FDC第一章能源與發(fā)電90張LYD

發(fā)電廠、變電所電氣部分

劉耀丹

12/27/2023第一章能源和發(fā)電◆主要教學(xué)內(nèi)容本章主要論述能量、能源和電能的根本概念，主要講述火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠消費過程和消費特點?！艚虒W(xué)重點及難點 1、發(fā)電廠類型及電能的消費過程； 2、能量的轉(zhuǎn)換過程。12/27/2023第一節(jié)能源和電能一、物質(zhì)、能量和信息二、能源含義和能源分類三、能源資源四、電能五、發(fā)電廠主要內(nèi)容:12/27/2023一、物質(zhì)、能量和信息物質(zhì)、能量和信息是構(gòu)成客觀世界和三大根底。世界是由物質(zhì)構(gòu)成的，是客觀存在的；能量是物質(zhì)的屬性，是一切物質(zhì)運動的動力信息是客觀事物和客觀認識相結(jié)合的產(chǎn)物12/27/2023

目前，人類所認識的能量有如下六種方式：(1)機械能⑵熱能⑶化學(xué)能⑷輻射能⑸核能⑹電能12/27/2023二、能源含義和能源分類能源：是能量的來源或泉源.能源方式多樣，有如下四種分類方法:1、按獲得的方法分一次能源：自然界中現(xiàn)成存在，可直接取用。如煤、石油、水能、風(fēng)能、太陽能等二次能源：指由一次能源經(jīng)過加工而轉(zhuǎn)換成的另一種形狀的能源。常規(guī)能源：曾經(jīng)被人們廣泛利用的能源新能源：用新開展的技術(shù)開發(fā)，并采用先進的方法加以廣泛利用的能源。2、按被利用的程度分12/27/2023可再生能源：不斷再生并有規(guī)律地得到補充的能源3、按能否再生分非再生能源：隨人類的利用而越來越少，總有枯竭之時的能源。含能體能源：可以直接儲存的能源，如煤、石油等。4、按能源本身的性質(zhì)過程性能源：無法直接儲存的能源，如水能、風(fēng)能等。12/27/202312/27/2023三、能源資源1、煤炭【非再生能源】注：據(jù)有關(guān)專家泄漏，按如今的煤炭耗費速度計算，當前所預(yù)測煤炭資源大約還能維持100年左右。我國煤炭資源儲量較豐富，而且質(zhì)量優(yōu)良，分布面廣，種類也很齊全。主要分布在新疆、內(nèi)蒙古自治區(qū)、山西和陜西等省區(qū)。能源資源是指蘊藏于自然界中的各種能源“煤炭〞是工業(yè)的糧食，是傳統(tǒng)的能源，也是重要的燃料和化工原料。12/27/2023我國水能資源蘊藏量6.76億kW年發(fā)電量5.92×104億kW.h可開發(fā)量為3.78億kW居世界首位，主要集中在西南地域2、水能資源水能資源又稱水力資源，是指天然水流的位能和動能所蘊藏的可再生資源。12/27/2023〔1〕石油：地質(zhì)儲量68.1億噸。現(xiàn)代工業(yè)的“血液〞據(jù)有關(guān)專家泄漏，按如今的耗費速度計算，當前所預(yù)測石油資源大約還能維持50年左右。〔2〕天然氣：包括油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生氣等?？傎Y源量達38×104億m3，主要分布在中部和西部地域?！疚鳉鈻|送工程】〔3〕鈾：地球上的鈾儲量有限，已探明的僅500萬噸。我國的鈾儲量可供4000萬kW核電廠運轉(zhuǎn)30年。3、其它資源12/27/202312/27/202312/27/2023電能被視為與空氣和水一樣重要，假設(shè)沒有了電，現(xiàn)代文明社會將不復(fù)存在。 