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1、电力基础知识,1、电能的来源和分类2、电能的基本参数3、电能质量4、电力需求侧管理简介,电力基础知识,电能的产生,电由电磁感应发电机，利用磁铁和线圈产生的，这个由法拉第研究发明地。现在所用的电，大致可以分为利用发电机发的电，以及将化学能变成的电(如电池)。除此之外，还有利用太阳光发的电等，现在其他发电方法还在陆续研发出来。当然，家庭中所用的电，是利用发电机所发的电。现在，我们就来探讨一下发电的原理吧！,要发电，就需要磁铁以及产生电的线圈。磁铁具有吸引铁等金属的磁力，这个力所及的范围，就称为磁场。在这个磁场中移动线圈，线圈就会产生电。但是，在强大的磁场中，如果不能够移动线圈(如果不使磁力产生变化
2、)，就无法产生电。换言之，磁力的变化会使得线圈产生电。这个原理称为电磁感应，而产生的电流，就称为感应电流。磁铁接近线圈时，电流会依箭头的方向流向线圈。相反，如果磁铁远离线圈，则电流会流向相反的箭头方向。当然，如果不移动磁铁的话，则磁场不会产生变化，就不会产生电。,电能的分类,A、按照一次能源分为：火电水电核电风电生物质发电光伏发电,光伏发电 并网,离网,太阳能电池板工作原理PN结：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体；在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。pn结就是把这两种半导体烧结在一起，由电子和空
3、穴运动达到平衡后形成PN结。,本征半导体,P型掺杂半导体,N型掺杂半导体,交流电和直流电交流电：强度与方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流；直流电：电流方向不随时间做周期性变化的电流；交流转直流为整流，直流转交流为逆变；,电能的应用,电能的应用,电能可直接应用,转化间接应用,远距离传输应用也可储存携带移动应用.用于动力,使用电设备,工具运转.用于交通,使各种电力车辆,船只,飞行器运行.用于储存:给各类电源充补电能.用于照明,各种交流,直流灯具等发光.用于加热:各种电炉,电焊机等.电用于通迅:各种电话,电报,广播,电传,雷达等.用于装饰:霓虹灯等.用于医疗卫生:各类医疗设备,医疗仪器等.用
4、于生活:各种家用电器等.用于文化娱乐:各种影视,音响,电子刊物,乐器,照像等.用于起重:各种电磁能起重设备等.用于计测量:各类计测量仪器,用具等.用于科技:各类计算机,显微镜等.用于教育:使学生获得与电有关的知识技能,电能的基本参数,一、电流单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流。通常用字母 I表示，它的单位是安培，简称“安”，符号“A”，也是指电荷在导体中的定向移动。1kA=1000A1A=1000mA1mA=1000A1A=1000nA1nA=1000pA,二、电压也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电
5、场力作用从A点移动到B点所做的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特（V，简称伏）。1kV=1000V1V=1000mV1mV=1000v,常用电压等级：高压指1KV以上的电压高压：10KV、35KV、110KV、220KV超高压：330KV、500KV、750KV特高压：1000KV以上交流电压 800KV的直流电压,三、电功电能转化成多种其他形式能的过程也可以说是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。国际单位是J（焦耳）。1J=1WS=1Nm 其他单位1kWh=3.6106J 1kWh=1度,四、功率物体在单位时间内所做的功的多
