电气设备第一章详解课件

第一章电力系统概述111:04:2411:04:24你了解电力系统吗？11:04:24电力发展和应用的程度，是衡量国民经济发展水平和社会现代化水平高低的重要标志之一。电力发展必须超前国民经济的增长。国际上通常用电力弹性系数来考察一个国家能源发展与经济发展的匹配程度。电力弹性系数（Electricityelasticitycoefficient），分为电力生产弹性系数(elasticitycoefficientofelectricityproduction)和电力消费弹性系数elasticitycoefficientofelectricityconsumption）。电力消费弹性系数是指一段时间内电力消费增长速度与国民生产总值增长速度的比值，用以评价电力与经济发展之间的总体关系。可用于从宏观角度调控电力与国民经济发展之间的关系。电力生产弹性系数是指电力生产量年平均增长速度与国民经济年平均增长速度之比。根据中国电力弹性系数的往年数据，这两个指标通常是数值相似的。我们通常讲的是电力消费弹性系数，它反映电力消费的年平均增长率和国民经济的年平均增长率之间的关系.根据美国经济学家钱纳里提出的国家经济发展规律，任何国家和地区的经济发展都会经过三个阶段：初级产品生产阶段，工业化阶段，发达经济阶段，其中工业化阶段又以重化工业阶段为核心。从世界各国的发展经验来看，人均GDP达到1000美元左右就会进入重化工业阶段。据核算，2004年我国国内生产总值达到13.6万亿元人民币，人均GDP约1267美元。

从世界各国的发展经验来看，在以重化工业为核心的工业化阶段，由于产业结构和消费结构的影响，电力弹性系数远大于1。比如在1950－1980年已经完成重化工业发展阶段的美国、前苏联、日本、原西德、法国、英国，这期间的电力弹性系数分别为1.78、1.24、1.25、1.46、1.54、1.83。我国2000－2004年电力弹性系数平均为1.41，也符合这一规律。如果电力弹性系数大于1，意味着电力需求的增长速度要高于经济的增长速度。反之，则电力需求的增长速度要低于经济的增长速度。一般高收入国家的电力需求弹性较低，而低收入国家的电力需求弹性较高，而且大多数高收入国家的电力需求弹性系数小于1例：电力弹性系数相似概念：能源弹性系数1950-19752001-2030发达国家一次能源增长率％4.51.6～2.0经济年增长率％4.81.8～2.5能源弹性系数％0.940.89～0.8发展中国家一次能源增长率％8.62.9～4.0经济年增长率％6.02.6～3.6能源弹性系数％1.431.12～1.11说明工业化初期，能源弹性系>1工业化后，能源利用率提过以及工业在产值中的比重下降使得能源弹性系<1世界电力系统的起源1831法拉第发现电磁感应定律后，出现了交流直流发电机，直流电动机出现里100-400V的低压直流输电系统；1882年德国1500-2000V直流输电系统1885年单相交流输电1891年三相交流输电：俄国人展示了现代电力系统模式1882~1937年。从1982年上海第一台机组发电到抗日战争爆发前夕，全国共有461个发电厂，总装机容量630MW，年发电量为17亿kW·h，初步形成北京、天津、上海、南京、武汉、广州、南通等大、中城市的配电系统。我国电力工业发展简况1937~1949年。1937年抗日战争开始后，日本帝国主义以东北为基地，为战争生产和提拱军需物资，从而使东北电力系统也有一定的发展。1949年新中国成立时，全国发电装机容量为1848.6MW，年发电量约43亿kW·h，居世界第25位。当时中国已形成的电力系统有：东北中部电力系统；东北南部电力系统；东北东部电力系统；冀北电力系统。1949年以来，中国的电力工业有很大的发展。特别是改革开放以来，我国的电力工业有了飞速的发展，平均每年以10%以上的速度在增长，到1998年全国装机容量已达到277GW,年发电量已达到1150TW·h，均跃居世界第2位。但人均用电量、电力系统自动化水平还与发达国家有差距。例：历年主要技术经济指标（1952～2001）年

份

发电设备平均

利用小时

发电厂用电率（%）

线路损失率

（%）

发电标准煤耗[g/(kW·h)]

供电标准煤耗[g/(kW·h)]

195238006.1711.29727—195747945.996.61604—196235547.878.73549605196549206.987.31477518197055266.549.22463502197158106.689.48465505197257466.689.43464504197355306.269.53457496197450106.199.91450488197551976.2310.13450489197648696.3410.32449487197749476.4110.19446484197851496.619.64434471197951756.549.24422457198050786.448.93413448198149556.408.98407442198250076.328.64404438例：历年主要技术经济指标（续表）年

份

发电设备平均

利用小时

发电厂用电率（%）

线路损失率

（%）

发电标准煤耗[g/(kW·h)]

供电标准煤耗[g/(kW·h)]

