电气工程研究领域和关键技术

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1、电气工程研究领域与关键技术,1,电气工程研究领域及其关键技术,报告人：国老师,电气工程研究领域与关键技术,2,内 容:,电气工程专业简介 电气工程专业方向及其技术 电气技术发展前景 我院电气工程专业培养方案,电气工程研究领域与关键技术,3,电气工程学科(专业代码0806) （Electrical EngineeringThe branch of engineering science that studies the uses of electricity and the equipment for power generation and distribution and the contr

2、ol of machines and communication）. 它是工程科学的一个分支，主要研究电气系统的应用和发配电设备与机械的控制及通信。,一、电气工程专业简介,电气工程研究领域与关键技术,4,电气科学与工程学科分类 电磁学与电路理论； 电机电器学； 电力系统； 电工材料学； 高电压与绝缘； 电力电子学； 脉冲功率技术； 放电理论与放电等离子体； 超导电工学； 生物电磁学； 电磁兼容； 新能源与新发电技术。,一、电气工程专业简介,电气工程研究领域与关键技术,5,一、电气工程专业简介,电气工程研究领域与关键技术,6,一、电气工程专业简介,电气工程研究领域与关键技术,7,一、电气工程专业

3、简介,电气工程研究领域与关键技术,8,二、电气工程的专业领域简介,1.电力系统及其自动化 2.电机与电器 3.电力电子与电力传动 4.高电压与绝缘技术 5.电工理论新技术,电力系统及其自动化学科主要研究电力系统规划设计、特性分析、电网品质校正、运行管理、控制保护等理论和方法。,1. 电力系统及其自动化,电力系统及其自动化方向主要研究电力系统规划设计、特性分析、电网品质校正、运行管理、控制保护等理论和方法。 1）电力工业简介 2）电力系统构成 3）发电厂类型 4）电力网 5）电力应用 6）电力新技术,1. 电力系统及其自动化,11,电力工业主要生产环节,电力工业还包括以下环节：规划、勘测设计、施

4、工建设、运行调度、维护改造、安全监察、科研开发、设备制造、教育培训、法规标准、电力营销（电力市场）等等。,1. 电力系统及其自动化电力工业简介,电气工程研究领域与关键技术,12,电力系统的基本任务是安全、可靠、优质、经济地生产、输送与分配电能，满足国民经济和人民生活需要。 为了发挥电力系统的功能和作用，应满足以下基本要求： 满足用户需求； 安全可靠性要求； 经济性要求； 环保和生态要求。,1. 电力系统及其自动化电力工业简介,电气工程研究领域与关键技术,13,2、现代电力系统的特点 电力系统技术上的发展是以“大机组、大电网、高电压、高度自动化”为特征来描述； 数字化、网络化、信息化、智能化技术

5、日益提高电力系统的自动化水平； 洁净煤技术、水电开发、核电的发展越来越得到重视，新能源的开发利用，特别是可再生能源的开发利用也是现代电力技术的发展趋势； 建立健全的电力市场机制是提高效率、降低成本，促进电力资产的合理利用与发展的有效保证。,1. 电力系统及其自动化电力工业简介,电气工程研究领域与关键技术,14,3、电力资源与负荷 我国一次能源蕴藏量较为丰富，煤炭资源总蕴藏量为2.6亿万吨，列世界第2位；水力资源蕴藏量有6.76108kW，其中可供开发的就有3.7108kW，居世界首位；其他如石油、核料、风能、太阳能、地热等能源也较丰富。 中国资源的分布（西部为主）、中国能源的结构（水、煤为主）

6、、中国经济的发展格局（东部领先）决定了中国电网的发展格局：西电东送、南北互供、全国联网。,1. 电力系统及其自动化电力工业简介,电气工程研究领域与关键技术,15,总结： 目前基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代； 2010年年底，全国发电装机容量在9.5亿千瓦左右其中，水电2.1亿千瓦，火电7亿千瓦，核电1016万千瓦，并网风电3000万千瓦。,1. 电力系统及其自动化电力工业简介,电气工程研究领域与关键技术,16,4、电力系统构成 电力系统是由发电厂、输配电系统及负荷组成的统一整体，通常覆盖广阔的地域。,1. 电力系统及其自动化电力系统构成,电气工程研究领域与关

