发电厂电气部分----绪论.ppt

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1、我国电力工业发展概况电力系统发展的前景本课程的目的和任务绪论绪论基本要求基本要求1 1、了解授课内容及其与相关课程间的联系、了解授课内容及其与相关课程间的联系2 2、了解电力系统的形成与发展以及我国电力工、了解电力系统的形成与发展以及我国电力工业的发展状况业的发展状况 交流优点交流优点：变压容易，电动机简单，便宜：变压容易，电动机简单，便宜1893年：第一条三相交流输电线路在南加州建成，年：第一条三相交流输电线路在南加州建成，2300V，12km长。此后交流输电系统得到迅速推广，直流系统逐渐长。此后交流输电系统得到迅速推广，直流系统逐渐退出运营。退出运营。直流优点：不存在系统同步稳定问题，可实

2、现不同频率的系直流优点：不存在系统同步稳定问题，可实现不同频率的系统间联网。统间联网。电力电子技术的发展和器件价格的降低使得近年来直流输电电力电子技术的发展和器件价格的降低使得近年来直流输电有了大规模的发展。目前电网，大多为交直流混联电网。有了大规模的发展。目前电网，大多为交直流混联电网。一、我国电力工业发展概况世界电力工业发展回顾：世界电力工业发展回顾：中国电力工业的发展：中国电力工业的发展：最早的火力发电始于最早的火力发电始于1882年，上海年，上海 最早的水力发电始于最早的水力发电始于1912年，云南省螳螂山石龙坝水电站，年，云南省螳螂山石龙坝水电站，装机容量为装机容量为2240kW。1

3、954年我国自行设计的第一回年我国自行设计的第一回220KV松（丰满）松（丰满）-东（虎东（虎石台变）石台变）-李（李石寨变）建成投入运行，全长李（李石寨变）建成投入运行，全长369.25公里；公里；1972年建成第一回年建成第一回330KV线路，经甘肃泰安变电站到陕西线路，经甘肃泰安变电站到陕西关中汤峪变电站，全长关中汤峪变电站，全长524公里；公里；1981年建成第一回年建成第一回500KV线路（平顶山线路（平顶山-武汉）由河南姚武汉）由河南姚孟电厂经双河向武汉送电，全长孟电厂经双河向武汉送电，全长595公里；公里；1989年建成第一回年建成第一回500KV直流输电线路，由葛洲坝到上直流输

4、电线路，由葛洲坝到上海，实现了华中电网与华东电网的互联。海，实现了华中电网与华东电网的互联。中国电力工业的成就：中国电力工业的成就：中国单机容量最大的汽轮发电机组：哈尔滨电机厂为江苏国中国单机容量最大的汽轮发电机组：哈尔滨电机厂为江苏国电泰州电厂生产的电泰州电厂生产的1000MW超超临界汽轮发电机组。超超临界汽轮发电机组。容量最大的火力发电厂：容量最大的火力发电厂：山东邹县发电厂容量：山东邹县发电厂容量：4*33.5+2*60+2*100=454万万kW 浙江华能玉环电厂：浙江华能玉环电厂：4*100=400万千瓦，是我国万千瓦，是我国“863计划计划”中引进超超临界发电技术，实现国产化依托工

5、程的国家中引进超超临界发电技术，实现国产化依托工程的国家重点建设项目。作为我国第一个超超临界机组建设项目，该工重点建设项目。作为我国第一个超超临界机组建设项目，该工程总投资约程总投资约156亿元，其四台机组连续顺利投产标志着中国已亿元，其四台机组连续顺利投产标志着中国已成功掌握目前世界先进的超超临界火力发电技术成功掌握目前世界先进的超超临界火力发电技术 中国单机容量最大的水轮发电机组：容量中国单机容量最大的水轮发电机组：容量700MW，安装在，安装在三峡水力发电厂三峡水力发电厂世界最大的水力发电厂：三峡装机容量世界最大的水力发电厂：三峡装机容量26*70万千瓦万千瓦+6*70万千瓦（地下电厂）

6、万千瓦（地下电厂）=2240万千瓦万千瓦中国最大的核电发电机组：容量为中国最大的核电发电机组：容量为1000MW，安装在岭澳、，安装在岭澳、田湾核电厂田湾核电厂中国电力工业的成就：中国电力工业的成就：中国电力工业的成就：中国电力工业的成就：中国最高电压交流输电系统：中国最高电压交流输电系统：2008年特高压试验工程年特高压试验工程1000kV晋东南晋东南-南阳南阳-荆门工程投运荆门工程投运最高电压等级直流输电系统：最高电压等级直流输电系统：1988年建成葛洲坝到上海南桥的年建成葛洲坝到上海南桥的500kV直流输电线路。直流输电线路。2010年建设云广特高压直流年建设云广特高压直流800kV输电

