发电厂电气部分第一章能源以及发电

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1、能源和发电第一章 第一节能源和电能 第二节火力发电厂 第三节水力发电厂 第四节核能发电厂 第五节新能源发电 内容提纲 第一节节 能源和电电能 第二节节 火力发电发电 厂 第三节节 水力发电发电 厂 第四节节 核能发电发电 厂 第五节节 新能源发电发电 目目 录录录录 一 物质 能量和信息 l物质 能量和信息是构成客观世界的三大基础 l能量是物质的属性 是一切物质运动的动力 l能量转换必然遵循能量守恒定律 l到目前为止 人类所认识的能量有如下形式 机械能 热能 化学能 辐射能 核能 电能 能源和电能 二 能源含义和能源分类二 能源含义和能源分类 能源 是能量的来源或源泉 即指人类取得能量的来源

2、能源形式多样 有如下四种分类方法 1 按获获得的方法分 一次能源 自然界中现成存在 可直接取 用 如煤 石油 水能 风能 太阳能等 二次能源 指由一次能源经过加工而转 换成的另一种形态的能源 常规能源 已经被人们广泛利用的能源 新能源 用新发展的技术开发 并采 用先进的方法加以广泛利用 的能源 2 按被利用的程度分 能源和电能 可再生能源 不断再生并有规规律地得到 补补充的能源 3 按能否再生分 非再生能源非再生能源 随人类类的利用而越来越少 总总有枯竭之时时的能源 含能体能源含能体能源 可以 可以直接储储存的能源 如煤 石油 天然气等 4 按能源本身的 性质质 过过过过程性能源程性能源 无法

3、直接储储存的能源 如 水能 风风能 电电能等 能源和电能 三 能源资资源 铀铀 1 2 3 4 5 能源资源是指蕴藏于 自然界中的各种能源 煤炭 水能资源 石油 天然气 能源和电能 1 煤炭 非再生能源 注 据有关专家透露 按现在的煤炭消耗速度计注 据有关专家透露 按现在的煤炭消耗速度计 算 当前所预测煤炭资源大约还能维持算 当前所预测煤炭资源大约还能维持100100年左右年左右 我国煤炭资源储量较丰富 而且质量优良 分布面广 品种也很齐全 主要分布在新疆 内蒙古自治区 山 西和陕西等省区 煤炭 是工业的粮食 是传统的能源 也是重要的燃 料和化工原料 能源和电能 我国水能我国水能资资资资源源蕴

4、蕴蕴蕴藏量藏量6 766 76亿亿亿亿kWkW 年年发电发电发电发电 量量5 92 105 92 10 4 4 亿亿亿亿kW hkW h 可开可开发发发发量量为为为为3 783 78亿亿亿亿kWkW 居世界首位 主要集中在居世界首位 主要集中在西南地区西南地区 2 2 水能资源 水能资源 水能资源又称水力资源 是指天然水 流的位能和动能所蕴藏的可再生资源 能源和电能 1 1 石油石油 地质储量 地质储量68 168 1亿吨 现代工业的亿吨 现代工业的 血液血液 据有关专家透露 按现在的消耗速度计算 当前所据有关专家透露 按现在的消耗速度计算 当前所 预测石油资源大约还能维持预测石油资源大约还能

5、维持5050年左右 年左右 2 2 天然气天然气 包括油田气 包括油田气 伴生气伴生气 和气田气和气田气 非伴生气非伴生气 我国天然气远景资源量达我国天然气远景资源量达47 1447 14万亿万亿m m 3 3 主要分布在 主要分布在 中部和西部地区 中部和西部地区 西气东输工程西气东输工程 塔里木盆地塔里木盆地 上海上海 3 3 铀铀 地球上的铀储量有限 已探明的仅 地球上的铀储量有限 已探明的仅500500万吨 我万吨 我 国的铀储量可供国的铀储量可供40004000万万kWkW核电厂运行核电厂运行3030年 年 3 3 其它资源 其它资源 能源和电能 四 电电能 电电能在使用时时没有 污

6、污染 噪声小 1 2 3 4 5 电电能与其他形式的 能源相比 其特点有 电电能可以大规规模 生产产和远远距离输输送 电电能方便转换转换 和易于控制 电电能输输送 的损损耗小 电电能效率高 现现代文明中 电电被视为视为 与空气和水一样样重要 能源和电能 五 发电厂 水电电厂 1 堤坝式 水电厂 2 引水式 水电厂 3 抽水蓄 能电厂 核电电厂 1 压水堆 核电厂 2 沸水堆 核电厂 将各种一次能源转变转变 成电电能的工厂 称为发电为发电 厂 新能源 电电厂 风电场风电场 太阳能光伏电电 站 潮汐发电发电 厂 地热发电热发电 厂 生物质发电厂 火电电厂 1 燃煤火电 厂 2 燃油火电 厂 3 燃