7、键技术,17,电力系统 和电力网,1. 电力系统及其自动化电力系统构成,电气工程研究领域与关键技术,18,电力系统 示意图,1. 电力系统及其自动化电力系统构成,电气工程研究领域与关键技术,19,一个具体的电力系统可以用以下基本参量来描述： 总装机容量：系统中所有发电机组额定有功功率的总和。 年发电量：系统中所有发电机组全年所发电能的总和。 额定频率：交流电力系统的额定频率 最高电压等级：系统中最高电压等级的电力线路的额定电压。,1. 电力系统及其自动化电力系统构成,电气工程研究领域与关键技术,20,发电厂类型,1. 电力系统及其自动化发电厂,电气工程研究领域与关键技术,21,火电机组现状 大

8、机组比重小 2000年100MW及以下机组的容量占火电机组容量31.7% 火电厂煤耗高 2003年供电煤耗率平均为380g/kWh，约比世界先进水平差50g/kWh 火电机组品种单一 火电机组中95%是常规的燃煤火电机组,1. 电力系统及其自动化发电厂之火电厂,22,制约因素 石油、天然气资源量不足 一次能源消费以煤炭为主，约占75%，煤电占总发电量的80%以上 环境问题 大气烟尘 温室效应 酸雨,1. 电力系统及其自动化发电厂之火电厂,23,水力发电厂是利用河流、水库的水位能来发电的电厂。按照取水方式的不同，分为径流式、坝后式、河床式、抽水蓄能电厂。,1. 电力系统及其自动化发电厂之水电厂,

9、电气工程研究领域与关键技术,24,三峡工程简介,三峡工程全称为长江三峡水利枢纽工程。整个工程包括一座混凝重力式大坝，泄水闸，一座堤后式水电站，一座永久性通航船闸和一架升船机。三峡工程建筑由大坝、水电站厂房和通航建筑物三大部分组成。大坝坝顶总长3035米，坝高185米，水电站左岸设14台，右岸12台，共装机26台，前排容量为70万千瓦的小轮发电机组，总装机容量为1820万千瓦时，年发电量847亿千瓦时。通航建筑物位于左岸，永久通航建筑物为双线五包连续级船闸及早线一级垂直升船机。,1. 电力系统及其自动化发电厂之水电厂,25,三峡工程简介（续）,举世瞩目的三峡工程，是迄今世界上最大的水利水电枢纽工

10、程，具有防洪、发电、航运、供水等综合效益，2006年已全面完成了大坝的施工建设。截至2009年8月底，三峡工程已累计完成投资约1514.68亿元。自2003年实现135米水位运行之后，三峡工程已累计发电3500多亿千瓦时，三峡船闸累计通过货运量已突破3亿吨，超过三峡蓄水前葛洲坝船闸运行22年的总和，初步实现了发电和航运效益。三峡工程历经17年的建设，已取得决定性的胜利，初步设计任务基本完成。随着175米试验性蓄水的顺利推进，三峡枢纽工程进入全面运行期，三峡工程建设已步入全面收尾阶段。,1. 电力系统及其自动化发电厂之水电厂,2010年10月26日，三峡水库水位涨至175米，首次达到工程设计的最

11、高蓄水位，标志着这一世界最大水利枢纽工程的各项功能都可达到设计要求。 三峡水电站装机总容量为1820万kW，年均发电量847亿kWh。三峡水电站若电价暂按0.180.21/（kWh)计算，每年售电收入可达181亿219亿元，,26,1. 电力系统及其自动化发电厂之水电厂,电气工程研究领域与关键技术,三峡工程简介（续）,27,1. 电力系统及其自动化发电厂之水电厂,28,1780吨的三峡左岸电站4号机组转子顺利吊装就位,1. 电力系统及其自动化发电厂之水电厂,29,1. 电力系统及其自动化发电厂之水电厂,30,1. 电力系统及其自动化发电厂之水电厂,31,原子能发电厂是用核燃料在反应堆中受控核裂

