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1、1第一节 水力发电简述 水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能（势能）转换成水轮机的动能，再以水轮机为原动力，推动发电机产生电能。利用水力(具有水头)推动水力机械(水轮机)转动，将水能转变为机械能。第1页/共30页2第二节水力发电特点优点：清洁能源效率高 成本低防洪 灌溉 改善航运 水产养殖 缺点：工程投资大 建设周期长 受自然条件的影响较大 大型工程对环境 生态影响较大 第2页/共30页3第三节 水能资源的开发方式坝式开发：在河流峡谷处，拦河筑坝，坝前壅水，在坝址处集中落差形成水头。适用于河道坡降较缓，流量较大，有筑坝建库条件的河段。引水式开发：适用于河道坡
2、降较大、流量较小的山区河段。混合式开发：同时采用坝和引水道共同集中落差形成水头的开发方式。潮汐水能开发：利用海洋涨、落潮形成的水位差引海水发电的方式。第3页/共30页4TuesdayWednesdayFriday第四节 水电站的基本类型按水电站利用水头的大小：高水头（70米以上）中水头（15-70米）和低水头（低于15米）水电站。按水电站装机容量的大小，可分为：大型中型和小型水电站。一般装机容量5 000kW以下的为小水电站，5 000至10万kW为中型水电站，10万kW或以上为大型水电站,或巨型水电站。按水电站的开发水头手段：可分为坝式水电站、引水式水电站、混合式水电站、潮汐电站和抽水蓄能电
3、站三种基本类型。第4页/共30页5水力发电示意图第5页/共30页6装机容量电力系统的总装机容量是指该系统实际安装的发电机组额定有功功率的总和。水电站分类坝后式水电站第6页/共30页7坝后式水电站三峡水电站第7页/共30页8河床式水电站葛洲坝水电站第8页/共30页9第五节 水力发电技术研究 总 述水电机组技术水电设备（水电机组励磁装置技术、微型水力发电机组含负荷调节器技术、水电站机组保护技术等）（中国水电设备制造业目前已形成约 800 万千瓦的年生产能力。其中，哈尔滨电机厂有限责任公司和东方电机股份有限公司在三峡工程的拉动下，年生产能力合计已达到 600 万千瓦，其他中小水电设备制造厂的能力约为
4、 200 万千瓦。）第9页/共30页10总述：我国水电装机容量和年发电量世界第一，但仍存在难题。我国自1910年云南石龙坝水电站开工兴建以来，水电发展经历了艰难而辉煌的百年征程。目前，已建在建30米以上的大坝近5200座，其中坝高100米以上的大坝140多座，水电装机容量突破2亿千瓦，水电装机容量和年发电量稳居世界第一。由于我国水电资源时空分布特点决定了水电开发面临挑战的独特性和复杂性。水电开发主要面临以下四类问题。第10页/共30页11 第一类：复杂区域地质条件下高坝工程防震抗震安全问题。西南地区地震烈度高且地震频繁，崩塌、滑坡、泥石流等物理地质作用强烈，地质灾害活动频繁，工程安全，尤其是高
5、坝防震抗震安全已成为西南地区水电工程建设的关键技术问题。第11页/共30页12第二类问题：复杂工程地质条件下大型水电工程建设技术难题。诸如流域梯级水电站的洪水安全问题，高水头大流量泄洪消能难题，高坝工程筑坝技术难题，高边坡及深覆盖层地基处理难题，高边墙大跨度地下工程的技术难题，大容量水电机组的设计、制造、安装难题，连续高效机械化施工技术等。我国正在规划设计或建设的一批200米级300米级高坝、上百座百万千瓦级大型水电站大都集中在大江大河的上中游。高海拔高原高寒地区建设这些大型水电工程，需要研究破解一系列复杂技术难题。第12页/共30页13第三类问题：水电开发与生态环境保护之间的协调关系问题。第
6、四类问题：水电开发与水库移民安置之间的协调关系问题。第13页/共30页14水电机组技术水电机组励磁装置技术微型水力发电机组技术农村水电站机组过速保护技术小水电技术分析水电站计算机监控技术系统数字化水电站我国农村水电站自动化励磁装置：励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。大型中小型抽水蓄能第14页/共30页15微型水力发电机组（含负荷调节器）技术微型水电机组常常用于偏远的乡镇，尤其是在发展中国末。因此，它们一般总是与电网隔断的。其技术特性要求调节器能使电源频率保持在用户可以接受的水平。农村水电站机组过速保护技术 农村水电站装机容量小，多为
