电力系统科普知识

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1、 电力系统科普知识电力系统科普知识 1 电力系统简介 power system 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 一 电力系统二 发电厂三 变输配电网四 新技术与发展 1 电力系统简介 power system 发电用电输电配电 变电 一 电力系统二 发电厂三 变输配电网四 新技术与发展 电力系统 是由发电 变电

2、输电 配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统 它的功能 是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能 再经输 变电系统及配电系统将电能供应 到各负荷中心 通过各种设备再转换成动力 热 光等不同形式的能量 为地区经济和人民生活 服务 2 电力系统的特点 作为国民经济发展规划的重要组成部分 电力系统具有以下特点 1 电力作为电气的本质 它的生产和消费必须同 时进行 生产 输配和使 用必须处于动态平衡之 中 3 电能以电磁波形式传 播 有极高的传输速度 所以电力系统的过渡 过程十分短暂 2 由于发电和用电同 时实现 使得电力系统 各个环节联系紧密相互 依赖 4 电能不易储藏 至 今未能完全解决经

3、济 的 高效率 大容量 的储能问题 一 电力系统二 发电厂三 变输配电网四 新技术与发展 n1831 年 法拉第发 现电磁感应原理 n1866 年 维 西门子 发明了励磁电机 n1876 年 贝尔发明 了电话 n1879 年 爱迪生发 明了电灯 n1882 年 爱迪生建 成世界上第一座发电 厂 3 世界电力系统发展简况 法拉第 西门子 贝尔 爱迪生 一 电力系统二 发电厂三 变输配电网四 新技术与发展 n中国电力工业诞生于1882年的上海 经 历了艰难曲折 发展缓慢的67年 n直到1949年以后大陆电力工业得到了快 速发展 n特别是改革开放之后 电力工业体制不 断改革 电力工业发展迅速 目前装

4、机总 量 发电量居世界第一 4 中国电力系统发展简况 年份装机容量 装机容量排 名 发电量发电量排名 1949年185万千瓦2143亿千瓦时25 1978年5712万千瓦8 2566亿千瓦 时 7 2013年 12 5亿万千 瓦 1 4 8万亿千 瓦时 1 一 电力系统二 发电厂三 变输配电网四 新技术与发展 5 电力系统构成 主体结构分三部分 电源 电力网络 负荷中心 电源 组成 各类发 电厂 发电站 功能 它将煤 水 太阳 能等一次能源转换成电能 电力 网络 组成 升压变电所 输电线路 负荷中心变电所 配电线路等 功能 将电源发出电能升压 到一定等级后输送负荷中心 变电所 再降压至一定等级

5、 后 经配电线路与用户相联 负荷 中心 组成 电能消费集中地 通常 为工业 人口和城市集聚地区 功能 消耗电能进行生产 生活等社会活动 一 电力系统二 发电厂三 变输配电网四 新技术与发展 1 发电厂概述 发电厂 power plant 又称发电站 是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能 二次能源 的工厂 现在的发电厂有多种发电途径 靠燃煤或石油驱动涡轮机发电的称热电厂 靠水力发电的称水电站 还有些靠太阳能 风力和潮 汐发电的小型电站 而以核燃料为能源的核电站已在世界许多国家发挥越来越大的作用 主要类型电站对比表 类型构成一次能源能量转换 锅炉 汽轮机 发电机燃料的化学能化学能 热能 机械能

6、电能 水库 水轮机 发电机水的动能和势能水能 机械能 电能 核反应堆 汽轮机 发电机核裂变产生的核能核能 热能 机械能 电能 核电 水电 火电 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 2 火力发电厂 火力发电厂多指燃煤电厂 中国70 电力都由燃煤电厂提供 首先让我们一起走入燃煤火力发电的奇妙世界 2 1 燃煤电厂主要设备简介 现代火电厂主要有锅炉 汽轮机 发电机三大核心设备 那在他们 之间发生了怎样的能量转换呢 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 2 火力发电厂 2 2 燃煤电厂能量转换过程 锅锅 炉 燃煤燃烧所发出的热量把 水加热 使水受热后变为 饱和过热水蒸