6、少，即功率是描述做功快慢的物理量。求功率的公式为功率=功/时间功的单位是J（焦耳），时间单位是S（秒）所以功率的单位是J/S，焦耳每秒，国际单位为W（瓦特）1W=1J/S1 kW=1000W1 MW=1000kW1马力=735W对于发电厂而言，通常所说的单台发电机功率为30万千瓦（300MW），最近几点新上的机组有60万千瓦（600MW）和100万千瓦（1000MW）。,功率的分类：1、有功功率在交流电路中，有功功率是指一个周期内发出或负载消耗的瞬时功率的积分的平均值，单位为W，KW。2、无功功率为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，单位为var（乏），Kvar3、视在功率（计算
7、值）P=S*Cos（S为有功功率，Cos为功率因素，为功率因素角，是电流和电压的相位差）变压器容量单位KVA。,五、频率单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常用符号f或表示，单位为秒分之一，符号为s-1。国际单位赫兹，简称“赫”，符号为Hz物理中频率的基本单位是赫兹（Hz），简称赫，也常用千赫（kHz）或兆赫（MHz）或吉赫（GHz）做单位。1kHz=1000Hz，1MHz=1000000Hz，1GHz=1000MHz中国使用的电是一种正弦交流电，其频率是50Hz，即一秒钟内做了50次周期性变化。交流电的频率，工业术语叫做工频。2013年,全世界的电力系统中，工频有两种
8、，一种为50Hz，还有一种是60Hz。（中国台湾、日本关西、南韩、沙特、美国、巴西、加拿大、哥伦比亚）,变频简介：变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护。,变 频 器,电能质量,一、功率因素补偿P=S*Cos（S为有功功率，Cos为功率因素
9、，为功率因素角，是电流和电压的相位差）电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。这种措施称作功率因数补偿。也可称之为无功补偿。,纯电阻电路伏安特性曲线,纯电感电路伏安特性曲线,纯电容电路伏安特性曲线,纯电阻电路中，电压电流相位相同；纯电感电路中，电压电流相位相差90，电流滞后电压（或电压超前电流）；纯电容电路中，电压电流相位相差90，电流超前电压（或电
10、压滞后电流）实际生产与生活中应用的用电负载多为阻感性（电阻性电感性），其等效电路图及电压电流特性如下：阻感性用电负载，其电压与电流相位相差角度，该角度介于0和90之间，电压超前电流。利用微电子技术采集实际功率因素来调整电容组的投切电容容量，补偿后电压和电流的的相差角接近于0度，即功率因素接近于1。,高压电容补偿,低压电容补偿,二、谐波1、谐波的定义：频率为基波频率的整数倍的正弦波分量称为谐波。由于谐波的频率是基波频率的整数倍，也常称它为高次谐波。2、谐波的产生：当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或负荷在传递（如变压器）、变换（如交直流转换器）、吸收（如电弧炉）系统发电机所供给的基波能
11、量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送大量的谐波，使电力系统的正弦波形畸变，电能质量降低。3、谐波的危害：谐波使变压器、电线电缆、用电设备温度升高，且这些损失将与电流和频率的平方成比例上升。损失量直接反应在电费上，而且会增加设备噪声；干扰开关设备和通讯设备，使设备误动作或无法工作；此外，谐波会降低电容补偿器的工作寿命。,4、谐波治理：针对谐波的产生和传播的特点，应采取相应的隔离、补偿和减小措施。可能的解决方法有：(1)改善供电结构：选择合理的供电电压，并尽可能保持相三电压平衡。尽量将产生大量谐波的非线性负荷与基本上不产生谐波的用电设备分在不同供电母线上。因为将多个谐波源接于同一段
12、母线上，利用谐波的相互补偿作用可降低电网谐波含量。(2)装设静止无功补偿装置，对大型电弧炉及晶闸管控制的轧钢机等非线性设备，由于其负荷是冲击性的，而且是随机的，因此宜装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置，提高供电系统承受谐波的能力。,(3)装设滤波器：滤波器通常安装在非线性负荷侧母线上，使其固有频率按要求和某些特征频率共振，从而吸收大部分谐波源注入电网的谐波电流。滤波器可分为有源滤波器和无源滤波器两大类。无源谐波抑制装置由滤波电容器、电抗器和电阻器组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。其结构简单、投资少、运行可靠性较高以及运行费用较低，至今仍是谐波抑制的主要手段。有