7、工程（也是世界首输电工程（也是世界首个个 800 kV特高压直流输电工程）特高压直流输电工程）西北西北西北西北750kV750kV输变电工程输变电工程输变电工程输变电工程云广云广800kV800kV直流输电工程直流输电工程中国电力工业的成就：中国电力工业的成就：世界最大的水电厂世界最大的水电厂 目前我国最大的水力发电厂，也是世界上最大的水力发电目前我国最大的水力发电厂，也是世界上最大的水力发电厂是三峡水力发电厂厂是三峡水力发电厂u装有装有32台单机容量为台单机容量为70万万kW的水轮发电机组的水轮发电机组u总装机容量总装机容量1820万万kWu年均发电量年均发电量 847亿亿 kWhu三峡大坝

8、采用混凝重力坝，坝高三峡大坝采用混凝重力坝，坝高185m，坝长，坝长(轴线长轴线长)2309m，坝顶总长，坝顶总长3035m，总投资约，总投资约2039亿。亿。我国电力工业现阶段的特点我国电力工业现阶段的特点P-三相线路的功率损耗，三相线路的功率损耗，MWMW；I -线路电流，线路电流，A A；RL -单回线电阻，单回线电阻，；P-三相线路的输送功率，三相线路的输送功率，MWMW；-导线电阻率，导线电阻率，mmmm2 2/km/km；l-导线长度，导线长度，kmkm；S -导线截面积，导线截面积，mmmm2 2；cos-负荷功率因数；负荷功率因数；U UN N -三相线路的线电压，三相线路的线

9、电压，kvkv。n 输电技术全部发展史的特征就是不断提输电技术全部发展史的特征就是不断提高线路电压，增大输送功率和输送距离。高线路电压，增大输送功率和输送距离。标志标志：20世纪世纪60年代起电子技术引入年代起电子技术引入方向方向：大机组大机组大电厂大电厂大系统大系统超高压交直流输电超高压交直流输电高度自动化高度自动化我国电力工业现阶段的特点我国电力工业现阶段的特点节能减排节能减排西电东送、南北互供、联合电力系统西电东送、南北互供、联合电力系统超高压、大系统超高压、大系统 系统容量在（系统容量在（4-84-8）亿亿 kwkw以上以上 交流输电电压为交流输电电压为500500、750750和和1

10、150kV1150kV 直流为直流为 500kV500kV和和 750kV750kV 大机组、大电厂大机组、大电厂 火电厂容量（火电厂容量（460-640460-640）万）万kWkW，最大机组容量，最大机组容量130-165130-165万万kWkW 水电厂容量水电厂容量12601260万万kWkW，最大机组容量（，最大机组容量（70-8070-80）万）万kWkW 抽水蓄能电厂容量抽水蓄能电厂容量210210万万kWkW，最大机组容量，最大机组容量45.745.7万万kWkW 核电厂容量（核电厂容量（400-800400-800）万）万kWkW，最大机组容量（，最大机组容量（100-145

11、100-145）万）万kWkW高度自动化高度自动化 以计算机为中心的安全监测和经济调度系统，实行功率和频率的以计算机为中心的安全监测和经济调度系统，实行功率和频率的自动调整，火电厂实行单元集中控制，水电厂和变电站实行无自动调整，火电厂实行单元集中控制，水电厂和变电站实行无人值班和远方集中控制。人值班和远方集中控制。联合电力系统联合电力系统u19891989年，年，500kV500kV直流输电线路，葛洲坝到上海南桥，直流输电线路，葛洲坝到上海南桥，使华中与华东两大电力系统互联，是中国第一个跨使华中与华东两大电力系统互联，是中国第一个跨大区的联合电力系统。大区的联合电力系统。u20012001年年

12、5 5月，东北、华北电网通过月，东北、华北电网通过500kV500kV姜姜(姜家营姜家营)绥绥(绥中绥中)线互联线互联 u20032003年年9 9月，华北、华中电网通过月，华北、华中电网通过500kV500kV辛辛(辛安辛安)嘉嘉(获嘉获嘉)线互联线互联 u三峡工程建设实现了华中、川渝、华东和南方电三峡工程建设实现了华中、川渝、华东和南方电网的互联网的互联 我国电网的发展规划我国电网的发展规划u 以三峡（以三峡（26*700MW）建设为中心，首先形成中建设为中心，首先形成中部电网。三峡电站将向华东、广东和华中送电。部电网。三峡电站将向华东、广东和华中送电。u2010年左右将基本形成北、中、南

