要充分利用河流的水能資源，首先要在水電站的上下游形成一定的落差，形成發(fā)電水頭。因此，就開發(fā)河流水能的水電站而言，根據(jù)集中水頭的不同方式，可分為三種基本方式:壩式、引水式和混合式。

此外，抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重要類型。

一、壩式水電站

(1)大壩水電站的特點

(1)大壩水電站的水頭取決于大壩的高度。目前大壩水電站最大水頭不超過300m。

(2)壩式水電站引用流量大，電站規(guī)模大，水能利用充分。(由于筑壩，上游形成的水庫可以用來調(diào)節(jié)流量。)目前，世界上裝機(jī)容量超過2萬MW的巨型水電站大多是壩式水電站。此外，壩式水電站水庫綜合利用效率高，能夠滿足防洪、發(fā)電、供水等利潤要求。

(3)大壩水電站投資大，工期長。原因:工程規(guī)模大，水庫淹沒范圍大，遷移人口多。

適用性：河道坡降緩慢，流量大，具備筑壩建庫的條件。

(2)大壩水電站的形式

1.河床式電站(powerstation)

①一般建在河中下游縱坡平緩的河段，為避免大量淹沒，建低壩或閘門。

②適用水頭:大中型:25米以下，小型:8~10米以下。適用于水頭較低的水電站。

③廠房與擋水壩并排建在河床上，共同擋水，使其成為擋水建筑的一部分，因此廠房也存在抗滑穩(wěn)定問題；

注:廠房本身的擋水作用是河床式水電站的主要特點

④廠房的高度取決于水頭的高度。

⑤引用流量大，水頭低。

主要包括:擋水壩、排水壩、工廠、船閘、魚道等。

▲葛洲壩水電站

2.壩后水電站(powerstaion)

(1)當(dāng)水頭較大時，廠房本身無法抵抗水的推力，將廠房移至大壩后，由大壩擋水。大壩之間設(shè)有沉陷縫，兩者互不傳力，廠房不承受水頭。-壩后水電站一般建在河流中上游。-庫容大，調(diào)節(jié)性能好。

②如果是土壩，可以建河岸電站。

③舉世聞名的三峽水電站是壩后水電站，裝機(jī)容量為18200MW。

▲三峽水電站

引水式水電站(diversion-type-power-station)

在河坡陡峭的河段上筑一個低壩(或無壩)取水，通過人工引水通道(通道、隧道、管道)引水到河段下游，集中落差，然后通過壓力管道引水到水輪機(jī)發(fā)電。引水通道集中水頭的電站稱為引水水電站。

特點：

(1)水頭相對較高，目前最大水頭已達(dá)2000米以上。

(2)引用流量小，無水庫徑流調(diào)節(jié)，水利用率低，綜合利用價值差。

(3)電站庫容小，基本無水庫淹沒損失，工程量小，單位成本低。

類型：

(1)無壓引水(freeeflow):引水道無壓(如明渠)

(2)有壓引水(pressureflow):引水道有壓(壓力隧道)

適用條件:適用于坡度陡、流量小的山區(qū)河段。

1.無壓引水電站

①引水建筑無壓:明渠(openchannel)、無壓隧道(freeflowtunnel)

②主要建筑物:低壩、進(jìn)水口、沉砂池、引水渠(洞)、日常調(diào)節(jié)池、壓力前池、壓力水管、工廠、尾渠。

▲無壓引水水電站

2.有壓引水電站

①引水建筑有壓力:壓力隧道(pressure)

②主要建筑:低壩、引水隧道(有壓)、調(diào)壓室、壓力水管、工廠、尾渠。

▲有壓引水水電站

混合式水電站(mixed-power-plant)

●在一條河段上，采用高壩和有壓引水道共同集中落差的開發(fā)方法稱為混合開發(fā)。壩集中部分落差后，電站的總水頭由有壓引水道集中壩后河段的另一部分落差形成。這種開發(fā)方式的水電站稱為混合水電站。

●適用于上游有優(yōu)良壩址，適用于建庫，但緊接水庫以下的河流突然變陡或河流大轉(zhuǎn)彎。

●同時具有壩式和引水式水電站的優(yōu)點。

●工程時間多為引水式，很少使用混合水電站。

抽水蓄能電站(pumped-storage-power-station)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，電力負(fù)荷和電網(wǎng)日益擴(kuò)大，系統(tǒng)負(fù)荷的峰谷差越來越大。預(yù)計到21世紀(jì)初，東北、華北、華東將成為數(shù)百萬兆瓦的電力系統(tǒng)，峰谷差將達(dá)到1萬MW，因此解決調(diào)峰填谷的任務(wù)越來越迫切。

在電力系統(tǒng)中，核電站和火力發(fā)電站不能適應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷的快速變化，受到技術(shù)最小輸出的限制，調(diào)峰能力有限，火力發(fā)電機(jī)組調(diào)峰煤耗高，運行維護(hù)成本高。但水電站啟�？�，運行靈活，適合調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用。

●抽水蓄能電站以水為儲能介質(zhì)，起到調(diào)節(jié)作用。主要解決電力系統(tǒng)調(diào)峰問題；

●建筑組成包括:上下水庫，與引水建筑連接，蓄能電站廠房建在下水庫，采用雙向機(jī)組；

●抽水蓄能和放水發(fā)電兩個過程:

抽水蓄能：當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷較低時，利用系統(tǒng)多余的電能帶動泵站機(jī)組將下庫水抽到上庫(電機(jī)+水泵)，以水的勢能形式儲存；

放水發(fā)電:當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷較高時，放下倉庫的水，推動水輪發(fā)電機(jī)組(水輪機(jī)+發(fā)電機(jī))發(fā)電，補(bǔ)充系統(tǒng)中電能的不足。

●隨著電力行業(yè)的改革，實行負(fù)荷高峰高電價，負(fù)荷低峰低電價后，抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)效益將顯著。

●我國已建抽水蓄能電站:

(1)廣東抽水蓄能電站裝機(jī)容量2400MW(8×300MW)；

(2)清天荒坪抽水蓄能電站裝機(jī)容量為1800MW(6×300MW)；

(3)十三陵抽水蓄能電站裝機(jī)容量為800MW(4×200MW)；

(4)潘家口抽水蓄能電站的裝機(jī)容量為420MW(3×90MW+150MW)和聯(lián)合型；

(5)西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站裝機(jī)容量為90MW(4×22.5MW)。

五、潮汐電站(station)

▲潮汐電站示意圖

●潮汐:潮汐現(xiàn)象是由日月引力引起的海水的周期性升降運動，即海水的起潮落。

潮汐最大潮差8.9m；北美芬迪灣蒙克頓港最大潮差19m。

世界海洋潮汐能量約為27億kW，如果全部轉(zhuǎn)換成電能，年發(fā)電量約為1.2萬kW.h。

●潮汐發(fā)電及其原理:利用潮水上升下降產(chǎn)生的水位差發(fā)電的勢能，即將海水上升和下降的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能(發(fā)電)的過程。

潮汐發(fā)電是在海灣或潮汐河口建造大壩，將海灣或河口與海洋隔開，形成水庫，然后在大壩或大壩內(nèi)安裝水輪發(fā)電機(jī)組，然后利用潮汐漲落時海水位的升降，使海水通過輪機(jī)轉(zhuǎn)動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

由于潮汐發(fā)電開發(fā)成本高，技術(shù)原因，發(fā)展不快。

相信經(jīng)過以上介紹，大家對水電站的開發(fā)方式和布局形式有了一定的了解。歡迎登錄建材板網(wǎng)，查詢更多相關(guān)信息。