1電力生產(chǎn)概述

1、電力生產(chǎn)技術(shù)概論主講：毛 偉 牙哈水電隊(duì)課程性質(zhì)、目的和任務(wù) 該課程可使員工對電力生產(chǎn)、運(yùn)行和管理的各個(gè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)有系統(tǒng)的了解和認(rèn)識，可達(dá)到普及電力系統(tǒng)生產(chǎn)、運(yùn)行和管理知識的目的。本課程有助于學(xué)生今后從事與電力系統(tǒng)相關(guān)的生產(chǎn)和技術(shù)管理工作。本課程的主要內(nèi)容第一章 電力生產(chǎn)概述第二章 火力發(fā)電廠及基本生產(chǎn)過程 第三章 水力發(fā)電廠及基本生產(chǎn)過程第四章 原子能發(fā)電及其它發(fā)電形式 第五章 變電所與電力線路 第六章 電力系統(tǒng)的組成和概念 第七章 電力系統(tǒng)故障和繼電保護(hù) 第八章 電力系統(tǒng)運(yùn)行和調(diào)度 1、電力生產(chǎn)與電力工業(yè)（1）電力生產(chǎn)是把各種一次能源，包括化石燃料（煤炭、石油、天然氣）、可再生能源（水能

2、、風(fēng)能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能等）以及核能轉(zhuǎn)換成電能，并輸送和分配到用戶。（2）從事電力生產(chǎn)、傳輸和銷售的行業(yè)稱為電力工業(yè)，簡稱電業(yè)。電業(yè)是能源工業(yè)的重要組成部分，是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代社會(huì)必不可少的公用事業(yè)。（3）電力工業(yè)的根本任務(wù)是向各種電力用戶提供充足、可靠、合格、價(jià)格合理的電能和優(yōu)質(zhì)服務(wù)。第一章 電力生產(chǎn)概述 2、電力系統(tǒng)的基本參量和結(jié)線圖（1）總裝機(jī)容量：該系統(tǒng)中實(shí)際安裝發(fā)電機(jī)額定有功功率的總和，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計(jì)。（2）年發(fā)電量：該系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，以兆瓦時(shí)（MWh），吉瓦時(shí)（GWh），太瓦時(shí)（TWh）計(jì)。（3）

3、最大負(fù)荷：規(guī)定時(shí)間，如一天、一月或一年內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計(jì)。（4）最高電壓等級：該系統(tǒng)中最高電壓等級電力線路的額定電壓，以千伏（kV）計(jì)。（5）地理接線圖:主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的地理位置，電力線路的路徑，及它們相互間的聯(lián)結(jié)。優(yōu)點(diǎn)是可獲得系統(tǒng)的宏觀印象，缺點(diǎn)是難以表示各主要電機(jī)、電器間的聯(lián)系。（6）電氣接線圖:主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機(jī)、電器、線路之間的電氣接線。缺點(diǎn)是，難以反映各發(fā)電廠、變電所、電力線路的相對位置。 塔北電網(wǎng)主網(wǎng)地理接線圖發(fā)電廠35KV變電站110KV變電站110KV變電

4、站3、電力系統(tǒng)的形成和發(fā)展（1）電力工程的基石1831年法拉第電磁感應(yīng)定律 （2）電機(jī)的出現(xiàn)最早的發(fā)電機(jī)原型圓盤發(fā)電機(jī)。（3）電廠的出現(xiàn) 1875年，巴黎北火車站建造了世界第一座火電廠，直流的。（4）電力系統(tǒng)的出現(xiàn) 第一個(gè)完整電力系統(tǒng)(直流)由愛迪生在紐約城皮埃爾大街站建成，1882年9月投入運(yùn)行，由1臺蒸汽機(jī)拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)供給半徑約1.5km面積內(nèi)的59盞白熾燈，110V地下電纜。（5）三相交流高壓輸電線路 1891年第一條三相交流高壓輸電線路在德國運(yùn)行，1臺3OkVA發(fā)電機(jī)、1臺95/15200V升壓變、2臺13800/112V降壓變。（6）交直流之爭4、近代電力系統(tǒng)（1）電源構(gòu)成 火電廠