13、三个跨区互联网络年左右将基本形成北、中、南三个跨区互联网络北部电网包括华北、东北、西北和山东电网；北部电网包括华北、东北、西北和山东电网；中部电网包括华中、华东、川渝和福建电网；中部电网包括华中、华东、川渝和福建电网；南部电网包括广东、广西、云南、贵州、香港、澳门电网。南部电网包括广东、广西、云南、贵州、香港、澳门电网。u20102020年期间将形成覆盖全国的统一年期间将形成覆盖全国的统一 联合电网联合电网电力系统与发电厂的关系电力系统与发电厂的关系电能电能的生产的生产：火电、水电和核电、各种新能源：火电、水电和核电、各种新能源电能电能的传输的传输：交流交流架空线路或电缆架空线路或电缆 直流直

14、流输电输电电能电能的变换的变换 和分配和分配：变电站变电站电能电能的使用的使用：各种形式的：各种形式的负荷负荷将电能转换成将电能转换成 其他形式的能源。其他形式的能源。电电力力系系统统发电厂发电厂枢纽变电站枢纽变电站中间变电站中间变电站地区变电站地区变电站终端变电站终端变电站电力工业的构成图示电力系统7、发电厂的电气系统、发电厂的电气系统轻松一下n1、电能为何采用电能为何采用三相、三相、5050（6060）HzHz、正弦、正弦、交流电？交流电？n2 2、你能说出几座大型发电厂的名字？、你能说出几座大型发电厂的名字？直流与交流的辩论直流与交流的辩论-Edison vsvs Westinghous

15、eDC支持者交流电压高，危险！交流电压高，危险！AC支持者l直流只能短距离供电直流只能短距离供电l直流电难以实现电压变换直流电难以实现电压变换l直流电机存在换向问题直流电机存在换向问题n18931893年年TeslaTesla把交流电系统成功地应用于芝加哥的世把交流电系统成功地应用于芝加哥的世界博览会，交流对直流之间的争论结束界博览会，交流对直流之间的争论结束 交流系统胜利的主要原因交流系统胜利的主要原因 n交流变压器容易变换电压和电流水平，为交流变压器容易变换电压和电流水平，为发电、输送和配电提供了灵活性；发电、输送和配电提供了灵活性；n交流发电机比直流发电机简单；交流发电机比直流发电机简单

16、；n交流电动机比直流电动机简单且便宜得多。交流电动机比直流电动机简单且便宜得多。超高压直流输电的应用超高压直流输电的应用交流电交流电直流电直流电整流器整流器逆变器逆变器交流电交流电优点：优点：线路造价低，年运行费用省线路造价低，年运行费用省没运行稳定问题没运行稳定问题能限制短路电流能限制短路电流调节速度快，运行可靠调节速度快，运行可靠缺点：缺点：换流装置价格昂贵换流装置价格昂贵消耗大量无功功率消耗大量无功功率产生谐波影响产生谐波影响缺乏直流断路器缺乏直流断路器电能为何采用电能为何采用三相三相、5050（6060）HzHz、正弦正弦、交流电交流电？n交流交流：与直流相比，开断电流容易，输送大功率

17、。：与直流相比，开断电流容易，输送大功率。高压直流用于远距离输送大功率，连接不同频率或非高压直流用于远距离输送大功率，连接不同频率或非同步运行的系统，向海岛送电等。同步运行的系统，向海岛送电等。n正弦波正弦波：通过电器设备后波形基本还是正弦波。：通过电器设备后波形基本还是正弦波。n5060HZ：过低，闪烁；过高，干扰强、损耗大。过低，闪烁；过高，干扰强、损耗大。n三相三相：三相设备经济、三相系统形成的旋转磁场是电：三相设备经济、三相系统形成的旋转磁场是电动机工作的基础。动机工作的基础。我国主要的大型火力发电厂我国主要的大型火力发电厂 石景山、大港、军粮城、盘山、陡河、邢台、张家口、华能石景山、

18、大港、军粮城、盘山、陡河、邢台、张家口、华能上安、秦皇岛热电厂、西柏坡、大同二厂、神头一厂、神头上安、秦皇岛热电厂、西柏坡、大同二厂、神头一厂、神头二厂、漳泽、阳泉二厂、丰镇、通辽、元宝山、伊敏、达旗、二厂、漳泽、阳泉二厂、丰镇、通辽、元宝山、伊敏、达旗、托克托、清河、锦州、辽宁、铁岭、华能大连、绥中、双辽、托克托、清河、锦州、辽宁、铁岭、华能大连、绥中、双辽、富拉而基二厂、哈尔滨三发、牡丹江二厂、石洞口、吴泾、富拉而基二厂、哈尔滨三发、牡丹江二厂、石洞口、吴泾、外高桥、望亭、谏壁、徐州、常熟、镇海、北仑港、外高桥、望亭、谏壁、徐州、常熟、镇海、北仑港、平芋平芋、邹县、邹县二厂、华能德州、十里

