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1、莆田学院现代教育技术中心 03年9月,发电厂电气部分,第1章 能源和发电,主讲人：吴春华,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,本章主要内容：,二、发电厂和变电所类型,一、能源的含义和分类,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,一、能源的含义和分类,1、能源的含义：,能量的来源或源泉,2、能源的分类：,按获得方法分：一次能源和二次能源,按被利用程度分为：常规能源和新能源,按可否再生分为：可再生能源和非可再生能源,按能源本身的性质分为：含体能源和过程能源,按对环境的污染分为：清洁能源和非清洁能源,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,2、能源的分类：,按获得方法分：一次能源和二次能源,按被利用程
2、度分为：常规能源和新能源,一次能源：煤、石油、天然气,二次能源：电力、煤气、汽油,常规能源：煤、石油、天然气、水,新能源：太阳能、风能油、地热、氢能,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,按可否再生分为：可再生能源和非可再生能源,按能源本身的性质分为：含体能源和过程能源,按对环境的污染分为：清洁能源和非清洁能源,可再生能源：太阳能、海洋能、风能,不可再生能源：煤、石油、天然气,含体能源：煤、石油、天然气,过程能源：水能、风能、海洋能,非清洁能源：煤、石油,清洁能源：水能、太阳能、海洋能,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,（1）便于大规模生产和远距离输送；,3.电能和其他形式能相比的特点和优
3、点：,（2）方便转化和易于控制；,（3）损耗小；,（4）效率高；,（5）无气体和噪声污染。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,二、发电厂和变电所类型,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,1、电力系统示意图,火力发电厂,220KV330KV500KV750KV,一次降压变电站,35KV110KV220KV,二次电压变电站,10KV 35KV 110KV,10KV,工厂企业,变压器台,220V,住宅,380V/220V,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,电力系统简图,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,2、发电厂类型：,发电厂是实现把其他形式的能源
4、转化成电能的场所。,主要类型有：火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂等。此外：地热资源、再生资源（太阳光能，太阳热，风力，潮汐，波浪，海流等）其他形式的能源进行发电。,根据电厂容量大小及其供电范围发电厂可分为：区域性发电厂，地方性发电厂和自备电厂等,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,3、火力发电厂（简称火电厂或火电站）,组成：锅炉、汽轮机、发电机。分类：（1）按原动机分：凝气式汽轮机发电；燃汽轮机发电；内 燃机发电厂；蒸汽燃汽轮机发电。（2）按燃料分：燃煤；燃油；燃气；余热。（3）按蒸汽压力和温度分：中压，高压，超高压，亚临界压力，超临界压力，超超临界压力。（4）按输出能源分：凝气式发电厂，
5、热电厂。能量转换过程是：燃料的化学能热能机械能电能,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,3（1）火电厂的系统组成：,燃烧系统：汽水系统：电气系统：,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,燃烧系统：,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成蒸汽，称为燃烧系统。组成：运煤系统；磨煤系统；燃烧系统；风烟系统；灰渣系统。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,汽水系统：,锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，将热能转化为机械能，称为汽水系统。组成：给水系统；补充给水系统；循环水系统。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,电气系统：,
6、由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。组成：发电机，励磁装置，厂用电系统，升压变压器。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,3（2）火力发电站优点：,火电厂布局灵活，装机容量的大小可以按照需要决定；,火电厂的一次性建设投资少，单位容量的投资仅为同容量水电厂的一半。建设周期短。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,3（2）火力发电的缺点：,耗煤量大，发电成本高；动力设备繁多，发电机组控制操作复杂；运行费用高；不易于调峰填谷使用，多担负较均匀的负荷
7、，一般承担基荷的供给；对环境污染大，三废排放量大。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4、水力发电厂（简称水电厂或水电站）,组成：水库、水轮机、发电机。能量转换过程是：水的位能机械能电能水电厂的发电容量 三峡的总装机容量：,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4（1）水力发电厂分类,按集中落差的方式分：（1）堤坝式水电厂（河床式，坝后式）（2）引水式水电厂（3）混合式水电厂按径流调节的程度分：（1）无调节水电厂（2）有调节水电厂,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4（2）抽水蓄能电厂,工作原理 上游，下游均有水库以容蓄能量转化所需要的水量。电力负荷低谷时，利用电力系统的富裕电能，将下
8、游水库中的水抽到上游水库，以位能形式储存起来。（抽水工况）电力负荷高峰时，将上游水库中的水放出来，驱动水轮发电机组发电，并送往电力系统。（发电工况）,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4（2）抽水蓄能电厂,在电力系统中的作用调峰；填谷；事故备用；调频；调相；黑启动；蓄能。“黑启动”是指整个电网因故障崩溃停运后，系统全部停电，处于全“黑”状态，此时通过系统中具有自启动能力机组的启动和外来电源，带动无自启动能力的机组，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个系统的恢复和供电。黑启动成功的关键是电源点的启动。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4（2）抽水蓄能电厂,效益容量效益节能效益环保效益动
