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1、水能资源概况,二、我国水能资源特点,特点一：蕴藏丰富，时空分布不均 蕴藏量世界第一，占世界总量16.7，但在时间和空间上分布不均。时间上，年内降雨集中在汛期，夏秋季45个月的径流量占全年的60%70%；年际间江河来水量变化大。空间上，80水能资源集中于西部，其中云、贵、川三省水资源蕴藏量占全国50%以上；而东部仅5。,特点二：开发率低，与经济发展不匹配 到2004年，我国水资源已开发量仅占可开发量的1/4，远低于发达国家60的平均水平。东部，已开发70%以上(可开发的大型水电站只剩下3座，共161万kW，即浙江摊坑电站(60万kW)、大均电站(46万kW)和福建街 面电站(30万kW)；西部，
2、开发率仅7.5%。,水能资源概况,二、我国水能资源特点,表1-1 中国水能蕴藏量及可开发的水能资源,水能资源概况,二、我国水能资源特点,特点三：我国水电资源相对集中在一些高山大河地区，不少水电站的装机容量超过1000MW。长江三峡装机2240万kW，金沙江溪落渡1280万kW。雅鲁藏布江下游墨脱电站，计划开凿40km长的隧洞，引水2000m3/s以上，落差可超过2000m，电站装机可达4500万kW。大型电站，水头高、单机容量大，带来很多技术难题，且淹没损失大，移民数量多。,水能资源概况,三、我国水电开发状况,我国水电开发有三大特点：1、成绩很大。突出表现在以下三方面：水电装机容量跃居世界第一
3、，水电建设技术已具世界水平，且初步建立了适应市场经济的、有中国特色的水电开发和建设机制。2、困难不少 主要是认识不大一致，政策不尽合理，机制有待完善，效益尚需提高。3、前景宏伟:今后1520年是水电建设的良好机遇期(1)西部大开发战略的机遇 东部：水能资源占6，开发率大于70；西部：水能资源占78%，开发率仅8。因此，很有必要实施“西电东送”，变资源优势为经济优势。(2)全面建设小康社会对电力的要求；符合电力工业中长期发展规划，提供清洁、优质电能；(3)当前我国经济发展迅速，投资环境良好。,水能资源概况,三、我国水电开发状况,截止到2006年底，全国水电总装机容量达1.29亿kW。已建和在建的
4、大中型水电站工程有220多座，其中装机100万kW以上的25座；50万kW以上的40座，坝高在100m以上的大坝55座，建成总长度超过500km的水工隧洞，装机10万kW以上的地下厂房水电站25座。在建与准备开工的大中型水电工程包括：三峡、龙滩、小湾、公伯峡、泰安、桐柏、溪洛渡、向家坝、瀑布沟、糯扎渡、锦屏一级、虎跳峡、白鹤滩、锦屏二级、仙游、水布垭等。已建成小水电站4万多座，装机容量达到5000万kW，年发电量达1500亿kWh(技术可开发总小水电水能资源8700万kW，分布在全国1600多个山区县)。小水电主要建设省份包括：浙江、福建、云南、贵州、四川、广东等。,水能资源概况,四、我国水电
5、事业发展设想,第一阶段：20012010年 三峡、龙滩、小湾、公伯峡、水布垭等一大批水电站将建成发电。到2010年，也就是中国开始水电建设100年时，水电装机容量达到1.4亿kw-1.5亿kw，超过美国居世界第一，实现从资源第一大国到生产第一大国的转变；水电的比例从2000年的23%提高到30%左右；第二阶段：2011-2050年 基本完成水电的开发、开发率达到90%左右。这时装机约4.3亿KW；以4500万kW的墨脱电站为代表的十几座500万KW以上的巨型电站基本开发完毕。西电东送的规模超过1.5亿KW；东中部受电区的抽水蓄能电站将得到大规模发展，大库容的蓄能电站建设，也为沿海风电的大量开发
6、，创造有利条件。中国水电技术随着建设达到世界领先水平。进一步由生产数量上的水电第一大国变为真正的、全面的(包括数量、质量、科技、管理、效益各方面)水电第一大国。,水力发电的基本原理及其特点,一、水力发电的基本原理,水力发电：实际上是利用河流中蕴藏的水能来生产电能。在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过一定方式将“载能水”输送到水轮机中，使天然水能可利用水能旋转机械能带动发电机组旋转切割磁力线电能输电线路用户。这种将水能转变为旋转机械能的水力机械，就称为水轮机。水电站就是为实现上述能量的连续转换而修建的水工建筑物及其所安装的水轮发电设备和附属设备的总体。,水力发电的基本原理及其特点,二、水