198351016.218.53400434198451906.288.28398432198553086.428.18398431198653886.548.15398432198753926.668.48398432198853136.698.18397431198951716.818.18397432199050416.908.06392427199150306.948.15390424199250397.008.29386420199350686.968.52384417199452336.908.73381414199552166.788.77379412199650336.888.53377410199747656.808.20375408199845016.668.13373404199943936.508.10369399200045176.287.70363392200145886.247.55357385例:我国输电线路建设年表1954年，第一条220kV线路投入运行，全长369.25km；1972年，第一条330kV线路投入运行，全长534km；1981年，第一条500kV线路投入运行，全长595km；1989年，第一条500kV直流输电线路投入运行，全长1080km，实现了华中电网与华东电网的互联。目前我国最高交流电压等级是1000KV（长治---荆门线），于2008年12月30日投入运行。最高直流电压等级为±800KV，南方电网公司已建成±800KV特高压直流输电线——云广特高压直流输电线路，国家电网公司已建成两条±800kV特高压直流线路，分别为向家坝-上海±800kV特高压直流线路及锦屏-苏南±800kV特高压直流线路。电网电压等级第一条500kVAC：1981年12月河南平顶山-湖北武昌。第一条330kVAC：1972年6月甘肃刘家峡-天水-陕西关中(眉县)。各电网已形成500kV或330kV的骨干网架。第一条±500kVDC：1989年9月，湖北葛洲坝-上海南桥。第一条750kVAC：2005年9月青海官亭-甘肃兰州东。区域电网互联1989年9月，±500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月，±500kVDC2005年6月，直流背靠背例:我国的发电装机容量最大的火力发电厂：上海外高桥第二发电厂。一期4*300MW，二期2*900MW，三期2*1000MW。最大的水电站：三峡水电站。32*700MW。最大的核电：山东海阳核电站（在建）。总装机870万千瓦。最大的抽水蓄能：广东抽水蓄能电厂。8*300MW。区域电网构成华北、华东、华中、南方电网的装机容量已超过1亿kW(100GW)东北、西北电网的装机容量也超过4000万kW(40GW)1、节能减排、清洁煤发电技术节能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。2012年，我国电力行业动力煤需求量为18.55亿吨，占动力煤总消费量的62.23%；清洁煤发电技术是指在最大限度地发挥煤最为发电能源的潜能，同时实现最少的污染物排放，达到煤的高效、清洁利用和发电。电力工业发展前景1、节能减排、清洁煤发电技术（1）煤炭利用前的净化处理技术。（2）煤炭燃烧过程中的洁净燃烧技术。（3）烟气净化技术。（4）煤的转化。2、做好电力规划、加强电网建设电能的发、变、送、配和用电几乎是在同一瞬间完成的，需随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，因此做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。2、做好电力规划、加强电网建设电力规划就是根据社会经济发展的需求、能源资源和负荷的分布，确定合理的电源结构和战略布局，确立电网电压等级、输电方式和合理的网架结构等。课后查资料：2003年的美加大停电及其原因。3、电力工业现代化电力技术的先进水平主要表现为超高压、大系统、大机组、大电厂、高度自动化、核电技术、直流输电技术、市场调节等我国将发展全国联网的、低能耗结构、低环境污染和高效率运营的现代电力工业。4、电力市场电力市场是电价、电力系统运行、负荷管理、供用电合作、转换通信和计算机系统的综合体，也是电力经营（包括运行与发展、内部与社会）管理与技术的综合体。4、电力市场理论：在原有的控制论、系统工程理论的基础上，人们将微观经济学、博奕论等市场理论与电力理论紧密结合，形成了电力市场理论。4、电力市场技术。主要包括以下四个方面：发输电设施的自动化（SCADA等）；电力计量仪表的电子化、数字化（远程自动采集）；信息传输和电力调度自动化（EMS、AGC）；计算机、通信技术的现代化（电子商务、Internet技术）。这些为电力市场技术支持系统的开发打下了基础。课后学习：查找电力市场的相关资料并学习。5、IT（InformationTechnology）技术IT技术主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。是20世纪下半叶对人类影响最大的技术。5、IT（InformationTechnology）技术IT技术在电力系统的应用，目前主要集中在以下两个方面：（1）各类电气设备的微机化；如微机励磁调节系统、微机继电保护装置、微机无功电压控制装置、微机调速器，以及其它各类单台设备的微机监控系统等。5、IT（InformationTechnology）技术（2）电力系统各类复杂计算的计算机自动实现。如潮流计算、短路计算、暂态稳定计算、电磁暂态计算、电压稳定计算、小干扰分析、各类优化计算、智能软件等。6、绿色能源的开发和利用绿色能源指的是通过特定的发电设备，将风能、太阳能、生物质能、海洋能和地热能等可再生能源转换得来的电能，其最大特点是生产过程不排放或很少排放对环境有害的废物和废水等污染物。7、分布式发电技术分布式发电（DistributedGeneration，简称DG），通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦（也有的建议限制在30～50兆瓦以下）的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。分布式发电的优势在于可以充分开发利用各种可用的分散存在的能源、促进节能减排和可再生能源的发展。

大容量，大机组超高压，大系统绿色能源高度自动化

分布式

市场化

智能电网未来电网？例：电力工业的发展方向课后学习1：课后学习2：发展联合电力系统的效益、智能电网技术。课后学习3：查找目前常用的各类电力系统分析和仿真软件。了解电力系统常见的检测、管理和控制系统，如SCADA\EMS\DMS\MIS等。主要内容1电力系统的构成2电力系统联网运行的优越性3电能的质量标准4电力系统的电压等级5电力系统的中性点接地方式6电力系统稳定问题综述11:04:241.1电力系统的构成一、电力系统定义二、各种发电厂简介三、电力网四、用户与电力负荷分级11:04:24电能从生产到使用升压变压器高压输电网降压变压器火电厂用户风电场水电厂11:04:24一、电力系统定义电能从生产到使用的简图11:04:2411:04:24地理接线图电气接线图11:04:2411:04:2411:04:24电力网络是连接发电机与用电设备（负荷）的中间环节，由变压器和输电线路组成，实现电能的传输与分配的功能。电力系统：将发电厂、电力网和电力用户连接成一个整体，能完成电能生产、输送、分配和消费的统一整体。动力系统是电力系统和发电厂动力部分的总和。11:04:2411:04:24二、各种发电厂简介11:04:24

