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1、我国电力工业发展概况,电力系统发展的前景,本课程的目的和任务,绪论,基本要求 1、了解授课内容及其与相关课程间的联系 2、了解电力系统的形成与发展以及我国电力工业的发展状况,交流优点：变压容易，电动机简单，便宜 1893年：第一条三相交流输电线路在南加州建成，2300V，12km长。此后交流输电系统得到迅速推广，直流系统逐渐退出运营。 直流优点：不存在系统同步稳定问题，可实现不同频率的系统间联网。 电力电子技术的发展和器件价格的降低使得近年来直流输电有了大规模的发展。目前电网，大多为交直流混联电网。,一、我国电力工业发展概况,世界电力工业发展回顾：,中国电力工业的发展：,最早的火力发电始于18
2、82年，上海 最早的水力发电始于1912年，云南省螳螂山石龙坝水电站，装机容量为2240kW。 1954年我国自行设计的第一回220KV松（丰满）-东（虎石台变）-李（李石寨变）建成投入运行，全长369.25公里； 1972年建成第一回330KV线路，经甘肃泰安变电站到陕西关中汤峪变电站，全长524公里； 1981年建成第一回500KV线路（平顶山-武汉）由河南姚孟电厂经双河向武汉送电，全长595公里； 1989年建成第一回500KV直流输电线路，由葛洲坝到上海，实现了华中电网与华东电网的互联。,中国电力工业的成就：,中国单机容量最大的汽轮发电机组：哈尔滨电机厂为江苏国电泰州电厂生产的1000
3、MW超超临界汽轮发电机组。 容量最大的火力发电厂： 山东邹县发电厂容量：4*33.5+2*60+2*100=454万kW 浙江华能玉环电厂：4*100=400万千瓦，是我国“863计划”中引进超超临界发电技术，实现国产化依托工程的国家重点建设项目。作为我国第一个超超临界机组建设项目，该工程总投资约156亿元，其四台机组连续顺利投产标志着中国已成功掌握目前世界先进的超超临界火力发电技术,中国单机容量最大的水轮发电机组：容量700MW，安装在三峡水力发电厂 世界最大的水力发电厂：三峡装机容量26*70万千瓦+6*70万千瓦（地下电厂）=2240万千瓦 中国最大的核电发电机组：容量为1000MW，安
4、装在岭澳、田湾核电厂,中国电力工业的成就：,中国电力工业的成就：,中国最高电压交流输电系统： 2008年特高压试验工程1000kV晋东南-南阳-荆门工程投运 最高电压等级直流输电系统： 1988年建成葛洲坝到上海南桥的500kV直流输电线路。 2010年建设云广特高压直流800kV输电工程（也是世界首个 800 kV特高压直流输电工程）,西北750kV输变电工程,云广800kV直流输电工程,中国电力工业的成就：,世界最大的水电厂 目前我国最大的水力发电厂，也是世界上最大的水力发电厂是三峡水力发电厂 装有32台单机容量为70万kW的水轮发电机组 总装机容量1820万kW 年均发电量 847亿 k
5、Wh 三峡大坝采用混凝重力坝，坝高185m，坝长(轴线长)2309m，坝顶总长3035m，总投资约2039亿。,我国电力工业现阶段的特点,P-三相线路的功率损耗，MW； I -线路电流，A； RL -单回线电阻，； P -三相线路的输送功率，MW； -导线电阻率，mm2/km； l -导线长度，km； S -导线截面积，mm2； cos-负荷功率因数； UN -三相线路的线电压，kv。,输电技术全部发展史的特征就是不断提高线路电压，增大输送功率和输送距离。,标志：20世纪60年代起电子技术引入,方向：,大机组,大电厂,大系统,超高压交直流输电,高度自动化,我国电力工业现阶段的特点,节能减排,西
