核电站概论课件第1章 世界和我国核电概况

2024/4/18宋长华1核电站概论动力工程系2024/4/182第一章绪论世界电力工业回顾我国电力工业现状世界核电发展与现状我国核电发展与现状核电基本知识2024/4/183一、世界电力工业回顾电力工业起源于10世纪后期。1875年世界上第一台火力发电机组建于巴黎北火车站的直流发电机，用于照明供电。1904年意大利试验地热发电成功。1912年德国建成世界第一座潮汐电站。1920年前苏联建成第一座热电站。1925年美国制成世界第一台100MW汽轮发电机组。1929年美国建成第一座抽水蓄能电站，7000kW。1954年，原苏联建成世界第一座核电站并网发电1957年美国安装第一台超临界火力发电机组（31MPa,621/566/566，125MW）。1970年法国制成世界第一台燃气蒸汽联合循环发电机组。1991年世界最大水电站--巴西/巴拉圭的伊泰普水电站建成，12600MW。1998年12月，世界最大燃气联合循环电站--香港龙鼓滩电站（8×320MW），一期工程（6×320MW）建成投产。2024/4/1841999年世界发电量的分类构成水电17.5%煤电38.1%气电17.1%油电8.5%核电17.2%其他1.6%合计100.0%14764（亿KW.h）世界发电分类构成图。装机容量前十位的构成情况。2024/4/185二、我国电力工业发展与现状1882年7月26日下午7时，上海外滩至虹口的6.4公里电线上也亮起了15盏电灯，标志着中国电力工业从这里起步。（从美国引进16马力蒸汽机发电）中国电力工业至今2000年已有123年的历史。1949年以前的67年中，发展极其缓慢，到1949年底，全国发电装机容量仅有185万kW，年发电量43亿kW.h(人均年用电量仅为7.94千瓦时)，分别居世界第21位和第25位。新中国成立后，电力工业得到了迅速发展，至2004年底发电装机容量达4.4亿kW，仅次于美国的8.9亿kW；年发电量达21870亿kW.h，均居世界第2位。

2024/4/186我国火电设备生产历程1955年----6MW，3.4MPa,435℃（上汽）--中压机组1957年----12MW，3.4MPa,435℃--中压机组1959年----25（50）MW，3.4MPa,435℃--中压机组1962年----50（100）MW，8.8MPa,535/535℃--高压机组1969年----125（200）MW，13.2MPa,535/535℃--超高压组1971年----300MW，16.2MPa,535/535℃--亚临界机组1985年----300(600)MW，16.7MPa,538/538℃--亚临界机组2002年----600MW，24.2MPa,538/566℃--超临界机组现正研制1000MW级的超临界机组2024/4/187我国电力工业与国外差距电气化程度很低

2001年我国人均装机0．265kW，人均用电量只有1150.42kWh，为世界平均值的1／3，居世界80位之后，大约是加拿大的1/20，美国的1/14，法国的1/8，还有6000万人左右没有用上电；技术水平还不高，供电煤耗高

2001年为385

g/(kW.h),

约比世界先进水平相差40～50

g/(kW.h)。而且煤耗下降的速度也很慢，原计划每10

年下降50

g/(kW.h)，但7年只下降了15

g/(kW.h)，未能完成原计划目标。电源结构不合理，火电装机占发电装机总容量的73％左右(发电量占78％以上)；而水电比重偏小，装机只占24．8％，水电发电量多年来只占17％～18％；核电比重则更小，装机和发电量都不到2％。