发电厂是把各种一次能源转换成二次能源（即电能）的场所。思考题：各类发电厂的特点及其在电力系统中的作用？提示：联系有功功率的分配、频率调整、调压、备用、调峰、潮流计算中节点类型、新能源发电并网、电能质量能源和电能物质、能量和信息是构成客观世界的三大基础。能源对世界经济和现代社会文明的影响仍居第一位。能源含义和能源分类按获得的方法分为一次能源和二次能源石油、天然气、煤、水能、风能电力、蒸汽、煤气、焦炭、汽油等按被利用的程度分为常规能源和新能源石油、天然气、煤、水能太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能、氢能按能否再生分为可再生能源和非再生能源太阳能、风能、海洋能、水能石油、天然气、煤、核燃料按能源本身的性质分为含能体能源和过程性能源含能体能源指可以直接储存的能源（石油、天然气、煤、核燃料）过程性能源指无法直接储存的能源（太阳能、风能、海洋能、水能、电能）例：能源折算表例：能源科技发展的主要趋势例：热力发电厂新型能源系统展望能源资源蕴藏于自然界的各种能源我国的煤炭和水利资源总储量相对较丰富，二石油、天然气和核能等资源相对较少。课后学习：了解我国各类能源资源的储量和可利用年限。例：世界能源资源状况2010年世界一次能源消费量为118.437亿吨油当量。其中仍以石油为主，占一次能源总量34.0%，其次为煤炭和天然气，分别占一次能源总量的30.0%和24.1%，核电占5.3%，水电等其它占6.5%。按2010年剩余探明储量和产量计算，煤炭、石油、天然气的储采比（剩余已探明储量/年开采量）分别为118年、46.2年和58.6年。例：2010世界主要国家能源消费结构对比天然气水能核电石油例：近30年我国的能源生产结构例：我国的单位GDP（国内生产总值）能耗电能电能是由一次能源经加工转换成的能源。电能与其它形式的能源相比，其特点明显。电能的国际单位是焦耳，简称焦，符号是J。常用单位是度，学名叫千瓦时，符号是kW·h。1kW·h=3.6×10^6J。对焦耳、千瓦时的感性认识：将一个苹果从地面举高到桌面所需的能量大约是1J；手电筒1秒消耗的电能大约是1J；1kW微波炉工作1小时消耗的电能大约是1kW·h.电能的特点：便于大规模生产和远距离输送。方便转换和易于控制损耗小效率高无气体和噪声污染（？）发电厂将各种一次能源转变成电能的工厂分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电场、地热发电厂、太阳能电站、潮汐能发电厂等。例：煤炭、石油、天然气三者燃烧后的排放情况的对比按照发电厂所消耗一次能源的不同，发电厂分为以下几种：火力发电厂核电厂水力发电厂其它能源发电厂11:04:24二、各种发电厂简介火力发电厂是利用煤、石油或天然气作为燃料生产电能的工厂。能量转换过程：燃料的化学能—热能—机械能—电能。一、火电厂的分类燃煤发电厂燃油发电厂燃气发电厂余热发电厂垃圾发电厂工业废料发电厂(1)按燃料分莆田燃气电厂（总投资为52.7亿元）中心控制室中低压发电厂，PN<25MW；高压发电厂，PN<100MW；超高压发电厂，PN<200MW；亚临界压力发电厂，PN=300~1000MW；超临界压力发电厂，PN=600、800MW及以上。(2)按蒸汽压力和温度分浙江华能玉环电厂4号超超临界燃煤机组2007年11月24日顺利投产凝汽式汽轮机发电厂燃气轮机发电厂内燃机发电厂蒸汽—燃气轮机发电厂(3)按原动机分2008年在建的广东河源火力发电厂燃气轮机工作原理燃气轮机的工作过程是，压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀做功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的做功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。11:04:24整体煤气化燃气-蒸汽联合循环（IGCC)IGCC是先将煤在2~3MPa压力下气化成可燃粗煤气，气化用的压缩空气引自压气机，气化用的蒸汽从汽轮机抽汽而来。粗煤气经净化（除尘、脱硫）后燃气轮机用，其排气引至余热锅炉产生蒸汽，供汽轮机使用。以煤气化设备和燃气轮机余热锅炉取代锅炉，将煤气的气化、蒸汽、燃气的发电过程组成整体，故称IGCC。使用了燃气涡轮机和蒸汽涡轮机，以更少煤炭生产更多能量。IGCC也将用水量降低了20%到50%，并能混合多种燃料,可将效率提高60%、并将污染排放降低40%。11:04:24将煤炭输入高温容器(1)，与蒸汽和氧气混合，产生合成气体。气体经冷却(2)后，将二氧化碳和硫等有毒成分去除、捕集，甚至储存到地下（采用碳捕集封存方法——简称CCS）。11:04:24然后让这种清洁气体在传统的燃气轮机中燃烧(3)发电，并回收热废气将水煮沸，产生蒸汽用于蒸汽涡轮机(4)产生电力。11:04:24凝汽式火力发电厂—火电厂只生产电能效率较低，30%~40%供热式火力发电厂—热电厂既生产电能又供应热能效率较高，60%~70%(4)按输出能源分大连香海热电厂按发电厂总装机容量的多少划分小容量发电厂：100MW以下中容量发电厂：100~250MW大中容量发电厂：250~1000MW大容量发电厂：1000MW及以上例：下图的发电厂是什么类型的发电厂？江苏利港电厂（江阴）装机总容量为2600MW，分三期工程建设。一、二期工程共安装四台350MW的进口机组。二、火电厂的电能生产过程以采用煤粉炉的凝汽式火电厂为例。整个生产过程可以分为三个系统：（1）燃烧系统（2）汽水系统（3）电气系统（1）燃烧系统运煤系统磨煤系统燃烧系统风烟系统灰渣系统小

