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1、第一章 能源和发电,方鸽飞 电机工程楼308 2013.03,主要内容,能源和电能的基本概念 火力发电厂 水力发电厂 核能发电厂 变电所类型（补充）,电力系统概述,电力系统的构成 发电厂、变电所、输配电线路、用户 电力网 各种不同等级的电力线路和变配电所构成的网络 发电厂 将各种天然能源（化学能、水能、核能等）转化为电能 变电站 联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用,1.1 能源和电能,一.物质、能量和信息 能量形式 二.能源含义和能源分类 一次能源、二次能源 常规能源、新能源 可再生能源、非再生能源 含能体能源、过程性能源 清洁能源、非清洁能源 三.能源资源 煤炭、水、其他
2、 四.电能 特点 五.发电厂 火力发电厂 水力发电厂 核能发电厂 新能源发电 风力、地热、海洋能、太阳能、生物质能、磁流体,各类电厂,风力发电厂,地热发电,太阳能光发电,1.2 火力发电厂,利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的发电厂,固体（煤） 液体（石油） 气体（天然气）,化学能,热 能,机械能,电 能,燃 烧,发电机,蒸 汽,汽轮机,1.2.1 火电厂的分类,按原动机分 按燃料分 按蒸气压力和温度分 按输出能源分,火电厂的电能生产过程,燃料的化学能在锅炉中燃烧转变成热能，加热锅炉中的水使之变为蒸气，称为燃烧系统 锅炉产生的蒸气进入气轮机，冲动气轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水
3、系统 由气轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，机械能变为电能，称为电气系统。,蒸汽燃气联合循环机组,火电厂的特点,火电厂布局灵活，装机容量大小可按需要决定 火电厂的一次性建造投资少。建造工期短。发电设备年利用小时数较高。 火电厂耗煤量大，单位发电成本比水电厂高3-4倍 动力设备繁多，控制操作复杂,火电厂的特点（续）,大型机组停机到开机并带满负荷时间长，附加耗用大量燃料，此外担负急剧升降负荷时，还必须付出附加燃料消耗的代价 若担任调峰、调频、事故备用，则相应事故增多，强迫停运率增高，厂用电率增高。应尽可能担负较均匀负荷 对空气、环境污染大,1.3 水力发电厂,水的势能和动能转换为电能的发电厂 基
4、本生产过程：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变为机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换为电能。,水电厂的分类,坝式水电站 在河流上适当位置建筑拦河坝，形成水库，抬高上游的水位，使上、下游形成水位差，这种水电站称为坝式水电站。 引水式水电站 由引水系统将天然河道的落差集中进行发电的水电站。 混合式水电站,水电厂的特点,可综合利用水资源 发电成本低，效率高 运行灵活 可存储和调节 不污染环境 投资较大，工期较长 受水文条件制约 淹没土地，生态环境,抽水蓄能电厂,利用系统低谷负荷（或丰水期）时的富余电力抽水到上游水库存储；在高峰负荷（或枯水期）时，放水发
5、电的水电站。 填谷调峰电源 在以火电、核电为主的系统中，建设适当比例的抽水蓄能电站可以提高系统运行的经济性和可靠性。,抽水蓄能电厂在系统中的作用,调峰 填谷 备用 调频 调相 黑启动 蓄能,抽水蓄能电厂的效益,容量效益 节能效益 环保效益 动态效益 提高火电设备效益 对环境美化效益,核能发电厂,核能发电是将原子核裂变时产生的核能转变为电能。在核电厂中，反应堆和蒸汽发生器代替了火电厂的锅炉。核电的单机容量比火电厂大，一般为600900MW。,核能发电厂,核电厂中最多的是轻水堆核电厂（89） 压水堆核电厂(见书24页) 沸水堆核电厂(见书25页),核电厂运行,建设费用高，燃料费用便宜，带基荷运行,
6、变电所类型,变电所类型（续）,枢纽变电所 这类变电所位于电力系统的枢纽点，它连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压等级较高，如330500kV等。若枢纽变电所发生事故出现全所停电时，将导致系统解列，甚至出现全系统崩溃的灾难局面。 瓶窑变,变电所类型（续）,中间变电所 高压侧以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作用或使高压长距离输电线路分段的变电所，称为中间变电所。它一般汇集23个电源，电压等级多为220kV330kV，除供系统交换功率外，同时还降压供给所在地区用户用电。因此，这样的变电所主要起中间环节的作用，并由此而得名中间变电所有时又称穿越变电所。当全所停电时，将引起区域网络解
7、列，影响较大。 古荡变,变电所类型（续）,地区变电所 对地区用户供电，是一个地区或城市的主要变电所，电压一般为110220kV。全所停电时，仅使该地区停电。,变电所类型（续）,终端变电所 位于输电线路的终端，接近负荷点，高压例电压多为110kV或更低，一般经降压后直接向用户供电。这类变电所若全所停电，影影更小，只是用户受到损失。 求是变,小结,电力系统概念 发电厂分类、电能生产过程、特点 变电所类型,作业,P28 1-3; 1-4; 1-5; 1-6. 电厂虚拟游 http:/www.chems.msu.edu/classes/321/powerplant/ (Virtual Tour of the MSU Power Plant),变电所 http:/