電能與其它方式的能源相比，具有如下特點： 1、便于大規(guī)模消費和遠間隔保送；2、可簡便地轉(zhuǎn)換成另一種方式的能量；3、用電容易控制，可實現(xiàn)自動化和遠動化操作；4、損耗小，效率高，經(jīng)濟效益好。5、無氣體和噪聲污染。四、電能12/27/2023風(fēng)力發(fā)電廠太陽能發(fā)電廠地熱發(fā)電廠潮汐發(fā)電廠是我國目前的兩大主力發(fā)電廠火力發(fā)電廠水力發(fā)電廠原子能發(fā)電廠〔又稱核電廠〕新能源發(fā)電廠五、發(fā)電廠發(fā)電廠是“消費電能〞的工廠，它將其它的一次能源轉(zhuǎn)換為電能。按輸入一次能源方式及轉(zhuǎn)換過程的不同，可將發(fā)電廠分為以下四類：12/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/2023

第二節(jié)火力發(fā)電廠(重點〕一、火電廠的分類二、火電廠的電能消費過程三、火電廠的特點主要內(nèi)容:火力發(fā)電廠簡稱火電廠，指用煤、石油和天然氣作為燃料的發(fā)電廠。熄滅系統(tǒng)汽水系統(tǒng)電氣系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換過程：12/27/2023一、火電廠的分類按燃料分燃煤發(fā)電廠燃油發(fā)電廠燃氣發(fā)電廠余熱發(fā)電廠按蒸汽壓力和溫度分：中低壓發(fā)電廠高壓發(fā)電廠超高壓發(fā)電廠亞臨界壓力發(fā)電廠超臨界壓力發(fā)電廠12/27/2023按原動機分：凝汽式汽輪機發(fā)電廠燃氣輪機發(fā)電廠內(nèi)燃機發(fā)電廠蒸汽-燃氣輪機發(fā)電廠按輸出能源分：凝汽式發(fā)電廠熱電廠按發(fā)電廠總裝機容量的多少分：小容量發(fā)電廠中容量發(fā)電廠大中容量發(fā)電廠大容量發(fā)電廠12/27/2023火電廠外景12/27/2023熱電廠外景12/27/2023三、火電廠的電能消費過程【以凝汽式火電廠為例】〔1〕熄滅系統(tǒng)：燃料的化學(xué)能在鍋爐中熄滅轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎魵??！?〕汽水系統(tǒng)：蒸汽進入汽輪機，激動汽輪機旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能?！?〕電氣系統(tǒng)：汽輪機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，把機械能變?yōu)殡娔堋Ｕ麄€消費過程可分為三個系統(tǒng)：12/27/202312/27/2023“十一五〞國家級規(guī)劃教材圖1-1凝汽式發(fā)電廠消費過程表示圖12/27/2023“十一五〞國家級規(guī)劃教材〔一〕熄滅系統(tǒng)熄滅系統(tǒng)由運煤、磨煤、熄滅、風(fēng)煙、灰渣等環(huán)節(jié)組成，其流程如下圖。12/27/20231、熄滅系統(tǒng)它由運煤、磨煤、熄滅、風(fēng)煙、灰渣等系統(tǒng)組成。12/27/2023(1)運煤系統(tǒng)：煤從煤場儲煤場(2)磨煤系統(tǒng)：煤經(jīng)過挑選從儲煤場原煤倉輸煤皮帶給煤機細粉旋風(fēng)分別器粗粉煤粉倉風(fēng)煤斗磨煤機粗粉分別器(3)熄滅系統(tǒng)：細粉從煤粉倉一次風(fēng)管爐膛可調(diào)給粉機排粉風(fēng)機(4)風(fēng)煙系統(tǒng)：冷風(fēng)送風(fēng)機空氣預(yù)熱器磨煤機爐膛過熱器省煤器空氣預(yù)熱器除塵器引風(fēng)機煙囪大氣(5)灰渣系統(tǒng)：細灰、爐渣沖灰溝灰場灰渣泵煤粉12/27/20232、汽水系統(tǒng)它包括給水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和補充給水系統(tǒng)三個子系統(tǒng)。