要發(fā)電必須有流量和水頭，關(guān)鍵是形成水頭。

　　要充分利用河流的水能資源，首先要使水電站的上、下游形成一定的落差，構(gòu)成發(fā)電水頭。因此就開發(fā)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。

　　另外，抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重要型式。

　　一、壩式水電站

　　（一） 壩式水電站特點(diǎn)

　　（1） 壩式水電站的水頭取決于壩高。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(guī)模也大，水能利用較充分。（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 000MW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(fā)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(guī)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，并有筑壩建庫的條件。

　　（二） 壩式水電站的形式

　　1．河床式電站(power station in river channel)

　　①一般修建在河道中下游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。適用于較低水頭的水電站 。

　　③廠房和擋水壩并排建在河床中，共同擋水，使之成為擋水建筑物的一部分，故廠房也有抗滑穩(wěn)定問題；

　　注：廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征

　　④廠房高度取決于水頭的高低。

　　⑤引用流量大、水頭低。

　　主要包括：擋水壩、泄水壩、廠房、船閘、魚道等。

　　2．壩后式水電站(power staion at dam toe)

　　▲壩后式水電站

　　①當(dāng)水頭較大時，廠房本身抵抗不了水的推力，將廠房移到壩后，由大壩擋水。廠壩之間設(shè)置沉陷縫，是兩者之間互不傳力，廠房不承受水頭。 ——壩后式水電站一般修建在河流的中上游。 ——庫容較大，調(diào)節(jié)性能好。

　　②如為土壩，可修建河岸式電站。

　　③舉世矚目的三峽水電站就是壩后式水電站，其裝機(jī)容量為18200MW。

　　二、引水式水電站(diversion type power station)

　　在河流坡降陡的河段上筑一低壩（或無壩）取水，通過人工修建的引水道（渠道、隧洞、管道）引水到河段下游，集中落差，再經(jīng)壓力管道引水到水輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。

　　特點(diǎn)：

　　（1） 水頭相對較高，目前最大水頭已達(dá)2000米以上。

　　（2） 引用流量較小，沒有水庫調(diào)節(jié)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。

　　類型：

　　（1） 無壓引水式（free flow）：引水道是無壓的（如明渠）

　　（2） 有壓引水式（pressure flow）：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(qū)性河段。

　　1． 無壓引水式電站

　　①引水建筑物是無壓的：明渠（open channel）、無壓隧洞（free flow tunnel）

　　②主要建筑物：低壩，進(jìn)水口，沉沙池，引水渠（洞），日調(diào)節(jié)池，壓力前池，壓力水管，廠房，尾水渠。

　　2．有壓引水式電站

　　①引水建筑物是有壓的：壓力隧洞（pressure tunnel）

　　②主要建筑物：低壩，引水隧洞（有壓），調(diào)壓室，壓力水管，廠房，尾水渠。

　　三、混合式水電站

　　①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(fā)方式稱為混合式開發(fā)。壩集中一部分落差后，再通過有壓引水道集中壩后河段上另一部分落差，形成了電站的總水頭。這種開發(fā)方式的水電站稱為混合式水電站。

　　②適用于上游有優(yōu)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(zhuǎn)彎。

　　③同時兼有壩式和引水式水電站的優(yōu)點(diǎn)。

　　④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。

　　四、抽水蓄能電站(pumped storage power station)

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及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，我國東北、華北、華東均將成為幾百萬兆瓦的電力系統(tǒng)，它們的峰谷差將達(dá)到1萬MW，因此解決調(diào)峰填谷的任務(wù)愈來愈迫切。

　　在電力系統(tǒng)中，核電站和火電站不能適應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷的急劇變化，且受到技術(shù)最小出力的限制，調(diào)峰能力有限，而且火電機(jī)組調(diào)峰煤耗多，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。而水電站啟動與停機(jī)迅速、運(yùn)行靈活，適宜擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用。

