝形成蓄水库

可用于调节流量

故坝式水电站引用流量大

电站规模大

水能利用程度较充分

综合利用效益高

可同时解决防洪和其他兴利部门的水利问题

但是

筑坝形成蓄水库也会带来淹没问题

造成库区土地、森林、矿产等淹没损失和

城镇居民搬迁安置工作的困难

要花费淹没损失费、移民搬迁安置费

所以

坝式水电站一般投资大

工期长

单位千瓦造价高

综合考虑坝式电站的优缺点

坝式开发适用于河道坡降较缓

流量较大

有筑坝建库条件的河段

当地形、地质等条件不允许筑高坝

在河段坡度较陡或河段有较大的弯曲处

可以通过建造较短的引水道获得较大水头

这种通过人工引水道（明渠、隧洞、管道）

引水至河段下游附近来集中落差的

水能开发方式称为引水式开发

采用这种方式集中水头的水电站称为引水式水电站

引水式水电站按引水的水流状态分

为无压引水式电站和有压引水水电站

无压引水式电站采用明渠的方式引水以集中落差

这种引水道式开发是依靠引水道的坡降小于原河道的坡降

随着引水道的增长来逐渐集中水头的

无压引水式电站一般水头较小、规模不大

有压引水式电站则是采用有压引水建筑物

用压力流的方式引水以集中落差

这种型式的水电站可以集中很高的水头

但当压力引水道很长时

为了减小其中的水击压力和改善机组运行条件

还需要在靠近厂房处修建调压室

雅砻江锦屏二级水电站是

利用雅砻江150km长的锦屏大河湾的310m天然落差

截弯取直开挖隧洞引水发电的

与坝式开发相比

引水式水电站的水头相对较高

引用流量较小

由于无水库调节流量

水量利用率较差

综合利用价值较低

电站规模相对较小

然而

因无水库淹没损失

工程量又较小

所以单位造价往往较低

引水式开发适用于流量较小、河道坡度较陡的山区河流

在瀑布或连续急滩的河段

用不长的引水道可获得较大的水头

在河道急弯处

以截弯引水或跨河引水方式集中河段落差

修建引水式电站

像金沙江第一湾、怒江大峡谷

就适合采用引水式开发

如果开发河段的上游部分有一较平坦的

地形适宜于筑坝建库

同时其下游河段坡降较陡

可采用引水道集中落差

在这种地形条件下

同时用坝和有压引水道结合起来共同集中落差比较合理

这样的水能开发方式称为混合式开发

混合式水电站的总水头等于由坝和

引水道分别集中的两部分水头之和

除坝式、引水式、混合式三种常见的水电站开发方式外

还有潮汐式和抽水蓄能式两种开发方式

海水因受日月引力而产生的周期性升降运动

即形成海水的潮涨潮落

利用潮水涨、落产生的水位差所具有的势能来发电

也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能

再把机械能转变为电能的过程叫做潮汐发电

据计算

世界海洋潮汐能蕴藏量约为27亿千瓦

若全部转换成电能

每年发电量大约为1.2万亿度

潮汐式电站大都属于流量大、水头低的水电站

水电机组为贯流式机组

潮汐发电可单向发电也可双向发电

单库双向潮汐水电站可采用双向发电的

水轮发电机组或双厂房单向发电机组

而对于双库连续发电潮汐水电站

将建造两个相临水库

分别用水闸与外海相连

一个水库（高库）进潮

一个水库（低库）出潮

两水库间设单向发电机组厂房

在涨落潮中

通过控制进出水闸

使高低库间保持一定水头

水流不断从高库流进低库

连续发电

1966年在法国西部沿海建造的朗斯潮汐电站

它使潮汐电站进入了实用阶段

是世界上第一座具有经济价值

而且也是目前世界上最大的潮汐发电站

在电力系统中

核电站和火电站不能适应电力系统负荷的急剧变化

且受到技术最小出力的限制

调峰能力有限

而水电具有启动与停机迅速、运行灵活的特点

适宜担任调峰、调频、事故备用、

满足系统负荷急剧爬坡的需要等任务

但是很多以火电为主的电力系统

其常规水电调峰容量缺乏或不足

所以修建抽水蓄能电站是解决问题的有效途径

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

系统低峰负荷时抽水

系统高峰负荷时放水发电

因此

抽水蓄能电站能够兼顾抽水和发电两大功能

用电低谷期消耗系统多余的低价电能抽水蓄能

在用电高峰期放水发电以提供

电力系统急需的峰荷高价电能

根据抽水蓄能电站上水库是否有天然来水

抽水蓄能电站分为纯抽水蓄能电站和

混合式抽水蓄能电站

纯抽水蓄能电站的上水库很少甚至没有天然来水

电站运行过程中基本不消耗水量

厂房内机组全是抽水蓄能机组

像浙江天荒坪抽水蓄能电站就是典型的纯抽水蓄能电站

而混合式抽水蓄能电站的上水库则有一定的天然水流量

下水库按抽水蓄能需要的容积在河道下游修建

在这类电站内

既安装有普通水轮发电机组

利用江河径流调节发电

又安装有抽水蓄能机组进行蓄能发电

承担调峰、调频、调相任务

目前我国已竣工的混合式抽水蓄能电站有很多

1997年投产运行的北京十三陵

抽水蓄能电站就是其中一个

同学们

今天的课程就到这里

下一节我们将学习“河流的综合利用规划和梯级开发”

谢谢大家

再见！