7、单 机 5ookW 以下的低压 机组，继电保护十分简 单，几乎都没有设置自动调速器，机组的有关操作全靠运行人员手动完成。由于农村水电 站的自动化程度较低，故一旦发生甩负荷跳闸(或 其 他原 因 引起 跳 闸)，运行人员往往手忙脚乱地关闭水轮机导水叶(或针阀)，但 机组仍然难免发生“飞车”、过电压等事故。农村水电站机组过速保护技术能够改善农村水电站 的运行条件，防止因飞车”及过电压等事故所造成 的损 失，同时也可以减轻运行人员的劳动强度。第15页/共30页16 小水电技术分析 小水电技术主要以水轮机的能量转化实现，通过水轮机实现水能转化为机械能这一过程；水轮机的正常工作运转，能够带动发电机或其他
8、系统设施、设备等实现能量转化。水电站计算机监控技术系统 数字化水电站 我国农村水电站自动化 第16页/共30页17水电设备产业分析：据不完全统计，中国已投产的大中型各类水力发电机组有混流机组 301台、轴流机组 55 台、抽水蓄能机组 25 台、贯流机组 83 台。目前，我国在建和拟建的众多巨型电站和单机容量在 70 万80 万千瓦的特大机组共计 120 台。根据规划，在 2020 年前，中国将投产的单机容量在 70 万80 万千瓦的混流机组约有 150 台，单机容量在 30 万40 万千瓦的抽水蓄能机组约有 150 台，单机容量在 3 万6 万千瓦的大型贯流机组约有 150 台。由此可见中国
9、水电建设和发展已进入“黄金时代”。按照国家电力发展规则的安排，在 2020 年以前中国将投产的单机容量在 70 万80 万千瓦的大型混流机组约有 150 台，并将从三峡机组的 100 米水头段、70 万千瓦级，提高技术参数达到 20300 米水头段、80 万100 万千瓦级的更大型机组。未来十年水电建设将实现“加速跑”，全国新增装机容量将达 1.8 亿千瓦。而目前三峡水电站总装机容量为 1820 万千瓦，新增装机容量相当于 10 个三峡电站。到 2020 年，我国投入运行的 70 万千瓦及以上容量的超大水电机组总计将超过 100 台。第17页/共30页18水利专家第18页/共30页19 陈祖煜
10、，1943年2月生于重庆。1966年毕业于清华大学，1991年在清华大学获博士学位。水利水电、土木工程专家。中国水利水电科学研究院教授级高工。兼任中国土木工程学会土力学及岩土工程分会副理事长。2005年当选为中国科学院院士。陈祖煜发展完善了边坡稳定分析理论，解决了中国小湾、天生桥等多个大型工程滑坡险情的工程措施难题。曾荣获国家科技进步二、三等奖各1项、电力部科技进步一等奖2项、水利部科技进步二等奖1项、云南省科技进步二等奖1项、茅以升土力学与基础工程大奖1项。第19页/共30页20第20页/共30页21第21页/共30页22 陈厚群，1932年5月生于江苏省无锡。1950年至1952年在清华大
11、学学习，1958年毕业于苏联莫斯科动力学院。水工结构专家。19811984年曾在美国芝加哥哈扎工程公司结构部任高级工程师、伯克利加州大学进修。现任中国水利水电科学研究院高级工程师、学位委员会副主席、工程抗震研究中心主任。历任水利水电科学研究院工程师，抗震防护研究所副所长、所长、高级工程师，中国科学院结构振动开放实验室主任等职。第22页/共30页23第23页/共30页24 谭靖夷，1921.11.06生于湖南省衡阳县。水利水电工程施工专家。为中国水利水电第八工程局顾问、教授级高级工程师。水利水电工程施工专家。中国工程院院士。长期从事水利水电工程建设。主持建成大坝8座，水电站总装机容量163万KW
12、，灌溉农田150 万亩。1997年当选为中国工程院院士。第24页/共30页25第25页/共30页26马洪琪1942.8.23生于上海市。1967年毕业于清华大学。水利水电施工专家。曾任水电十四局总工程师。现任云南澜沧江水电开发有限公司总工程师。主持和参加建设鲁布革电站、漫湾电站、广州抽水蓄能电站、浙江天荒坪抽水蓄能电站、大朝山电站、黄河小浪底、长江三峡水利枢纽等大型水电工程20余座，探索并完善了各种地下工程和各类土石坝施工技术。第26页/共30页271984年从喀麦隆回国后，马洪琪就参加了鲁布革水电站的建设。鲁布革水电站是新中国水电事业第一次引进外资的工程，是对当时劳动密集、设备简陋的传统施工方式的革命，创造了举世瞩目的“鲁布革冲击波”：1986年，他又参加了漫湾电站的建设，漫湾电站第一次采用了省、部合资建设的方式，第一次运用了业主负责制、招标投标制、建设监理制和合同管理制，完善了鲁布革的经验，探索了具有中国特色的水利水电管理体制，形成了“漫湾模式”。1990年世界最大的抽水蓄能电站广州抽水蓄能电站工程开工，其高压长斜井由于大断面、陡倾角，并穿过两条断层和蚀变带，被外国专家称为“死亡之谷”。第27页/共30页28陈启卷，男，1957年7月出生，博士，武汉大学动力与机械学院教授、博士生导师，副院长。第28页/共30页29谢谢观赏第29页/共30页30感谢您的观看！第30页/共30页