第五章水能利用工程世界能源狀況可再生能源水電站發電成本低，積累多，收益大潔凈無污染操作、管理人員少綜合利用：防洪、灌溉、航運、養殖、旅游建壩攔水，工期長，投資大建壩攔水，造成淹沒損失建水電站多受地形、地質、水文等自然條件制約優點缺點水能的特點中國的水能開發狀況1,36046,10010,5406,7322,448816全國蘊藏量68,000單位：萬千瓦新安江水電站一、水力發電基本知識1、水力發電原理落差H（米）流量Q（米3/秒）構成江河水能的基本要素----流量、落差一、水力發電基本知識三峽電站總裝機容量達1820萬千瓦，建成后是世界第一大水電站水力發電三峽水電站水的勢能水的動能電能流量越大，落差越大，水流能越大小水電小型水電站及其相配套的小容量電網的統稱。高水頭和靠近用電中心是小水電站址必須具備的重要條件。五十年代，一般稱500kW以下的水電站為農村水電站；六十年代，小水電站的容量界限到3000kW，并在一些地區出現了小型供電線路；八十年代以后，隨著以小水電為主的農村電氣化計劃的實施，小水電的建設規模迅速擴大，小水電站定義也擴大到2.5萬kW；九十年代以后，國家計委、水利部進一步明確裝機容量5萬千瓦以下的水電站均可享受小水電的優惠政策，并出現了一些容量為幾萬至幾十萬千伏安的地方電網。

小水電現已建成的水電站的規模大小不等，小的電站的裝機容量還不足1MW，大的則超過10000MW。水電發電的效率為同等規模的熱電站的兩倍以上。小水電工程簡單、建設工期短，一次基建投資小，水庫的淹沒損失、移民、環境和生態等方面的綜合影響甚小。小水電接近用戶，故輸變電設備簡單、線路輸電損耗小。現在500kw以下的農村小水電，遍布全國1500多個縣，并成為其中半數縣的主要電力供應來源。中國內地已建成了43800余座小水電站，建成的小水電總裝機也已經超過兩個三峽工程的容量，約為世界各國小水電裝機的總和，并占了全國可再生能源發電的98%。壩后式河床式引水式混合式水電站的類型廠房位于河床中，成為擋水建筑物的一部分河床式水電站廠房位于攔河壩的下游，緊接壩后，在結構上與大壩用永久縫分開，發電用水由壩內高壓管道引入廠房。

壩后式水電站風灘壩內廠房發電用水來自較長的引水道，廠房遠離擋水建筑物，一般位于河岸引水式水電站云南昆明石龍壩引水電站我國的第一座水電站——小水電的建站途徑利用天然瀑布利用灌溉渠道上下游水位的落差利用河流急灘或天然躍水利用河流的彎道跨河引水利用高山湖泊二、水電站的水工建筑物類型名稱作用擋水建筑物壩或閘截斷河流，集中落差，形成水庫泄水建筑物溢洪道、泄洪隧洞、放水孔或泄水孔等下泄多余的洪水或放水以降低水庫水位進水建筑物進水口將水引入引水道的進口引水建筑物引水道把水庫的水引入水輪機平水建筑物有壓引水道中的調壓室及無壓引水道中的壓力前池等當水電站負荷變化時，用來平衡引水建筑物（引水道或尾水道）中的壓力和流速的變化發電、變電和配電建筑物安裝水輪發電機組及其控制設備的廠房，安裝變壓器的變壓器場和安裝高壓開關的開關站