12/27/2023“十一五〞國家級規(guī)劃教材圖1-3火電廠汽水系統(tǒng)流程表示圖12/27/2023(1)給水系統(tǒng)：乏汽凝汽機凝結(jié)水泵低壓加熱器除氧器給水泵高壓加熱器省煤器鍋爐(2)補充水系統(tǒng)：生水水處置除氧器(3)循環(huán)水系統(tǒng)：水從流水塔凝汽器3、電氣系統(tǒng)【見圖1-2所示】12/27/2023“十一五〞國家級規(guī)劃教材〔三〕電氣系統(tǒng)發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，包括發(fā)電機、勵磁安裝、廠用電系統(tǒng)和升壓變電站等，如下圖。圖1-4火電廠電氣系統(tǒng)流程表示圖12/27/2023〔1〕火電廠規(guī)劃靈敏，裝機容量的大小可按需求決議?！?〕火電廠的一次性建造投資少，僅為同容量水電廠的一半左右。〔3〕火電廠耗煤量大。〔4〕火電廠動力設(shè)備繁多，發(fā)電機組控制操作復(fù)雜，廠用電量和運轉(zhuǎn)人員都多于水廠，運轉(zhuǎn)費用高?！?〕機動性較差。大型發(fā)電機組由停機到開機并帶滿負荷需求幾小時到十幾小時乃至幾十小時，并附加耗用大量燃料?！?〕火電廠擔負急劇升降的負荷時，必需付出附加燃料耗費的代價?！?〕在電力系統(tǒng)中主要承當基荷。二、火電廠的特點12/27/2023(8)火電廠對空氣和環(huán)境的污染大。(9)需燃料及運輸費用，但不受自然條件影響(10)效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)(11)受鍋爐、汽輪機最小技術(shù)負荷限制，有功出力調(diào)整范圍較窄，增減速度慢，參數(shù)越高范圍越窄(高溫高壓30%，中溫中壓75%)12/27/202312/27/2023臨界壓力：225大氣壓，臨界溫度374℃效率：中溫中壓 24.5% 高溫高壓 30.5% 超高壓力 37.0% 超臨界壓力 40.0% 熱電廠 ＞50%結(jié)合循環(huán)機組投入退出，承當急劇負荷呼應(yīng)時間長，多耗能量，易損壞設(shè)備熱電廠抽汽供熱，效率高，但技術(shù)最小負荷取決于熱負荷，為強迫功率12/27/202312/27/2023

第三節(jié)水力發(fā)電廠一、水電廠的分類二、水電廠的特點三、抽水蓄能電廠主要內(nèi)容:水力發(fā)電廠：是利用水的動能和勢能作為動力的發(fā)電廠，其能量轉(zhuǎn)換過程：12/27/2023水力發(fā)電廠的發(fā)電容量：取決于水流的水位落差和水流的流量，即P=9.8ηQHP-水電廠的發(fā)電容量〔KW〕Q-經(jīng)過水輪機的水的流量〔m3/s〕H-作用于水電廠的水位落差，也稱水頭〔m〕η-水輪發(fā)電機組的效率，普通為0.80~0.85如：葛洲壩二江電廠#1、#2機水頭18.6米，最大27米，流量1130m3/sPN=170MW，UN=13.8KV，IN=8125A葛洲壩二江電廠#3~#7機水頭18.6米，最大27米，流量825m3/sPN=125MW，UN=13.8KV12/27/2023一、水電廠的分類1、按集中落差的方式分類1)堤壩式水電廠：在河床上建筑攔河壩，將水積存起來，抬高水位構(gòu)成發(fā)電水頭。根據(jù)廠房布置的位置，又分：①壩后式②河床式

