电力工业发展

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1、,电力工业科普讲座,主 讲：苏发高 （二00六年八月）,引 言,电力工业，是我国能源产业的重要组成部分，是国民经济的重要网络性基础产业,在我国 工业化、现代化进程中起着十分重要的作用， 被誉为国民经济的先行官和经济社会发展的晴 雨表。 持续、优质、稳定的电力供应，是我国由 工业化迈向现代化进程的重要保障。,同时，电力也是人类文明和社会进步的象征,与我们的生活息息相关。 生活，因为电力而绚丽,第一章 电力基础知识,什么是电？ 电力的特性 电流的三大效应 电力技术与电力工业发展简史 电网电压等级 输变电原理及高压输电方式 电力负荷分级及其供电要求,什么是电？,电是一种自然现象。18世纪时，西方国家

2、开始探索电的种种现象。 美国科学家富兰克林认为，电是一种没有重量的流体，存在于所有物体中。当物体得到比正常份量多的电就带了正电；若少于正常份量，就带了负电。所谓“放电”，就是正电流向负电的过程。 尽管这个理论并不完全正确，但是正电、负电两种名称被保留下来。1752年，他在一个风筝实验中，证明了空中的闪电与地面上的电是同一回事。 十八世纪，蒲力斯特里与库仑于1785年揭示出静态电荷间的作用力与距离成反平方的定律，奠定了静电的基本定律。 1800年，意大利的伏特制成了第一个电池。 1831年，英国的法拉第利用磁场效应的变化，展示感应电流的产生。 1897年，汤姆生揭示出了原子由带正电的原子核（质子

3、、中子）和核外带负电的电子组成，e=1.610-19C， 使物体带电的过程叫“起电”。 起电有三种方式：磨擦、接触、感应。 规定：用丝绸磨擦过的玻璃棒所带的电荷正电荷 用毛皮磨擦过的橡胶棒所带的电荷负电荷,电力特性,非物质性看不见、无重力，电力生产只涉能量 转换，不存在物质转变(或转移),暂态性变化快，不能大量贮存,连续性发、供、用电必须同时进行，必须随时 保持平衡,重要性与国民经济以及日常生活密切相关,网络性实现电力输送、使用，必须要有特定的 网络(电力网)支持，且需形成闭环回路,电流的三大效应,热 效 应 Q热=I2Rt焦耳定律 （kJ、J） 1J=0.24k 化学效应 导体溶液里有电流时

4、，溶液里发生化学变化的现象。电渡、电解、 电冶金等。 磁 效 应 电流感应磁场现象：导体中有电流时，导体周围就会产生感应磁场。(P1，P) 电磁力现象: F=BIL (P3) 电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场做切割磁感线运动时，导体中就 会产生电流。 e=BLV (P4) 互感现象：两个线圈放在一起，其中一线圈中的电流发生变化时，另一线圈就 会产生感应电动势 U1/U2=N1/N2 (P5),电力技术与电力工业发展简史,1831 年，法拉第发现电磁感应原理 1866 年，维西门子发明了励磁电机 1876 年，贝尔发明了电话 1879 年，爱迪生发明了电灯 1882 年，爱迪生建成世界上

5、第一座发电厂 1881 年，卢西恩高拉德和约翰吉布斯取得“供电交流系统”专利 1885 年，制成交流发电机和变压器 1886 年，建成第一个单相交流送电系统 1888 年, 制成交流感应式电动机 1891 年，德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机，建 成第一条三相交流送电线路,电力工业生产环节,发电包括火力发电、水力发电、核能和其他能源发电 输电包括交流输电和直流输电 变电低压 高压、直流 交流 配电电力由大电网分配到小电网、用户的过程 用电用电设备的安装、使用和用电负荷的控制，以及将这5 个环节所存在的设备连接起来的电力系统 此外，电力工业生产环节，还包括规划、勘测设计和施工等电力基本