水輪機是將水能轉變為旋轉機械能，從而帶動發電機發出電能的一種機械，是水電站動力設備之一。三、水電站的機電設備一、反擊式水輪機

特征：水流經導葉流向轉輪并充滿轉輪室。水流通過轉輪葉片時，水流流速的大小、方向均發生變化，因此動量也發生了改變，水流產生反作用力，作用于每個轉輪葉片，使轉輪產生旋轉力矩，從而做功。二、沖擊式水輪機特征：水流經噴管射向轉輪的葉片，在同一時刻內，水流只沖擊著轉輪的一部分，而不是全部。水流以自由水流的形式(P=Pa)沖擊轉輪，利用水流動能(V方向、大小改變)產生旋轉力矩使轉輪轉動。水輪機的類型、適用范圍及特點海洋能的利用主要內容什么叫海洋能？它包括哪些能？海洋能的分類海洋能的特點是什么？中國的海洋能資源情況何謂潮汐？潮汐能的定義？潮汐能發電什么叫海洋能？它包括哪些能？地球上廣大連續的水體叫做海洋。海洋的面積約為3.62億km2，占地球表面積的70.9％。海洋是個龐大的能源寶庫，它既是吸能器，又是貯能器，蘊藏著巨大的動力資源。什么叫海洋能？它包括哪些能？海水漲潮和落潮形成的水的動能和勢能海洋表面波浪所具有的動能和勢能海水流動的動能海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的電位差能。熱能化學能機械能海洋能的分類？海洋能的特點是什么？kW理論可開發能量密度穩定性環境海水溫差能500億20億溫差20~25℃比較穩定有規律可循水深缺氧高壓波浪能700億30億最大流速2m/s左右海流能50億0.5億潮汐能30億潮差7~10m海水鹽差能300億>26億海洋能的特點是什么？（1）能量蘊藏量大，并且可以再生;（2）能量密度低;（3）穩定性比其他自然能源好;（4）發生在廣闊的海洋環境中，開發利用海洋能的技術難度大，對材料和設備的要求比較高。中國的海洋能資源海岸線全長18400多km。擁有6500多個大小島嶼，島嶼海岸線長達14000多km。據初步估算，中同海洋能的蘊藏量約為6.3億kW；其中潮汐能1.9億kw，波浪能1.5億kw，溫差能1.5億kw，海流能(潮流能)0.3億kw，鹽差能1.1億kw；分布在煤、水等能源貧乏的沿海工業基地附近，如果能夠加以開發利用，將為中國沿海、尤其是華東沿海工農業生產的發展和人民生活的改善，提供數量相當可觀的可再生能源。何為潮汐？由于太陽和月球對地球各處引力的不同所引起的海水有規律的、周期性的漲落現象，就叫做海洋潮汐，習慣上稱為潮汐。潮位過程線--潮汐水位隨時間而變化的過程線。潮差---每次潮汐的潮峰與潮谷的水位差。潮汐的平均周期--潮汐這次高潮或低潮至下次高潮或低潮相隔的平均時間，一般為12h25min.人們把海水在白晝的漲落稱為“潮”，在夜間的漲落稱為“汐”，合起來則稱為潮汐，兩者名異而實同。潮汐要素示意圖潮汐能的定義？潮汐能——潮汐所具有的能量。“藍色的煤海”。潮汐能的大小直接與潮差有關，潮差越大，能量也就越大。1977年世界動力會議認為，全世界可開發利用的潮汐能可發電1400億—1800億kW(不包括中國)，絕大部分蘊藏在窄淺的海峽、海灣和一些河口區。例如英吉利海峽的潮汐能約有8000萬kw，美國和加拿大附近芬迪灣的潮汐能約有2000萬kW。中國浙江省杭州灣錢塘江口。潮汐能發電一、潮汐能發電的原理及型式1、原理：圖1；圖2潮汐發電，就是利用海水漲落及其所造成的水位差來推動水輪機，再由水輪機帶動發電機來發電。其發電的原理與一般的水力發電差別不大。不過．一般的水力發電的水流方向是單向的，而潮汐發電則不同。從能量轉換的角度來說，潮汐發電首先是把潮汐的動能和位能通過水輪機變成機械能，然后再由水輪機帶動發電機，把機械能轉變為電能。電站外景圖潮汐能發電原理圖1潮汐能發電原理圖2潮汐電站外景圖2、型式單庫單向發電單庫雙向發電雙庫單向發電型式發電時間效率堤壩單庫單向落潮10~12h22%一道單庫雙向漲潮落潮16~20h兩道雙庫單向連續56%兩或三道第六章地熱能利用工程

地熱資源發電供暖洗浴醫療保健、休閑療養養殖、溫室紡織印染、食品加工地熱資源勘查地熱井施工地面開發利用工程設計施工地熱裝備生產水處理環境工程及餐飲旅游度假梯級開發、綜合利用、熱電聯產聯供、熱電冷三聯產、先供暖后養殖等第一節地熱能的基本知識1、什么叫地熱能?地熱有多大?2、地球的構造是怎樣的?地熱溫度有多高?3、地熱從何而來?4、地熱資源有哪些形式?1、什么叫地熱能?地熱有多大？所謂地熱能，簡單地說，就是來自地下的熱能，即地球內部的熱能。據計算，地球陸地以下五公里內，15攝氏度以上巖石和地下水總含熱量達1.05E25焦爾，相當于9950萬億噸標準煤。按世界年耗100億噸標準煤計算，可滿足人類幾萬年能源之需要.如果把地球上貯存的全部煤炭燃燒時所放出的熱量作為標準來計算，那么，石油的貯存量約為煤炭的3％，目前可利用的核燃料的貯存量約為煤炭的15％，而地熱能的總貯存量則為煤炭的1.7億倍。2、地球的內部構造

