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1、电力生产概论,参考教材电力生产概论，李光辉主编，中国电力出版社参考资料陈慈萱，电气工程基础，中国电力出版社范锡普主编，发电厂电气部分，中国电力出版社韩祯祥主编，电力系统稳定，水利电力出版社何仰赞等，电力系统分析，华中科技大学（华中理工大学）出版社考试方式：开卷,人类为何偏爱电能？-电能的显著优点：洁净（从使用的角度看）：无污染，保护环境。方便：输送、分配、使用（能量形式转化容易）。电气化：机械化、自动化，提高产品质量和劳动生产率。节能：能耗小，能量转换效率高（一次能源转换为二次能源时）。,生产电能,变换、输送、分配电能,消耗电能,电力系统与电力生产,管理电能,电力生产是指将煤炭、石油、天然气、
2、水能、核能、风能等一次能源转换为二次能源的过程。,能源-社会生产力的重要基础；其种类以及利用形式多样化：蒸汽机 发电机 热能机械能电能电能-现代社会最重要的二次能源；国民经济发展的基础、先行；各行各业的主要动力；人们现代化生活的质量保障。,发电厂（发电站）（power plant）：将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。一次能源：不可再生能源：化石能源-煤炭、石油、天然气；核能铀。可再生能源：水能、风能、太阳能、地热、潮汐等,我国煤炭资源在地理分布上的总格局是西多东少、北富南贫。,主要集中分布在目前经济还不发达的山西、内蒙古、陕西、新疆、贵州、宁夏等6省(自治区)，它们的煤炭
3、资源总量为4.19万亿t,占全国煤炭资源总量的82.8%。,水资源分布：以昆仑山秦岭大别山一线为界，以南水资源较丰富，以北水资源短缺。煤炭资源与水资源呈逆向分布。,主要集中在东北、华北、西北，占86%。,发电厂的种类：火力发电厂水力发电厂核电厂新能源电厂,积极发展水电，大力加快发展核电。,分布式可再生能源发电风力发电,制约风电商业化最关键因素：单位KW造价高，近年来一直呈下降趋势，前景广阔。,内蒙古赤峰赛罕坝风电场我国最大的风电场，总装机容量17万KW。,我国第一个风电场-建于1989年的新疆达坂城风电场。总装机容量14万KW，我国第二大。,分布式可再生能源发电地热发电,西藏羊八井地热电站-全
4、国首创，世界中温浅层热储资源发电的先列，清洁能源，但热效率较低。,利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术，与火力发电的基本原理一样。,利用海水涨落及其所造成的水位差来推动水轮机，再由水轮机带动发电机来发电。受资源和成本的制约，目前应用不够广泛。,分布式可再生能源发电潮汐发电,江厦潮汐电站,位于浙江温岭，居世界第三，仅次于法国朗斯潮汐电站和加拿大安纳波利斯潮汐电站。,世界主要国家2007年发电量构成,电力系统的形成和发展,同时性电能的生产与使用同时完成，即必须保持电能生产、输送与使用的动态平衡电能难以储藏（超导、燃料电池储能等，但容量小）短促性正常输电及故障过程都极其迅速，过渡时间短暂，s
5、或ms计电能以光速【3108m/s】传播。地区性西北火电、西南水电、沿海核电，“西电东送”、“北电南送”密切性：国民经济、人民生活,电力系统运行的特点,可靠性高安全、连续的供电。根据重要程度、对供电可靠性的要求不同，电力负荷分类对待：第1、2、3类负荷,系统运行的基本要求,质量好f(P平衡)、U(Q平衡)及波形(谐波污染)足够的稳定性能耐受一定的事故干扰安全性运行人员及设备经济性好高效率、低损耗、低成本防止环境污染脱硫、除尘、选址,系统运行的基本要求,1、制定标准电压的依据三相传送的有功功率：三相功率正比于输电线路的线电压及线电流，当输送功率一定时，U愈高，则输送电流I愈小，因而所用导线截面积
6、愈小（U高好？！）；但，U越高对绝缘的要求越高，杆塔、变压器、断路器的绝缘投资也越大（U高不好？！）；对应于一定的输送功率与输送距离，应有一最佳的输电电压U，不宜过高或过低；从设备制造的经济性以及运用时便于代换，电压等级必须规格化、系列化，且等级不宜过多。,电力系统的额定电压等级,2、为何要确定额定电压？,3、我国国家标准规定的电网额定电压等级：交流：3、6、10、（20）、35、（63）、110、220、330、500、750、1000KV直流：500、800 KV额定电压等级中，相邻电压级差之比不宜过小。根据经验，110KV以下的电压级差一般在3倍左右，110KV以上的电压级差一般在2倍左
