聲明：非專業，由於從事中小水電站貸款融資業務，所以對水電站的原理等進行瞭瞭解學習！這裡做分享！

形成水頭方式——水電站的開發方式

水電站是利用水能資源發電的場所，是水、機、電的綜合體。其中為瞭實現水力發電，用來控制水流的建築物稱為水電站建築物。本篇主要根據集中水頭的方式不同將水電站進行分類詳細講解：

要充分利用河流的水能資源，首先要使水電站的上、下遊形成一定的落差，構成發電水頭。因此就開發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、潮汐電站和階梯電站也是水能利用的重要型式。

>壹：壩式水電站

水壩詳解

在河流峽谷處攔河築壩，壩前雍水，在壩址處形成集中落差，這種開發方式為壩式開發。在壩址處引取上遊水庫中水流，通過設在水電站廠房內的水輪機，發電後將尾水引至下遊原河道，上下遊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。

類型可分為：（1）河床式電站；（2）壩後式水電站。

水壩特點

1、壩式水電站的水頭取決於壩高。目前壩式水電站的最大水頭不超過300m。

2、壩式水電站的引用流量較大，電站的規模也大，水能利用較充分。(由於築壩，上遊形成的水庫，可以用來調節流量）目前世界上裝機容量超過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、發電、供水等興利要求。

3、壩式水電站的投資大，工期長。原因：工程規模大，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，並有築壩建庫的條件。

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（一）河床式水電站

水壩詳解

1、一般修建在河道中下遊河道縱坡平緩的河段上，為避免大量淹沒，建低壩或閘。

2、適用水頭：大中型：25米以下，小型：8~10米以下。

3、廠房和擋水壩並排建在河床中，共同擋水，故廠房也有抗滑穩定問題。

4、廠房高度取決於水頭的高低。

5、引用流量大、水頭低。

6、主要包括：擋水壩、泄水壩、廠房、船閘、魚道等。

主要特征

廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征。

（二）壩後式水電站

水壩詳解

1、當水頭較大時，廠房本身抵抗不瞭水的推力，將廠房移到壩後，由大壩擋水。

2、壩後式水電站一般修建在河流的中上遊。

3、庫容較大，調節性能好。

4、如為土壩，可修建河岸式電站。

電站趣聞

舉世矚目的三峽水電站就是壩後式水電站，其裝機容量為18200MW。

>貳：引水式水電站

水壩詳解

在河流坡降陡的河段上築一低壩(或無壩)取水，通過人工修建的引水道(渠道、隧洞、管道)引水到河段下遊，集中落差，再經壓力管道引水到水輪機進行發電。用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。

類型可分為：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，流量較小的山區性河段。

水壩特點

1、水頭相對較高，目前最大水頭已達2000米以上。

2、引用流量較小，沒有水庫調節徑流，水量利用率較低，綜合利用價值較差。

3、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。

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1無壓引水式電站

特點：

引水建築物是無壓的：明渠(openchannel)、無壓隧洞(freeflowtunnel)。

主要建築：

主要建築物：低壩，進水口，沉沙池，引水渠(洞)，日調節池，壓力前池，壓力水管，廠房，尾水渠。

2有壓引水式水電站

特點：

引水建築物是有壓的：壓力隧洞(pressuretunnel)。

主要建築:

主要建築物：低壩，引水隧洞(有壓)，調壓室，壓力水管，廠房，尾水渠。

>叁：混合式水電站

水壩詳解

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方式稱為混合式開發。壩集中一部分落差後，再通過有壓引水道集中壩後河段上另一部分落差，形成瞭電站的總水頭。這種開發方式的水電站稱為混合式水電站。

特點

1、適用於上遊有優良壩址，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彎。

2、同時兼有壩式和引水式水電站的優點。

3、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。

>肆：抽水蓄能電站

特點

抽水蓄能電站是以水體為儲能介質，起調節作用。主要解決電力系統的調峰問題。

組成部分

建築物組成包括：上下兩個水庫，用引水建築物相連，蓄能電站廠房建在下水庫處，采用雙向機組。

蓄能和發電過程：

1、抽水蓄能：系統負荷低時，利用系統多餘的電能帶動泵站機組將下庫的水抽到上庫(電動機+水泵)，以水的勢能形式貯存起來；

2、放水發電：系統負荷高時，將上庫的水放下來推動水輪發電機組(水輪機+發電機)發電，以補充系統中電能的不足。

電站趣聞

隨著電力行業的改革，實行負荷高峰高電價、負荷低峰低電價後，抽水蓄能電站的經濟效益將是顯著的。我國已建抽水蓄能電站有：

1、廣東抽水蓄能電站，其裝機容量為2400MW(8×300MW)；

2、天荒坪抽水蓄能電站，其裝機容量為1800MW(6×300MW)；

3、十三陵抽水蓄能電站，其裝機容量為800MW(4×200MW)；

4、潘傢口抽水蓄能電站，其裝機容量為420MW（3×90MW+150MW），聯合型；

5、西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站，其裝機容量為90MW(4×22.5MW)

6，（在建）豐寧抽水蓄能電站，電站安裝12臺單機容量30萬千瓦機組，總裝機規模360萬千瓦，年設計發電量66.12億千瓦時，年抽水電量87.16億千瓦時。2021年12月30日首批機組(1號、10號)投產發電，計劃2024年上半年12臺機組全部投產運行。（創造：儲能能力世界第一，地下廠房規模世界第一，地下洞室群規模世界第一）

7，（在建）天臺抽水蓄能電站，電站計劃安裝4臺單機容量42.5萬千瓦的可逆式水輪發電機組，總裝機容量170萬千瓦。（世界最高額定水頭抽水蓄能電站）

>伍：潮汐電站

特點

潮汐現象是海水因受日月引力而產生的周期性升降運動，即海水的潮漲潮落。潮汐發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成水庫，再在壩內或壩房安裝水輪發電機組，然後利用潮汐漲落時海水位的升降，使海水通過輪機轉動水輪發電機組發電。

潮汐發電與原理：利用潮水漲、落產生的水位差所具有勢能來發電的，也就是把海水漲、落潮的能量變為機械能，再把機械能轉變為電能（發電）的過程。

電站趣聞

1、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19m。

2、世界海洋潮汐能蘊藏量約為27億kW，若全部轉換成電能，每年發電量大約為1.2萬kW.h。

>陸：梯級水電站

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特點：

一條河流的水力蘊藏量是一定的，如果在下遊建一個高壩大庫，則調節能力很好，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。後一種方式為梯級開發。梯級開發方案是一條河流的綜合利用規劃。

梯級水電站開發的原則：

1、在地形地質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。

3、最上遊一級的開發，最好是有較大的水庫，以提高其調節控制性能。

4、開發順序是首先建設比較關鍵的開發條件較優的工程。河流中上遊有修較大水庫的條件時，最好首先建設，對下遊工程施工有利。

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