19、泉、石横、秦岭、渭河、邹县、邹县二厂、华能德州、十里泉、石横、秦岭、渭河、靖远（甘肃）、大坝（宁夏）、焦作、姚孟、靖远（甘肃）、大坝（宁夏）、焦作、姚孟、洛河洛河、汉川、汉川（湖北）、阳逻、丰城（江西）、华能福州、沙角（湖北）、阳逻、丰城（江西）、华能福州、沙角A、沙角沙角C、黄浦、妈湾黄浦、妈湾我国主要的大型水电厂我国主要的大型水电厂 白山（松花江）、水口（闵江）、五强溪（沅水）、葛洲坝白山（松花江）、水口（闵江）、五强溪（沅水）、葛洲坝（长江）、三峡（长江）（长江）、三峡（长江）、隔河岩（清江）、广州抽水蓄能、隔河岩（清江）、广州抽水蓄能（流溪河支流）、（流溪河支流）、盐滩（红水河）、盐滩

20、（红水河）、二滩二滩（雅砻江）、（雅砻江）、天生桥（南盘江）、漫湾（澜沧江）、刘家峡（黄河）、龙天生桥（南盘江）、漫湾（澜沧江）、刘家峡（黄河）、龙羊峡、李家峡、小浪底、龚咀（大渡河）羊峡、李家峡、小浪底、龚咀（大渡河）我们学什么？n发电厂（变电站发电厂（变电站）的的n电气部分电气部分的的n设计与运行设计与运行一、授一、授课内容课内容发发电电厂厂电电气气部部分分电气主接线设电气主接线设计计厂用电厂用电设计设计电气设电气设备选择备选择配电装配电装置设计置设计常用计算的理常用计算的理论和方法论和方法电气主接线电气主接线运运行行厂用电厂用电运行运行变压器变压器运行运行发电机发电机运行运行厂站的控制与

21、信号厂站的控制与信号二、相关课程间的联系二、相关课程间的联系高电压技术高电压技术继电保护及继电保护及自动装置自动装置变电站综变电站综合自动化合自动化发电厂热力系发电厂热力系统及辅助设备统及辅助设备电力系统分析电力系统分析及短路计算及短路计算电气主接线设电气主接线设计（计（运行运行）厂用电设计厂用电设计（运行运行）电气设备电气设备选择选择配电装置配电装置设计设计常用计算的常用计算的理论和方法理论和方法发电机发电机运行运行变压器变压器运行运行厂站的控制与信号厂站的控制与信号第一章第一章 能源与发电能源与发电基本要求基本要求1 1、了解各类发电厂的生产过程、了解各类发电厂的生产过程2 2、掌握各类发

22、电厂的特点、掌握各类发电厂的特点 一、能源分类一、能源分类一一次次能能源源二二次次能能源源新能源新能源再生性能源：太阳能、风能、再生性能源：太阳能、风能、海洋能、地热能海洋能、地热能非再生性能源：核聚变物质非再生性能源：核聚变物质常规能源常规能源再生性能源：水能再生性能源：水能非再生性能源：煤、石油、天然气、非再生性能源：煤、石油、天然气、核裂变物质核裂变物质电力电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等二、发电厂二、发电厂-能量转换能量转换站站发发电电厂厂的的类类型型火力发电厂：火力发电厂：燃燃料

23、的化学能料的化学能-电能电能水力发电厂：水的位能水力发电厂：水的位能-电能电能核能电厂：核能电厂：核裂变能核裂变能-电能电能地热电厂：地热电厂：地热能地热能-电能电能潮汐电厂：潮汐电厂：海洋能海洋能-电能电能风力发电厂：风能风力发电厂：风能-电能电能太阳能电站：太阳能太阳能电站：太阳能-电能电能1 1、火电厂的生产过程、火电厂的生产过程 锅炉锅炉n主要设备：主要设备：汽轮机汽轮机 发电机发电机 各种辅机各种辅机n矿物燃料的化学能矿物燃料的化学能-热能热能-机械能机械能-电电能能 火电厂的分类火电厂的分类按燃料分类：按燃料分类：按蒸汽压力按蒸汽压力和温度分类和温度分类按原动按原动机分类机分类按输

24、出能源分类按输出能源分类:按装机容量分类：按装机容量分类：燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂中低压电厂中低压电厂-蒸汽压力蒸汽压力3.923.92MPaMPa，温度温度450 450，单机小于，单机小于2525MWMW高压电厂高压电厂-9.9-9.9MPaMPa，540 540，小于，小于100100MWMW超高压电厂超高压电厂-13.83-13.83MPaMPa，540/540 540/540 ，小于，小于200200MWMW亚临界压力电厂亚临界压力电厂-16.77-16.77MPaMPa，540/540 540/540 ，300 300 1000

