第一章能源和发电

1、1、能源和发电、能源和发电1.1 能源和电能能源和电能n一、能源的形式1、机械能：宏观物体，运动 动能，状态 势能2、热能：分子运动，表现形式：温度3、化学能：分子结构的变化，化学反应4、辐射能：电磁波辐射5、核能：原子核变化6、电能：电子的聚集和流动1.1 能源和电能能源和电能n二、能源的分类1、按获得的方法：l一次能源：自然存在，可直接使用。煤、石油、天然气、风能等l二次能源：由一次能源加工转换来。电、煤气、汽油等2、按利用的程度：l常规能源：煤炭、石油等l新能源：新技术利用，太阳能、风能等3、按能否再生（较短时间）：l可再生：太阳能、风能、生物质等l不可再生：煤炭，石油1.1 能源和电能

2、能源和电能n二、能源的分类4、按能源本身的性质：l含能体能源：直接存储。煤炭、石油等l过程性能源：不能直接存储。水、电、风n三、电能的特点1、大规模生产和远距离输送2、转换方便容易控制：家用电器、工业3、损耗小：4、效率高5、使用时无污染1.1 能源和电能能源和电能n四、发电厂的分类发电厂：将一次能源转换为电能1、火电厂：煤炭、石油、天然气2、水电厂：3、核电厂：4、风电厂：地热、太阳能、潮汐、生物质等1.2火力发电厂火力发电厂煤、石油、天然气、生物质、垃圾等。1、 火电厂的燃料火电厂的燃料2、设备：设备： 锅炉、汽轮机、发电机及各种辅机1.2火力发电厂火力发电厂n3、火电厂电能生产过程、火电

3、厂电能生产过程n燃料在锅炉里燃烧使水变成蒸汽推动汽轮机转子旋转带动发电机转子旋转发电机产生电能n化学能热能机械能电能1.2 火力发电厂火力发电厂n电能生产过程可分为三个系统：n燃烧系统：输煤、磨煤、燃烧、风烟、除灰n汽水系统：给水、循环水n电气系统：发变组、励磁、厂用电、升压站1.2 火力发电厂火力发电厂n燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽。n燃烧系统由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等系统组成。(1) 燃烧系统燃烧系统1.2 火力发电厂火力发电厂n由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，n包括给水系统、循环水系统和补充给水系统。(2) 汽水系统汽水系统

4、1.2 火力发电厂火力发电厂n包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电站等。(3) 电气系统电气系统一、火力发电厂一、火力发电厂n电能生产过程1.2 火力发电厂火力发电厂n燃煤发电厂 n燃油发电厂n燃气发电厂n余热发电厂n垃圾发电厂n工业废料发电厂4. 分类分类(1) 按燃料分按燃料分1.2 火力发电厂火力发电厂n中低压发电厂， 3.92、450、 PN25MW；n高压发电厂， 9.9、540、 PN100MW；n超高压发电厂， 13.8、540、 PN200MW；n亚临界压力发电厂， 16.7、540、 PN=3001000MW；n超临界压力发电厂， 22.1、550、 PN=600、80

5、0MW及以上。n超超临界：26.2、600、 PN= 1000MW4. 分类分类(2) 按蒸汽压力和温度分：按蒸汽压力和温度分：Mpa、C。（水临界状态：22，374）1.2 火力发电厂火力发电厂n凝汽式汽轮机发电厂n燃气轮机发电厂n内燃机发电厂n蒸汽燃气轮机发电厂4. 分类分类(3) 按原动机分按原动机分1.2 火力发电厂火力发电厂n凝汽式火力发电厂火电厂n只生产电能n效率较低，30%40%n供热式火力发电厂热电厂n既生产电能又供应热能n效率较高，60%70%4. 分类分类(4) 按输出能源分按输出能源分1.2 火力发电厂火力发电厂n优点：n布局灵活，装机容量的大小可按需要决定；n一次投资较

6、小，建设周期较短。n缺点：n耗煤量大，发电成本高；n动力设备繁多，控制操作复杂，运行费用高；n启动时间长(几小时到十几小时)，启停费用高；n担负调峰、调频时，煤耗增加、事故增多；n对空气和环境的污染大。5. 优缺点优缺点1.3 水力发电厂水力发电厂n水的位能或动能1. 一次能源一次能源2. 主要设备主要设备n压力水管、水轮机、发电机3. 生产过程生产过程n高处的水经压力水管推动水轮机转子旋转带动发电机转子旋转发电机发出电能n位能或动能机械能电能1.3 水力发电厂水力发电厂n坝后式水电厂n河床式水电厂4. 类型类型(1) 堤坝式水电厂：堤坝式水电厂：1.3 水力发电厂水力发电厂4. 类型类型(1

7、) 堤坝式水电厂：堤坝式水电厂：n坝后式水电厂u厂房建在坝的后面，不承受上游水压1.3 水力发电厂水力发电厂4. 类型类型(1) 堤坝式水电厂：堤坝式水电厂：n河床式水电厂u厂房代替一部分坝体，也起拦水作用，直接承受上游水压1.3 水力发电厂水力发电厂n建筑在山区水流湍急的河道上，或河床坡度较陡的地方，由引水渠道造成水头；n一般不需修坝或只修低堰。(2) 引水式水电厂：引水式水电厂：4. 类型类型1.3 水力发电厂水力发电厂n工作原理：n以一定水量作为能量载体，通过能量转换向电力系统提供电能。n在电力系统负荷低谷时，抽水，蓄能；n在电力系统负荷高峰时，放水，发电。n作用：用于电网的调峰、填谷、

8、备用、调频、调相、黑启动、蓄能 效益：容量、节能、动态、火电设备利用率4. 类型类型(3) 抽水蓄能式水电厂：抽水蓄能式水电厂：1.3 水力发电厂水力发电厂n优点：n发电成本低，n对环境没有污染，n运行灵活方便，n可防洪、灌溉、航运等。n缺点：n一次投资大，n建设周期长，n受水文气象影响，n淹没土地、移民搬迁等。5. 优缺点优缺点1.4 核能发电厂核能发电厂核电厂核电厂n核能（核裂变能）1. 一次能源一次能源2. 主要设备主要设备n核反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机 3. 生产过程生产过程n核燃料在核反应堆中裂变产生热能产生蒸汽推动汽轮机转子旋转带动发电机转子旋转发电机发出电能n原子能热能机

9、械能电能1.4 核能发电厂核能发电厂核电厂核电厂n压水堆：4. 类型类型u用高压轻水作慢化剂、冷却剂，一回路系统和二回路系统分开1.4 核能发电厂核能发电厂核电厂核电厂4. 类型类型n沸水堆：u水会沸腾，汽轮机等设备可能受污染1.4 核能发电厂核能发电厂核电厂核电厂n优点：n可节省煤、石油和天然气及运输费用，n无需空气助燃，可建在地下、水下、山上。n缺点：n投资大5. 优缺点优缺点1.5 变电所的类型变电所的类型 引言引言n电力系统由发电厂、变电所、线路和用户组成。变电所是联系发电厂和用户的中间环节。n根据变电所在电力系统中的地位，变电所可分成四类：n枢纽变电所n中间变电所n地区变电所n终端变电所一、枢纽变电所一、枢纽变电所n位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源，电压等级多为330500kV。n全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。二、中间变电所二、中间变电所 n高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，电压为220330kV，同时又降压供给当地用户。n全所停电后，将引起区域电网解列。三、地区变