9、态效益提高火电设备利用率对环境没有污染,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4（3）水力发电厂的特点,可以综合利用水能资源发电成本低，效率高运行灵活水能可以储备和调节水力发电不污染环境水力发电厂的建设投资大，周期较长水电厂的建设和生产受自然条件制约在一定程度上破坏自然界的生态平衡,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4（1）坝后式水电厂图,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4（2）河床式水电厂图,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4（3）三峡工程鸟瞰图,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4（4）三峡工程鸟瞰图,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,3、核能发电厂nuclear
10、power plant,它主要是利用原子核的裂变能来生产电能，其生产过程与火电厂基本相同，只是以核反应堆(俗称原子锅炉)代替了燃煤锅炉，以少量的核燃料代替了煤炭。其能量转换过程是：核裂变能热能机械能电能,通常称为核电站,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,核电站的特点：,高能量，少耗料；以一座发电量为100万千瓦的电站为例，如果烧煤，一年要消耗200多万吨。若改用核电站，每年只消耗1.5吨裂变铀或钚。一次换料可以满功率连续运行一年；大大减少电站燃料的运输和储存问题 污染少燃料费用
11、较低，发电成本较低基建投资高在今后相当长一段时期内，核电将成为电力工业的主要能源,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,补充:我国核电发展现状,我国的核能事业开始于1955年，但核能发电起步较晚，上世纪七十年代开始设计工作，1985年开始建设我国大陆第一座核电厂（即秦山核电厂）,1994年投入运行。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,补充:我国核电发展现状,其后,除1996年开工建设的秦山2期核电厂是自主设计外;先后从法国引入大亚湾2984MWe和蛉澳一期轻水核电站,从加拿大引入秦山3期2750MWe重水核电站,从俄罗斯引进田湾21060MWe核电站.我国大陆已投入商业运行的11台核电机组
12、，其总装机容量约为900万千 瓦。2007年核发电量近600亿千瓦小时，大约占全国总发电量的1.8%。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,我国大陆现有三个核电基地：浙江秦山核电基地，已建成5个核电机组，在建4个机组；广东大亚湾核电基地，已建成4个核电机组，在建2台机组；江苏田湾核电基地，2台核电机组已投入运行；在其它地区正在建设的核电厂有：辽宁红沿河4台机组；福建宁德2台机组，福清2台机组；山东海阳；,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,4、风力发电厂,风力发电利用风力的动能来生产电能，它建在有丰富风力资源的地方。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；
13、我国也在西部地区大力提倡。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,风力发电机因风量不稳定，故其输出的是1325V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,小型风力发电系统效率很高，但它
14、不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机充电器数字逆变器。,逆变器,风机叶片,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,发电机,叶片,尾翼、,转体、,机头、,风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,5、其他发电形式,太阳能发电厂：是利用太阳光能或太阳热能来生产电能，它应建在常年日照时间长的地方。可分为直接转换和间接转换两
15、种。直接转换：温差发电，热离子发电和磁流体发电；间接转换：通过集热装置和热交换器，加热给水，使之变为蒸汽，推动汽轮发电机发电，与火电厂的发电原理相同。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,现在所进行的地热发电厂，是直接取用地下蒸汽来旋转汽轮机发电的蒸汽发电法。另外还有从地面将水送入地下产生蒸汽的方法，使用此法时，即使地下沒有蒸汽储存层的地方，仍然可以发电。所以，地热可说是无穷尽的地下能源。,地热发电：利用地球内部蕴藏的大量地热能来生产电能，它建在有足够地热资源的地方。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,掩埋层废弃物在稳定化过程中所生的气体主要有CH4、CO2、CO、H2、NH3、H2S、
16、N2及其他少量气体，此混合气体即所谓的”沼气（Landfill Gas）”。沼气资源再利用的开发，及由处理沼气中的甲烷将其资源化应用发电，不仅减少了温室效应气体的排放，及早因应与规划调整能源结构与产业政策，以提升国际竞争力，同时亦能有效完成沼气污染防治的工作。,沼气发电,沼氣發電詳細介紹示意圖,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,洋流发电,与黑海同规模的墨西哥湾洋流，目前有可里奧利里 1号，正在从事实验中，外径 171 公尺，长 110 公尺，重量约6000 吨，具有逆方向旋转的 2 枚大型螺旋转的巨大洋流发电系统。每秒 2.3 公尺的洋流，可 输出8万 3000 千瓦的电力。,莆田学院现代
17、教育技术中心 03年9月,温差发电,海洋是一个太阳幅射热能的巨大收集器和储存器。它的表层水温度可达2030；而深层海水的温度则接近零摄氏度。科学家设想，用表层海水加热沸点很低的液体，如液氨，利用液氨产生的蒸气来驱动涡轮发电机进行发电，并用海底电缆把电输送到需要的地方。同时，又用从深海抽上来的低温海水冷却氨蒸气，使它还原为液态。如此循环反复利用海水的温差，就可以持续发电。这种发电方法的优点是不受天气影响，输出功率稳定。它在热带和亚热带海区最为适用。据有关专家研究论证认为，利用海水温差建立输功率为十万千瓦的发电厂是可能的。,莆田学院现代教育技术中心 03年9月,潮汐发电的方法,利用潮成的落差，來从事发电的方法，如图所示，在海湾建堤防和水路，在涨潮时引水 入储水池；退潮时将储水放出，每日可发电 4 次，但当潮的落差小时，则很难发电。,