25、1000MWMW超临界压力电厂超临界压力电厂-21.11-21.11MPaMPa，550/550 550/550，600600、800800MWMW及及以上及及以上凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、内燃机电厂、蒸汽内燃机电厂、蒸汽-燃气轮机电厂燃气轮机电厂凝汽式发电厂（效率凝汽式发电厂（效率30%30%40%40%）、热电厂（效率）、热电厂（效率60%60%70%70%）小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂100MW以下以下 100250MW 2501000MW 1000MW以上以上燃烧系统燃烧系统汽水系

26、统汽水系统电气系统电气系统深圳妈湾电厂深圳妈湾电厂埃迪斯通电厂（美）埃迪斯通电厂（美）尼德奥森电厂（德）尼德奥森电厂（德）火力发电的特点火力发电的特点除坑口电厂外，火电厂选址布局较灵活，有利于合理除坑口电厂外，火电厂选址布局较灵活，有利于合理配置有功和无功电源，装机容量可按需要决定。配置有功和无功电源，装机容量可按需要决定。火电厂相对于水电厂，建设周期短，一次性投资少，火电厂相对于水电厂，建设周期短，一次性投资少，运行费用高，单位电量发电成本比水电厂高运行费用高，单位电量发电成本比水电厂高34倍。倍。与水电机组相比，火电机组启动、带负荷、停机所需与水电机组相比，火电机组启动、带负荷、停机所需要

27、的时间长。要的时间长。火电厂效率同蒸汽参数有关，高参数机组比中低参数火电厂效率同蒸汽参数有关，高参数机组比中低参数机组效率高。机组效率高。火电机组最小出力受热负荷（热电厂）和锅炉稳定运火电机组最小出力受热负荷（热电厂）和锅炉稳定运行最低蒸发量的制约。行最低蒸发量的制约。对环境的污染大对环境的污染大2、水电站的生产过程水电站的生产过程水位能水位能-机械能机械能-电能电能n主要设备：压力水管、水轮机、发电机主要设备：压力水管、水轮机、发电机nP=9.81QHp-p-发电功率，发电功率，KWKW；Q-Q-通过水轮机的水量，通过水轮机的水量，m m3 3/s/s-水水电电厂厂效效率率；H-H-水的落差

28、，水的落差，m m；堤坝式堤坝式引水式引水式混合式混合式坝后式坝后式河床式河床式水电站的分类水电站的分类水水电电厂厂按集中落差方式分类按集中落差方式分类按径流调节的程度分类按径流调节的程度分类水水电电厂厂有调节水电厂有调节水电厂无调节水电厂无调节水电厂日调节水电厂日调节水电厂年调节水电厂年调节水电厂多年调节水电厂多年调节水电厂堤堤坝坝式式坝后式坝后式河床式河床式建在河水中上游山区峡谷地段。单独筑坝，坝身建在河水中上游山区峡谷地段。单独筑坝，坝身高，水位高，厂房建在坝后，不承受水压。高，水位高，厂房建在坝后，不承受水压。特点：形成蓄水库，以调节流量，引用流量大，特点：形成蓄水库，以调节流量，引用

29、流量大，电站规模大，综合效益高。电站规模大，综合效益高。三门峡、刘家峡、白山、丹江口水电站三门峡、刘家峡、白山、丹江口水电站 适用于平原上河床平缓地区，落差小，厂房和坝适用于平原上河床平缓地区，落差小，厂房和坝建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分。厂建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分。厂房承受上游水的压力，起挡水作用。房承受上游水的压力，起挡水作用。特点是：水头低（小于特点是：水头低（小于3040米）；挡水建筑物米）；挡水建筑物长。长。葛洲坝、西津水电厂葛洲坝、西津水电厂 混混合合式式根据河流特点建造的兼有堤坝式和引水式两种根据河流特点建造的兼有堤坝式和引水式两种特点的水电厂。特点的水电

30、厂。引引水水式式无压引水无压引水有压引水有压引水在河流上游，当河床坡度较大时，可以借助在河流上游，当河床坡度较大时，可以借助坡降较小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，坡降较小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，用以集中水头，以获取最大落差。用以集中水头，以获取最大落差。特点是：水头较高（最高为特点是：水头较高（最高为1020米），流量米），流量小，无蓄水池调节流量；综合利用价值低，小，无蓄水池调节流量；综合利用价值低，电站规模也较小。电站规模也较小。三峡电站n 26台台700MW的水的水轮发电机组，总装轮发电机组，总装机容量机容量18200MW。n三峡电站分为左岸三峡电站分为左岸和右岸电站，左、和右

31、岸电站，左、右岸电站又各分为右岸电站又各分为两个电厂。其中，两个电厂。其中，左一电厂装机左一电厂装机8台，台，出线出线5回；左二电回；左二电厂装机厂装机6台，出线台，出线3回；右一、右二电回；右一、右二电厂装机均为厂装机均为6台，台，出线分别为出线分别为4回和回和3回。回。三峡左岸厂房外部全貌三峡左岸电站厂房全貌梯级电站及抽水蓄能电站梯级电厂梯级电厂-根据河流条件将河流分成若干段，每段各自建立水电厂，根据河流条件将河流分成若干段，每段各自建立水电厂，上游的水发电后放入下游，供下游各级电厂继续利用发电。上游的水发电后放入下游，供下游各级电厂继续利用发电。抽水蓄能电厂抽水蓄能电厂-在下游增设一个大

