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1、,North China Electric Power University,电力工程系,Department of Electrical Engineering,电力系统分析基础 Power System Analysis Basis （一）,任 建 文,课程内容简介,一.教师自我介绍,二.课程介绍 给出一个课程及电力系统全貌,三. 讲课方式,四.参考书,课程介绍,1.电力专业类专业课程介绍 -传统上的课程划分，为选课提供参考,电力系统稳态分析正常的、相对静止的 运行状态,电力系统暂态分析从一种运行状态向另一种运行状态的过渡过程,课程介绍,电力系统稳态分析,电力系统的基本知识和等值网络,电力
2、系统正常运行状况的分析和计算,电力系统有功功率频率、无功功率电压的控制与调整,课程介绍,电力系统暂态分析,波过程操作或雷击产生的过电压(过程最短) 高压课程 主讲,电磁暂态过程与短路及励磁有关(过程较长),机电暂态过程与动力系统有关(过程最长),涉及电压、电流电力系统故障分析 主讲,涉及功率、功角导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行,短路计算,对称分量法及序网概念,不对称故障的分析与计算,静稳,暂稳,课程介绍,发电厂电气部分,电气主接线卖电的网络,电器的原理与选择卖电的工具,控制与信号二次系统,配电装置电器的组合及布置,高压断路器运行,同步发电机的运行,变压器的运行,课程介绍,电力系统继电保护原
3、理,电流保护,距离保护,高频保护,自动重合闸,变压器保护,发电机保护,母线保护,课程介绍,2.电力工程 非电力类专业选修课程，了解电力系统的入门课程，深度不够、面面俱到,稳态分析,故障计算,一、二次系统,稳定性,防雷,综合性,基础性,50学时,五门电专业课程,三掌握,基本知识,基本计算,基本原理,二目的,一般性认识,业务技术管理,课程介绍,主要学习电力系统的基本知识，分七章介绍,电力系统的组成发、输、变、配,短路电流分析与计算故障分析，三相短路概念,电气参数及等值电路物理元件的数学模型,稳态分析与计算功率流动、潮流计算、有功调整、无功调整,发电厂和变电所一次系统接线方式，电气设备,发电厂和变电
4、所二次系统继电保护，电网监护,电力系统运行稳定性静稳、暂态稳定,课程介绍,3.电力系统分析基础 -改革后的电力系的平台课程,主要学习电力系统稳态和短路分析知识,电力系统的基本概念发、输、变、配。 8学时,电力网元件参数及等值电路物理元件的 数学模型 8学时,简单电力网稳态分析与计算功率流动、手工潮流计算 8学时,课程介绍,电力系统潮流的计算机算法 潮流计算的基本原理、数学模型、求解方法和计算程序框图 。 8学时,有功最优分配及频率控制如何保证低损耗、 高回收 6学时,无功功率及电压调整如何使无功合理分布使电压损耗最小 6学时,短路电流分析与计算三相短路及不对称故障计算 20学时,讲课方式,1、
5、侧重基础,2、物理概念与数学模型相结合,3、补充新概念及专业领域研究成果和方向,4、辅助教学手段，录像、模型、图片,5、以讲为主，自学为辅,6、听课自由，前提是有自学能力,7、欢迎讨论、提意见,8、板书乱、发音不准希望谅解,9、考试不会难为同学们，不要求死记硬背,参考资料,1、电力系统分析基础 李庚银、栗然、杨淑英，机械工业出版,2、电力系统分析复习指导与习题精解 杨淑英 中国电力出版社,5、电力系统自动化、电网技术等杂志,3、电力系统稳态分析 （第二版） 东南大学，陈珩，水利电力出版社,4、电力系统暂态分析 （第二版） 西安交通大学，李光琦，水利电力出版社,第一章 电力系统的基本概念,1.电