12/27/2023壩后式水電站：發(fā)電機廠房建在壩后，全部水頭的壓力由壩體接受，水庫的水由壓力水管引入廠房，推進水輪發(fā)電機發(fā)電，如三峽水電站，廠房采用全封鎖式構(gòu)造。圖1-3壩后式水電站表示圖12/27/2023圖1-4河床式水電站表示圖河床式水電站：發(fā)電機廠房和擋水堤連成一體，廠房也起擋水作用。由于廠房建筑在河床中，故稱河床式，如葛洲壩水電站。12/27/2023圖1-5引水式水電站表示圖2)引水式水電站：建在山區(qū)水流湍急的河道上或河床坡度較陡的地段，由引水渠道提供水頭，普通不需求建筑堤壩，或只修低堰，適用于水頭比較高的情況。3)混合式水電廠：它兼有堤壩式和引水式兩種水電站的特點。12/27/20231)無調(diào)理水電廠：庫容很小，出力的變化，主要取決于天然來水流量，往往是枯水季節(jié)水量缺乏，出力很小，而洪水期流量很大，產(chǎn)生棄水。2)有調(diào)理水電廠：庫容較大，能按照發(fā)電用水要求對天然來水量進展調(diào)理。有調(diào)理水電廠又有日調(diào)理、月調(diào)理、季調(diào)理、年調(diào)理和多年調(diào)理水電廠之分2、按徑流調(diào)理的程度分類12/27/2023二、水電廠的特點1〕可綜合利用水能資源。2〕發(fā)電本錢低，效率高。3〕運轉(zhuǎn)靈敏，啟、停迅速。4〕水能可儲蓄和調(diào)理。5〕水力發(fā)電不污染環(huán)境。6〕水電廠建立投資大，工期較長。7〕水電廠的建立和消費都遭到河流的地形、水量及季節(jié)氣候條件限制，因此發(fā)電不平衡。8〕由于水庫的興建，淹沒土地，移民搬遷，給農(nóng)業(yè)消費帶來一些不利，還能夠在一定程度破壞自然界的生態(tài)平衡。12/27/2023三、抽水蓄能電廠1、任務(wù)原理：是一種特殊電站，水工建筑具有上庫與下庫，既有水輪發(fā)電機組，又有電動水泵機組，低谷負荷時蓄水【作為用戶】，頂峰負荷時發(fā)電【作為發(fā)電廠】，主要用于調(diào)峰。圖1-6抽水蓄能電站表示圖12/27/2023

2、在電力系統(tǒng)中的作用1〕調(diào)峰。2〕填谷。在低谷負荷時，可使火電機組不用降低出力〔或停機〕和堅持在熱效率較高的區(qū)間運轉(zhuǎn)，從而節(jié)省燃料，并提高電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。3〕備用。4〕調(diào)頻。5〕調(diào)相。

12/27/20233、抽水蓄能電廠的功能降低電力系統(tǒng)燃料耗費。提高火電設(shè)備利用率。可作為發(fā)電本錢低的峰荷電源。對環(huán)境沒有污染且可美化環(huán)境?？捎糜谛钅?。12/27/2023第四節(jié)核能發(fā)電廠核電廠發(fā)電的原理與火電廠類似，都要有一個熱源，將水加熱成蒸汽，進而推進汽輪機旋轉(zhuǎn)并帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動而發(fā)出電能。不同的是核電廠所用的熱源不是煤或石油，它的熱源是原子核的裂變能。核電是一種平安清潔的能源，利用它可以大大地節(jié)約煤和減少污染。一個1000MW的火電廠一天熄滅的煤是9600t，而相應(yīng)1000MW的核電廠，一天只需3.3kg的U235，同樣容量的電廠其用燃料量竟相差300萬倍。12/27/2023自核電站問世以來，在工業(yè)上成熟的發(fā)電堆主要有以下四種：輕水堆重水堆石墨氣冷堆快中子增殖反響堆目前世界上運用最多的是輕水堆核電廠輕水堆又分為：壓水堆核電站沸水堆核電站核電廠系統(tǒng)1、核島系統(tǒng)2、常規(guī)島系統(tǒng)12/27/2023核電廠發(fā)電可調(diào)容量大，退、投、增、減負荷耗費能量、時間，易損壞設(shè)備一次投資大，運轉(zhuǎn)費低，盡量利用承當根本負荷核電廠的特點：12/27/2023第五節(jié)新能源發(fā)電廠包括太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、地熱發(fā)電、潮汐發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電及渣滓電廠等。