电网薄弱，供电可靠性差；实现可持续发展环境问题压力大，2020年我国将超过美国成为最大的二氧化碳排放国。世界电力生产结构2024/4/188三、世界核电现状自从1954年苏联第一座5MW试验性核电厂投入运行以来，核电在许多国家和地区已承担基本负荷，目前世界上30多个国家己运行核电机组441座，总装机容量3.6W亿KW，核电已占世界总发电量的20％左右。从已运行的核电站装机容量来看美国居首位，装机容量占全世界的四分之一，其次是法国、日本、德国和俄罗斯。从发展速度来看法国、日本和韩国保持着较高的发展速度，目前法国核能发电量已占总发电量的80%。预计到2030年，世界核电站总数将达到1000座，核发电量将占总发电量的三分之一，可以预期在相当长一段时期内核电将成为电力工业的支柱。2024/4/189核电主要发达国家核电比例法国和立陶宛核电比例高于75%。比利时、瑞典、乌克兰、韩国等为40~60%。德国、芬兰、英国等为20~30%。美国、俄罗斯、加拿大等为10~20%。中国目前为2%。2024/4/1810四、核电发展简史1、试验、示范阶段；2、核电商业化出现高潮的时期；3、核电建设规模收缩与滞缓时期；4、复苏之前的过渡阶段。2024/4/1811五、我国核电发展与现状我国自行设计建造的第一座核电站——秦山30万千瓦核电站（图），1991年12月15日并网发电来。从法国引进电功率为2×90万千瓦的广东大亚湾核电站，于1993年投入运行，两座机组年发电量可达100亿度。2000年，向巴基斯坦出口的恰希玛核电站，电功率为30万千瓦。广东岭澳两座90万千瓦级核电站于2002－2003年分别投入运行。秦山二期（图）二座60万千瓦自行设计建造的商用核电站已于2002－2003年分别投入运行。2024/4/1812五、我国核电发展与现状从加拿大引进的秦山三期二座电功率为70万千瓦的重水堆核电机组也已于2002－2003年分别投入运行。目前，正在建设的江苏田湾两座电功率100万千瓦的核电站，预计到2005年可投入运行。因此到2005年我国核电运行容量可达870万千瓦。根据国家和地方省级核电规划，在2010－2020年山东省海阳、广东省岭澳、浙江省三门以及福建、江西和安徽等省均计划建造百万千瓦级核电站。国家计划到2020年核电装机容量将达3200万千瓦（20多座）；将核电占全国总体发电量的比例从目前的大约2%提高到4%左右。我国目前运行和在建的核电站2024/4/1813我国为什么要发展核电呢？1．煤炭资源有限，不可能作为长期主要能源；2．煤的运输量大，由煤造成的运输紧张状况不可能解决；3．煤炭的污染严重，我国的环境将无法承受；4．煤是－种重要的不可再生的化工原料；2024/4/1814六、核电基本知识1.什么是核能世界上一切物质都是由原子构成的，原子又是由原子核和它周围的电子构成的。轻原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量，分别称为核聚变能和核裂变能，简称核能。当一个中子轰击铀－235原子核时，这个原子核能分裂成两个较轻的原子核，同时产生2到3个中了和射线，并放出能量。如果新产生的中子又打中另一个铀－235原子核，硬引起新的裂变。在链式反应中，能量会源源不断地释放出来。即1千克铀－235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。2024/4/1815六、核电基本知识2、核能的优点核能是地球上储量最丰富的能源，又是高度浓集的能源；核电是清洁的能源，有利于保护环境；核电的经济性优于火电；以核燃料代替煤和石油，有利于资源的合理利用。2024/4/1816六、核电基本知识3、什么是核电站