6、建设，电力科学技术研究和电力机械设备制造,电网电压等级,低压网：1KV以下 中压网：110KV 高压网：35220KV 超高压网：330750KV 特高压网：1000KV以上,输变电原理及高压输电方式,输变电原理 电站(场、厂)升压(换流)高压电网 (换流)降压配压不同的用户 高压输电方式 交流输电 直流输电,电力负荷分级及其供电要求,定义： 连接在输变电网络上的用电设备称电力负 荷(或用电负荷)。 单位：MW、kW、W 分级： 一级 二级 三级 供电要求,负荷特性,不同用电负荷曲线图,电网负荷率：电网平均负荷与最大负荷之比。 负荷率=P均/Pmax100%,季节性日负荷特性曲线图,枯 期,汛

7、 期,第二章 电力生产,一、常规电力（能源） 水电 火电 核电 二、新型电力（能源） 风力发电 太阳能发电 地热发电 潮汐发电,一、常规电力（能源）,（一）水电 1、定义 把水能转换成电能的工厂，又称水力发电厂或水力发电站（包括抽水蓄能电站海洋能电站）。 2、结构 挡水建筑物 泄水建筑物 排沙设施 发电引水系统 发电系统 其他引水设施、过坝设施等组成。,昆明石龙坝电站 始建时间：始建于1908年 创 建 人：昆明商人王筱斋 站 址：昆明市郊的螳螂川 建站装机：2240 kW 总 装 机：6000 kW 供 电： 昆明市,中国最大水电站三峡电站,站址湖北宜昌 动工时间 1992后12月14日 总

8、投资 1179亿元 设计容量2670万千瓦 设计年发电量 847亿千瓦时 首台机组发电时间2003年7月4日 全部完工时间预计2011年前 送电区域华东、华中、川俞,三峡电站经济、社会效益,电能供应（如左图所示） 防洪 三峡工程建成后，可形成库容为393亿立方米的大水库，其中防洪库容为221.5亿立方米，用于调节洪峰、拦蓄洪水，可使长江荆江河段的防洪标准从目前的十年一遇提高到百年一遇。可有效消除江汉平原和洞庭湖区12.5万平方公范围内1500万人口、2300万亩农田,以及大中城市、工矿企业及交通要道的水患威胁。 航运 从根本上改善重庆至宜昌段通航条件，单向年通过能力将从目前的1000万吨增加到

9、5000万吨，运输成本可降低三分之一。,三峡电站经济、社会效益,环境 与火电相比，少燃烧5000万吨原煤，具有巨大的环境效益。每年可少排放1000万吨二氧化碳，100万吨二氧化硫，1万吨一氧化碳，37万吨氮氧化合物，以及大量的废水、废渣；可减轻因有害气体的排放而引起酸雨的危害。,云南 目前最大大朝山水电站，装机135万千瓦，是新世纪全国第一个建成投产发电的大型水电项目。 自2001年实现发电以来，大朝山水电站目前已累计发电近200亿度。特别是2003年6后，每年向广东输送电量占全省的35%以上。,水电介绍（续）,水电介绍（续）,大理 中国电力工业发展较早的地区之一。1945年12月,大理喜洲万

10、花溪水力发电厂(44kW)就已建成投产。 1958年，大理州建成第一个35千伏电压等级的“七五变电站”和第一条朝地田电站至七五变电站35千伏线路。,2005年止，全州已建电站163座,累计装机58.3万kW； 全年累计发电量20亿kW； 2005年，全州用电量 19.5 亿kW。,小湾电站大理周边最大水电站,设计装机 760万kW 总投资 277.32亿元 建设周期 2002年2010年 出力 185.4万kW,（二）火电 定义利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏量极其丰富的化石燃料发电称为火力发电。 按发电方式，它可分为汽轮机发电、燃气发电和既供电又供热的“热电联产”。汽轮机发电又称蒸汽发电，占

11、世界火力发电总装机的95以上。,火力发电厂工作原理图,秦 山 核 电 站,1kg的铀全部裂变所释放出的裂变能，大约相当于2500T煤或2000T的石油燃烧时所释放出的能量。 一座百万千瓦的火力发电站需要350万T标煤，而核能电站只需要30吨的低浓铀原料就可以。 CHINA 870万kW,30万kW 浙江海盐 85.394.4,（二）新型电力（能源） 1、风力发电 （1）定义将空气流动的动能转变为电能的生产方式 （2）机组结构：转子（回转叶片等）、升速装置、发电机、控制装置、调速系统以及支撑铁塔等。 （3）全球风电应用情况 2004年末，全球风电装机容量4762万千瓦，风电占0.5。世界风电装机