5、：燃煤、石油、天然氣水電廠核電廠其它：太陽能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮埽?）負(fù)荷構(gòu)成 電動(dòng)機(jī)、電燈電熱電爐、整流裝置等（3）運(yùn)行管理高度自動(dòng)化電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)配有數(shù)字化的測量、保護(hù)、控制裝置管理全系統(tǒng)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（能量管理系統(tǒng)），監(jiān)視控制電力系統(tǒng)（4）輸電電壓已超過1000kV，輸送距離超過1000km，輸送功率超過5000MW。（5）直流輸電用于解決同步電機(jī)并列的穩(wěn)定性，提高輸送能力。輸電電壓已達(dá)到800kV，輸送距離超過1000km，輸送功率超過3000MW 火電廠集控室調(diào)度控制室5、當(dāng)今電力工業(yè)的發(fā)展趨勢世界范圍內(nèi)電力工業(yè)正在進(jìn)行打破壟斷、引進(jìn)競爭為特征的電力體制改革 20世紀(jì)80年代

6、，電力行業(yè)天然壟斷的概念已在某種程度上部分消除，開始注入競爭性力量，電力市場化改革進(jìn)入醞釀啟動(dòng)階段。 90年代初英國進(jìn)行了電力民營化，實(shí)行發(fā)、輸、配電分離，在發(fā)電環(huán)節(jié)實(shí)行競爭，輸配電環(huán)節(jié)實(shí)行價(jià)格管制和統(tǒng)一經(jīng)營，售電市場逐步開放的電力體制改革。 到2003年歐盟范圍內(nèi)的電力市場開放程度平均達(dá)80%。日本于2003年6月對電力事業(yè)法進(jìn)行修訂，非洲也已有30多個(gè)國家開始了電力改革。電力技術(shù)的發(fā)展向高效率、環(huán)保型的方向邁進(jìn) 在發(fā)電用一次能源的構(gòu)成中，以煤為主的局面在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。為保持煤電的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，最為成熟的技術(shù)是超臨界大容量機(jī)組。為降低溫室氣體的排放，工業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍重視可再生能源

7、的發(fā)電應(yīng)用。近年來，西歐、美國等國已經(jīng)大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，此外太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源也加大了開發(fā)力度。 小型分散發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展 20世紀(jì)90年代以來，小型分散發(fā)電技術(shù)迅速發(fā)展。多種高效率的小型燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)和燃料電池，太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)也趨于實(shí)用，其中發(fā)展最快的是小型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。小型分散發(fā)電技術(shù)可極大地改善效率和減輕當(dāng)今電力系統(tǒng)對環(huán)境形成的負(fù)擔(dān)，還可減少和改善輸配電線路。電力安全引起越來越廣泛的關(guān)注 2003年可稱為“大停電年”，繼美加2003年8月14日發(fā)生大面積停電事故后，2003年夏西歐地區(qū)相繼發(fā)生若干大面積停電事故。2003年美加及西歐一系列嚴(yán)重停電事故引起了社會(huì)對該地區(qū)電力

8、市場開放的關(guān)注。停電給社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生活各方面帶來巨大負(fù)面影響，迫使各國政府開始慎重考慮電力安全及其相關(guān)問題。6、電力生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)發(fā)電廠升壓站輸電網(wǎng)降壓站配電網(wǎng)用戶電力生產(chǎn)過程：發(fā)電+ 輸電 + 配電 + 變電 + 用電（1） 發(fā)電能量轉(zhuǎn)換站一次能源常規(guī)能源新能源再生性能源：水能非再生性能源：煤、石油、天然氣、核裂變物質(zhì)再生性能源：太陽能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮芊窃偕阅茉矗汉司圩兾镔|(zhì)電力、焦炭、煤氣、汽油、煤油、柴油、重油、氫能、沼氣、酒精、蒸汽、熱水等二次能源發(fā)電廠分類火電廠：燃料的化學(xué)能 熱能 機(jī)械能 電能 水電廠：水的勢能 機(jī)械能 電能 核電廠：核能 熱能 機(jī)械能 電能其它類型：太陽能發(fā)電