6、电东送、南北互供、联合电力系统,超高压、大系统 系统容量在（4-8）亿 kw以上 交流输电电压为500、750和1150kV 直流为500kV和750kV 大机组、大电厂 火电厂容量（460-640）万kW，最大机组容量130-165万kW 水电厂容量1260万kW，最大机组容量（70-80）万kW 抽水蓄能电厂容量210万kW，最大机组容量45.7万kW 核电厂容量（400-800）万kW，最大机组容量（100-145）万kW 高度自动化 以计算机为中心的安全监测和经济调度系统，实行功率和频率的自动调整，火电厂实行单元集中控制，水电厂和变电站实行无人值班和远方集中控制。,联合电力系统 198
7、9年，500kV直流输电线路，葛洲坝到上海南桥，使华中与华东两大电力系统互联，是中国第一个跨大区的联合电力系统。 2001年5月，东北、华北电网通过500kV姜(姜家营)绥(绥中)线互联 2003年9月，华北、华中电网通过500kV辛(辛安)嘉(获嘉)线互联 三峡工程建设实现了华中、川渝、华东和南方电 网的互联,我国电网的发展规划,以三峡（26*700MW）建设为中心，首先形成中部电网。三峡电站将向华东、广东和华中送电。 2010年左右将基本形成北、中、南三个跨区互联网络 北部电网包括华北、东北、西北和山东电网； 中部电网包括华中、华东、川渝和福建电网； 南部电网包括广东、广西、云南、贵州、香
8、港、澳门电网。 20102020年期间将形成覆盖全国的统一 联合电网,电力系统与发电厂的关系,电能的生产：火电、水电和核电、各种新能源 电能的传输： 交流架空线路或电缆 直流输电 电能的变换 和分配： 变电站 电能的使用：各种形式的负荷将电能转换成 其他形式的能源。,电力系统,发电厂,枢纽变电站,中间变电站,地区变电站,终端变电站,电力工业的构成,图示电力系统,7、发电厂的电气系统,轻松一下,1、电能为何采用三相、50（60）Hz、正弦、交流电？ 2、你能说出几座大型发电厂的名字？,直流与交流的辩论,-Edison vs Westinghouse,DC支持者,交流电压高，危险！,AC支持者,直
9、流只能短距离供电 直流电难以实现电压变换 直流电机存在换向问题,1893年Tesla把交流电系统成功地应用于芝加哥的世界博览会，交流对直流之间的争论结束,交流系统胜利的主要原因,交流变压器容易变换电压和电流水平，为发电、输送和配电提供了灵活性；,交流发电机比直流发电机简单；,交流电动机比直流电动机简单且便宜得多。,超高压直流输电的应用,优点：,线路造价低，年运行费用省,没运行稳定问题,能限制短路电流,调节速度快，运行可靠,缺点：,换流装置价格昂贵,消耗大量无功功率,产生谐波影响,缺乏直流断路器,电能为何采用三相、50（60）Hz、正弦、交流电？,交流：与直流相比，开断电流容易，输送大功率。 高
10、压直流用于远距离输送大功率，连接不同频率或非同步运行的系统，向海岛送电等。 正弦波：通过电器设备后波形基本还是正弦波。 5060HZ：过低，闪烁；过高，干扰强、损耗大。 三相：三相设备经济、三相系统形成的旋转磁场是电动机工作的基础。,我国主要的大型火力发电厂,石景山、大港、军粮城、盘山、陡河、邢台、张家口、华能上安、秦皇岛热电厂、西柏坡、大同二厂、神头一厂、神头二厂、漳泽、阳泉二厂、丰镇、通辽、元宝山、伊敏、达旗、托克托、清河、锦州、辽宁、铁岭、华能大连、绥中、双辽、富拉而基二厂、哈尔滨三发、牡丹江二厂、石洞口、吴泾、外高桥、望亭、谏壁、徐州、常熟、镇海、北仑港、平芋、邹县、邹县二厂、华能德州
11、、十里泉、石横、秦岭、渭河、靖远（甘肃）、大坝（宁夏）、焦作、姚孟、洛河、汉川（湖北）、阳逻、丰城（江西）、华能福州、沙角A、沙角C、黄浦、妈湾,我国主要的大型水电厂,白山（松花江）、水口（闵江）、五强溪（沅水）、葛洲坝（长江）、三峡（长江） 、隔河岩（清江）、广州抽水蓄能（流溪河支流）、 盐滩（红水河）、 二滩（雅砻江）、天生桥（南盘江）、漫湾（澜沧江）、刘家峡（黄河）、龙羊峡、李家峡、小浪底、龚咀（大渡河）,我们学什么？,发电厂（变电站）的 电气部分的 设计与运行,一、授课内容,发电厂电气部分,二、相关课程间的联系,第一章 能源与发电,基本要求 1、了解各类发电厂的生产过程 2、掌握各类发