12、容量的73在欧洲，2004年末欧洲风力发电总计装机容量为3476万千瓦。其中德国、西班牙和丹麦三个国家风电机组的装机容量约占欧洲总量的84。,CHINA 风能资源丰富，可开 发利用风能2.5亿kW。内 蒙、宁夏、甘肃、新疆等 西北部省区，都是我国风 力资源富集的地区。 已建立了14 个风力 发电场。2003年底，我国 风电装机已达56.74万千 瓦。 我国最大的风电厂 贺兰山风力发电场，装机 108台，容量9.18万瓦。,建在戈壁滩上的 风 电 场,2、太阳能发电,太阳能光伏发电 太阳能光伏发电是利用太阳电池组将太阳能直接转换为电能。太阳电池由单晶硅或非晶硅薄膜制成。 将太阳电池排成方阵，其总

13、面积决定所需的功率。,太阳能热发电 太阳能热发电是利用聚光集热器把太阳能聚集起来，将水加热，使产生的蒸汽去驱动汽轮发电机组。 根据热电转换方式的不同，把太阳能电站分为集中型热电太阳能电站和分散型太阳能电站。,太 阳 能 电 厂,塔式太阳能热发电,太阳能光伏发电,3、地热发电,定义用地球内部所具备的热能资源发电的方式 分布：滇西腾冲、西藏 利用：西藏羊八井电站，装机容量2。5万千瓦，发电量占拉萨电网的40%,4、海洋能发电 海洋能是海流动能、海洋热能、潮汐能和波浪能等 的总称。海洋能用于发电有海流发电、海洋温差发电、 波浪发电和潮汐发电等几种方式。 潮汐发电把潮汐能转换成电能的水电站。 一般在海

14、湾或河口修筑堤坝建成水库，于涨潮时放海 水入库，利用库水位低于潮位的水位差发电；待潮位下降， 又利用库水位高于潮位的水位差和库内蓄存的水量发电。 法国朗斯(La Rance)潮汐电站,是世界已建成潮汐电 站中规模最大的水电站，其装机容量为24万kW。,第三章 电力输配,一、输、配电网 二、变电站 1、变压器 2、电压互感器和电流互感器 3、开关设备 4、隔离开关（刀闸） 5、防雷设备 三、送电线路 四、高压直流输电（HVDC） 五、大理州电网发展现状,（一）输、配电网,基本概念 1、输电从发电厂或发电中心向消费电能地区输 送大量电力的主干渠道或不同电网之间互送电力的联络渠 道； 2、配电消费电

15、能地区内将电力分配至用户的分 配手段，直接为用户服务。 ATT：输电和配电设施都包括变电站、线路等设备。 3、输电网所有输电设备连接起来组成输电网。 4、配电网从输电网到用户之间的配电设备组成 的网络，称为配电网。,（二）变电站 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力 的流向和调整电压的电力设施。 1、变压器起变换电压作用的设备 变压器是变电站的主要设备，分为双绕组变压器、三绕组变压 器和自耦变压器。 变压器按其作用，可分为升压变压器和降压变压器，前者用于 电力系统送端变电站，后者用于受端变电站。 关系： U1/U2=N1/N2 I1 / I2=N2/N1,2、电压互感器和电流互感器 它们的工作原理和变压器相似，都是将高电压（设备 和母线的运行电压）、大电流（即设备和母线的负荷或短 路电流），按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设 备的低电压和小电流。 3、开关设备 它包括断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器， 都是断开和合上电路的设备。 在我国，220kV 以上变电站使用较多的是空气断路器 和六氟化硫断路器。,4、隔离开关（刀闸） 其主要作用是在设备或线路检修时隔离电压，以保 证安全。它不能断开负荷电流和短路电流，应与断路器配 合使用。 在停电时，应先拉断路器，后