7、力发电的几个要素,N 水电站出力；Q 通过水轮机的流量，Q=V/t，m3/s；H 水轮机的工作水头，m；水轮机的效率。,E水电在一定时段内发出的电能总量，kwh；,电站的平均出力；T出力小时数。,水力发电的基本原理及其特点,三、水力发电优缺点,1、优点：不耗燃料，成本低廉(尤其是运行成本)；水火互济，调峰灵活；综合利用，多方得益(发电、供水、防洪、养殖、旅游、环境)；可再生能源；环境优美，能源洁净。2、缺点：受自然条件影响大；一次性投资大，移民多，工期长；事故后果严重；大型工程对环境、生态影响较大。,水能资源的开发方式及水电站的基本类型,一、水能资源开发方式,（一）坝式开发 在河流峡谷处，拦河
8、筑坝，坝前壅水，在坝址处集中落差形成水头。优点：筑坝形成水库，可调节流量，电站引用流量大，电站规模也大，水能利用程度充分；缺点：水头受坝高限制，坝工程量大，形成水库会造成库区淹没，投资大，工期长。适用：河道坡降较缓，流量较大，有筑坝建库条件的河段。（二）引水式开发 在河流坡降较陡的河段上游，通过人工建造的引水道引水到河段下游集中落差，再经压力管道，引水至厂房。优点：形成水头较高，无水库，不会造成淹没，工程量小，单位造价较低；缺点：水量利用率及综合利用价值较低，装机规模相对前者较小。适用：河道坡降较大、流量较小的山区河段。（三）混合式开发 同时采用坝和引水道共同集中落差形成水头的开发方式。（四）
9、潮汐水能开发 利用海洋涨、落潮形成的水位差引海水发电的方式。,水能资源的开发方式及水电站的基本类型,二、水电站的基本类型,按水头大小：可分为高水头、中水头和低水头水电站。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，3070m为中水头水电站。按装机容量大小：可分为大型、中型和小型水电站。75万kW以上：为大(1)型；75万25万kW为大(2)型；25万2.5万kW为中型；2.5万0.05万kw为小(1)型；小于0.05万kW为小(2)型。但统计上常将1.2万kW以下作为小水电站。按开发方式：可分为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站三种基本类型。,水能资源的开发方式及水电
10、站的基本类型,二、水电站的基本类型,(一)、坝式水电站 用坝集中水头的水电站称为坝式水电站。1、坝后式水电站 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，由大坝挡水。坝后式水电站一般修建在河流的中上游，因为河流中上游一般为山区峡谷地段，允许有一定程度的淹没，故可建高坝，此时集中的水头较大，库容较大，调节性能好。,坝后式水电站示意,万家寨水电站,举世瞩目的三峡水电站也是坝后式水电站，其装机容量为2240万KW,水能资源的开发方式及水电站的基本类型,二、水电站的基本类型,2、河床式电站 一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。厂房和坝（闸）一起建在河床上，
11、厂房本身承受上游水压力，成为挡水建筑物的一部分。引用流量大、水头低，水轮机多采用钢筋混凝土蜗壳。适用水头：大中型：25米以下，小型：810米以下。,葛州坝水电站,富春江河床式电站,水能资源的开发方式及水电站的基本类型,二、水电站的基本类型,（二）、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。1、无压引水电站 引水建筑物是无压的：明渠、无压隧洞等。,无压引水式水电站,水能资源的开发方式及水电站的基本类型,二、水电站的基本类型,2.有压引水式电站 引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressuretunnel)。主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。,有压引水式水电站,水
