发电厂电气部分第一章-2

第一章能源和发电重点：学习目的：通过本章的学习，了解能源的种类，掌握发电厂、变电站的类型及其特点。重点掌握火力发电厂的电能生产过程。发电厂的类型和特点；变电站的类型和特点。难点：火力发电厂的电能生产过程。第一节 能源和发电一、能源的类型获得

一次能源方法

二次能源利用

常规能源

能否

可再生能源程度

新能源

再生

不可再生能源能源本身性质含能体能源（可直接存储的能源）过程性能源（无法直接存储的能源）二、我国的能源资源煤炭：我国是世界上煤炭产量最多、增长速度最快的国家。水能：我国水能资源蕴藏量与可开发的水能资源均占世界第一。其他能源：风能、太阳能、石油、天然气。三、电能随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个层面，也愈来愈广泛地渗透到人类生活的每个层次。一旦失去电能，我们的世界将……???电气化程度已成为衡量社会物质文明发展水平的重要标志！四、发电厂1、发电厂的概念：生产电能的工厂，将各种天然能源转化为电能。2、发电厂的分类：按一次能源取得的方式不同分：70%火力发电厂：水力发电厂：核电厂：其它形式电厂：第二节、火力发电厂火力发电厂能量转换过程燃料的化学能热能机械能电能第二节 火力发电厂一、火电厂类型按照燃料分类：燃煤电厂燃油电厂燃气电厂余热电厂蒸汽压力和温度分类：中低压电厂高压电厂超高压电厂亚临界压力电厂一、火电厂类型按原动机分类：汽轮机电厂燃气轮机电厂内燃机电厂按输出能源分类：凝汽式电厂热电厂按发电厂装机容量分类：小容量电厂（100MW以下）中容量电厂（100~250MW）大中容量电厂（250~1000MW）大容量电厂（1000MW以上）容量大，靠近燃料产区，经高压或超高压线路送往负荷中心。单纯供电。蒸汽全部排入凝汽器冷却成水，又重新送回锅炉。蒸汽中大量热量被浪费。效率只有30~40%。容量中小，靠近负荷中心。既供电又供热。效率高：可达60～70％。但运行方式不如凝汽式电厂灵活，因为需根据热需求调整出力。凝汽式电厂生产流程：燃料 蒸汽锅炉汽轮机发电机电力系统蒸汽水冷凝器热电厂生产流程：燃料

蒸汽锅炉汽轮机发电机电力系统冷凝器水蒸汽

抽汽供热二、火力发电厂生产过程燃料的化学能燃烧系统热能汽水系统机械能电气系统电能1、主要组成❏两大部分：热力部分和电气部分❏三大核心设备：锅炉、汽轮机和发电机❏大型火力发电厂一般都有燃煤、锅炉、汽机、电气、化学、热工、水处理等车间（或称分场）。2、生产过程燃料的化学能烟气的热能热能传递给水、蒸汽和空气气流的动能汽轮机轴上的机械能发电机送出的电能（加上励磁机送进的磁能）二、火力发电厂生产过程1、燃烧系统输煤系统磨煤系统燃烧系统风烟系统灰渣系统2、生产过程—燃烧系统—输煤系统煤矿经火车或轮船运到电厂存放在储煤场经皮带：通过电磁分离器吸净铁屑再经碎煤机打碎大块煤锅炉原煤仓煤从给煤机送至磨煤机，加上热风道来的热风煤被磨制和干燥后，送到粗粉分离器旋风分离器进行气粉分离细粉进入煤粉仓热风进入排风机带上从给粉机来的煤粉由喷燃器喷入炉膛燃烧2、生产过程—燃烧系统—磨煤制粉系统燃烧系统——运煤冷空气经送风机，进入空气预热器一部分热风送磨煤机，一部分热风直送喷燃器炉膛中热风与煤粉混合燃烧，产生大量热量热量经过金属表面传给锅炉的水冷壁管、过热器、省煤器、空气预热器、除尘器烟气经吸风机引至烟囱，排入大气2、生产过程—燃烧系统—风烟系统燃烧系统——烟囱与灰库二、火力发电厂生产过程2、汽水系统给水系统

补给水系统循环水系统给水泵打水经高压加热器、省煤器加热送入汽包汽包内的水经水冷壁下降管及下联箱进入上升管水吸热汽化，汽水混合物上升到汽包进行汽水分离汽进入过热器，经蒸汽管道引入汽轮机蒸汽膨胀，高速冲击叶片，带动发电机转子转动2、生产过程—汽水系统作功后蒸汽温度压力下降2、生产过程—汽水系统排入凝汽器冷却凝结成水循环使用3、生产过程—电气系统发电机发电除去厂用电后经变压器升压送入电网汽水系统

