水电站的类型及世界上的巨大抽水蓄能电站

水电站是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。

1.水电站分类

（1）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。

（2）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。

图6-17　径流式水电站

（3）按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储存起来供枯水期发电用。其余调节周期的水电站含义类推。

（4）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。我国称水头70m以上的电站为高水头电站，水头70～30m的电站为中水头电站，水头30m以下的电站为低水头电站。

（5）按装机容量分为：大型、中型和小型水电站。我国规定装机容量大于7.5×105kW为大（一）型水电站，2.5×105～7.5×105kW为大（二）型水电站，2.5×104～2.5×105kW为中型水电站，500～2.5×104kW为小（一）型水电站，小于500kW为小（二）型水电站。

（6）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，由坝和引水系统共同集中水头的混合式水电站。

2.坝式水电站

坝式水电站是由河道上的挡水建筑物壅高水位而集中水头发电的水电站，如图6-18所示，其由挡水建筑物、泄水建筑物、压力管道、厂房及机电设备等组成。用坝做挡水建筑物的多为中高水头水电站，用闸做挡水建筑物的多为低水头水电站。

1）坝式水电站的特点

（1）具有日调节以上性能时，适宜担任电力系统的调峰、调频和备用任务，可增大电站的电力效益和提高供电质量。　　

图6-18　坝式水电站

（2）枢纽布置集中，便于运行管理。

（3）不会像引水式水电站那样要出现脱水河段，相反其库区可增加河道水深，有利于通航。

（4）对调节性能好的水电站，库水位变幅较大，低水位时减少了利用水头，有时会影响通航，在水轮机选择时要考虑低水头的影响。

（5）水库淹没损失大。

2）坝式水电站的布置

坝式水电站按厂房与坝的相对位置可分为坝后式、坝内式、厂房顶溢流式、岸边式、地下式、河床式。

（1）坝后式：厂房在坝后，压力管道通过坝体，如我国的刘家峡水电站、三峡水电站。(www.xing528.com)

（2）坝内式：压力管道和厂房都在坝内。

（3）厂房顶溢流式：厂房在溢流坝后，泄洪水流从厂房顶部越过，也有利用厂房顶作为泄洪道的底坎的，如新安江水电站。

（4）岸边式：厂房设在下游岸边，引水道在坝侧地下。

（5）地下式：引水道和厂房都在坝侧地下。

（6）河床式：厂房本身是挡水建筑的一部分，如葛洲坝水电站。

3.引水式水电站

自河流坡降较陡、落差比较集中的河段，以及河湾或相邻两河河床高程相差较大的地方，利用坡降平缓的引水道引水，而与天然水面形成符合要求的落差（水头）发电的水电站，称为引水式水电站，如我国西南地区的鲁布革水电站，其位于南盘江支流黄泥河上。

引水式水电站包括大坝、泄洪建筑物和取水口建筑物，如图6-19所示。前者是为了取得调节库容，后者使库水通过取水口建筑物送入明渠，再经前池、压力钢管到厂房发电（或送人引水式水电站隧洞，经调压井、压力钢管到厂房发电）。

图6-19　引水式水电站

引水明渠或隧洞的线路需根据具体工程地形和地质条件确定。对天然河道落差较大的河道，明渠或隧洞常常沿河道岸边布置。当河道存有天然弯道时，可采用截弯取直的形式布置，以便充分取得这部分的集中落差。

4.混合式水电站

混合式水电站是由坝和引水道两种建筑物共同形成发电水头的水电站，即发电水头一部分靠拦河坝壅高水位取得，另一部分靠引水道集中落差取得，如图6-20所示。混合式水电站可以充分利用河流有利的天然条件，在坡降平缓河段上筑坝形成水库，以利径流调节，在其下游坡降很陡或落差集中的河段采用引水方式得到大的水头。这种水电站通常兼有坝式水电站和引水式水电站的优点和工程特点。

5.抽水蓄能电站

抽水蓄能电站按上水库有无天然径流汇入分为纯抽水、混合抽水和调水式抽水三种。若上水库水源仅为由下水库抽入的水流，则为纯抽水蓄能电站。若上水库水源除下水库抽入的水流外，还有天然径流汇入的水流，则为混合抽水蓄能电站。若一河的下水库抽水至其上水库，然后放水至另一河发电，则为调水式抽水蓄能电站。

抽水蓄能电站的土建结构包括上水库、下水库、安装抽水蓄能机组的厂房和连接上下水库间的压力管。当有合适的天然水域可供利用时，修建上、下水库的工程可显著减小。

抽水蓄能电站的机组，早期是发电机组和抽水机组分开的四机式机组，继而发展为水泵、水轮机、发电电动机组成的三机式机组，进而发展为水泵水轮机和水轮发电电动机组成的二机式可逆机组。

抽水蓄能电站的修建要考虑可供蓄能的低谷多余电量和水量的多少。建站地点力求水头高，发电库容大、渗漏小，压力输水管道短，距离负荷中心近等。世界上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。世界上装机容量最大的抽水蓄能电站是装机容量为2.1×106kW，于1985年投产的美国巴斯康蒂抽水蓄能电站。目前，我国有北京十三陵、浙江天荒坪、山东泰安等多座大型抽水蓄能电站。

图6-20　混合式水电站示意图

1—水库；2—进水口；3—钢管；4—尾水梁；5—交通洞；6—地下厂房；
7—斜井；8—隧洞9—水坝；10—液压井