水电系统的基本常识

水电站是指由一系列建筑物和基础设备组成的将水的动能和 势能转换为电能的工厂，水电站通常有以下的主要组成部分： 集水区：集水区多指拦水坝后方收集水和获得水流的总面积； 水库：水库用于储存从集水区获得的水流，并持续向发电系 统供水； 引水管道：引水管道是将水输送到涡轮机的开放式或封闭管 道； 水轮机：水轮机是一种能量转换装置，用于将水的势能 转化为轴的机械能；发电机：水电站发电机多为低转速（75 至 300）的同发电 机，通常通过其主励磁机与水轮机的轴部相连。

水电站的建设与发电十分依赖于当地的自然条件并在流域内以 水电站群和单个水电站的形式存在，故本次对水电站群的讨论 将会以流域为根据。流域内的水电站可以大致分为三类： 1. 装机量在300MW以上的大型和超大型水电站，该类型电站多位 于流域内干流以及大型支流上，并在此组成一个大型的梯级水 电站群，同时由大型的电力公司统一调节运营。干流上的水电 站呈梯级分布，这种梯级水电站群由多个不同调节能力的水电 站组成，具有跨季节调节水量的能力，有着水资源调配能力强 发电效率高的特点。 2. 装机量在300MW-50MW的中型水电站，该类型水电站位于流域内 的中型支流，多由当地县级国资委或当地企业运营，该类型的 水电站具有一定的调节能力，且可并入当地电网系统。 3. 装机量在50MW以下的小型水电站，该类型水电站位于流域内的 小型支流上，由私人运营，大多为没有调节能力的径流式水电 站。由于小型水电站多位于山区支流，交通不便难以接入大型 电网，所以小型水电的窝电废电问题严重。

(相关资料图)

作为依赖于水力发电的发电方式，流域内的径流量对于水电站 的最终发电量有着极大的影响，一般来说我们对于流域内的径 流量分析会从以下两个方面入手： 输入：输入为该流域的主要水量来源，主要的来源一般有两方 面： 1. 流域内的降水，该来源受不同气候的影响具有不同时间分配 特征，不稳定性较高； 2. 高山冰雪融水，其源于气温抬升后的高山积雪与冰川融化， 具有一定的稳定性。输出：流域内径流减少主要蒸发，影响其的有以下要素： 1. 流域的纬度，纬度越低太阳直射叫越大，太阳照射的热量越 多，蒸发量越大； 2. 当地气候特征，当地气候越干燥，日照时间越长，蒸发量越 大。

和火力发电厂一样，水电厂输送方式也是电网输送，其中小水电采取逐级并网的形式接入电网。我国水电资源分布不均，水 电资源丰富区域与电力需求区域相隔较远，电力外送占比高和电力外送距离长是我国水电输送的两大特征。

云南水电生产的基本概述

云南位于我国西南边陲，水电资源丰富，是我国第二大的水电发电省 份，水力发电在省内电力体系中占据重要地位。2022年云南发电 4009.5亿千瓦时，其中水电发电3038.82亿千瓦时，占总发电量的 75.8%。近十年来，随着云南大型水电项目规划与投产，水电在云南电 力系统的中的作用将会愈加重要。

云南境内的水电资源以中大型水电站为主以小型水电站为辅，其中大 中型水电站装机量占比87%，云南全省2274座小型水电站装机量仅占总 装机量的13%。

云南水利资源呈现依托流域分布的特征，且主要分布在澜沧江、金沙江、怒江在内的六大流域。其中澜沧江、金沙江的开 发情况较为完备分布着大部分的大型水电站，其余流域内多为中小型水电站。澜沧江流域云南段与金沙江流域的发电量占 云南的地区的发电总总量的69%，是云南水电系统最重要的组成部分，本文将会着重讨论这两个最具有代表性的区域。

金沙江流域的径流特征及影响要素 ：受到流域内气候地形特征的影响金沙江的径流量呈现出大致从西北青海 高原河源向东南递增趋势。并呈现出以下特征：1 径流量大，水量充沛； 2 径流量年内变化呈现出夏秋多，冬春少的特点；3 年际变化较大， 有明显的丰水年和枯水年。本次将从输出和输入两方面讨论其特点的成 因：

输入： 1. 金沙江中下游的主要补水方式来自于集水区的内的降雨，受到当地 季风气候不稳定特征的影响，当地径流存在较大的年际差异； 2. 金沙江中下流域内的降水丰沛，年平均降雨量可达600mm-1500mm， 这使得金沙江中下游地区的径流量极大； 3. 受到暖湿的夏季风和干燥的冬季风的影响，金沙江中下游区域的年 内降水分布极不均匀，5-10月的降雨可占全年总降雨量的90%，这也 使得金沙江的径流量在雨季多而干季少。 输出： 1. 金沙江流域蒸发量年内变化较大，春季占全年的30.2% ～ 40.2%， 夏季占全年的21.5%～37.4%,秋冬两季蒸发量占全年的蒸发量均在 22%以下。

金沙江中下游分布大量的大型和超大型的梯级水电站，其总装机量6877万千瓦，其下游4个超大型水电站的总装装机量 就达到了4780万千瓦，是云南最重要的水力发电流域。与此同时，该区也富含着大量的中小型水电，但此类水电调节能 力较弱且发电量占比较低且数据缺失较多，故接下来本文将着重于金沙江流域的梯级水电站出力特征。

流域的澜沧江云南段径流特征与成因 ：澜沧江流域内的径流量分配在时间上极不均匀，大部分流量集中于夏秋两季。其中春 季径流量占10%-15%、夏季约占45%-50%、秋季占30%-35%、冬季约占10%以下。同时由 于地形和气候上的差异，澜沧江云南段的径流量与其上游地区有些许差异。我们将从 以下两方面讨论成因：

输入： 1. 澜沧江流域内的水源以降水补给为主约以冰山融水为辅，其中降水补给占到总补 给量的60%，高山冰雪融水约占30%。由于上中下游的地形气候特征不同，其补给 的来源特征也会略有不同。 2. 澜沧江上游地区海拔较高，其径流补给中高山冰雪融水的比例更高，所以澜沧江 上游的汛期受到气温抬升的影响出现会较其中下游更早（约在4-5月开始），而 中下游地区的汛期则要等到5-6月西南季风的影响增强才开始出现。 3. 受到当地降雨和季风气候的影响，澜沧江流域的降雨呈现出降雨量大，但时间分 配上极不均为的特征，但在不同地区略有差异。 输出： 1. 澜沧江流域的蒸发量受到气温的影响，呈现出春冬低、夏秋高的特征； 2. 澜沧江流域蒸发量季节差异性较降水量差异较小，这就进一步的拉大了干湿两季 的径流量差异。

与金沙江类似，澜沧江干流上分布了大量了梯级水电站并组成了一个协调运作的水电群。其中上游段由 布衣至铁门 坎，采取一库七级梯级开发方案，总装机容量为 893 万 kW并由华能澜沧江有限公司统一运营；澜沧江下游河段采取 两库八级式开发方案，总装机容量为 1635.5 万 kW。

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