12、电厂的特点,一、能源分类,一次能源,二次能源,电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等,二、发电厂,-能量转换站,发电厂的类型,火力发电厂：燃料的化学能-电能,水力发电厂：水的位能-电能,核能电厂： 核裂变能-电能,地热电厂： 地热能-电能,潮汐电厂： 海洋能-电能,风力发电厂：风能-电能,太阳能电站：太阳能-电能,1、火电厂的生产过程,锅炉 主要设备： 汽轮机 发电机 各种辅机 矿物燃料的化学能-热能-机械能-电能,火电厂的分类,按燃料分类：,按蒸汽压力和温度分类,按原动机分类,按输出能源分类:,按装机容量分类：,燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂,中低压
13、电厂-蒸汽压力3.92MPa，温度450 ，单机小于25MW 高压电厂-9.9MPa，540 ，小于100MW 超高压电厂-13.83MPa，540/ 540 ，小于200MW 亚临界压力电厂-16.77MPa，540/ 540 ，300 1000MW 超临界压力电厂-21.11MPa，550/550 ，600、800MW及及以上,凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、 内燃机电厂、蒸汽-燃气轮机电厂,凝汽式发电厂（效率30%40%）、热电厂（效率60%70%）,小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂 100MW以下 100250MW 2501000MW 1000MW以上,燃烧系统,汽水系
14、统,电气系统,深圳妈湾电厂,埃迪斯通电厂（美）,尼德奥森电厂（德）,火力发电的特点,除坑口电厂外，火电厂选址布局较灵活，有利于合理配置有功和无功电源，装机容量可按需要决定。 火电厂相对于水电厂，建设周期短，一次性投资少，运行费用高，单位电量发电成本比水电厂高34倍。 与水电机组相比，火电机组启动、带负荷、停机所需要的时间长。 火电厂效率同蒸汽参数有关，高参数机组比中低参数机组效率高。 火电机组最小出力受热负荷（热电厂）和锅炉稳定运行最低蒸发量的制约。 对环境的污染大,2、 水电站的生产过程,水位能-机械能-电能,主要设备：压力水管、水轮机、发电机,P=9.81QH p-发电功率，KW； Q-通
15、过水轮机的水量，m3/s -水电厂效率； H-水的落差，m；,堤坝式 引水式 混合式,坝后式 河床式,水电站的分类,水电厂,按集中落差方式分类,按径流调节的程度分类,水电厂,有调节水电厂,无调节水电厂,日调节水电厂,年调节水电厂,多年调节水电厂,堤坝式,坝后式,河床式,建在河水中上游山区峡谷地段。单独筑坝，坝身高，水位高，厂房建在坝后，不承受水压。 特点：形成蓄水库，以调节流量，引用流量大，电站规模大，综合效益高。 三门峡、刘家峡、白山、丹江口水电站,适用于平原上河床平缓地区，落差小，厂房和坝建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分。厂房承受上游水的压力，起挡水作用。 特点是：水头低（小于3040米）；挡水建筑物长。 葛洲坝、西津水电厂,混合式,根据河流特点建造的兼有堤坝式和引水式两种特点的水电厂。,引水式,无压引水,有压引水,在河流上游，当河床坡度较大时，可以借助坡降较小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，用以集中水头，以获取最大落差。 特点是：水头较高（最高为1020米），流量小，无蓄水池调节流量；综合利用价值低，电站规模也较小。,三峡电站,26台700MW的水轮发电机组，总装机容量18200MW。 三峡电站分为左岸和右岸电站，左、右岸电站又各分为两个电厂。其中