①太陽能熱發(fā)電：它是將吸收的太陽輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的安裝，其根本組成與常規(guī)火力電廠類似。②太陽能光發(fā)電：太陽能光發(fā)電不經(jīng)過熱過程而直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能，其中光伏電池是一種主要的太陽能光發(fā)電方式，也叫光伏發(fā)電。光伏發(fā)電：是把照射到太陽能電池上的光直接變換成電能的一種發(fā)電方式，它是目前太陽能發(fā)電研討的方向。1、太陽能發(fā)電12/27/2023太陽能發(fā)電——光伏發(fā)電12/27/2023將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電方式稱為風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)能屬于再生能源，又是一種過程性的能源，無法直接儲存，還具有隨機性，所以對風(fēng)能的運用技術(shù)上比較復(fù)雜。圖1-８是風(fēng)力發(fā)電安裝的表示圖。由此圖可以看出風(fēng)力發(fā)電機消費過程的簡單描畫。2、風(fēng)力發(fā)電圖1-8風(fēng)力發(fā)電安裝的表示圖1—風(fēng)力機2—升速齒輪箱3—發(fā)電機4—控制系統(tǒng)5—改動方向的驅(qū)動安裝6—底板7—塔架8—控制和維護安裝9—根底10—電纜線路11—配電安裝12/27/2023風(fēng)力發(fā)電廠12/27/2023地球本身是個大熱庫，地熱資源遍及世界各地。僅地表10公里以內(nèi)就有可供開采的熱能，地熱能的儲量很大，它的總量大約是煤炭的一億七千萬倍。但是，目前世界上實踐能利用的地熱資源很少，主要限于蒸汽田和熱水田，這兩者統(tǒng)稱為地熱田。地熱電站是清潔的能源。它的發(fā)電本錢比水電和火電都低，而且地熱發(fā)電后排出的熱水還可以供采暖、醫(yī)療、提取化學(xué)物質(zhì)等利用，所以目前地熱發(fā)電開展很快。3、地熱發(fā)電12/27/2023地熱發(fā)電廠12/27/20234、潮汐發(fā)電利用潮汐的落差推進水輪機而發(fā)電稱之為潮汐發(fā)電。即在海灣或河流入?？谔幹鸬虊?，漲潮時蓄水，高潮時封鎖。退潮時構(gòu)成足以使水輪機任務(wù)的落差時才開場放水，將蓄水放出，驅(qū)動水輪發(fā)電機發(fā)電。12/27/2023潮汐發(fā)電示意圖12/27/2023各發(fā)電廠間負荷的合理充分利用水力資源，防止棄水降低火電煤耗，發(fā)揚高產(chǎn)機組作用減少火電本錢，多燒劣質(zhì)煤、本地煤、少燒油思索發(fā)電本錢(燃料價錢、管理程度、機組效率等)，充分利用資源12/27/2023如以下圖〔a〕所示，綜合各類發(fā)電廠特點，豐水期各類發(fā)電廠承當負荷的順序大致陳列如下：A為水電廠的不可調(diào)功率；B為水電廠的可調(diào)功率；C為熱電廠；D為核電廠；E為高溫高壓凝氣式火電廠；F為中溫中壓凝氣式火電廠。