7、气火电 厂 LNG电厂 能源和电能 第一节节 能源和电电能 第二节节 火力发电发电 厂 第三节节 水力发电发电 厂 第四节节 核能发电发电 厂 第五节节 新能源发电发电 目目 录录录录 火力发电厂火力发电厂 火力发电发电 厂简简称火电电厂 指用煤 石油和 天然气作为为燃料的发电发电 厂 燃燃烧烧烧烧系系 统统统统 汽水系汽水系统统统统 电电电电气系气系 统统统统 能量转换过程 火力发电厂 火电厂的分类 按燃料分 燃煤发电厂 燃油发电厂 燃气发电厂 余热发电厂 按蒸汽压力 和温度分 中低压发电厂 高压发电厂 超高压发电厂 亚临界压力发电厂 超临界压力发电厂 超超临界压力发电厂 火力发电厂 按原动

8、机分 凝汽式汽轮机发电厂 燃气轮机发电厂 内燃机发电厂 蒸汽 燃气轮机发电厂 按输出能源分 凝汽式发电厂 热电厂 火力发电厂 火电厂外景 火力发电厂 火力发电厂 凝汽式火电厂生产过程示意图 火力发电厂 三 火三 火电电电电厂的厂的电电电电能生能生产过产过产过产过 程程 以凝汽式火以凝汽式火电电电电厂厂为为为为例例 1 燃烧烧系统统 燃料的化学能在锅锅炉中燃烧转变为热烧转变为热 能 加热锅热锅 炉中的水使之变为变为 蒸气 2 汽水系统统 蒸汽进进入汽轮轮机 冲动动汽轮轮机旋转转 将热热 能转变为转变为 机械能 3 电电气系统统 汽轮轮机带动发电带动发电 机转动转动 在发电发电 机定子 绕组绕组

9、中感应应出电动势电动势 把机械能变为电变为电 能 整个生产过产过 程可分为为三个系统统 火力发电厂 1 燃烧系统 它由运煤 磨煤 它由运煤 磨煤 燃燃烧烧烧烧 风风风风烟 灰渣等系烟 灰渣等系 统组统组统组统组 成 成 火力发电厂 2 2 汽水系 汽水系 统统统统 它包括它包括给给给给水系水系 统统统统 循 循环环环环水系水系 统统统统和和补补补补充充给给给给水水 系系统统统统三个子系三个子系 统统统统 3 3 电电电电气系气系统统统统 火力发电厂 一次性建造投资少 建造工期短2 布局选址灵活 3 1 动力设备繁多 发电机组控制操作复杂 运行费用高 4 耗煤量大 生产成本高 3 3 由停机到开

10、机并带满负荷需要时间长 耗用大量燃料 3 5 火电厂的特点 担负调峰 调频或事故备用时事故增多 强迫停运率高 厂用电率高 3 6 排放物对环境的污染大 3 7 火力发电厂 第一节节 能源和电电能 第二节节 火力发电发电 厂 第三节节 水力发电发电 厂 第四节节 核能发电发电 厂 第五节节 新能源发电发电 目目 录录录录 水力发电厂 l水电厂是把水的势能和动能转换成电能的工厂 水能 机械能 电能 水库 集中大量的水和造成大的水位落差 水轮机 水的压力或流速冲动水轮机旋转 发电机 水轮机旋转带动发电机转子旋转 在发 电机定子绕组中感应出电动势 水力发电厂 一 水一 水电电电电厂的分厂的分类类类类

11、1 1 按集中落差的方式分 按集中落差的方式分类类类类 1 堤坝式水电厂 在河床上修建拦河坝 形成水库 将水积蓄起 来 抬高上游水位形成发电水头 根据厂房布置的位置 又分 坝后式 河床式 水力发电厂 坝后式水电站 厂房建在坝后 全部水头的压力由坝体厂房建在坝后 全部水头的压力由坝体 承受 水库的水由压力水管引入厂房 推动水轮发电机组发电承受 水库的水由压力水管引入厂房 推动水轮发电机组发电 如三峡水如三峡水电电电电站 厂房采用全封站 厂房采用全封闭闭闭闭式式结结结结构构 图1 3 坝后式水电站示意图 水力发电厂 图1 4 河床式水电站示意图 河床式水电站 厂房代替一部分坝体 厂房也厂房代替一部