7、汽 热能化学能 汽 轮轮 机 过热蒸汽推动汽轮机 汽轮机带动发电机 热能机械能 发发 电电 机 发电机利用电磁感应原 理通过高速旋转 50转 分 产生电能 机械能电能 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 2 传统发电厂 2 3 燃煤电厂三大系统 包括输煤 制粉 锅炉与燃烧 风烟系统 灰渣系统等环节 1 燃烧系统 燃煤制备流程 煤从储煤场经输煤皮带送到锅炉房煤斗 进入磨煤 机制成煤粉 煤粉与空气预热器热风混合后喷入锅 炉炉膛燃烧 烟气流程 煤在炉内燃烧后产生的热烟气经过锅炉的各部受热 面传递热量后 流进除尘器及烟囱排入大气 通风流程 用送风机供给煤粉燃烧时所需要的空气 用引凤机

8、 吸出煤粉燃烧后的烟气并排入大气 排灰流程 炉底排出的灰渣以及除尘器下部排出的细灰用机械 或水利派往储灰场 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 2 传统发电厂 2 3 燃煤电厂三大系统 2 汽水系统由锅炉 汽轮机 凝汽器 除氧器 加热器等构成 汽水流程 水在锅炉内变成过热蒸汽 在汽轮机中不断膨胀 高速流动 推动汽轮机高 速旋转 最后排入凝汽器 中冷凝成水 再经升压 除氧 加热后送回锅炉 形成闭合的汽水循环 补给水流程 汽水循环中水有损 失 必须经常补充 补给水要经过化 学处理 水质合格 后送入汽水系统 在汽轮机排气的凝结 过程中 放出的大量 的潜热需有冷却水带 走 冷却水的吸

9、取 冷却即其设施构成冷 却水流程 冷却水流程 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 2 传统发电厂 2 3 燃煤电厂三大系统 3 电气系统 包括 汽轮发电机控制系统 厂用电控制系统 直接送出线路或升压变电站控制系 统 A B 向外供 电流程 厂用电 流程 发电机发出的电 能由变压器升压 后 经高压配电 装置和输电线路 送往用户 发电厂内的自用电 由厂用变压器降压 后 经厂用配电装 置现场内各种附机 及照明等供电 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 2 传统发电厂 2 4 上面讲解有些专业 如果把一座发电厂比做一个人 那三大系统都对应我们身体的那些部分呢 下面我

10、们来一起分 析 本体喻体 本体作 用 喻体作用 燃煤食物 燃烧提 供能量 人是铁 饭是 钢 一顿不吃饿 得慌 烟气 流程 食道 输送燃 煤的载 体 食物的必经之路 锅炉 炉膛 胃 燃煤燃 烧场所 食物消化转换 排灰 流程 排泄系 统 处理燃 烧后的 残渣 新陈代谢 燃烧系统就好比消化系统 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 2 传统发电厂 2 4 上面讲解有些专业 如果把一座发电厂比做一个人 那三大系统都对应我们身体的那些部分呢 下面我们来一起分 析 汽水系统就好比血液循环系统 本体 喻 体 本体作用喻体作用 给水 泵 心 脏 维持工质水循 环过程 维持身体血液循 环功能 补

11、给 水流 程 动 脉 给锅炉上水提 供工质 给身体提供氧量 凝结 水流 程 静 脉 回收做完工的 工质 回收供完能量后 的血液 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 2 传统发电厂 2 4 上面讲解有些专业 如果把一座发电厂比做一个人 那三大系统都对应我们身体的那些部分呢 下面我们来一起分 析 电气系统就好比身体的神经系统 本体喻体本体作用喻体作用 发电机大脑 高速旋转转 化为电能 高速运转思考 决策 厂用电 流程 内心思 维 为电厂内部 提供电能 思考内心的想 法 向外供 电流程 四肢行 为 为负荷中心 提供电能 通过意识完成 思维活动 汽机发 电机流 程 吃饭的 意识 向汽