12、能资源的开发方式及水电站的基本类型,二、水电站的基本类型,（三）、混合式电站 水电站的水头一部分由坝集中，一部分由引水建筑物集中。(四)、潮汐电站 潮汐：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。潮汐发电原理：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、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。(五)、抽水蓄能电站 抽水蓄能：系统负荷低时，利用系统多余的电能带动泵站机组将下库的水抽到上库(电动机+水泵)，以水的势能形式贮存起来；放水发电：系统负荷高时，将上库的水放下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发电，以补充系统中电能的不足。,潮
13、汐发电原理,黑麋峰抽水蓄能电站,水能资源的开发方式及水电站的基本类型,三、水电站的组成建筑物,（一）挡水建筑物 截断水流，集中落差，形成水库的拦河坝、闸或河床式厂房等水工建筑物，如重力坝、拱坝、土石坝、拦河闸等。（二）泄水建筑物 宣泄洪水或放空水库的建筑物，如溢洪道、溢流坝、放水底孔等。（三）进水建筑物 从河道或水库中取水的建筑物，如有压、无压进水口。（四）引水建筑物 集中河道落差形成水头和输送发电所需水量的建筑物，如渠道、隧洞、压力管道等。（五）平水建筑物 水电站负荷发生变化时，用以平稳引水建筑物中流量和压力的建筑物，如调压室、压力前池等。（六）厂房枢纽建筑物 主要指水电站的主、副厂房、变压
14、器场、高压开关站、交通线路及尾水渠等建筑物。,代表性的电站 1、三峡水利枢纽,三峡工程采用“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”方案。大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035m，坝顶高程185m，正常蓄水位175m，总库容393亿m3，其中防洪库容221.5亿m3。装机容量1820万kW，2670万kW，年均发电量849亿度。泄洪坝段每秒泄洪能力为11万m3/s，左岸通航建筑物，年单向通过能力500万t。双线五级船闸，可通过万吨级船队；单线一级垂直升船机，可快速通过3000t级客货轮。三峡工程竣工后，将发挥防洪、发电、航运、养殖、旅游、保护生态、净化环境、开发性移民、南水北调、供水灌溉等十大效
15、益，是世界上任何巨型电站都无法比拟的！三峡工程创造了五个世界第一：（1）世界施工难度最大的水利工程。2000年砼浇筑量为548.17万m3，月浇筑量最高达55万m3。（2）施工期流量最大的水利工程。三峡工程截流流量9010m3/s，施工导流最大洪峰流量7.9万m3/s（3）世界泄洪能力最大的泄洪闸。最大泄洪能力10.25万m3/s。（4）世界规模最大、难度最高的升船机。（5）世界水库移民最多、工作量最为艰巨的移民建设工程三峡工程水库动态移民最终可达113万。,2、小浪底水利枢纽,小浪底水利枢纽位于河南省洛阳市以北40km的黄河干流上，是以防洪为主，兼顾防凌、减淤、灌溉和发电综合利用的一座特大型
16、工程。工程由大坝、泄洪建筑物及发电系统组成。大坝为粘土斜心墙堆石坝，坝顶长1667m，最大坝高154m，库容126.5亿m3，泄水建筑物包括集中布置的10座进水塔，9条泄洪排沙隧洞、一个正常溢洪道和三个消力塘组成；发电系统由6条引水隧洞和一座地下厂房、主变室、尾闸室及三条尾水洞组成。总装机容量630万千瓦，多年平均发电量51亿度。,3、新安江水电站,新安江水电站位于钱塘江支流新安江上，浙江省建德县境内，由中国自己设计、施工，自制设备，自行安装的第一座大型水电工程。电站以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运等综合利用效益，电站装机容量662.5MW，保证出力178MW，多年平均年发电量18.6亿KWh