知

识

燃煤排放的主要大气污染物，如粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等，总量约占整个燃料排放量的96%。火电厂的污染有哪些？小

知

识其中，燃煤排放的二氧化硫占各类污染源（燃料燃烧源、工业废气源、流动源）总排放量的87%（占燃料燃烧排放量的93%）；排放的粉尘占总排放量的60%（占燃料燃烧排放量的99%）；排放的氮氧化物占总排放量的67%（占燃料燃烧排放量的87%）；排放的一氧化碳占总排放量的71%（占燃料燃烧排放量的87%）。火电厂的污染有哪些？（2）汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道组成，包括给水系统、循环水系统和补给水系统。将蒸汽从汽轮机的中间级引出，到锅炉再热器中重新加热，然后送回汽轮机的下一级继续作功的系统。其目的是在提高初压力的情况下，使汽轮机尾部蒸汽的湿度不致过大，保证汽轮机长期安全工作。根据压力提高的程度，可装设一次或二次中间再热系统。近代火电厂为提高热经济性，锅炉汽轮机组多为超高压以上压力，故多采用蒸汽中间再热系统由汽轮机不同压力的中间级处抽出部分蒸汽用于加热凝结水和给水的系统。这部分回热用抽汽作的功没有冷源损失，是提高火电厂热经济性的主要措施之一。近代火电厂通常采用7～8级(甚至9级)回热加热系统。热力除氧器(旋膜除氧器)是一种新型热力除氧装置,它能除去热力系统给水中的溶解氧及其他气体,防止热力设备的腐蚀,是保证电厂和工业锅炉安全运行的重要设备由汽轮机不同压力的中间级处抽出部分蒸汽用于加热凝结水和给水的系统。这部分回热用抽汽作的功没有冷源损失，是提高火电厂热经济性的主要措施之一。近代火电厂通常采用7～8级(甚至9级)回热加热系统。（3）电气系统包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压电站等。三、火电厂的特点布局灵活、装机容量的大小可按需要决定。一次性建设投资少，仅为同容量水电厂的一半左右；建造工期短；发电设备年利用小时数较高。煤耗量大，单位电量发电成本比水电厂要高出3~4倍。动力设备繁多，发电机组控制操作复杂，运行费用高。大型发电机组由停机到开机并带满负荷需要几小时到十几小时乃至几十小时，并附加耗用大量燃料。承担急剧升降的负荷时，需要付出附加燃料消耗的代价。担任调峰、调频或事故备用，相应的事故增多，强迫停运率增高，厂用电率增高。对空气和环境污染大。课后学习1火电厂新型发电技术：清洁煤发电技术；空冷发电技术；磁流体发电技术课后学习2火电厂的热力学原理：朗肯循环及其改进课后学习3减少火电厂环境污染的措施水力发电厂实际上是利用河流中蕴藏的水能（位能和动能）来生产电能。在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过一定方式将“载能水”输送到水轮机中，使天然水能→可利用水能→旋转机械能→带动发电机组旋转切割磁力线→电能。这种将水能转变为旋转机械能的水力机械，就称为水轮机。

水电站就是为实现上述能量的连续转换而修建的水工建筑物及其所安装的水轮发电设备和附属设备的总体。一、水电厂的分类堤坝式水电厂引水式水电厂混合式水电厂1、集中落差的方式分类在河流上的适当地方建筑拦河坝，形成水库，抬高上游水位，使坝的上、下游形成大的水位差，这种水电站称为坝式水电站。坝式水电站适宜建在河道坡降较缓且流量较大的河段。这类水电站按厂房与坝的相对位置又可为坝后式水电厂和河床式水电厂。1）堤坝式水电厂坝后式水电厂厂房建在拦河坝非溢流坝段的后面，不承受上游水压；压力管道通过坝体，适用于高、中水头。坝后式在我国应用较多，如三门峡、刘家峡、白山、丹江口等水电厂均属此类。例：举世瞩目的三峡水电站也是坝后式水电站按照设计方案，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，左一电厂装机8台，出线5回；左二电厂装机6台，出线3回；右一、右二电厂装机均为6台，出线分别为4回和3回。这15回出线将分别把26台机组发出的电能送至座落在湖北境内的一批500千伏变电站和换流站，再向各地辐射。11:04:24扩展阅读根据国务院批准的三峡工程分电方案，三峡电站供电区域为湖北、河南、湖南、江西、上海、江苏、浙江、安徽、广东等八省一市。由于华中、川渝地区电力供求关系的变化，国务院决定三峡电站不向川渝送电。因此，三峡电力外送将形成三大主要通道：