32、的储水池，白天负荷高峰时电厂发电，在下游增设一个大的储水池，白天负荷高峰时电厂发电，发过电的水存入储水池，夜间低负荷时把储水池的水再抽回发过电的水存入储水池，夜间低负荷时把储水池的水再抽回水库，把电能再变成水的势能，以备下一天负荷高峰时再发水库，把电能再变成水的势能，以备下一天负荷高峰时再发电。电。抽水蓄能电站的作用在系统中的作用在系统中的作用 调峰调峰 填谷填谷备用备用调频调频调相调相功能功能降低电力系统的燃料消耗降低电力系统的燃料消耗提高火电设备利用率提高火电设备利用率可作为发电成本低的峰荷电源可作为发电成本低的峰荷电源对环境没污染且能美化环境对环境没污染且能美化环境可用于蓄能可用于蓄能十

33、三陵抽水蓄能电站十三陵抽水蓄能电站水力发电的特点水力发电的特点可综合利用水能资源，不污染环境。可综合利用水能资源，不污染环境。投资大，工期长，但发电效率高，运行成本低。投资大，工期长，但发电效率高，运行成本低。天然流量受水文、气象等自然条件影响，利用水库调天然流量受水文、气象等自然条件影响，利用水库调节径流可减少洪水和枯水期的差别。节径流可减少洪水和枯水期的差别。运行灵活，水电机组启动快，宜在电力系统担任调峰、运行灵活，水电机组启动快，宜在电力系统担任调峰、调频和紧急备用。调频和紧急备用。兴建水库会带来一定的弊端兴建水库会带来一定的弊端3、核电站的生产过程核电站的生产过程n主要设备：核反应堆主

34、要设备：核反应堆+核蒸汽发生系统核蒸汽发生系统=锅炉锅炉 汽轮机、发电机汽轮机、发电机n核裂变能核裂变能-热能热能-机械能机械能-电能电能一公斤标准煤含热量一公斤标准煤含热量3104J，一公斤铀一公斤铀235裂变产生热能裂变产生热能7.951010J，相当相当2700t煤煤核燃料在反应堆内进行核裂变的链式反应，产生大量热量，由核燃料在反应堆内进行核裂变的链式反应，产生大量热量，由冷却剂（水或空气）带出，在蒸汽发生器中把热量传给水，将冷却剂（水或空气）带出，在蒸汽发生器中把热量传给水，将水加热成蒸汽来转动汽轮发电机发电。水加热成蒸汽来转动汽轮发电机发电。n核反应-使一种原子核转变为另一种原子核的

35、过程p核聚变：热核反应，触发和维持这个反应需要极高的温度，不易控制。由于聚变涉及的粒子带同性电荷，起爆反应需很高的动能p核裂变：可用中性粒子来激发，用中子轰击一个重核不会受到排斥，中子铀核锶核氙核漏失或消耗掉的中子可用于裂变的中子U235裂变反应：链式反应n天然铀天然铀 -单纯的天然铀难以维持链式反应单纯的天然铀难以维持链式反应p 天然铀在中子轰击下发生裂变的主要成分是只天然铀在中子轰击下发生裂变的主要成分是只占占0.714%0.714%的铀的铀235235，快、慢中子都能使其分裂，快、慢中子都能使其分裂，慢中子引起裂变的几率更大。慢中子引起裂变的几率更大。p占占99.28%99.28%的同位

36、素铀的同位素铀238238，不易分裂，在快中子，不易分裂，在快中子作用下可能分裂，但易俘获中子。作用下可能分裂，但易俘获中子。解决方法解决方法：p从天然铀中分离铀从天然铀中分离铀-235-235p使裂变产生的快中子迅速慢化使裂变产生的快中子迅速慢化核电站反应堆的分类 堆堆 型型 燃料燃料慢化剂慢化剂冷却剂冷却剂轻水轻水堆堆压水堆压水堆沸水堆沸水堆浓缩铀浓缩铀浓缩铀浓缩铀轻水轻水轻水轻水轻水轻水轻水轻水重水重水堆堆重水冷却型重水冷却型轻水冷却型轻水冷却型天然铀天然铀天然铀、浓天然铀、浓缩铀、钚缩铀、钚重水重水重水重水重水重水轻水轻水石墨石墨气冷气冷堆堆天然抽气冷天然抽气冷改进型气冷改进型气冷高温