12/27/2023如以下圖〔b〕所示，綜合各類發(fā)電廠特點，枯水期各類發(fā)電廠承當負荷的順序大致陳列如下：A為水電廠的不可調(diào)功率；B為水電廠的可調(diào)功率；C為熱電廠；D為核電廠；E為高溫高壓凝氣式火電廠；F為中溫中壓凝氣式火電廠。12/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/2023粵電集團下屬發(fā)電廠的情況廣東電力開展股份〔下稱公司〕于1992年9月8日經(jīng)廣東省人民政府粵府函[1992]20號文及廣東省企業(yè)股份制試點聯(lián)審小組、廣東省經(jīng)濟體制改革委員會粵股審[1992]54號文同意成立，公司主要運營范圍為建立、運營發(fā)電站、建立輸變電工程。12/27/2023粵電集團下屬發(fā)電廠的情況現(xiàn)時，粵電力投資運營了七間電廠，包括已投產(chǎn)發(fā)電的沙角A電廠、湛江發(fā)電廠、梅縣B電廠、江坑水電站、中心坑水電站、韶關(guān)電廠＃10機組和茂名熱電廠＃5機，正在建立中的和方案中的梅縣B電廠擴建工程、韶關(guān)＃11號機組、惠州LNG電廠、茂名熱電廠＃6機、汕尾電廠、前灣燃機電廠、貴州盤南電廠、湛江燃奧里油電廠等。12/27/202312/27/2023沙角A電廠由粵電力全資擁有。該廠總裝機容量為1200MW〔其中，一期容量為3×200MW的燃煤發(fā)電機組；二期容量為2×300MW的燃煤發(fā)電機組〕，是廣東省電網(wǎng)的主力電廠之一。沙角A電廠位于經(jīng)濟迅速開展的珠江三角洲地域，緊靠用電負荷中心，對于電量銷售非常有利；同時該廠地處珠江沿岸，燃煤運送便利。12/27/2023湛江發(fā)電廠由粵電力控股76%的湛江電力〔湛江電力〕運營，位于廣東省西部開展最為迅速的經(jīng)濟中心湛江市內(nèi)，該電廠發(fā)電機總裝機容量為1,200MW〔4×300MW燃煤發(fā)電機組〕，現(xiàn)已全部投產(chǎn)，成為粵電力的重要發(fā)電基地。湛江電力的另一協(xié)作同伴為國華能源擁有24%股權(quán)。12/27/2023梅縣B電廠由粵電力控股58%的廣東粵嘉電力〔粵嘉電力〕運營，位于廣東省東部的梅州市內(nèi)，是在梅縣發(fā)電廠根底上擴建的電廠。廠內(nèi)設(shè)有2×125MW燃煤機組，已于1997年正式投入商業(yè)運轉(zhuǎn)。粵嘉電力為一中外合資企業(yè)，外方股東為粵電投資，其他股東為梅州市電力開發(fā)公司、梅州市嘉誠電力，他們分別持有25%、7%和10%的股權(quán)。12/27/2023韶關(guān)發(fā)電廠#10機由廣東省韶關(guān)粵江發(fā)電運營，位于廣東省北部的韶關(guān)市，韶關(guān)#10機為一臺300MW的燃煤發(fā)電機組，于2001年3月投產(chǎn)。粵電力擁有該公司的65%權(quán)益。12/27/2023茂名熱電廠＃5機由廣東省茂名瑞能熱電運營，位于廣東省西部的茂名市，是一臺200MW的熱電聯(lián)產(chǎn)燃煤發(fā)電機組，已于2003年5月底投產(chǎn)。由粵電力、廣東粵電聯(lián)投資開發(fā)及茂名市電力開發(fā)總公司合資組建，三家分別占51%、29%及20%權(quán)益。惠州液化天然氣〔LNG〕電廠工程12/27/2023惠州液化天然氣〔LNG〕電廠工程惠州液化天然氣〔LNG〕電廠工程方案建立規(guī)模為3×350MW發(fā)電機組。粵電力擬參股32%投資籌建該工程。12/27/2023汕尾電廠汕尾電廠由紅海灣電力擔任建立運營，該電廠位于廣東省汕尾市，總建立規(guī)模8×600MW燃煤機組，一期工程4×600MW燃煤機組，首臺機組方案2006年12月投產(chǎn)。該公司由廣東省粵電集團公司、廣州開展實業(yè)控股集團