地殼:雞蛋殼，由土層和堅硬的巖石組成，厚度各處不一，介于10—70km之間。地幔:雞蛋白，大部分是熔融狀態的巖漿．厚度約為2900km,由硅鎂物質組成，溫度在1000℃以上。地核:雞蛋黃．溫度在2000—5000℃之間，外核深2900—5100km，內核深5100m以下至地心，一般認為是由鐵、鎳等重金屬組成的。3、地熱從何而來?關于地球的起源問題，目前有許多不同的假說，因此，關于地熱的來源問題，也有許多不同的解釋。但是，這些解釋都一致承認，地球物質中放射性元素衰變產生的熱量是地熱的主要來源。放射性元素有鈾238、鈾235、釷232和鉀40等，這些放射性元素的衰變是原子核能的釋放過程。放射性物質的原子核，無需外力的作用，就能自發地放出電子、氦核和光子等高速粒子并形成射線。在地球內部，這些粒子和射線的動能和輻射能，在同地球物質的碰撞過程中便轉變成了熱能。4、地熱資源有哪些形式?形成地熱資源有熱儲層、熱儲體蓋層、熱流體通道和熱源4個要素。地下熱儲以蒸汽為主，它以產生溫度較高的干蒸汽或過熱蒸汽為主，摻雜有少量其他氣體，所含水分很少或沒有。是最理想的地熱資源。最理想的地熱資源，最易開發，這種干蒸汽可以直接進入汽輪機，對汽輪機腐蝕較輕，能取得滿意的工作效果。形成這種地熱田需要獨特的地質條件，因而資源少(僅占探明地熱資源的0.5%)、地區局限性大。(1)蒸汽型資源（2）熱水型資源指地下熱儲中以水為主的對流水熱系統，它包括噴出地面時呈現的熱水以及水汽混合的濕蒸汽。這類資源分布廣、儲量豐富。我國已發現的地熱田大多屬于這種類型。(3)地壓型資源是一種目前尚未被人們充分認識的、但可能是一種十分重要的地熱資源。它以高壓水的形式儲存于地表以下2—3Km的深部沉積盆地中，并被不透水的蓋層所封閉，形成長1000km、寬數百千米的巨大熱水體。地壓水除了高壓、高溫的特點外，還溶有大量的碳氫化合物(如甲烷等)。(4)干熱巖型資源比上述各種資源規模更為巨大的地熱資源。它是指地下普遍存在的沒有水或蒸汽的熱巖石，溫度150~650℃

之間。從現階段來說，干熱巖型資源專指埋深較淺、溫度較高的有開發經濟價值的熱巖石。提取干熱巖中的熱量，需要有特殊的辦法，技術難度大。(5)巖漿型資源是指蘊藏在熔融狀和半熔融狀巖漿中的巨大能量，它的溫度高達650—1500℃左右，約占已探明地熱資源的40%。在一些多火山地區，這類資源可以在地表以下較淺的地層中找到，但多數則是埋在目前鉆探還比較困難的地層中。熱儲類型蘊藏深度(地表下km)熱儲狀態開發技術狀況資源量估計(quad×103)已查明將查明蒸汽型3200~200℃干蒸汽（含少量其它氣體）開發良好（分布區很少）0.1熱水型3以水為主，高溫級>150℃中溫級90~150℃低溫級50~90℃開發中（量大面廣），為當前重點研究對象310地壓型3~10深層沉積地壓水，溶解大量碳氫化合物，可同時得到壓力能、熱能、化學能（天然氣），溫度>150℃初級熱儲試驗44132干熱巖型3~10干熱巖體150~650℃應用基礎研究48150巖漿型10600~1500℃研究題目52150各類地熱資源開發利用狀況注：1quad=1818J第二節地熱能資源1、地熱資源定義、特點2、世界地熱資源分布3、中國地熱資源4、地熱資源的利用

定義：在當地技術經濟和地質外境條件下，地殼內能夠科學、合理地開發出來的巖石中的熱能量和熱流體中的熱能量及其有用的伴生成分。1．地熱資源定義、特點特點地熱的蘊藏量豐富單位成本比石化燃料低建造地熱廠時間較短且容易熱效率低約30％流出的熱水含很高的礦物質有毒的氣體會隨著熱氣噴入空氣中而造成空氣污染2、世界地熱資源分布根據板塊學說，在各大板塊的交接處形成了有豐富地熱資源的地熱帶。從世界范圍來說，主要有如下4個地熱帶：3、中國地熱資源通過對中國30個省、市、自治區的地熱資源普查、勘探表明，中國地熱資源豐富，分布廣泛。其中盆地型地熱資源潛力在2000億噸標準煤當量以上。全國已發現地熱點3200多處，打成的地熱井2000多眼。成因類型熱儲溫度范圍代表性地田現（近）代火山型高溫臺灣大屯、云南騰沖巖漿型高溫西藏羊八井、羊易斷裂型中溫廣東鄧屋、東山湖、福建福州、漳州斷陷盆地型中低溫京