11:04:24扩展阅读中通道：在华中四省建500千伏交流输电线路4970公里，鄂豫间两回，鄂湘间两回，鄂赣间一回，变电容量1350万千伏安（其中湖北境内的500千伏线路2630公里，变电容量525万千伏安）；设计输电能力900万千瓦。

11:04:24扩展阅读东通道：除利用现有的葛洲坝至上海直流线路输电120万千瓦外，2002年前建成第二回东送500千伏直流输电线路和湖北宜昌、江苏常州换流站，额定容量300万千瓦；2008年再建成第三回送上海的直流线路，增加容量300万千瓦。同时，在华东地区配套建设500千伏交流输电线路850公里，变电容量850千伏安。

11:04:24扩展阅读南通道：2004年建成一条973公里的500千伏直流输电线路和湖北荆州、广东惠州两个换流站，送电能力为300万千瓦。

三个通道全部建成后，三峡电力将畅通无阻地奔向东西1500公里、南北1000公里范围内的广大用户。11:04:24扩展阅读河床式水电厂厂房代替一部分坝体，也起拦水作用，直接承受上游水压。图中的溢洪坝、溢洪道是为了渲泄洪水、保证大坝安全的泄水建筑物。河床式水电厂一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。厂房和坝（闸）一起建在河床上，厂房本身承受上游水压力，成为挡水建筑物的一部分。引用流量大、水头低，水轮机多采用钢筋混凝土蜗壳。适用水头：大中型：25米以下，小型：8～10米以下。例：葛州坝水电站富春江河床式电站其它坝式水电厂：溢流式水电厂溢流式厂房建在溢流坝段后（下游侧），泄洪水流从厂房顶部越过泄入下游河道。适用于河谷狭窄，水库下泄洪水流量大，溢洪与发电分区布置有一定困难的情况。例：总投资19.77亿元甘肃黄河炳灵水电站，是我国首座利用库尾建坝的厂顶溢流式水电站。

其它坝式水电厂：岸边式水电厂岸边式厂房建在拦河坝下游河岸边的地面上，引水道及压力管道明铺于地面或埋没于地下。例：戈兰滩水电站位于云南省普洱市江城县与红河州绿春县界河李仙江上。电站主要水工建筑物由碾压混凝土重力坝、发电引水洞和岸边式水电站厂房组成。碾压混凝土坝最大坝高113m,坝顶长466m,从左岸至右岸共分为16个坝段,坝顶高程458m其它坝式水电厂：坝内式水电厂压力管道和厂房都建在混凝土坝的空腔内，常设在溢流坝段内。适用于河谷狭窄，下泄洪水流量大的情况。其它坝式水电厂：地下式厂房2）引水式水电厂由引水系统将天然河道的落差集中进行发电的水电站，称为引水式水电站。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。一般不需修坝或只修低堰。无压引水式有压引水式

引水式水电厂分类例：

隔河岩水电厂位于清江下游长阳土家族自治县3）混合式水电厂混合式水电站是由坝和引水道两种建筑物共同形成发电水头的水电站，可以充分利用河流有利的天然条件，在坡降平缓河段上筑坝形成水库，以利径流调节，在其下游坡降很陡或落差集中的河段采用引水方式得到大的水头。具有坝式和引水式两方面的特点。混合式水电厂混合式水电站适用于上游有良好坝址，适宜建库，而紧邻水库的下游河道突然变陡或河流有较大转弯的情况。混合式水电站和引水式水电站之间没有明确的分界线。严格说来，混合式水电站的水头是由坝和引水建筑物共同形成的，且坝一般构成水库。而引水式水电站的水头，只由引水建筑物形成，坝只起到抬高上游水位的作用。注意：在工程实际中常将具有一定长度引水建筑的混合式电站统称为引水式电站，而较少采用混合式水电站这个名称。混合式水电厂例：中国建造了较多的坝-引水混合式水电站。如狮子滩、流溪河、古田溪一级等水电站，坝与引水道所得水头各占水电站设计水头的二分之一左右。湖南镇、云峰等水电站的水头主要由坝获得，引水道得到的水头所占比重甚小，类似坝式水电站。而鲁布革、下马岭、铁门关等水电站的水头主要由引水道得到，由坝所得到的水头仅占电站设计水头的四分之一左右，又近似引水式水电站。2、按径流调节的程度分类无调节水电厂有调节水电厂（日调节、年调节、多年调节）无调节水电厂：如果水电厂取水口上游没有大的水库，就不能对径流进行调节以适用用水要求。包括引水式水电厂、水头很低的河床式水电厂。会出现枯水期水量不足、出力很小，洪水期流量很大，产生弃水。有调节水电厂：在水电厂取水口上游有较大的水库，能按照发电用水要求对天然来水流量进行调节。包括堤坝式水电厂、混合式水电厂和有日调节池的引水式水电站。根据水库对径流的调节程度可分为日调节、年调节、多年调节水电厂。补充：其它的分类方式按水电站利用水头的大小，可分为高水头(70米以上)、中水头(15-70米)和低水头(低于15米)水电站。按水电站装机容量的大小，可分为大型、中型和小型水电站。一般将装机容量在5,000kW以下的称为小水电站，5,000至100,000kW的称为中型水电站，10万kW或以上的称为大型水电站或巨型水电站。二、水电厂的特点优点：发电成本低，效率高。发电成本仅是同容量火电厂的1/3~1/4或更低。对大气和环境没有污染。运行灵活方便，机组启动快。从静止状态到带满负荷运行只需要4~5min，紧急情况可只用1min。可综合利用水资源，如防洪、灌溉、航运等。水能可储蓄和调节。缺点：一次投资大。建设周期长。受水文气象影响，有丰水期和枯水期，发电不均衡。淹没土地、移民搬迁，可能会破坏自然界的生态平衡。三、抽水蓄能电厂利用深夜或丰水期剩余电力，使水轮机以水泵方式工作，将下游的水抽到高水位蓄水池内，再在需要时用来发电，作负荷调峰之用。工作原理：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。在电力系统负荷低谷时，电动机－水泵方式，抽水，蓄能；在电力系统负荷高峰时，水轮机—发电机方式，放水，发电。抽水蓄能电厂在系统中的作用：调峰填谷备用调频调相抽水蓄能电厂的功能：降低电力系统燃料消耗。提高火电设备利用率。可作为发电成本低的峰荷电源。可用于蓄能。思考：结合抽水蓄能电厂在系统中的作用解释抽水蓄能电厂的功能。核能发电厂20世纪实现了大规模可控核裂变链式反应。实现该功能的装置称为反应堆。中子铀-235铀-235熱能水蒸汽中子氪-92(核废料）钡-141（核废料）条件限制：燃料中必须有3%以上的铀-235，才能顺利进行连锁反应撞击分裂