——冷水塔汽水系统

——冷水塔二、火力发电厂生产过程3、电气系统包括发电机、励磁装置、厂用电、升压变电站等励磁装置汽轮机 发电机 电网厂用电发电机发电除去厂用电后经变压器升压送入电网电气系统

——汽轮机和发电机电气系统

——汽轮机和发电机三、火力发电厂特点1、布局灵活，装置容量可根据需要决定；2、投资少，设备年利用率高；3、动力设备多，机组操作复杂；4、煤耗多，污染大。第三节 水力发电厂水的位能机械能电能按集中落差分堤坝式第三节 水力发电厂水电厂的类型：坝后式河床式建在河流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，电站规模大。适用于河床平缓地区，落差小，厂房和坝建在一起，承受上游水压水的压力，起挡水作用。特点：水头低，挡水建筑物长。引水式：不修堤坝，只由引水渠形成发电水头混合式

：兼有堤坝式，引水式的特点第三节 水力发电厂各种水电厂示意图在河流中落差较大的适宜地段拦河建坝，形成水库，将水积蓄起来，抬高水位，形成发电水头。第三节 水力发电厂各种水电厂示意图水电厂建在山区水流急的水道上或河床坡度较陡的地方。由引水渠道形成水头，一般不需要修坝或只修低堰。三峡工程简介：总库容为393亿m3，装机容量为1820万kW，年平均发电量为847亿kWh。三峡为世界上最大的水电站。三峡工程鸟瞰第三节 水力发电厂

——抽水蓄能电厂作用：※调峰※填谷※备用※调频※调相我国规划在缺少水能的华北、华东、东北地区兴建较多的200~1000MW抽水蓄能电厂。天荒坪抽水蓄能电站装机容量180万kW，投资近百亿。电站建设钻透整座大山，地下厂房、上、下水库落差607米。电站上水库蓄水湖面广达28公顷，是一个昼夜水位高低变幅29米多的动态湖泊。抽水蓄能电站可视为利用水的势能做成的一个大容量蓄电池。第三节 水力发电厂水电厂的特点：1、可综合利用水资源；2、发电成本低，效率高，无污染。3、运行灵活；4、水能可以存储和调节；5、初期投资大，工期长；6、受水文天气影响，可能影响环境。第四节 核能发电厂又称为原子能发电厂，利用原子核内的变化所释放的核能转变成电能的工厂。工作原理：核燃料（铀U）在反应堆内发生核裂变，释放出大量热量，由水或气体作为冷却剂带出，在蒸汽发生器中把水热变成蒸汽推动汽轮发电机做功获得电能。其生产过程类似于火电厂。一个1000MW的火电厂一天燃煤近万吨，同样容量的核电厂只要3.3kg的U235。核电厂生产流程：核反应堆汽轮机电力系统蒸汽发生器U型管高压水发电机冷凝器第三节 核能发电厂核电厂的特点：1、高效能源，消耗资源少；核能比化学能大得多，消耗的核燃料比同样功率的火电厂消耗的化石燃料要少的多。如一座百万千瓦级的火电厂每年消耗300万吨原煤，而同样容量的核电厂每年仅需30吨核燃料。2、核是清洁能源，环境影响小；3、核电是安全能源，事故概率小。发电厂—新能源发电新能源发电是利用太阳能、风能、地热、潮汐、海浪、海洋温差、沼气、垃圾、燃料电池等能源生产电能的发电厂。◆太阳能发电厂□利用太阳光能和热能生产电能就是太阳能发电，分为光热发电和光伏发电；后者是近些年来发展最快，最具活力的技术研究领域。□光伏发电技术应用中，尚待解决的技术问题还有很多，如：如何降低太阳能电池的生产成本；如何提高太阳能电池的光电转化效率；高效率、低成本的电能储存技术；如何实现太阳能电池的最佳输出匹配等。这些问题涉及了现代科技的许多领域：材料科学、半导体技术、电池技术、电网技术、以及电子技术、自动化控制技术等。◆太阳能发电厂□光伏发电：根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。□光伏发电的最基本元件是太阳电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。太阳能电厂太阳能电厂太阳能电厂太阳能电厂◆地热发电厂地心温度约为4000℃，热能持续不断地流向地面。地热发电利用地下热水和蒸汽为动力的一种新型发电技术。基本原理与普通火力发电相似，根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，然后又把机械能变为电能。主要有两类：地热蒸汽发电系统和双循环发电系统。前者因技术成熟，运行安全可靠，广泛应用。地热发电厂西藏羊八井地热发电厂◆风力发电厂□风能是由于太阳对大气层造成的温差和地球表面不规则而引起。□我国风能资源丰富，陆地理论储量32亿千瓦，可开发的装机容量约2.53亿千瓦，居世界首位，商业化、规模化发展潜力巨大。图图所所示示。。1－风力机；风力发电机组，组成集群，称为风力发电场。

