水能资源的开发利用.ppt

第一章水能资源的开发利用 主要内容 1 1水能资源的综合利用 1 2水力发电 1 3水能资源的开发方式重点内容 水能资源的开发方式 第一章水能资源的开发利用 1 1水能资源的综合利用 水资源综合利用原则是按照国家对环境保护 社会经济可持续发展战略方针 充分合理地开发利用国家的水资源 来满足社会各部门对水的需求 又不能对未来的开发利用能力构成危害 在环境 生态保护符合国家规定的条件下 获取最大社会经济和环境综合效益 力求做到 一库多用 一水多用 一物多能 等 综合利用不是简单地相加 而是有机的结合 综合地满足多方面的需要 一 水资源综合利用的原则 防洪与兴利库容结合使用 发电 航运 灌溉等 如 泄水底孔兼有泄洪 下游供水 放空水库和施工导流等 例 二 各水利部门的用水要求及相互关系 水 水 不耗水部门 耗水部门 三峡工程实例 三峡工程是中国 也是世界上最大的水利枢纽工程 是治理和开发长江的关键性骨干工程 三峡工程水库正常蓄水位175米 总库容393亿立方米 水库全长600余公里 平均宽度1 1公里 水库面积1084平方公里 它具有防洪 发电 航运等巨大的综合效益 兴建三峡工程的首要目标是防洪 三峡水利枢纽是长江中下游防洪体系中的关键性骨干工程 其地理位置优越 可有效地控制长江上游洪水 经三峡水库调蓄 可使荆江河段防洪标准由现在的约十年一遇提高到百年一遇 遇千年一遇或类似于1870年曾发生过的特大洪水 可配合荆江分洪等分蓄洪工程的运用 防止荆江河段两岸发生干堤溃决的毁灭性灾害 减轻中下游洪灾损失和对武汉市的洪水威胁 并可为洞庭湖区的治理创造条件 防洪 枢纽布置 枢纽主要建筑物由大坝 水电站 通航建筑物等3大部分组成 主要建筑物的型式及总体布置 经对各种可行性方案的多年比较和研究 并通过水力学 结构材料和泥沙等模型试验研究验证 均已确定 选定的枢纽总体布置方案为下图 三峡水电站总装机容量1820万千瓦 年平均发电量846 8亿千瓦时 它将为经济发达 能源不足的华东 华中和华南等地区提供可靠 廉价 清洁的可再生能源 对经济发展和减少环境污染起到重大的作用 发电 航运 一 水力发电的基本原理及基本方程 水轮机 水轮发电机 水轮发电机组 机组 1 2水力发电 1 水力发电的原理 1 2水力发电 一 水力发电的基本原理及基本方程 1 2水力发电 水力发电的原理 利用河川 湖泊等位於高處 具有位能的水流至低處 將其中所含之位能轉換成水輪機之動能 再藉水輪機為原動機 推動發電機產生電能 以水的流動力量推動水輪機為原動機 進而推動發電機產生電能 2 1河段的潜在水能 1 2水力发电 2 水力发电的基本方程式 水电站的发电量E是指水电站在一定时段内发出的电能总量 单位为kW h 水电站的发电量 构成江河水能的基本要素 流量 落差 N水 9 8QH 千瓦 落差 米 流量 米3 秒 筑坝 抬高水位 集中水能 水能 机械能 电能 转化 转化 1 3水能资源的开发方式 前言一 坝式开发二 引水式开发三 混合式开发四 梯级开发五 潮汐式开发六 抽水蓄能式开发结束语 E WH N m 1 集中落差2 引用流量3 基本开发方式 1 坝式 2 引水式 3 混合式4 特殊型式水电站 1 潮汐式 2 抽水蓄能式 图2 1水电站的水头和利用水量 一 前言 一 坝式开发 一 图2 2坝式水电站示意图 在河流狭窄处 拦河筑坝或闸 坝前壅水 在坝址处形成集中落差 这种水能开发方式称为坝式开发 用坝集中水头的水电站称为坝式水电站 坝式开发 1 坝后式2 河床式3 溢流式4 坝内式 按大坝和水电站相对位置不同可分为 1 坝后式 图2 3坝后式水电站示意图 特点 水头较高 厂房本身不承受上游水压 与挡水坝分开 一 一 一 2 河床式 图2 4河床式水电站示意图 特点 水头不高 厂房本身能承受游水压力 起挡水作用 一 在平原河段上 或因地形 地址及淹没损失等条件不允许建高坝 则建低坝或闸的坝式水电站 一 一 辽宁太平湾水电站 P 19 1万KW 一 3 溢流式 图2 5溢流式水电站剖面图 厂房高度相对来说很小时往往采取溢流式厂房布置形式 一 浙江新安江水电站 P 66 25万KW 一 贵州乌江渡水电站 P 63万KW 一 4 坝内式 图2 6坝内式水电站示意图 优点 可以节约投资和缩短引水管道 当坝的高度和宽度都较大或河谷狭窄洪水又很大时 往往将厂房布置在坝内 一 湖南风滩水电站 P 40万KW 小结11 坝式开发的显著优点是由于形成蓄水库 可用以调节流量 2 坝式水电站因有蓄水库 综合利用效益高 3 坝式水电站一般投资大 工期长 单价高 4 坝式开发适合于河道坡降较缓 流量较大 有筑坝建库条件的河段 一 二 引水式开发 1 无压引水式电站 freeflowdiversiontypepowerstation 引水建筑物是无压的 明渠 openchannel 无压隧洞 freeflowtunnel 主要建筑物 低坝 进水口 沉沙池 引水渠 洞 日调节池 压力前池 压力水管 厂房 尾水渠 2 有压引水式电站 