1g铀-235全部裂变时所释放的能量相当于2.7t标准煤完全燃烧时所释放的能量。例：一个1000MW的火电厂一天燃煤9600t，同样大的核电厂只要3.3kg的U-235。利用核能发电可以避免化石燃料燃烧所产生的日益严重的温室效应。11:04:24例：我国核电机组建设情况表：截至2013年底核电机组建设情况11:04:24

秦山核电站：总装机容量2×300MW压水堆核电站，总装机容量2×300MW。1985年3月动工，1991年12月首次并网发电秦山核电站位于东海之滨美丽富饶的杭州湾畔，是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的压水堆核电站，总装机容量2×300MW。1985年3月动工，1991年12月首次并网发电大亚湾核电站大亚湾核电站位于深圳市东部大亚湾畔，为我国目前最大的核电站。大亚湾核电站是我国引进国外资金、设备和技术建设的第一座大型商用核电站。核电站安装有两台单机容量为900MW的压水堆反应堆机组。1987年8月7日工程正式开工，1994年2月1日和5月6日两台机组先后投入商业营运。大亚湾核电站每年发电量超过100亿度，其中七成电力供应香港，三成电力供应广东电网。一、核电厂的分类基本原理同火力发电厂，只不过是用核反应堆和蒸发器代替了火力发电厂的锅炉设备。目前世界上使用最多的是轻水堆核电厂，可进一步分为：压水堆核电厂沸水堆核电厂压水堆（pressurizedwaterreactor）使用加压轻水（即普通水）作冷却剂和慢化剂，且水在堆内不沸腾的核反应堆。燃料为低浓铀。1961年，美国建成世界上第一座商用压水堆核电站。压水堆由压力容器、堆芯、堆内构件及控制棒组件等构成。压水堆电厂的特点：整个系统分为两大部分：一回路系统和二回路系统。一回路系统和二回路系统是彼此隔绝的，万一燃料元件的包壳破损，不影响二回路水的品质。补充：问题：压水堆电厂如何保持一次回路水压的稳定？压水堆核电厂的优点？沸水反应堆是第二常见的核能发电反应堆型式，在五十年代中期由爱达荷国家实验室（IdahoNationalLaboratory）与通用电气公司共同研发成功。沸水堆核电厂的特点：堆芯产生的饱和蒸汽经分离器和干燥器除去水分后直接送入汽轮机做功。由于沸水堆的循环系统直接连接了堆芯和涡轮机，因此可能造成涡轮机受到放射性污染，给设计和维修带来麻烦。沸水堆示意图1.反应堆压力容器；2.核燃料棒；3.控制棒；4.循环泵；5.控制棒电动机；6.蒸汽；7.饲水；8.高压涡轮机；9.低压涡轮机；10.发电机；11.激磁机；12.冷凝器；13.冷却剂；14.预热器；15.给水泵；16.冷水泵；17.混凝土围阻体；18.连接至电网问题：如何控制沸水堆核电厂反应堆的功率？二、核电厂的系统核电厂的系统由核岛和常规岛组成。为了使核电厂能稳定、经济运行，以及一旦发生事故时能保证反应堆的安全和防止放射性物质外泄，核电厂还设置有各种辅助系统、控制系统和安全设施。以压水堆电厂为例（1）核岛的核蒸汽供应系统（2）核岛的辅助系统（3）常规岛的系统（1）核岛的核蒸汽供应系统一回路系统化学和容积控制系统余热排出系统安全注射系统控制、保护和检测系统（2）核岛的辅助系统设备冷却水系统硼回收系统反应堆的安全壳及喷淋系统核燃料的装换料及贮存系统安全壳及核辅助厂房通风和过滤系统柴油发电机组，为核岛提供应急电源（3）常规岛的系统二回路系统循环冷却水系统电气系统及厂用电设备三、核电厂的运行基本原则和常规火电厂一样，都是根据电厂的负荷来调节供给的热量，使得热功率与电负荷相平衡。问题：和火电厂相比有什么新的特点？课外学习日本福岛核事故产生的原因？核辐射课外学习：蓝色圆点表示核电站所在地，绿色—黄色—红色条带状表示地震高发区，除了日本，在美国东海岸、意大利、伊朗都有核电站建在地震高发区11:04:24福岛核电站（FukushimaNuclearPowerPlant）是目前世界上最大的核电站，由福岛一站、福岛二站组成，共10台机组（一站6台，二站4台），均为沸水堆。11:04:241978年，福岛第一核电站曾经发生临界事故，但是事故一直被隐瞒至2007年才公之于众。