37、气冷堆高温气冷堆天然铀天然铀浓缩铀浓缩铀浓缩铀、钍浓缩铀、钍石墨石墨石墨石墨石墨石墨二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳氦氦快中子增殖堆快中子增殖堆浓缩铀浓缩铀+钚钚无无钠钠n沸沸水水堆堆-利利用用沸沸腾腾水水作作为为慢慢化化剂剂，采采用用单单回回路路系系统统，使使汽汽轮轮机机等等设设备备有有受受放放射射性性污污染染的的可可能。能。n压压水水堆堆-用用有有压压力力的的水水作作为为慢慢化化剂剂和和冷冷却却剂剂，采采用用蒸蒸汽汽发发生生器器，形形成成两两个个独独立立的的循循环环系系统统，即即水水循循环环系系统统和和蒸蒸汽汽循循环环系系统统，可可防防止止蒸蒸汽汽受受放射性污染放射性污染核电厂的系统核电厂

38、的系统 n组成：核岛组成：核岛(在高温高压和放射性条件下工作的部在高温高压和放射性条件下工作的部分分)+)+常规岛（无放射性条件下工作的部分）常规岛（无放射性条件下工作的部分）+辅助系统辅助系统+控制系统控制系统+安全系统安全系统 n核岛的核蒸汽供应系统核岛的核蒸汽供应系统 n一回路系统一回路系统n化学和容积控制系统：化学和容积控制系统：n余热排出系统余热排出系统/停堆冷却系停堆冷却系统：停堆时导出余热统：停堆时导出余热n安全注射系统安全注射系统/紧急堆芯冷紧急堆芯冷却系统却系统n控制、保护和检测系统控制、保护和检测系统n常规岛系统 n二回路系统：n循环冷却水系统n电气系统及厂用电设备 核电站

39、运行特点n放射性废物不能无控制地排放至环境中。放射性废物不能无控制地排放至环境中。n必须保证反应堆有足够完好的冷源。必须保证反应堆有足够完好的冷源。n任何工况下任何工况下,必须保证核反应堆可控。必须保证核反应堆可控。n核电机组应带基荷运行。核电机组应带基荷运行。机组快速升降负荷机组快速升降负荷,可能产生堆芯局部热点可能产生堆芯局部热点,有造成堆芯烧有造成堆芯烧毁的潜在风险毁的潜在风险;若频繁进行负荷跟踪若频繁进行负荷跟踪,将产生大量的放射性废气、废液将产生大量的放射性废气、废液,对对环境产生潜在威胁；环境产生潜在威胁；核电厂建设费用高，运行费用小，连续运行的经济性好。核电厂建设费用高，运行费用

40、小，连续运行的经济性好。n需要定期停堆换料。需要定期停堆换料。核电站的特点核电站的特点n优点优点 运行安全稳定运行安全稳定 节省煤、石油和天然气节省煤、石油和天然气 节省燃料的运输费节省燃料的运输费 反应堆不需要空气助燃，可建在地下水下和高山顶上反应堆不需要空气助燃，可建在地下水下和高山顶上 对环境影响小，无温室效应对环境影响小，无温室效应 寿期长寿期长n缺点缺点 建设投资比火电厂和水电站大。建设投资比火电厂和水电站大。大亚湾核电站大亚湾核电站p秦山一期：秦山一期：3030万万kWkW，原型压水堆，原型压水堆，19851985年开工，年开工，19911991年并网年并网p秦山二期：秦山二期：2

41、 26060万万kWkW，压水堆，压水堆，19961996年开工，年开工，20022002年并网年并网p秦山三期：秦山三期：2 272.872.8万万kWkW，重水堆，重水堆，19981998年开工，年开工，20022002、20032003年并网（与加拿大合建）年并网（与加拿大合建）p大亚湾：大亚湾：2 298.498.4万万kWkW，压水堆，压水堆，9494年投入运行年投入运行p岭澳：岭澳：2 29999万万kWkW，压水堆，压水堆，20022002、20032003年投入运行，年投入运行，“九五九五”最大的能源项目最大的能源项目4、其他能源形式、其他能源形式l风力发电风力发电l太阳能发电

42、太阳能发电l生物质发电生物质发电l地热发电地热发电l海洋能发电海洋能发电l燃料电池发电燃料电池发电浙江江厦潮汐电站，装机3200千瓦西藏羊八井地热二分场青海天峻县生格乡7千瓦太阳能光伏电站浙江临海括苍山风电场33台600千瓦风电机组风力发电风力机升速齿轮箱发电机控制系统改变方向的驱动机构塔架风力发电机的容量为几十瓦到几兆瓦，100kW以上的风力发电机为同步发电机或异步发电机。能量转换过程：能量转换过程：空气动能空气动能 -旋转机械能旋转机械能 -电能电能1 1、风力发电的运行方式、风力发电的运行方式（1 1）独立运行）独立运行:经蓄电池储能，用于经蓄电池储能，用于5kW5kW以下的风力发电机以