17、，以220KV和110KV高压输电线路各4回接入华东电力系统。大坝为混凝土宽缝隙重力坝，最大坝高105m。工程于1957年4月开工，1960年4月第一台机组发电，1978年最后一台机组投运。,4、二滩水电站,二滩工程是二十世纪建成的中国最大的水电站。总装机容量330万kW，单机容量55万kW，这在21世纪初三峡电站建成之前，均列全国第一，单机容量排世界前10位。二滩拱坝坝高240m为中国第一高坝。在双曲拱坝排行中，高度居亚洲第一、世界第三；承受总荷载980万t，列世界第一。总泄水量22480m3/s，在高坝中为世界第一。进水口高度80m，调压室高度70m，均居全国第一。亚洲最大的地下厂房洞室群
18、。由厂房、主变压器室、尾水调压室三大洞室及压力管道、尾水管、尾水洞、母线洞、交通洞、通风洞、排水洞（廊道）、进风竖井、排风竖井、电梯竖井、电缆斜井等组成庞大洞室群。地下洞室开挖量370万m3。其中，厂房长280m、宽25.5m、高65m。,5、溪洛渡电站,溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县境内金沙江干流上，是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等巨大综合效益的工程。溪洛渡电站装机容量1260万kw，位居中国第二，世界第三。溪洛渡水电站枢纽由拦河坝、泄洪、引水、发电等建筑物组成。拦河坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程610m，最大坝高278m，坝顶中心线弧长698.09m；左右两岸
19、布置地下厂房，各安装9台单机容量70万千瓦的水轮发电机组，年发电量为571640亿kwh。溪洛渡水库正常蓄水位600m，死水位540m，水库总容量126.7亿m3。水库长约200km，平均宽度约700m，正常蓄水位600m以下，库容115.7亿m3，水库总库容126.7亿m3，水库淹没涉及四川省雷波、金阳、布拖、昭觉、宁南和云南永善、昭阳、鲁甸和巧家等9个县（区）。溪洛渡工程2003年开始筹建，2005年底主体工程开工，2015年竣工投产，总工期约13年。按2005年一季度价格指数计算，整个工程静态投资503.4亿元人民币。溪洛渡水电站是金沙江下游梯级电站中第一个开工建设的项目，标志着金沙江干
20、流水电开发迈出实质性步伐。,6、向家坝电站,向家坝水电站是金沙江下游梯级开发中最末的一个梯级，坝址位于川滇两省交界的金沙江下游河段上，左岸为四川省宜宾县，右岸是云南省水富县。向家坝水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪、改善通航条件、灌溉，同时具有拦沙和为溪洛渡水电站进行反调节等作用。电站主要供电华中、华东地区，兼顾川、滇两省用电需要。向家坝水电站枢纽由拦河大坝、泄洪排沙建筑物、左岸坝后厂房、右岸地下厂房、左岸垂直升船机和两岸灌溉取水口等组成。拦河大坝为混凝土重力坝，坝顶高程384m，最大坝高162m，坝顶长度909.26m。左岸坝后厂房位于溢流坝左侧，右岸地下厂房位于右岸坝肩上游山体内，左右岸各装机台单机容量80万kw的水轮发电机组，总装机600万kw，年发电量307.47亿kwh。垂直升船机位于左岸坝后厂房左侧，按四级航道标准设计，最大提升高度114.2m，设计年过坝货运量112万t，年客运量40万人次，可通过2500t级船队。灌溉取水口布置在两岸非溢流坝，规划灌溉面积370余万亩。向家坝水库正常蓄水位380m，死水位370m，水库总库容51.63亿m3，调节库容9.03亿m3，可进行不完全年调节。工程于2004年4月开始筹建，2006年10月主体工程正式开工，计划于2012年首批机组发电，2015年全部竣工，总工期约9年6个月。,