2005年8月，里氏7.2级地震导致福岛县两座核电站中存储核废料的池子中部分池水外溢。2006年，福岛第一核电站6号机组曾发生放射性物质泄漏事故。2007年，东京电力公司承认，从1977年起在对下属3家核电站总计199次定期检查中，这家公司曾篡改数据，隐瞒安全隐患。其中，福岛第一核电站1号机组，反应堆主蒸汽管流量计测得的数据曾在1979年至1998年间先后28次被篡改。原东京电力公司董事长因此辞职。2008年6月，福岛核电站核反应堆5加仑少量放射性冷却水泄漏。官员称这没有对环境和人员等造成损害。11:04:242011年3月，里氏9.0级地震导致福岛县两座核电站反应堆发生故障。有业内人士表示，福岛核电站是一个技术上现在已经没人用的单层循环沸水堆，冷却水直接引入海水，安全性本来就没有太大指望。2011年4月12日，日本原子能安全保安院根据国际核事件分级表将福岛核事故定为最高级7级小知识：核辐射11:04:24核辐射则是由放射性物质在核反应过程中，由原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态所释放出来的微观粒子流，主要是α、β、γ三种射线，除了带有巨大的能量外也带有很强的穿透性（主要是γ射线），衰竭周期长达数十年甚至上百年，危害持久漫长。核事故中释放出的放射污染物具有大剂量放射元素，经过食物链循环残留在人体内产生危害，是导致各种疾病发作诱因，最终引发基因突变或癌变。小知识11:04:24家电辐射是一种电磁辐射。这种电磁辐射的大小跟电流大小密切相关，并随着距离的增加而影响减弱，而金属的导电特性对电磁辐射具有屏蔽防护作用。家电产生的辐射虽不会留存体内，但人体长期暴露在过量的电磁辐射环境下，也会对免疫、生殖、神经系统构成伤害，视力、记忆力下降，特别是对肝脏造血功能产生影响，并引发心血管病、糖尿病、不孕不育，严重的还可导致癌症。因此，电磁辐射已被世界卫生组织列为继水源、大气、噪声之后的第四大环境污染源小知识：电磁辐射安全范围11:04:24课后学习哪些能量形式可以被转化成电能？分别是什么类型的发电厂？课后学习了解我国各类能源资源的储量和可利用年限。课后学习各种清洁煤技术。提示：清洁煤技术是指在煤炭从开发到利用全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。清洁煤技术主要包括两个方面：一是直接烧煤洁净技术。这是在直接烧煤的情况下，需要采用相应的技术措施：①燃烧前的净化加工技术，主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术。②燃烧中的净化燃烧技术，主要是流化床燃烧技术和先进燃烧器技术。③燃烧后的净化处理技术，主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。二是煤转化为洁净燃料技术。主要是煤的气化以及液化技术、煤气化联合循环发电技术和燃煤磁流体发电技术。清洁煤技术是当前国际上解决环境问题的主导技术之一，也是高技术国际竞争的重要领域之一。多年来，我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染进行了大量的研究开发和推广工作，并随着国家宏观发展战略的转变，已把清洁煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一，得到了中央政府的大力支持。11:04:24

其它能源发电厂风电太阳能发电地热发电潮汐发电生物质能发电燃料电池分类：太阳热发电、光伏发电

光伏发电原理：当太阳能电池受到光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应

11:04:24太陽能電池

e-太阳能发电独立光伏发电系统Google的太阳能项目太阳能热发电是将吸收的太阳辐射热能转换成电能的装置，其基本组成与常规火电设备类似。它又分集中式和分散式两类。11:04:24集中式太阳能热发电又称塔式太阳能热发电沙漠中的太阳能电站11:04:24