12、机锅炉 索要能量 补充食物保持 大脑运转 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 2 传统发电厂 2 5 在环境保护日益重要的今天 我们关注下燃煤电厂重要环保装置 环保装置作用原理 脱硝装置降低烟气中的NOx浓度NH3 NOx 催化剂 N2 H2O 脱硫装置降低烟气中的SOx浓度CaCO3 H2O SOx 石膏 CO2 电除尘装置降低烟气中烟尘浓度利用电除尘中的高频电源吸附烟气中的灰尘 脱硝装置 脱硫装置 电除尘装置 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 2 传统发电厂 2 5 在环境保护日益重要的今天 我们关注下燃煤电厂重要环保装置 经过电厂的脱硫 脱硝 除 尘

13、等环保设备的处理 燃料 燃烧后产生的废气不再是黑 烟滚滚 已经满足 零排放 的环保指标要求 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 3 水力发电厂 水力是一种宝贵的自然资源 是取之不尽用之不竭的可再生能源 而且是洁净的能源 利用水能的最普遍的形式是 建设水电站 利用水流的流量和落差发电 或称为水力发电 世界各国都竟相优先开发水力发电 作为电力工业的 重要组成部分 水力发电厂主要构成 水电站由水工建筑物 厂房 水轮发电机组以及变电站和送电设备组成 水工建筑物厂房发电机组 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 3 水力发电厂 我国幅员辽阔 河川纵横 是世界上水力资源最

14、丰富的国家之一 水力资源的蕴藏量达6 8 亿kW 约占全世界的1 6 居世界第一位 中国最大的水电站 三峡电站创下了许多世界之最 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 4 核能发电厂 核能指原子核能 又称原子能 是原子结构发生变化时放出的能量 目前 从实用来讲 核能指的是一些重金属元 素铀 钚的原子核发生分裂反应 又称裂变 时所放出的巨大能量 核裂变反应 原子弹核反应堆 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 4 核能发电厂 核能发电就是利用受控核裂变反应所释放的热能 将水加热为蒸汽 用蒸汽冲动汽轮机 带动发电机发电 1954 年原苏联建成世界上第一座核电站 核电

15、发展比较领先的地区是那些缺乏煤 石油和天然气以及水力资源的 地区 如法国 比利时 韩国 日本等 我国自行设计制造的第一座核电站 秦山核电站和引进设备的大亚湾核电站已分别于1993 年和1994 年投入运行 结束了我国无核电的历史 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 4 核能发电厂 在我们享受核能给我们带来电力技术进步的同时 不要忘记我们周边国家曾发生过的核电事故 切尔诺贝利 福岛 相比于火力水力等电站形式 核电必须100 安全可靠 否则后果很严重 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 5 下面我们分析下火电 水电 核电的优缺点 布局灵活 装机容量的大小可按需要

16、决定 一次投资较小 建设周期较短 耗煤量大 发电成本高 动力设备繁多 控制操作复杂 运行费用高 启动时间长 几小时到十几小时 启停费用高 担负调峰 调频时 煤耗增加 事故增多 对空气和环境的污染大 优点 缺点 火电 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 5 下面我们分析下火电 水电 核电的优缺点 发电成本低 对环境没有污染 一次投资大 建设周期长 受水文气象影响 淹没土地 移民搬迁等 优点 缺点 水电 运行灵活方便 可防洪 灌溉 航运等 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 5 下面我们分析下火电 水电 核电的优缺点 可节省煤 石油和天然气消耗及运输费用 无需空气助燃 可建在地下 水下 山上 核电厂投资成本高 电力公司财务风险大 核电厂会产生放射性核废料 对生态造成伤害 兴建核电厂容易引发政治歧见纷争 优点 缺点 核电 不会产生加重地球温室效应的二氧化碳 三 变输配电网四 新技术与发展二 发电厂一 电力系统 6 新能源和可再生能源发电 新能源和可再生能源发电主要有 风力发电 地热发电 太阳能发电 海洋能发电 风力发电 地热发电太阳能发电海洋能发电 三 变