–风力2－发升速电齿装轮装箱置；如3－发电机；4－控制系统；5－驱动装置；6－底板和外罩；7－塔架；8－控制和保护装置；9－土建基础；10－电缆线路；11－配电装置1.风力发电–流动空气所具有的能量，称为风能。–风力将机风1将能风转能换转为化电为能机械的能发，电升方速式齿，轮称箱称2为将风风力力机发轴电。上的低速旋转变为高速旋转，带动发电机3发出电能；–经电在缆风线能路丰10富引至的配地电区装，置按11一，定然后的送排入列电方网式。成群安装中国最大的风力发电厂——新疆达坂城风力发电厂内蒙古风力发电厂南澳风力发电厂□潮汐发电与水力发电原理相似，潮汐发电是利用潮差推动水轮机转动，再由水轮机带动发电机发电；□潮汐发电须选择有利的海岸地形，修建潮汐水库，涨潮时蓄水，落潮时利用其势能发电；□①单库单向型：只能在落潮时发电。□②单库双向型：在涨、落潮时都能发电。□③双库双向型：可以连续发电，但经济上不合算，未见实际应用。潮汐发电站潮汐发电站□全国潮汐能资源理论蕴藏量为1.9×108kw，可开发利用的装机容量为2157×104kw，可开发的年发电量为618xl08kw·h，占世界潮汐能总量的

1／10。□1980年建成的江厦潮汐电站（浙江省温岭县江厦港的下游）是我国第一座双向潮汐电站，也是目前世界上较大的一座双向潮汐电站，其总机容量为3200千瓦，年发电量为1070万度。潮汐发电原理浙江温岭江厦潮汐发电站浙江温岭江厦潮汐发电站69下下热热水水发发电电，，有有两两种种基基本本类类型型。。3.地热发电–利用地下蒸汽或热水等地球内部热能资源发电，（称2121）为双闪双闪地循蒸循蒸热环地环发地热地热电热发热发。发电发电系电电系统系系统（统统（又（（又又称称减称称减压中中压扩间间扩容介介容法质质法）法法）。））。使。。使这地这–地下种种下地系热系热水统统水蒸的变的变汽为热为热发低水低电和压和压的工蒸工蒸原质汽质汽理供各供各和汽自汽自设轮构轮构备成机成与做独做火立功立功电系。系。厂统基本。相同。利用地5.生物质能发电主要是绿色植物将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量，属可再生能源。薪柴、农作物秸秆、人畜粪便、有机垃圾及工业有机废水等，是主要的生物质能资源。生物质发电系统是以生物质能为能源的发电，如垃圾焚烧发电、沼气发电、秸秆发电等。6.磁流体发电亦称等离子体发电，极高温度并高度电离的气体高速（1000m/s）流经强磁场而直接发电。可在不用旋转机械的情况下将热能直接转换为电能。2004年上半年磁流体动力船已经下水。第五节 变电站作用：变化和分配电能一、按其地位和作用不同，可分为几类：※枢纽变电站※中间变电站※地区变电站※终端变电站二、变电所的基本类型变电所起着变换和分配电能的作用。从发电厂送出的电能，升压远距离输送，再经过多次降压后才供给用户使用，所以电力系统中的变电所的数

量多于发电厂，变压器的容量约是发电机容量的7~10倍。变电所分为发电厂的变电所（升压变电所）和电力网的变电所（降压变电所），根据变电所在电力系统的地位与供电范围，可以将其分为以下几类。列。4.终端变电站地区变电站以对地区用户供电为主，是一个地区变电站是联枢纽系变发电站电位于厂电力和系或统用城的市户枢的纽主的点要，中变连电接间站，环电压节，电力系统高、中压的几个部等分级，一汇般集为有1多10个～电220kV。起着变换源和和分多回配大容电量联能络的线，作变全电用站容停量。电大时，，电仅压使该地区中3.地区变电2站20～330kV。全以站下停。电全时站，停将电引时起，区仅域使电其网站解供的用户中断供电。（指其高压侧，以下同）等断级供为电33。0～企50业0k变V。电站是供大、1.枢纽变电全站站中停间电变时电，站将一引般起位系于统系解统列的，