　　抽水蓄能電站是以水體為儲能介質(zhì)，起調(diào)節(jié)作用。主要解決電力系統(tǒng)的調(diào)峰問題；

　　建筑物組成包括：上下兩個水庫，用引水建筑物相連，蓄能電站廠房建在下水庫處，   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：系統(tǒng)負(fù)荷低時，利用系統(tǒng)多余的電能帶動泵站機(jī)組將下庫的水抽到上庫（電動機(jī)+水泵）， 以水的勢能形式貯存起來；

　　放水發(fā)電：系統(tǒng)負(fù)荷高時，將上庫的水放下來推動水輪發(fā)電機(jī)組（水輪機(jī)+發(fā)電機(jī)）發(fā)電，以補(bǔ)充系統(tǒng)中電能的不足。

　　隨著電力行業(yè)的改革，實(shí)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(jī)容量為2400MW（8×300MW）；

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

　　（3） 十三陵抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為800MW （4×200MW）；

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

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

　　五、潮汐電站( tidal energy power station)

　　潮汐：

　　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(dá)19m。

　　世界海洋潮汐能蘊(yùn)藏量約為27億kW，若全部轉(zhuǎn)換成電能，每年發(fā)電量大約為1.2萬kW。h。

　　潮汐發(fā)電與原理：

　　潮汐發(fā)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(gòu)成水庫，再在壩內(nèi)或壩房安裝水輪發(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)電的開發(fā)成本較高和技術(shù)上的原因，所以發(fā)展不快。

　　六、

　　一條河流的水力蘊(yùn)藏量是一定的，如果在下游建一個高壩大庫，則調(diào)節(jié)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。后一種方式為梯級開發(fā)。梯級開發(fā)方案是一條河流的綜合利用規(guī)劃。

　　梯級水電站開發(fā)的原則：

　　（1） 在地形地質(zhì)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(fā)；

　　（3） 最上游一級的開發(fā)，最好是有較大的水庫，以提高其調(diào)節(jié)控制性能；

　　（4） 開發(fā)順序是首先建設(shè)比較關(guān)鍵的開發(fā)條件較優(yōu)的工程。

　　河流中上游有修較大水庫的條件時，最好首先建設(shè)，對下游工程施工有利。

　　按調(diào)節(jié)能力分成：

　　●無調(diào)節(jié)水電站：無水庫，來流較多時需要棄水。

　　●有調(diào)節(jié)水電站：有較大水庫，可調(diào)節(jié)天然徑流。分為日調(diào)節(jié)、月調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)等。

　　七、水電站的組成建筑物

　　一、樞紐建筑

　　1、擋水建筑物：壩、閘

　　2、泄水建筑物：溢洪道、泄水洞

　　3、過壩建筑物：過船、過木、過魚

　　二、發(fā)電建筑物

　　★引水系統(tǒng)

　　1、進(jìn)水建筑物：進(jìn)水口、沉沙池

　　2、引水建筑物：引水道、壓力管道、尾水道

　　3、平水建筑物：前池、調(diào)壓室

　　★廠區(qū)樞紐

　　1、廠房建筑物、廠房、副廠房

　　2、變電站、開關(guān)站

　　小   結(jié)

　　1.水電站的基本類型有壩式、引水式及混合式。壩式水電站分為河床式、壩后式；引水式水電站分有壓引水式和無壓引水式電站；混合式開發(fā)多為有壓引水式電站。就其建筑物的組成及結(jié)構(gòu)型式而言，壩后河岸引水、混合式及有壓引水式電站是相同的。這部分是水電站建筑物最基本的概念。

　　2.抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重要型式。抽水蓄能電站主要解決電力系統(tǒng)的調(diào)峰問題，尤其在我國東北、華北、華東等水能資源相對短缺的地區(qū)，加快抽水蓄能電站的建設(shè)速度很有必要；潮汐電站是開發(fā)海水能源的主要型式，應(yīng)有所了解。

　　3.水電站建筑物由引水系統(tǒng)和廠區(qū)樞紐兩大部分組成。水電站的類型不同，建筑物的組成有所不同；廠區(qū)樞紐包括廠房建筑物和變電站。