水電站

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水電站　

　　英文：hydroelectric power station

　　作用

　　將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施 .一般包括由擋水、泄水建筑物形成的水庫和水電站引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、機電設(shè)備等。水庫的高水位水經(jīng)引水系統(tǒng)流入廠房推動水輪發(fā)電機組發(fā)出電能，再經(jīng)升壓變壓器、開關(guān)站和輸電線路輸入電網(wǎng)。

　　沿革水電站

　　1878年法國建成世界第一座水電站。20世紀30年代后，水電站的數(shù)量和裝機容量均有很大發(fā)展。80年代末，世界上一些工業(yè)發(fā)達國家，如瑞士和法國的水能資源已幾近全部開發(fā)。20世紀世界裝機容量最大的水電站是巴西和巴拉圭合建的伊泰普水電站，裝機1260萬千瓦。世界第一座抽水蓄能電站是瑞士于1879年建成的勒頓抽水蓄能電站。世界裝機容量最大的抽水蓄能電站是1985年投產(chǎn)的美國巴斯康蒂抽水蓄能電站。世界第一座潮汐電站于1913年建于德國北海之濱。最大的潮汐電站是法國建于圣瑪珞灣的朗斯潮汐電站，裝機24萬千瓦。日本在1978年建成的海明號波浪發(fā)電試驗船則是世界上第一座大型波能發(fā)電站。中國大陸最早建成的水電站是云南省昆明市郊的石龍壩水電站（1912）。中國1988年竣工的湖北葛洲壩水利樞紐，裝機271.5萬千瓦。中國1986年在浙江省建成試驗性的江廈潮汐電站，裝機3200千瓦。中國的廣州抽水蓄能電站，一期工程裝機120萬千瓦，計劃在90年代完工。1994年已開工興建的三峽水利樞紐建成后，裝機容量為1786萬千瓦，將是世界上最大的水電站。

　　類型

　　按水能來源分為：利用河流、湖泊水能的常規(guī)水電站；利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，待電力負荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的抽水蓄能電站；利用海洋潮汐能發(fā)電的潮汐電站；利用海洋波浪能發(fā)電的波浪能電站。按對天然徑流的調(diào)節(jié)方式分為：沒有水庫或水庫很小的徑流式水電站，水庫有一定調(diào)節(jié)能力的蓄水式水電站。按水電站水庫的調(diào)節(jié)周期分為多年調(diào)節(jié)水電站、年調(diào)節(jié)水電站、周調(diào)節(jié)水電站和日調(diào)節(jié)水電站。年調(diào)節(jié)水電站是將一年中豐水期的水貯存起來供枯水期發(fā)電用。其余調(diào)節(jié)周期的水電站含義類推。按發(fā)電水頭分為高水頭水電站、中水頭水電站和低水頭水電站。世界各國對此無統(tǒng)一規(guī)定。中國稱水頭70米以上的電站為高水頭電站，水頭70～30米的電站為中水頭電站，水頭30米以下的電站為低水頭電站。按裝機容量分為大型、中型和小型水電站。中國規(guī)定裝機容量大于75萬千瓦為大（1）型水電站，75萬～25萬千瓦為大（2）型水電站，25萬～2.5萬千瓦為中型水電站，2.5萬～0.05萬千瓦為?。?）型水電站，小于0.05萬千瓦為?。?）型水電站。按發(fā)電水頭的形成方式分為：以壩集中水頭的壩式水電站、以引水系統(tǒng)集中水頭的引水式水電站，以及由壩和引水系統(tǒng)共同集中水頭的混合式水電站。

　　建筑物

　　通常用壩攔蓄水流、抬高水位形成水庫，并修建溢流壩、溢洪道、泄水孔、泄洪洞（見水工隧洞）等泄水建筑物宣泄多余洪水。水電站引水建筑物可采用渠道、隧洞或壓力鋼管，其首部建筑物稱進水口。水電站廠房分為主廠房和副廠房，主廠房包括安裝水輪發(fā)電機組或抽水蓄能機組和各種輔助設(shè)備的主機室，以及組裝、檢修設(shè)備的裝配場。副廠房包括水電站的運行、控制、試驗、管理和操作人員工作、生活的用房。引水建筑物將水流導入水輪機，經(jīng)水輪機和尾水道至下游。當有壓引水道或有壓尾水道較長時，為減小水擊壓力常修建調(diào)壓室。而在無壓引水道末端與發(fā)電壓力水管進口的連接處常修建前池。為了將電廠生產(chǎn)的電能輸入電網(wǎng)還要修建升壓開關(guān)站。此外，尚需興建輔助性生產(chǎn)建筑設(shè)施及管理和生活用建筑。

　　機電設(shè)備

　　將水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臋C電設(shè)備稱水電站動力設(shè)備。其在常規(guī)水電站和潮汐電站為水輪機和水輪發(fā)電機組成的水輪發(fā)電機組，及附屬的調(diào)速器、油壓裝置、勵磁設(shè)備等。抽水蓄能電站的動力設(shè)備為由水泵水輪機和水輪發(fā)電電動機組成的抽水蓄能機組及其附屬的電氣、機械設(shè)備。水電站的電氣裝置除水輪發(fā)電機及其附屬設(shè)備外，還包括發(fā)電機電壓配電設(shè)備、升壓變壓器、高壓配電裝置和監(jiān)視、控制、測量、信號和保護性電氣設(shè)備等。

　　水電站的總裝機容量P由下式計算：

　　P = 9.81QHη

　　式中 Q——通過水輪機的水流量，m³/s；

　　H——水電站的水頭，

　　η——水電站的總效率，一般為0.85～0.86

　　實質(zhì)（原理）

　　水電站其實是利用了太陽能和重力。利用太陽能將水從低處經(jīng)蒸發(fā)后“運”到高處，地球的重力使水的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。人們通過建水電站將機械能轉(zhuǎn)化為電能供人們使用，是一個間接利用太陽能的裝置。再次說明了地球上的一切能源都由太陽供給。

　　展望

　　今后在水力資源豐富而又未充分開發(fā)的國家（如中國），常規(guī)水電站的建設(shè)將穩(wěn)步增長。大型電站的機組單機容量將向巨型化發(fā)展。同時，隨著經(jīng)濟發(fā)展和能源日益緊張，小水電將受到各國的重視。由于電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相的需要，抽水蓄能電站將有較快的發(fā)展。而潮汐電站和波浪能電站的建設(shè)由于受建站條件及造價等因素制約，在近期內(nèi)不會有大幅度的增長。各類電站的自動化和遠動化將進一步完善和推廣。