43、下的风力发电机（2 2）并网运行）并网运行 风电场风电场 用于用于10kW10kW至至MWMW级的风力发电机级的风力发电机2 2、特点：、特点：（1 1）风能是可再生能源，清洁）风能是可再生能源，清洁（2 2）建设周期短，可分期投资，运行维护简单，占地少。）建设周期短，可分期投资，运行维护简单，占地少。（3 3）可用于解决边远地区的供电问题。）可用于解决边远地区的供电问题。（4 4）风能具有间歇性，需与蓄电池并联运行。）风能具有间歇性，需与蓄电池并联运行。（5 5）风力发电设备造价高，单机最大容量受限制）风力发电设备造价高，单机最大容量受限制研制方向：提高可靠性、降低成本。研制方向：提高可靠性

44、、降低成本。风力发电风力发电太阳能热水器太阳能发电分类分类太阳热发电：将太阳热能传递给介质，由介质热能转变为电能太阳热发电：将太阳热能传递给介质，由介质热能转变为电能太阳光发电：由太阳光直接转换为电能太阳光发电：由太阳光直接转换为电能世界上海拔最高、国内装机容量最大的太阳能发电工程西藏安世界上海拔最高、国内装机容量最大的太阳能发电工程西藏安多光伏电站多光伏电站太阳能发电生物质能发电包括垃圾焚烧、沼气发电、木煤气发电、薪柴发电和蔗渣发电包括垃圾焚烧、沼气发电、木煤气发电、薪柴发电和蔗渣发电等。等。生物质发电系统的组成：生物质发电系统的组成：（1 1）将生物质能转换成能源的装置：垃圾焚烧炉、沼气池

45、等。）将生物质能转换成能源的装置：垃圾焚烧炉、沼气池等。（2 2）与生物质配套的发动机：如蒸汽发动机、沼气发动机等。）与生物质配套的发动机：如蒸汽发动机、沼气发动机等。（3 3）发电机）发电机 发展：国外生物质发电发展迅速，美国生物质发电的总装机容发展：国外生物质发电发展迅速，美国生物质发电的总装机容量已达量已达10GW10GW以上，单机容量达以上，单机容量达10-25MW10-25MW。我国总装机容量。我国总装机容量3000KW3000KW。目前发电成本高。目前发电成本高。地热发电地热发电 地下水在地表深处被加热成蒸汽或热水即构成了地热资地下水在地表深处被加热成蒸汽或热水即构成了地热资源。热

46、水温度约在几十至几百度。源。热水温度约在几十至几百度。1 1通过减压扩容法将地下热水变为低压蒸汽，供汽轮机通过减压扩容法将地下热水变为低压蒸汽，供汽轮机做功。做功。2 2利用地下热水加热低沸点的特殊工质，使其变成气体利用地下热水加热低沸点的特殊工质，使其变成气体对汽轮机做功。对汽轮机做功。地球内部的热能极大，估计可开采的能量相当于几万亿地球内部的热能极大，估计可开采的能量相当于几万亿吨煤，开发地热资源的前景是非常广阔的。吨煤，开发地热资源的前景是非常广阔的。目前全世界地热发电站约有目前全世界地热发电站约有300300座，总装机容量接近座，总装机容量接近1104MW1104MW，分布在，分布在2

47、020多个国家，其中美国占多个国家，其中美国占40%40%。美国拥有。美国拥有世界上最大的盖塞斯地热发电站，装机容量达世界上最大的盖塞斯地热发电站，装机容量达2080MW2080MW。西藏羊八井地热电站是我国最大、运行最久的地热电站，装机容西藏羊八井地热电站是我国最大、运行最久的地热电站，装机容量已达到量已达到9 9台共台共2.5182.518万万,已累计发电已累计发电3030亿亿左右左右,通过通过110110线路送向拉萨线路送向拉萨羊八井地热电站羊八井地热电站海洋能发电海洋能发电 海水涨潮、落潮具有巨大的动能和势能。估计海水涨潮、落潮具有巨大的动能和势能。估计世界上这一能量的储备有世界上这一能量的储备有1010亿千瓦，我国也有亿千瓦，我国也有1.11.1亿千瓦。亿千瓦。技术比较成熟，在世界上已建成并运行各种规技术比较成熟，在世界上已建成并运行各种规模的潮汐电站。模的潮汐电站。潮汐电厂需要建造拦潮堤坝，因而要求一定的潮汐电厂需要建造拦潮堤坝，因而要求一定的地形条件、足够的潮汐差、较大的容水区。理想的地形条件、足够的潮汐差、较大的容水区。理想的建厂地点是海岸边或河口地区，可以拦蓄较大水量、建厂地点是海岸边或河口地区，可以拦蓄较大水量、少花费投资。少花费投资。