6、力系统的概念和组成,2.电能变换和电源构成,3.电力系统的负荷,4.电力系统运行的特点及要求,5.电力系统的电压等级,6.电力系统的接线及中性点接地,第一节 电力系统的概念和组成,电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）,第一节 电力系统的概念和组成,第一节 电力系统的概念和组成,电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）,第一节 电力系统的概念和组成,从调度、管理、控制的角度看,第一节 电力系统的概念和组成,第一节 电力系统的概念和组成,第一节 电力系统的概念和组成,从发电到用户的供电过程,第一节 电力系统的概念和组成,第一节 电力系统的概念和组成,第一节 电力系统
7、的概念和组成,厂网分家前电网组成,第一节 电力系统的概念和组成,厂网分家前电网情况,第一节 电力系统的概念和组成,重新组合后的大区电网图,第一节 电力系统的概念和组成,目前我国电网进入了大电网、大电厂、大机组、超高压输电、高度自动控制的新时代 。截止2019年底装机总容量已过5亿千瓦，到2009.8全国拥有的发电装机总容量已过8亿千瓦，继续居世界第二。,各电网中500KV（包括330KV）主网架逐步形成和壮大，220KV电网不断完善和扩充，750KV输电工程（青海官亭甘肃兰州东）已投入试运行，晋东南南阳荆门1000千伏交流特高压试验示范工程已于09.1试运行。,近十年19942019年，装机由
8、20190万kW增至44070万kW，连续10年平均每年新增发电容量2400万kW，近几年每年新增7500万KW,1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的500KV直流输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网，三峡工程使我国一跃成为世界第一的直流输电国家。,第一节 电力系统的概念和组成,我国电网发展的目标： 即加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。 国家电网公司正式公布了其“2020年全面建成以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的统一的坚强智能电网”发展目标，,第一节 电力系统的概念和组成,
9、第一节 电力系统的概念和组成,电力体制改革方案： 1(电监会)+2(电网公司)+5(发电集团)+4(辅业集团),第一节 电力系统的概念和组成,电 网 图,第一节 电力系统的概念和组成,兰虚筐内为输电网,红虚筐内为输电网,第一节 电力系统的概念和组成,电力系统为什么要互联并网运行呢？,1.采用高效率大容量机组减少备用容量,2.合理利用动力资源水、火电互补,3.提高供电可靠性系统越大，抗干扰能力越强,4.提高运行的经济性装高效率大容量机组、 合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷。,3000MW,2500MW,7200MW,3000MW,9000MW,10000MW,1800MW,2000MW,
10、Hydro Power Base,Thermal Base,AC,2019年全国电网互联示意图,DC,2019年全国电网互联示意图,华北,西北,华中,东北,华东,南方电网,西藏,葛沪直流(DC),姜家营高岭,新乡邯东,荆州惠州直流(DC),背靠背直流,龙政直流(DC),三峡,2019年全国电网互联示意图,华北,西北,东北,华东,南方电网,西藏,从三峡到华东的三回直流,德阳宝鸡 直流,晋城阳城江苏AC (or DC Link),灵宝背靠背直流,荆州惠州 直流,姜家营高岭交流,新乡邯东 背靠背直流,华中,三峡 水电站,西北华北,国外03年发生的大停电事故特大停电事故是现代社会的灾难,美国发生的其它