12、分坝体 厂房也 起挡水作用起挡水作用 直接承受上游水的压力 由于厂房修建直接承受上游水的压力 由于厂房修建 在河床中 故称河床式 在河床中 故称河床式 如葛洲如葛洲坝坝坝坝水水电电电电站站 水力发电厂 新安江水电站 乌江渡口水电站 三门峡水电站 图1 5 引水式水电站示意图 2 引水式水电站 建在山区水流湍急的河道上或河 床坡度较陡的地段 由引水渠道提供水头 一般不需要修 建堤坝 或只修低堰 适用于水头比较高的情况 3 混合式水电厂 它兼有堤坝式和引水式两种水电站的特点 水力发电厂 1 1 无无调节调节调节调节 水水电电电电厂厂 库容很小 出力的变化 主要 取决于天然来水流量 往往是枯水季节水

13、量不足 出 力很小 而洪水期流量很大 产生弃水 2 2 有有调节调节调节调节 水水电电 电电厂厂 库容较大 能按照发电用水 要求对天然来水量进行调节 有调节水电厂又有日调节 月调节 季调节 年 调节和多年调节水电厂之分 2 2 按径流调节的程度分类 按径流调节的程度分类 水力发电厂 三峡工程鸟瞰图 水力发电厂 发电成本低 效率高2 可综合利用水资源 发电 防洪 灌溉 航运 供水 3 1 水能可储蓄和调节4 运行灵活 机组启动快 承担调峰 调频和事故备备用 3 3 水力发电不污染环境 3 5 水电厂的特点 水力发电厂 由于水库兴建 淹没土地 移民搬迁 影响农业生产和生态 8 水电厂的特点 3 6

14、 建设投资大 工期较长 3 7 发电量受到水文气象条件的制约 发电不平衡 水力发电厂 3 抽水蓄能电厂 利用电力系统低谷负荷时的剩余电力抽水到高处蓄 存 在高峰负荷时放水发电的水电站 发电 上水库 水轮机 发电机 电网 下水库 抽水蓄能 上水库 水泵 电动机 电网 下水库 水力发电厂 图1 9 抽水蓄能电站示意图 四度电电抽水 只能发发出三度电电 水力发电厂 2 2 抽水蓄能 抽水蓄能电电电电厂在厂在电电电电力系力系统统统统中的作用中的作用 1 调峰 白天承担峰荷中的尖峰部分 2 填谷 在夜间或周末负荷低谷时 可使火电机组不必降低 出力 或停机 和保持在热效率较高的区间运行 提 高火电发电效率

15、 减少火电启停损失 从而节省燃料 3 事故备用 从停机启动至带满负荷只需1 2min 4 调频 负荷短时平衡困难一般由蓄能机组承担 5 调相 调压 同步发电机 距离负荷较近 6 黑启动 220V蓄电池组直流电源起励 7 蓄能 水力发电厂 广州蓄能水电站 我国抽水蓄能电站发展概况 n我国抽水蓄能电电站的研发发始于20世纪纪60年代后期 并先后于 1968和1973年建成岗岗南和密云两座小型混合式抽水蓄能电电 站 装机容量分别为别为 11和22MW n20世纪纪80年代开始 随着我国经济经济 社会的快速发发展 负负荷需求 快速增长长 电电网规规模也不断增加 电电网调调峰容量缺乏 修建抽水 蓄能电电

16、站以解决调调峰问题问题 逐渐渐成为为共识识 抽水蓄能电电站在我 国迎来了建设设高潮 很多地区电电网都建设设了抽水蓄能电电站 n我国已建成投产的 主要抽水蓄能电站 如右表 电网省份电站名称投产容量 MW 东北吉林白山2 150 华北山东泰安4 250 北京密云2 11 河北岗南1 11 河北潘家口3 90 北京十三陵4 200 河北张河湾4 250 华东浙江天荒坪6 300 浙江溪口2 40 江苏沙河2 50 安徽琅琊山4 150 浙江桐柏4 300 安徽响洪甸2 40 华中湖北天堂2 35 四川寸塘口2 10 河南回龙2 60 南方广东东广蓄8 300 广东东惠州8 300 西藏西藏羊卓雍湖4 22 5 n目前 我国在建 或拟建的主要抽 水蓄能电站如右 表 可以看到 全国各大区域电电 网的负负荷中心都 在大力发发展建设设 抽水蓄能电电站 电网省份电站名称投产容量 MW 东北辽宁蒲石河4 300 华北山西西龙池4 300 河北丰宁12 300 山东文登6 300 华东安徽佛磨2 80 浙江溪口2 200 浙江天荒坪二期8 300 浙江仙居4 300 江苏宜兴4 250 江苏句容4 300