9、風(fēng)力發(fā)電潮汐發(fā)電地?zé)岚l(fā)電燃料電池生物質(zhì)能發(fā)電等 發(fā)電廠之最（1998年底）世界最大的火電廠：俄羅斯的蘇爾古特二廠， 80*6萬KW，（天然氣）；最大的水電廠:巴西和巴拉圭合建的伊泰普水電站， 巴拉那河，支墩壩，壩高196米；在建的最大的水電廠: 中國三峽水電站，70*26萬KW， 重力壩，壩高175米；最大的抽水蓄能電站:中國的廣州抽水蓄能電站， 裝機(jī)240萬KW。 我國主要的大型水電廠 白山（松花江）、水口（閔江）、五強(qiáng)溪（沅水）、 葛洲壩（長江）、三峽（長江）、隔河巖（清江）、 廣州抽水蓄能（流溪河支流）、 鹽灘（紅水河）、 二灘（雅礱江）、天生橋（南盤江）、漫灣（瀾滄 江）、劉家峽（黃河

10、）、龍羊峽、李家峽、小浪底、 龔咀（大渡河）（2）輸電從發(fā)電廠或發(fā)電中心輸送到電力用戶或電力負(fù)荷中心采用三相交流輸電。采用高電壓等級，可輸送的距離越遠(yuǎn)，可輸送的容量越大。高壓輸電（220KV）超高壓輸電（330，500，750KV）特高壓輸電（1000KV及以上）（3）配電從輸電環(huán)節(jié)接受電能，并根據(jù)各類用戶的不同需求，將電能分配到各行各業(yè)的用戶，以最少的消耗向用戶提供連續(xù)可靠、質(zhì)量合格且價(jià)格合理的電能?？紤]用戶的重要性?？紤]用戶對電能質(zhì)量的要求（電壓、頻率和波形）?？煽康呐潆娋W(wǎng)絡(luò)。采用先進(jìn)的配電自動(dòng)化技術(shù)、電能質(zhì)量控制技術(shù)和現(xiàn)代電能計(jì)量技術(shù)。（4）變電存在于電力生產(chǎn)的各主要環(huán)節(jié)中發(fā)電：發(fā)電機(jī)-

11、升壓站-輸電網(wǎng)輸電：不同電壓的輸電網(wǎng)之間和輸電線路的交匯處，變電所起到變換電壓，控制電流方向和電壓調(diào)節(jié)作用。 輸電網(wǎng)-降壓站-配電網(wǎng)配電：電壓需經(jīng)多次變換才能降至電力用戶所采用的用電電壓，變電不僅起變換電壓作用，還起控制電力流向、分配電力和保證電壓質(zhì)量的作用。7、電力生產(chǎn)特點(diǎn)電力生產(chǎn)可以把各種一次能源轉(zhuǎn)換為便于輸送和分配的電能，沒有這種轉(zhuǎn)換，許多一次能源，如水能、核能和風(fēng)能等，甚至不能直接而廣泛地加以利用。電能可以方便地轉(zhuǎn)換成機(jī)械、熱能、光能和化學(xué)能等多種其它形式的能。電能是清潔能源，可以精確定時(shí)、定點(diǎn)、定量加以利用。電能的生產(chǎn)、輸送、分配直接到用戶使用是在同一瞬時(shí)完成的，不能大規(guī)模存儲。因此

12、電力生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)必須隨時(shí)保持平衡，并與電力的使用（用電）隨時(shí)保持平衡，形成一個(gè)完整的、高度協(xié)同動(dòng)作的電力系統(tǒng)。8、我國電力工業(yè)發(fā)展概況電源建設(shè)年份裝機(jī)(kW)年發(fā)電量(度)世界排名1949185萬43億2519796302萬2820億619881 .2億5451億519901 .4億6213億419952 .2億1萬億220003 .2億1. 3萬億220023 .5億1. 6萬億2我國電力工業(yè)發(fā)展歷史1879年，中國上海公共租界點(diǎn)亮第一盞電燈，隨后1882年英國商人在上海創(chuàng)辦了中國第一家公用電業(yè)公司上海電氣公司1882年上海創(chuàng)建第一個(gè)11.76kW發(fā)電廠。舊中國電力工業(yè)發(fā)展緩慢，到1949

13、年，全國發(fā)電裝機(jī)容量為185萬kW，年發(fā)電量為43億kWh，分別名列世界第25位和21位。建國后50多年中國電力工業(yè)迅速發(fā)展，持續(xù)以年均10%以上速度發(fā)展。1990年，全國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)13789萬kW，年發(fā)電量達(dá)6213億kWh，均列世界第4位。截止到2006年末，我國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到6.22億kW，位世界第2位。截止2006年底，全國220千伏及以上輸電線路回路長度達(dá)到28.15萬公里，220千伏及以上變電設(shè)備容量達(dá)到98131萬千伏安。除西北電網(wǎng)以330kV為主網(wǎng)架外，其他跨省電網(wǎng)和山東電網(wǎng)都已建成500kV主網(wǎng)架。香港、澳門電網(wǎng)分別以400kV和110kV和廣東電網(wǎng)從而和南方電網(wǎng)互聯(lián)；