11、大停电事故,美国电网为什么频发大停电事故,美国电网自2019年起已发生130多起重大停电事故，和其电网的特点有关。,由初期的自由竞争发展之后，国家60年代才介入，导致电压等级混乱，、电网结构强弱不一；,电力公司对联邦能源管理委员会FERC和NERC的规定和导则基本上处于自愿执行、而不是强制执行的状态；,在危急状态下按规定和导则执行了切负荷措施的调度人员，反而可能在事故后受到责难或质询，甚至有被控告到法院；,电网结构老化，投入不足，对其开发研究的投资比宠物食品制造商的还少；,缺少有效应对紧急情况的方案设计；,分散安装，协调不足的安全自动化系统。,第二节 电能变换和电源构成,一、电能变换,第二节
12、电能变换和电源构成,二、电源构成及展望,火电70%、水电20%、核电10%,燃料电池、太阳光、太阳能（分散型）21世纪新能源,热核反应不使用放射性材料的核能，2030年后实用化,2050年时，电力供应是现在的23倍（15000亿KW.h) 核能约占54%，燃料电池等分散型电源和电力储存系 统约占15%20%,第二节 电能变换和电源构成,我国的能源结构极不合理,63,23.7,4.3,8.8,目前电源配置情况,2020年电源配置情况,第二节 电能变换和电源构成,预计到2020年全国需要的发电量为4.3万亿kWh，相应的装机容量为9.5亿kW左右(下限8.5，上限10.5),煤电为6亿kW，占63
13、%(电量3万亿kWh，占4.3万亿kWh的70%),水电2亿kW，占21.1% (电量为7000亿kWh，占16%)；,抽水蓄能电站2500万KW，占2.6%；,核电原规划4000万kW，新规划7000万kW；,气电7000万kW，占7.3% (电量3000亿kWh，占7%)；,新能源 ：光伏2000万kW（原180）；风电1亿kW（原8000）,第二节 电能变换和电源构成,到2020年全国达到4.3万亿kWh的电量，相当于全国人均占有电量约为2900kWh(按预测2020年全国人口数为14.7亿人)，这只比2000年世界人均电量2500kWh略高，相当于美国50年代初，英国60年代初的水平，
14、且比西班牙1982年人均占有电量(3100kWh)还低。而西班牙的用电水平是作为我国电力水平国际比较的参照量之一。,2019年我国发电装机达5.7亿千瓦,2019年预计装机仍达7000万千瓦,到2019年，接近8亿（每年发展5000万千瓦装机 ），已于09.8月实现。,第二节 电能变换和电源构成,二、电源构成及展望,第二节 电能变换和电源构成,三、火力发电,火电发电 燃料燃烧 水 蒸汽 机械能 发电,火 电 厂,凝汽式效率低（3740%）、容量大，坑口电厂,热电厂效率高（6770%）、容量小，城市区,第二节 电能变换和电源构成,三、火力发电,第二节 电能变换和电源构成,三、火力发电,第二节 电
15、能变换和电源构成,三、火力发电,第二节 电能变换和电源构成,三、火力发电,呼盟煤电基地 2160,锡盟煤电基地 1200,晋东南煤电基地 外送规模2000,陕北煤电基地 外送规模 1440,宁夏灵武煤电基地 外送规模 1320,蒙西煤电基地 外送规模 3000,我国部分煤电基地建设设想方案,第二节 电能变换和电源构成,四、水力发电,水 冲击水轮机旋转 带动发电机发电,水 电 厂,堤坝式,引水式：河床坡度较大时,坝后式：单独筑坝，厂房在坝后（三门峡）,河床式：厂房与坝一起（葛州坝）,混合式：兼有堤坝式与引水式,抽水蓄能水电厂,第二节 电能变换和电源构成,四、水力发电,第二节 电能变换和电源构成,第二节 电能变换和电源构成,四、水力发电,第二节 电能变换和电源构成,四、水力发电,水 资 源,蕴藏量： 6.8亿KW,可利用量：3.78亿KW,20世纪末，装机3.0亿KW，水电0.9亿KW,三 峡,水位： 200m,流量： 14300m3/s,可装机： 2500万kw,计划装机：70*26=1820万kw，09.8已投,第二节 电能变换和电源构成,三 峡 电 站,第二节 电能变换和电源构成,三 峡 电 站,第二节 电能变换和电源构成,三 峡 电 站,第二节 电能变换和电源构成,总投资603.3亿元、总工期12年两个月、装机容量1260万千瓦的中国第二大水站溪洛渡水电站，已于今春正式开工,