将风能转换成电能的发电方式称为风力发电。风能属于再生能源，又是一种过程性的能源，无法直接储存，还具有随机性，所以对风能的应用技术上比较复杂。1—风力机2—升速齿轮箱3—发电机4—控制系统5—改变方向的驱动装置6—底板7—塔架8—控制和保护装置9—基础10—电缆线路11—配电装置风力发电达板城风力发电站:装机容量7.23万千瓦我国风能资源分布中国投产风电场位置图风电价格与传统火电价格比较11:04:24地热发电地热能的储量很大，它的总量大约是煤炭的一亿七千万倍。但是，目前世界上实际能利用的地热资源很少，主要限于蒸汽田和热水田，这两者统称为地热田。地热电站是清洁的能源。它的发电成本比水电和火电都低，而且地热发电后排出的热水还可以供采暖、医疗、提取化学物质等利用，所以目前地热发电发展很快。地热发电全世界1997年底的地热发电装机容量为7950MW美国2850MW、冰岛51MW菲律宾1780MW、肯尼亚45MW墨西哥743MW、中国32MW意大利742MW、土耳其21MW日本530MW、俄罗斯11MW印度尼西亚528Mw、葡萄牙（亚速群岛）8MW新西兰364MW、法国（哥德洛普岛）4MW萨尔瓦多105MW、阿根廷0.7MW尼加拉瓜70MW、澳大利亚0.4MW哥斯达黎加65MW泰国0.3MW扩展阅读11:04:24扩展阅读羊八井地热电厂潮汐发电

潮汐能是由地球－月亮－太阳系统的动能与位能衍生出来的。利用潮汐的落差推动水轮机而发电称之为潮汐发电。

（1）单库单向式。（2）单库双向式。（3）双库（高低库）式。潮汐是由月球的引潮力可使海面升高0.246米，在两者的共同作用下，潮汐的最大潮差为8.9米;北美芬迪湾蒙克顿港最大潮差竟达19米.据计算,世界海洋潮汐能蕴藏量约为27亿千瓦,若全部转换成电能,每年发电量大约为1.2万亿度。潮汐发电严格地讲应称为“潮汐能发电”，潮汐能发电仅是海洋能发电的一种，但是它是海洋能利用中发展最早、规模最大、技术较成熟的一种。现代海洋能源开发主要就是指利用海洋能发电。利用海洋能发电的方式很多，其中包括波力发电、潮汐发电、潮流发电、海水温差发电和海水含盐浓度差发电等，而国内外已开发利用海洋能发电主要是潮汐发电。由于潮汐发电的开发成本较高和技术上的原因，所以发展不快。二、各种发电厂简介

其它能源发电厂到目前为止，我国正在运行发电的潮汐电站共有8座：浙江乐清湾的江厦潮汐试验电站、海山潮汐电站、沙山潮汐电站，山东乳山县的白沙口潮汐电站，浙江象山县岳浦潮汐电站，江苏太仓县浏河潮汐电站，广西饮州湾果子山潮汐电站，福建平潭县幸福洋潮汐电站等。以上8座潮汐电站总装机容量为6000千瓦，年发电量1000万余度。我国潮汐发电量，仅次于法国、加拿大，居世界第三位。江厦潮汐电站：1980年5月第一台机组投产发电。电站装有双向贯流式机组6台，总装机容量3200干瓦，年发电量600万度，可昼夜发电14～15小时

。规模仅次于法国郎斯潮汐电站、加拿大芬地湾安娜波利斯潮汐电站，居世界第三。法国郎斯潮汐电站：总装机容量24万千瓦，年发电量5亿多度课后学习各种新能源发电技术的优缺点。电力网络是连接发电机与用电设备（负荷）的中间环节，由变压器和输电线路组成，实现电能的传输与分配的功能。11:04:24三、电力网11:04:24电力网络分类输电网：将电能从发电厂输送到负荷中心。配电网：将电能从负荷中心输送到各级电力用户，起分配电能的作用。通常电压在220kV以下。可分为高压配电网(35～110kV)、中压配电网(3～10kV)、低压配电网(220～380V)。三、电力网11:04:24工业企业供电系统三、电力网电力网的结构（或接线方式）与电压等级、电源和负载点的容量与数目、它们之间的地理位置以及可靠性要求等因素有关。简单接线方式分为放射式、干线式、链式、环形和两端供电网络。

开式网络闭式网络复杂接线方式可由上述各种接线方式组成。实际电力系统的接线方式均属复杂接线方式。电力线路还可以采用双回路方式，以增大传输能力和提高供电的安全性和可靠性。11:04:24每个负荷只能从一个方向获得电能每个负荷只能从两个方向获得电能三、电力网11:04:24无备用结线（放射式、干线式、链式）有备用结线（双回线、环式、两端供电）独立电源负荷三、电力网11:04:24图中有哪些简单网络结构？三、电力网电力网结构对电力系统运行的安全性、经济型、电能质量以及调度控制的方便性和灵活性等均有很大的影响。特别是主干网络，要采用电气联系强的结构，选择较高的电压等级以提高稳定性，保证各种运行方式下主干线路有足够的输电能力。同时要尽量简化结构，提高调度控制的方便性和灵活性，还要注意限制短路电流水平。11:04:24三、电力网对于交流远距离输电线路，如果输电能力受到限制，还可考虑直流输电方案；当稳定性有问题、调度控制有困难或短路容量太大时，也可以采用直流联络线分隔交流电力网。对于低一级电压的电力网，应力求采用简单的结构，实行分片供电，限制短路容量。同时要避免高、低压线路经过变压器形成环网，以简化继电保护，加强稳定性。通常要针对具体的电力系统，提出若干个电力网结构方案，逐个进行潮流计算、稳定分析、保护控制和短路电流研究，经过技术经济比较后确定最佳的结构。11:04:24三、电力网枢纽变电所