12、变转化为热能，将水变为蒸汽推动汽轮机带动发电机发电的电厂。,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,32,核能被视为高效、清洁的能源。1954年苏联建成世界第一座核电站,如今全世界有15%的电力依靠核能提供。核能被视为高效、清洁的能源。1954年苏联建成世界第一座核电站,如今全世界有15%的电力依靠核能提供。 1991年，中国自主设计建设的第一座核电站秦山核电站建成投产； 1994年建成大亚湾核电站； 1996年开始，中国自主设计建设了秦山二期核电站；与国外合作建设了岭澳核电站、秦山三期核电站和田湾核电站。 截至2004年7月，共有9台核电机组投入生产，总功率701万千瓦。,1. 电力系统及其

13、自动化发电厂之核电厂,电气工程研究领域与关键技术,2011年，在中国运行的6座核电站共11台机组，总核电容量有9百多万千瓦，仅占全国总发电量的2%。 2020年，中国将增建成多座核电站，当前已经从广东、浙江、山东、江苏、辽宁、福建、广西等沿海城市确定了13个优先选择的厂址，预计到时总投产核电容量达到4000万千瓦，核电年发电量达到2600亿千瓦小时，可占全国发电量的6%以上。,33,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,电气工程研究领域与关键技术,34,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,电气工程研究领域与关键技术,35,我国核电站分布情况,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,电气工

14、程研究领域与关键技术,36,广东大亚湾核电站,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,电气工程研究领域与关键技术,37,建设中的广东岭澳核电站,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,电气工程研究领域与关键技术,电气工程研究领域与关键技术,38,秦山核电站位于杭州湾畔，一期工程是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。1985年3月浇灌第一罐核岛底板混凝土，1991年12月首次并网发电，1994年4月设入商业运行，1995年7月通过国家验收。,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,电气工程研究领域与关键技术,电气工程研究领域与关键技术,39,中国自主设计建设的第

15、一座核电站秦山核电站,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,电气工程研究领域与关键技术,电气工程研究领域与关键技术,1957年10月10日,英格兰西北部的温德斯凯尔(现改名塞拉菲尔德)核电站的一座反应堆起火,释放出放射性云雾。核电站附近的农场产品被禁售一个月,数十人因遭受核辐射而罹患癌症死亡。 1979年3月28日,美国宾夕法尼亚州三里岛核电站制冷系统出现故障,致使核反应堆部分熔化,最终造成美国最严重的一次核泄漏事故,至少15万居民被迫撤离。,40,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,电气工程研究领域与关键技术,核电危机,1986年4月26日,乌克兰切尔诺贝利核电站4号反应堆发生爆炸,造

16、成30人当场死亡,8吨多强辐射物泄漏。此次核泄漏事故使电站周围6万多平方公里土地受到直接污染,320多万人受到核辐射侵害,造成人类和平利用核能史上最大一次灾难。 该事故被认为是历史上最严重的核电厂事故，也是国际核事件分级表中唯一的第七级事件。这次灾难所释放出的辐射线剂量是投在广岛的原子弹的400倍以上。,41,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,电气工程研究领域与关键技术,核电危机,1999年9月30日,日本茨城县东海村一家核燃料制造厂发生核物质泄漏事故,造成两名工人死亡,数十人遭到不同程度辐射,附近居民被疏散避难。 2004年8月9日,日本关西电力公司位于东京以西约350公里处的反应堆发生涡轮机房内蒸气泄漏事故,导致4人死亡、7人受伤。虽然日本官方称,在核电站周围的监测辐射仪器没有发现异常,但此次事故仍被认为是日本迄今伤亡最惨重的核电站事故。,42,1. 电力系统及其自动化发电厂之核电厂,电气工程研究领域与关键技术,核电危机,今年3月11日，日本本州