电力工程概论绪论电力工程概论绪论

1、电气工程学院电力工程概论 前言 引 言 能量是人民生活和社会发展的重要基础，是战争争夺的主要资源。（伊拉克战争等），人类历史贯穿着能源的发展历史。 十八世纪蒸汽机发明（热能机械能）工业革命 十九世纪电能开始利用人类迈进“电气化时代”。 电能（Electricity)由于转化容易、输送方便、清洁、高效等优点，目前电能已经称为人类生产、生活不可缺少的部分。 电能是怎样产生的、电能是怎样输送来的？一、电力系统的构成电力系统(power system)是发电机(generator)、变压器(transformer)、输电线路(transmission line)、负荷(load)构成，发电、变电、输电

2、、用电的功能动力系统是电力系统动力部分(锅炉、汽轮机、水轮机、大坝等）电力网络变压器输电线路二、电力系统的能源构成煤炭、石油、天然气、水利等自然界演化生成的动力资源是能源的直接提供者，称为一次能源。电能是由一次能源转化而来，称为二次能源。根据一次能源的不同，不同的发电厂火力发电厂(Thermal Power Plant)，热能机械能电能(锅炉、汽轮机等）水利发电厂(Hydro Power Plant)，机械能电能（水轮机、大坝等）核电厂(Nuclear Power Plant)， 原子能热能机械能电能（核反应堆、汽轮机等）风力发电厂（Wind Power) 风能电能太能能发电（Solar Po

3、wer) 太阳能电能（光电转换）一、电力工业发展的历程1830年法拉第发明电磁感应定律，为未来电力工业发展奠定基础。1875年第一台火力发电机组（直流发电机）在法国巴黎火车站，照明。1879年美国旧金山实验电厂开始发电，这是世界上最早出售电力的电厂。1882年美国爱迪生纽约珍珠街电力系统，6台直流发电机，110V，照明。1884年变压器发明。为三相交流及大容量、远距离输电奠定基础。1889年美国Oregon和Portland 建立长21公里的交流输电系统。1891年德国世界上第一个三相交流输电系统，距离179英里、电压12000伏。1897年电压为44000KV的输电线路在美国Utah 州建成

4、。单机容量、电网规模越来越大，输电电压越来越高。单机容量150万KW，美加电网、前苏联统一电网，最高电压1150KV。发电形式多种多样：火力、水利、核、太阳能、风力、地热、潮汐等截至2002年，全球发电装机容量约为35亿千瓦，总发电量超过15亿千瓦时。 三、电力工业发展的历程建设中的阳城发电厂福建安砂水电厂宽缝重力坝建设中的三峡水电站 我国电力系统的发展1882年英国商人在上海创办了上海电气公司，装机容量12KW，5盏电灯。1913年上海杨树浦发电厂发电，1924年该厂装机12台，总容量121MW，成为当时远东第一大发电厂。1949年以前，仅东北有220KV和154KV的电网（日本人建造）。8

5、0年代，形成了17个以220KV为骨干输电网的跨省地区电网和省际电网。 1972年由甘肃天水陕西关中的534KM的我国第一条330KV输电线路工程。 1981年由河南平顶山湖北武汉的全长595KM的我国第一条500KV输电线路。1989年建成了我国第一条远距离500KV葛洲坝上海的直流输电线路 目前，形成7个跨省区电网和山东500KV的主干网络1997年三峡工程建设，26台700MW ，15回500KV交流及三回500KV直流，连接华东、华中、河南、四川、广东等电网，中国电网联网的核心。 三、电力工业发展的历程 我国电网的电压等级和频率 （50HZ）交流系统的额定电压等级：220/380V3K

6、V6KV10KV20KV（仅在苏州工业园区）35KV60KV110KV220KV330KV（西北电网）500KV750KV （西北电网，正在建设中）1000KV（计划建设中）高压直流输电HVDC的电压等级： 500KV， 800KV（计划建设中）三、电力工业发展的历程中国电网500kV220kV330kVThermal PlantHydroPlantNuclearPlant新疆西藏东北华北西北川渝华中华东南方西电东送，南北互供3000MW2500MW7200MW3000MW9000MW10000MW1800MW2000MWHydro Power BaseThermal BaseAC2015-2