pressureflowdiversiontypepowerstation 引水建筑物是有压的 压力隧洞 pressuretunnel 主要建筑物 低坝 引水隧洞 有压 调压室 压力水管 厂房 尾水渠 图2 9有压引水式水电站1 高河 或河湾上游 2 低河 或河湾下游 3 进水口 4 有压隧洞 5 调压室 6 压力钢管 7 水电站厂房 图2 8无压引水式水电站1 原河道 2 明渠 3 取水口 4 进水口 5 前池 6 压力水管 7 水电站厂房 8 尾水渠 一 四川小白塔水电站 一 广西天湖水电站 最大水头 H 1074m 一 北京京密二级无压引水式水电站 一 小结21 引水式水电站的水头较高 引用流量较小 Hmax 2030m 意大利劳累斯水电站 2 水量利用率差 综合利用价值较低 电站规模较小 3 无水库淹没损失 工程量较小 单位造价也较低 4 适用于河道坡降较陡 流量较小的山区性河段 是山区水电站常用的开发方式 一 三 混合式开发 图2 10 1混合式水电站 一 在一个河段上 同时用坝和有压引水道结合起来共同集中落差的开发方式 这种开发方式的水电站称为混合式水电站 图2 10 2混合式水电站1 坝 2 进水口 3 隧洞 4 调压井 5 斜井 6 钢管 7 地下厂房 8 尾水洞 9 蓄水库 一 吉林云峰水电站 P 40万KW 一 广东流溪河水电站 一 小结3混合式开发因有蓄水库 可调节流量 它兼有坝式开发和引水式开发的优点 但必须具备合适的条件 一般说 河段上部有筑坝建库的条件 下部坡降大 如有急滩或大河湾 易用混合式开发 一 四 梯级开发方式 Cascadedtype 我国水电资源非常丰富 对河流进行梯级开发 是充分利用水力资源的一个有效的方法 现阶段 在我国已经进行梯级开发的河流很多 如北部有浑江 牡丹江梯级等 东部有乌溪江 新安江 富春江梯级等 南部有以礼河 西洱河 猫跳河 红水河梯级 西部有映秀湾 大渡河梯级等 此外还有长江及其支流清江与黄河等大容量梯级水电厂 梯级开发 对全河流由上而下拟定一个河段接一个河段的水利枢纽系列 呈阶梯状的分布形式 图2 11河流梯级开发示意图1 坝 2 引水道 3 水电站厂房 一 一条河流上一连串的水电站系列称为梯级水电站 黄河梯级开发 一 进行梯级开发时应注意 1 尽可能充分地利用水能资源 2 作好第一期工程的选择 3 对河流梯级开发方案进行技术 经济 施工条件 效益 淹没损失等方面的比较时 要求对各梯开发方案的每一级单独进行分析评价外 还应将个梯级作为一个整体 进行总结评价 一 小结4 五 潮汐式 tidalenergytype 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 潮汐发电与原理 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 潮汐水能发电示意图 潮汐式水电站 1 布置情况由坝 水闸及厂房组成2 工作原理 1 等候工况 2 发电工况 3 充水工况 图2 12单库双向发电示意图 a 布置图 b 工作过程示意图 一 中国最大的潮汐电站 中国江夏电站 装机容量3000千瓦 中国第一座双向潮汐电站 位于浙江省温岭市乐清湾北端江厦港 1980年5月第一台机组投产发电 电站设计安装6台500千瓦双向灯泡贯流式水轮发电机组 总装机容量3000千瓦 可昼夜发电14 15小时 每年可向电网提供1000多万千瓦时电能 浙江江厦水电站 一 世界最大的潮汐电站 法国朗斯电站 装机容量24万千瓦 小结5电站内装有可逆式机组 大都是可逆贯流式机组 涨潮 落潮两个方向均可发电 减少了停机时间 但是 这种潮汐电站的发电过程仍然是断续的 要其它电站与之配合 才能保证用户经常用电要求 潮汐式水电站水头很低 一般不过3 5米 但引用流量可以很大 一 六 抽水蓄能式 tidalenergytype 抽水蓄能式是水能开发利用的一种特殊形式 其目的不是为了开发水能资源向电力系统提供更多电量 而是以水体为蓄能介质 充分发挥水力发电运行灵活等优势 起调节电能 改善电力系统运行条件的作用 抽水蓄能式水电站 1 抽水蓄能过程2 放水发电 图2 13抽水蓄能式水电站 a 在日负荷图上的工作状态 b 建筑物布置示意图 一 组成 它的工作包括抽水蓄能和放水发电两个过程 其建筑物组成中必须有高 低两个水池 以有压引水建筑物相连 蓄能电站厂房位于下水池处 电能水能电能 广州蓄能水电站 P 4 30万KW 一 十三陵蓄能水电站 P 4 20万kw 一 河北潘家口水电站 一 1 抽水蓄能电站的总效率在60 70 2 消耗的是系统的多余电能 提供的是系统急需的峰荷电能 3 调节电能 使火电站机组工作均匀 提高效率 节省燃料消耗 并改善系统的供电质量 4 调峰填谷 经济合理 一 小结6 1 水能资源的基本开发方式有几种 其主要区别是什么 2 抽水蓄能式水电站的作用是什么 3 潮汐式水电站的特点是什么 作业一请查找和搜集你家所在省或市某座水电站的详细资料 思考题 1 水能