電力生產(chǎn)技術(shù)概論

電力生產(chǎn)技術(shù)概論

本課程的主要內(nèi)容第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)第二章火力發(fā)電第三章水力發(fā)電第四章核能能發(fā)電第五章新能源發(fā)電第六章變電站第七章電力線路第八章電力系統(tǒng)運(yùn)行和調(diào)度主要參考書(shū)1、電力生產(chǎn)概論，李光輝主編，中國(guó)電力出版社2、電力生產(chǎn)基本常識(shí)，孫嘉平主編，中國(guó)電力出版3、電力工程概論，韋綱等主編，中國(guó)電力出版社4、電力工程，陳志業(yè)編著，中國(guó)電力出版社；5、電力生產(chǎn)常識(shí)，胡仁堂，劉健生合編，水利電力出版社一、一次能源與電源構(gòu)成1、一次能源：

化石燃料（煤炭、石油、天然氣）、可再生能源（水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能等）以及核能。2、電源構(gòu)成火電廠：燃煤、石油、天然（凝汽式、熱電廠）

水電廠：堤壩式、河床式

核電廠：

新能源：太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮?、沼氣第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)二、什么是電力系統(tǒng)1、電力系統(tǒng)：發(fā)電設(shè)備、輸變電設(shè)備和用電設(shè)備以及二次設(shè)備組成的整體。第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)三、電力系統(tǒng)的基本參數(shù)（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)（MW·h），吉瓦·時(shí)（GW·h），太瓦·時(shí)（TW·h）計(jì)。例：到2015年底，全國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量4.8億千瓦，其中水電裝機(jī)3.0億千瓦，發(fā)電量10985億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的19.6%；風(fēng)電裝機(jī)1.29億千瓦，發(fā)電量1863億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的3.3%；光伏發(fā)電裝機(jī)4318萬(wàn)千瓦，發(fā)電量392億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的0.7%。第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)電力需求情況2016年電力需求是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的晴雨表和溫度計(jì)全社會(huì)用電量59198億千瓦，同比增長(zhǎng)5%；動(dòng)力持續(xù)轉(zhuǎn)換、消費(fèi)結(jié)構(gòu)繼續(xù)調(diào)整的特征。第一產(chǎn)業(yè)用電量1075億千瓦時(shí)，增5.3%第二產(chǎn)業(yè)用電量42108億千瓦時(shí)，增2.9%第三產(chǎn)業(yè)用電量7961億千瓦時(shí)，增11.2%城鄉(xiāng)居民用電量8054億千瓦時(shí)，增10.8%2016年用電量大省排序廣東、江蘇、山東、浙江合計(jì)占全國(guó)總用電量的34.35%各區(qū)域電力供需存在差異性：電力供應(yīng)能力總體富裕，其中：華東、華中、南方電網(wǎng)區(qū)域電網(wǎng)供需寬裕！東北、西北電網(wǎng)供應(yīng)能力過(guò)剩、華中電網(wǎng)供需平衡！第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)（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，以兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計(jì)。例：某電網(wǎng)2015年日最大用電負(fù)荷為13030兆瓦（元月5日），去年同期為13833兆瓦（12月17日），增長(zhǎng)率分別為-5.8%。第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)（4）最高電壓等級(jí)：系統(tǒng)中最高電壓等級(jí)電力線路的額定電壓，以千伏（kV）計(jì)。

我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)最高電壓等級(jí)：1000千伏（kV）

省網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)：最高電壓等級(jí)：500千伏（kV）、750千伏（kV）（5）我國(guó)電網(wǎng)的電壓等級(jí)（kV）：3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000

低壓：380V（線電壓）；電壓允許偏移±5%

（6）交流電的變化頻率：50Hz；頻率允許偏移±0.2Hz（7）電力生產(chǎn)特點(diǎn)①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(méi)有這種轉(zhuǎn)換，許多一次能源，如水能、核能和風(fēng)能等就不能直接而廣泛地加以利用。②電能可以方便地轉(zhuǎn)換成機(jī)械、熱能、光能等多種其它形式的能。③電能的生產(chǎn)、輸送、使用是在同一瞬時(shí)完成的，不能大規(guī)模存儲(chǔ)。因此電力生產(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)。第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)四、電力系統(tǒng)的發(fā)展

1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律后，在此基礎(chǔ)上很快出現(xiàn)了原始的直流發(fā)電機(jī)、低壓直流輸電線路（電壓100－400V）但由于是直流電，且電壓低，輸送功率小，輸電距離短。第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)

50年后，即1882年，出現(xiàn)了世界第一個(gè)電力系統(tǒng)，即用蒸氣機(jī)發(fā)出的電能通過(guò)1500－2000V的輸電線，將1.5KW的功率輸送到57km外，驅(qū)動(dòng)水泵。它包含了發(fā)電、輸電、用電設(shè)備。因此可以說(shuō)形成了一個(gè)最簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)。第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)由于直流電不能改變電壓，使功率遠(yuǎn)距離輸送受到限制。到1885年實(shí)現(xiàn)了單相交流輸電，并制造了變壓器。1891年又實(shí)現(xiàn)了三相交流電，克服了單相交流電在正負(fù)脈動(dòng)變化的不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)緊接著，汽輪機(jī)取代了以蒸汽機(jī)為原動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電廠之間出現(xiàn)了并列運(yùn)行，輸電電壓、輸送距離和輸送功率不斷增加，更大規(guī)模的電力系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。僅數(shù)十年，在一些國(guó)家甚至出現(xiàn)了全國(guó)或跨國(guó)的電力系統(tǒng)。使電力系統(tǒng)進(jìn)入現(xiàn)代電力系統(tǒng)時(shí)代。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）大容量和多能電源構(gòu)成