14、華中和華東電網(wǎng)通過葛-上直流輸電工程已實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)；東北和華北、華北和華中電網(wǎng)通過交流500kV實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)；華中和南方電網(wǎng)通過三廣直流輸電工程實(shí)現(xiàn)互聯(lián)；西北和華中電網(wǎng)在2005年通過靈寶直流背靠背工程實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。目前全國聯(lián)網(wǎng)局面正在推進(jìn)中，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)除新疆、西藏、臺灣以外的全國聯(lián)網(wǎng)。可劃分為5個(gè)階段 20世紀(jì)50年代為城市電網(wǎng)的發(fā)展階段 60年代逐漸形成省網(wǎng) 7090年代為區(qū)域電網(wǎng)發(fā)展階段 90年代到21世紀(jì)前10年為大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)階段 21世紀(jì)二三十年代將形成全國統(tǒng)一電網(wǎng)電網(wǎng)建設(shè)1954年我國自行設(shè)計(jì)的第一回220KV 松（豐滿水電站）-東（虎石臺變電站）-李（李石寨變電站）建成投入運(yùn)行，全長3

15、69.25公里；1972年建成第一回330KV線路，經(jīng)甘肅泰安變電站到陜西關(guān)中湯峪變電站，全長524公里；1981年建成第一回500KV線路（平頂山-武漢）由河南姚孟電廠經(jīng)雙河向武漢送電，全長595公里；1989年建成第一回500KV直流輸電線路，由葛洲壩到上海，實(shí)現(xiàn)了華中電網(wǎng)與華東電網(wǎng)的互聯(lián)。我國主要電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃：以三峽（26*700MW）建設(shè)為中心，首先形成中部電網(wǎng)。三峽電站將向華東、廣東和華中送電。2010年左右將基本形成北、中、南三個(gè)跨區(qū)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，北部電網(wǎng)包括華北、東北、西北和山東電網(wǎng)；中部電網(wǎng)包括華中、華東、川渝和福建電網(wǎng)；南部電網(wǎng)包括廣東、廣西、云南、貴州、香港、澳門電網(wǎng)。20

16、102020年期間將形成覆蓋全國的統(tǒng)一聯(lián)合電網(wǎng)。廠網(wǎng)分開 打破壟斷 中國國家電力公司拆分重組成11家國家電網(wǎng)公司中國南方電網(wǎng)有限公司中國華能集團(tuán)公司中國大唐集團(tuán)公司中國華電集團(tuán)公司中國國電集團(tuán)公司中國電力投資集團(tuán)公司中國電力工程顧問集團(tuán)公司中國水電工程顧問集團(tuán)公司中國水利水電建設(shè)集團(tuán)公司中國葛洲壩集團(tuán)公司國家電力監(jiān)管委員會(huì)4家輔業(yè)公司5家發(fā)電公司2家電網(wǎng)公司我國的電力現(xiàn)狀大機(jī)組、大電廠：最大火電機(jī)組90萬KW，最大水電機(jī)組70萬KW，最大核電機(jī)組90萬KW。水電：三峽-總?cè)萘?820萬MW 大電力系統(tǒng)：目前我國大陸已形成七大跨省區(qū)域性電網(wǎng)：華東、華中、華北、東北、西北、西南、華南，此外還有山東、福建、云南等省網(wǎng)。三峽水電廠建成后將出現(xiàn)全國性的聯(lián)網(wǎng)。 高電壓：輸電網(wǎng)電壓等級主要是220KV、330KV（西北網(wǎng)）和500KV。500KV交流輸電線路和+-500KV直流輸電線路構(gòu)成骨干輸電網(wǎng)絡(luò)。 高度自動(dòng)化：20萬KW及以上大型機(jī)組采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；新建變電站一般裝有微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，有些實(shí)現(xiàn)無人值班；各級調(diào)度（國調(diào)、（網(wǎng)調(diào)）、省調(diào)、地調(diào)）實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化 ；10KV及以下電網(wǎng)正進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化 。 我國電力工業(yè)