核电站是实现核裂变能转变为电能的装置。它与火电站最主要的不同是蒸汽供应系统。核电站利用核能产生蒸汽的系统称为“核蒸汽供应系统”，这个系统通过核燃料的核裂变能加热外回路的水来产生蒸汽。从原理上讲，核电站实现了核能－热能－电能的能量转换。从设备方面讲，核电站的反应堆和蒸汽发生器起到了相当于火电站的化石燃料和锅炉的作用。2024/4/1817课堂作业1、核能的优点是什么？2024/4/1818试验、示范阶段；1951年12月20日美国利用它的第一座“增殖一号’快堆生产的高温蒸汽带动发电机发出了200千瓦的电。这是人类第一次利用核能发出的电力。当然，这只是试验性的发电。世界上第一座核电站是由苏联于1954年6月27日建成和并网发电的奥伯宁斯克核电站，其电功率为5000千瓦。从此核电站便在世界各地蓬勃发展起来。经过多年努力，核电站的研制与发展走过了试验、示范和商业推广的过程。2024/4/1819核电商业化出现高潮的时期；从六十年代初到七十年代初这十年间，是核电在全世界逢勃发展的黄金时代。五十年代只有苏、美、英三国建成核电站，到六十年代则增加到8个国家。六十年代初，世界核电装机容量仅为85万千瓦，到了七十年代初便上升到1892．7万千瓦。1976年世界核电装机容量突破1亿千瓦。到了1998年底，世界上已有32个国家和地区相继建成了437座核电站，装机容量约为3．6亿千瓦。世界17个国家与地区正在建造着39台核电机组，总装机容量0．316亿千瓦。计划建造的还有100余座，总计600座核电站全部建成后装机容量可达5亿千瓦，发电量约占当时世界发电总量的20％左右。总的讲，在多数工业发达国家中核电的比重不断增长。2024/4/1820核电建设规模收缩与滞缓时期到七十年代中期核电发展势头开始缓慢下来，从1979年开始，核电经历了十年迟缓发展阶段。主要原因是1973年和1979年两次石油危机的打击，使世界经济发展速度减慢，工业发达国家经济增长速度由7％减慢到3％以下。使得许多工业国能源过剩，迫使原先制订的大规模发展核电的计划要大大削减。例如，在七十年代后期，美国就取消了100多个电站（包括火电、核电）的订货。另外两次核电站事故也给公众心理投下阴影，给反核势力造成可乘之机，也是原因之一。2024/4/1821复苏之前的过渡阶段经过近几年来的认真、冷静的思考和分析，人们依然认为，核电不论在经济上还是对环境的影响上仍有明显优势，在今后数十年内，核电将会继续得到发展。据国际原子能机构统计和预测，21世纪初，将有58个国家和地区建造核电站，电站总数将达到l000座，装机容量可达8亿千瓦左右，核发电量将占总发电量的35％以上。现在继续坚持要发展核电的国家有法国、英国、日本、美国、前苏联、韩国、比利时、荷兰、印度、捷克等。一些发展中国家，中国、古巴、伊朗、巴基斯坦、罗马尼亚、墨西哥等都在开始建造或陆续建造核电站。但也有一些国家，如瑞典、瑞士、意大利、奥地利、南斯拉夫等，他们决定不继续发展核电，有的还要关闭已有的核电站。2024/4/1822煤炭资源有限，不可能作为长期主要能源我国目前能源生产中，煤占74％。由于我国煤炭资源丰富，在今后一段时间内，煤仍将是我国主要能源。我国煤的地质储量为4万亿吨，但按世界能源会议标准来估计，我国煤的经济可采储量约2000多亿吨。据估计，到2050年，随着人口增长和经济发展，我国能源消耗将达到目前水平的五倍左右，如果维持我国煤的消耗占总能耗的70％水平估算，则2050年煤的年消耗量将达50亿吨。这样，到下世纪60年代，我国可以经济开采的煤将会开采完毕。因此，我国要长期以煤为主要能源，显然是不可能的。2024/4/1823煤的运输量大我国煤炭资源分布不均，大量集中在山西、陕西、内蒙古自治区。而东部沿海经济发达地区缺乏常规能源。因此，西煤东运、北煤南运是长期以来困扰我国经济建设的重要问题之一。目前煤的运输已占我国铁路货运量的40％。到下一世纪初，以吨公里计算的煤运输量将增加4－5倍，即使加紧修建铁路，运输问题也是难以解决的。由于这一限制，煤的消耗量不可能达到每年50亿吨，只可能保持在30亿吨以内。2024/4/1824煤炭的污染严重煤炭燃烧对环境的污染比石油、天然气严重得多。目前我国燃煤每年排入大气的烟尘约2300万吨、二氧化硫1460万吨，给环境造成严重污染。据世界环境系统监测报告，41个国家的城市中，在1980－1984的五年里，大气中颗粒物平均浓度，沈阳第二、西安第三、北京第五、上海第九、广州第十。即前十名中我国占五席。如果到2050年我国燃煤达50亿吨，而1988年全世界煤炭产量仅为48．4亿吨。这就是说，到2050年，相当于把1988年全世界出产的煤炭全部集中在中国960万平方公里的大地上燃烧，那样我国将不可避免地成为墨盒子和黑盒子，我国的环境将无法承受。2024/4/1825煤是－种重要的不可再生的化工原料随着煤炭大量燃烧，资源将越来越少，价格也就日益昂贵。如果仅将煤炭付之一炬，不但污染环境，而且在经济上造成难以弥补的损失。2024/4/1826聚变核电站热核反应的实现及巨大聚变能的释放，自然地促使人们去研究如何使聚变能持续地释放，成为人类可控制的能源。随着受控热核裂变的基础理论和实验技术的飞速发展，各国正在大力投资设计建造大型的裂变实验装置。据不完全统计，目前大约有21个国家（包括中国）共建造了200余个核聚变实验装置，同时设计研究了各种受控热核反应堆发电装置。按照国际热核实验反应堆。地点将在西班牙、法国、加拿大或日本。热核反应堆是利用氢的同位素氘和氚的原子核实现核聚变的核反应堆。用受控核聚变的的能量来发电具有能量释放大，资源丰富、成本低，安全可靠等优点。2024/4/1827我国目前运行和在建的核电站

电站总功率(MW)商运日期

大亚湾19841993.8

大亚湾29841994.2

田湾110602004.12

田湾210602005.12

岭澳19852002.2

岭澳29852002.11

秦山12781991.12

秦山2610

2002.2

秦山36102004.3

秦山4728

（重）2002.11

秦山5728(重)2003.72024/4/18282030年以前将开发几种新型核电的反应堆和燃料循环技术超临界水冷堆系统（SCWR）超高温气冷堆系统（VHTR）气冷快堆系统（GFR）液态钠冷却快堆系统（SFR2024/4/18宋长华29世界发电分类构成图2024/4/1830装机容量前十