大容量：火電廠、水電廠、核電廠 多能電源：太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮?/p>

我國(guó)火電最大單機(jī)容量100萬(wàn)kW的超超臨界機(jī)組，在上海、山東、新疆等地已投產(chǎn)運(yùn)行；全年新增火電機(jī)組單機(jī)容量超過(guò)60萬(wàn)千瓦的合計(jì)容量占全部新增火電容量的60%以上。到2015年底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)1.29億千瓦，發(fā)電量1863億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的3.3%；光伏發(fā)電裝機(jī)4318萬(wàn)千瓦，發(fā)電量392億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的0.7%，其它可再生能源發(fā)電裝機(jī)1031萬(wàn)千瓦，發(fā)電量527億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的0.9%。第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)（2）大電網(wǎng)：我國(guó)電網(wǎng)的構(gòu)成第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)北通道：西北－華北－山東中通道：川渝－華中－華東南通道：云貴電力－華中－華東“南北互送”：東北－華北－華中－南方

從西藏的拉薩到青海的格爾木，±400kV青藏直流線路2011年底已投入運(yùn)行第一章電力系統(tǒng)與電力生產(chǎn)（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(cè)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）高電壓：輸電電壓已達(dá)到1000kV，輸送距離超過(guò)1000km，輸送功率超過(guò)5000MW。（5）高壓直流輸電：輸電電壓已達(dá)到±800kV，輸送距離超過(guò)1000km，輸送功率超過(guò)3000MW

火電廠集控室調(diào)度控制室五、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(guò)程：發(fā)電+變電+輸電+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、核能：核裂變物質(zhì)再生性能源：太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮芊窃偕阅茉矗赫託?、秸稈電力、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?/p>

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(wàn)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；我國(guó)最大的水電廠:中國(guó)三峽水電站，70*26萬(wàn)KW，重力壩，壩高175米；最大的抽水蓄能電站:中國(guó)的廣州抽水蓄能電站，裝機(jī)240萬(wàn)KW。我國(guó)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(zhǎng)江）、三峽（長(zhǎng)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(pán)江）、漫灣（瀾滄江）、劉家峽（黃河）、龍羊峽、李家峽、小浪底、龔咀（大渡河）三峽電站介紹26臺(tái)700MW的水輪發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)容量18200MW。三峽電站分為左岸和右岸電站，左、右岸電站又各分為兩個(gè)電廠。其中，左一電廠裝機(jī)8臺(tái)，出線5回；左二電廠裝機(jī)6臺(tái)，出線3回；右一、右二電廠裝機(jī)均為6臺(tái);出線分別為4回和3回。

（2）輸電（包括配電）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或直流輸電。采用高電壓等級(jí)，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）變電存在于電力生產(chǎn)的各主要環(huán)節(jié)中存在于電力生產(chǎn)的各主要環(huán)節(jié)中：發(fā)電機(jī)-〉升壓站-〉輸電網(wǎng)-〉降壓站-〉配電網(wǎng)改變電壓：變電站起到變換電壓，控制電流方向和電壓調(diào)節(jié)作用。分配電力：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，還有分配電力和保證電壓質(zhì)量的作用。（4）用電

根據(jù)用電負(fù)荷容量的大小，分別由配電網(wǎng)各電壓等級(jí)供電，典型負(fù)荷包括：電動(dòng)機(jī)、照明、整流等1954年我國(guó)自行設(shè)計(jì)的第一回220KV松（豐滿水電站）-東（虎石臺(tái)變電站）-李（李石寨變電站）建成投入運(yùn)行，全長(zhǎng)369.25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(zhǎng)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(zhǎng)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)。六、我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的重大事例

2009年1月6日1000kV晉東南-南陽(yáng)-荊門(mén)特高壓交流試驗(yàn)示范工程竣工投入運(yùn)行，采用8分裂導(dǎo)線，全長(zhǎng)645公里。2010年7月8日，向家壩--上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程竣工投產(chǎn)。

2011年世界最高海拔的電力“天路”—青?！鞑?50千伏/±400千伏交直流聯(lián)網(wǎng)線路投入運(yùn)行。東起西寧，西至拉薩，線路全長(zhǎng)1774公里。根據(jù)目前的電網(wǎng)規(guī)劃，2020年前后國(guó)家電網(wǎng)將基本建成特高壓骨干網(wǎng)架，國(guó)家電網(wǎng)跨區(qū)輸送容量將占全國(guó)裝機(jī)總?cè)萘康?5％以上。電力工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：1）電力工業(yè)的市場(chǎng)化體制改革2）更加廣泛地使用電力（兩個(gè)替代）3）大力發(fā)展可再生能源發(fā)電4）積極推廣電力需求側(cè)管理和相應(yīng)控制電力工業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)小結(jié)一、一次能源與電源構(gòu)成1、一次能源：化石燃料、可再生能源、核能2、電源構(gòu)成：火電廠、水電廠、核電廠、新能源二、什么是電力系統(tǒng)

發(fā)電設(shè)備、輸變電設(shè)備和用電設(shè)備以及二次設(shè)備組成的整體。小結(jié)三、電力系統(tǒng)的基本參數(shù)（1）總裝機(jī)容量（功率）：瞬時(shí)值，單位：千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）（2）年發(fā)電量（電量）：累計(jì)值，單位：千瓦·時(shí)（KW.·h）、兆瓦·時(shí)（MW·h）、吉瓦·時(shí)（GW·h）（3）最大負(fù)荷（功率）（4）最高電壓等級(jí)：

系統(tǒng)中最高電壓等級(jí)電力線路的額定電壓，以千伏（kV）計(jì)。我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)最高電壓等級(jí)：交流1000千伏（kV）、直流±