7、020全国联网示意图DCPossible International connection北通道中通道南通道2020年每通道传输功率近20GW in 2020.西电东送，南北互供截至2003年底，全国总装机总容量3.845亿千瓦，为1980年的5.84倍，居世界第二位，年发电量19080亿千瓦时，为1980年的6.34倍。预计2020年，全国总装机容量将达到9.51亿千瓦，年发电量超过45000亿千瓦时。 19802002年全国发电量如图示（亿千瓦时）2001年水电发电量（2611亿千瓦时）已接近1980年全国发电量（3006亿千瓦时）国际比较（1）全局比较2002年全球发电装机容量约为35亿

8、千瓦，其中北美约9亿千瓦，西欧约6亿千瓦，发展中国家约15亿千瓦。我国装机3.53亿千瓦，居世界第二位。全球人均装机 0.5千瓦；人均发电量2500千瓦时。2001年我国人均装机0.265千瓦，人均发电量1150千瓦时；约为世界平均水平的一半左右。国际比较（2）与发达国家比较2001年美国发电装机容量8.547亿千瓦，发电量为 37790 亿千瓦时，人均装机 2.9 千瓦，人均发电量 13160千瓦时；同年我国发电装机容量 3.38 亿千瓦，发电量为14838亿千瓦时，人均装机 0.265千瓦，人均发电量 1150千瓦时；总量不及美国一半，人均量约为十一分之一。电力工业发展的任务2020年的电

9、源结构预测 根据中国电力工程顾问集团的研究结果，2000年2010年2020年总装机（亿千瓦）3.194.93 7.51 水电装机（亿千瓦）/ %0.79 / 24.91.23 / 25.01.99 / 26.5火电装机（亿千瓦）/ %2.37 / 74.43.55 / 72.0 5.20 / 69.3核电装机（亿千瓦）/ %0.02 / 0.660.128 / 2.590.269 / 3.58 电力工业发展前途广阔四、现代电力系统的构成 20世纪中叶以来出现的大电力系统，是一切工业系统中，规模最大、层次复杂、资金和技术密集的人造复合系统，是人类工程科学史上最重要的成就之一。货币流：电能的市场

10、行为交易活动。现代电力系统由电力流、信息流、货币流构成电力流：是指电能的转化和变换、电能传输、分配、使用。信息流：主要是指由传感器、通信网络和计算机构成的，旨在电力系统可靠、稳定、安全和经济运行的监控、保护、自动控制、调度自动化等组成的能量管理系统； 五、电力系统运行的特点及基本要求电力系统运行的特点电能不能大量储存，要求电能的生产、输送、分配和使用几乎是在同一瞬间内完成。电能和社会的生产、人民的生活、国家的国民经济紧密相关。 电力系统的暂态过程短促，因此电力系统的安全监测与控制非常困难。电力系统运行的基本要求的发展趋势供电安全可靠性，根据可靠性要求不同，分为、负荷。电能的优质性，频率、电压、

11、波形运行的经济性，一次能源的消耗、网损和线损美加“8.14”大停电事故纽约一篇漆黑，布什一脸无奈，与911并提美加“8.14”大停电事故停电损失 265个电厂（531台发电机）停运 几十条高压输电线路被切除 35个输电断面断开 失去61.8GW负荷 影响人口：5000万人口， 覆盖地区：240万平方公里 每天损失：300亿美元 停电时间29小时六、电力工业发展趋势发电机的单机容量越来越大，设备运行参数越来越高（临界、超临界）。 电压等级越来越高，特高压输电，交流750，1000kv，直流800KV大容量、远距离输电，交直流混合输电及大型电力系统的互联输电。 美加电网、统一电网、三峡后的全国联网等, 等。 随着计算机、通信、网络、测量技术的发展，现代电力系统已经成为各项技术竞相引入的交汇点，高度自动化和信息化。席卷全球的电力市场化。美国、英国电力市场化，我国正在构建中。分布式发电，太阳能、风能、燃料电池、地热、小型燃气轮机新能源发电形式。500kV交流变电站全景500kV交、