13、源滤波器产生一个与谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，使电网电流只含基波分量，补偿性能好，但容量大、成本高。,无源滤波器,有源滤波器,三、三相不平衡三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。1、危害：（1）增加线路的电能损耗；（2）增加配电变压器的电能损耗；（3）配变出力减少；（4）配变产生零序电流；（5）影响用电设备的安全运行；（6）电动机效率降低。,2、三相不平衡的治理：（1）将不对称负荷分散接在不同的供电点，以减少集中连接造成不平衡度严重超标的问题；（2）使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化；（3）加大负荷接入点的短路容量，如
14、改变网络或提高供电电压级别提高系统承受不平衡负荷的能力；（4）装设平衡装置。,电力需求侧管理简介,一、定义：电力需求侧管理（Power Demand Side Management，DSM）指在政府法规和政策支持下，采取有效的激励和引导措施以及适宜的运作方式，通过电网企业、能源服务企业、电力用户等共同协力，提高终端用电效率和改变用电方式，在满足同样用电功能的同时减少电力消耗和电力需求，为达到节约资源和保护环境，实现社会效益最优、各方受益、成本最低的能源服务所进行的管理活动。,二、实施电力需求侧管理的意义：实施DSM具有显著的社会效益和经济效益。对社会而言，DSM的实施可以减少电力需求，从而减少
15、一次能源的消耗与污染物的排放，缓解环境压力，同时减少社会资源的投入和自然资源的消耗。对政府而言，可以通过实施DSM，合理配置电力资源，促进经济的协调发展，还可以促进用电设备的更新换代，增加对高能效设备的需求，促进GDP增长，降低单位GDP能耗。对电力客户而言，实施DSM可以降低电力消耗，减少电费支出，降低企业的经营成本，提高产品竞争力。可享受宁夏自治区电价优惠补贴政策，也可达到直接节约电费的目的。对于必须更换的淘汰设备，宁夏自治区财政进行40%的补贴。降低企业能耗，减少企业能耗费用利于降低企业的成本，对于优化企业的成本结构，提高企业的市场竞争力具有战略意义。对电网公司而言，实施DSM可以减少高
16、峰时段电力负荷对电网的压力，提高供电可靠性和服务水平；在电力供应形势紧张的情况下，可以大大缓解限电的压力，可以提高电网设备的利用率，保证电网安全、经济运行，减少和延缓电网建设的投资。,三、电力需求侧管理的内容：用户对电能的需求包括电力和电量。电力即是指用电能力，一般用千瓦（KW）表示；电量是指用电量，一般用千瓦时（KWh）表示。由此可见，电力节能可以归结为节约电力和节约电量，所以，DSM包括能效管理和负荷管理两个部分。能效管理即是通过用户采用先进的技术和高效设备提高终端用电效率，减少电量消耗，取得节约电量和减少污染排放的效益。负荷管理即是通过负荷整形技术改善用户的用电方式，降低电网的最大负荷，
17、取得节约电力和减少装机容量的效益。节约电力通常还会带来节约电量的效益。,四、电力需求侧管理的手段：1、经济手段2、引导手段3、行政手段4、技术手段（1）负荷整形技术a、削峰b、填谷c、移峰填谷,移峰填谷的主要技术：1）采用蓄冷蓄热技术；2）能源替代运行；3）调整作业程序；4）调整轮休制度；（2）提高终端用电效率的一般途径a、直接节电的一般途径；b、间接节电的有效工具-电能监测系统。,需要对电源关口、电源次级支线出线回路、主要和重要用电设备、专用变压器、集中无功补偿电容柜、变频控制装置、能效项目关口等位置全部安装监测终端。监测数据有三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、频率、谐波（要求监测1-21次谐波）、三相不平衡度电能监控系统主要完善对一定功率以上范围的用电设备的监测。电能监控系统将重点耗电设备纳入监测范围，同步监测大型用电设备的功率、负载率、运行功率等参数，做到及时发现异常、发现问题及时处理，减少不必要的用电事故。,
