水电站

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  水电站(hydroelectric power station),将水能转换为电能的综合工程设施。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。水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能,再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。

沿革

  1878年法国建成世界第一座水电站。20世纪30年代后,水电站的数量和装机容量均有很大发展。80年代末,世界上一些工业发达国家,如瑞士法国的水能资源已几近全部开发。20世纪世界装机容量最大的水电站是巴西巴拉圭合建的伊泰普水电站,装机1260万千瓦。世界第一座抽水蓄能电站是瑞士于1879年建成的勒顿抽水蓄能电站。世界装机容量最大的抽水蓄能电站是1985年投产的美国巴斯康蒂抽水蓄能电站。世界第一座潮汐电站于1913年建于德国北海之滨。最大的潮汐电站是法国建于圣玛珞湾朗斯潮汐电站,装机24万千瓦。日本在1978年建成的海明号波浪发电试验船则是世界上第一座大型波能发电站。中国大陆最早建成的水电站是云南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。

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。

建筑物

  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。

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。