7、右最合适。,线电压,东北,西北,4、线路电压与输送容量、距离的关系,5、交流电网及电气设备额定电压,用电设备额定电压的确定各用电设备的额定电压取与其所处线路的额定电压相等，从而使所有用电设备能在额定电压的附近处运行。线路的额定电压即电网的额定电压UN。用电设备容许的电压偏移一般为5%，沿线电压降落一般为10%；故在实际运行中，应使线路始端电压为额定值的1.05倍。,发电机额定电压的确定发电机通常接于电网始端；为了补偿线路上的电压损失，进而帮助维持沿线的电网额定电压，发电机的额定电压应为线路额定电压的1.05倍，即：UGN1.05UN,变压器额定电压的确定-变压器具有发电机和负荷的双重地位：一次
8、侧接受电能，相当于用电设备；二次侧送出电能，相当于发电机。变压器一次侧（“负荷”）额定电压一般取等于用电设备额定电压，即等于电网额定电压，即：U1NUN但，对于直接和发电机相联的变压器，其一次侧额定电压等于发电机的额定电压，即：U1NUGN1.05UN,变压器二次侧（“发电机”）额定电压变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，而额定负荷下变压器内部压降约为5%。为使正常时变压器二次侧电压较线路额定电压高5%，变压器二次侧额定电压一般取比线路额定电压高10%，即：U2N1.1UN注意：当二次侧输电距离较短或变压器阻抗较小时，直接取 U2N=UGN=1.05UN,确定原则小结,发电机G的额定电压：
9、UNG=1.05UNL1=1.0510=10.5（kV）变压器T1的额定电压：U1NT1=UN.G=10.5（kV）U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV)变压器T1的变比为：10.5/121kV变压器T2的额定电压：U1NT2=UNL2=110（kV）U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV)变压器T2的变比为：110/6.3kV,例1.5.1 已知图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。,变压器直接与电动机相连，供电距离较短，可以不考虑线路上的电压损失。,变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，所以其一次绕组的额定电压取发电机的额定电压,试在
10、图中标出各设备的额定电压。,电力系统与动力系统,发电厂：生产电能 变、配电所：电力系统的中间环节，变换电压、接受并分配电能输、配电线路：输送、分配电能 用户：消费电能,电力系统(Power System)：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定规律连接而组成的发电、输电、变电、配电和用电相统一的整体。,组成电力系统的意义-发电机并网运行而形成互联电力系统，其在技术、经济上均优势显著：减少总备用容量的比重装机容量需要稍大于最大负荷（即备用容量），以保证故障或检修时的供电。备用容量在系统中是相互通用的。可采用高效率的大型机组备用容量不够时，若采用大
11、机组，一旦事故或检修机组停运，则将引起大范围停电。可充分利用水能资源水火电联合运行，丰水期枯水期灵活发电调度，便于调频，优势互补，扬长避短。减少总负荷的峰值-不同地区的高峰负荷多会错开出现，故地区联网后，总的最大负荷将小于各区域最大负荷之和。提高供电可靠性所有机组同时事故的概率显然远比单一电厂或机组发生事故的概率小得多，保证了重要用户的供电。,电网分类示意图,地方电网：电压等级在35kV及以下，供电半径在2050km以内。区域电网：电压等级在35kV以上（一般为110kV220kV），供电半径超过50km，联系较多发电厂的网络。超高压远距离输电网：电压等级为330kV750kV的网络，其主要任
12、务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统。亦或分两类：区域电网（220kv及以上）和地方电网（110kv及以下）,在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（及热能系统和热负荷）包含在内的系统。各类电厂的动力部分，例如：火力发电厂-锅炉、汽轮机；水力发电厂-水库、水轮机核动力发电厂-反应堆风电场-风机,动力系统（dynamic system）,我国电力工业的发展,我国电力工业发展史上的第一：火电：1882年，上海杨树浦，第一台12kw机组发电；水电：1912年，云南石龙坝240kW；核电：1991年，浙江秦山300MW；抽水蓄能电站：1991
13、.7，潘家口抽水蓄能电站；风电：1989年，新疆达坂城风电场,世界最大的水电站：长江三峡电站 世界最大的抽水蓄能电站：广州抽水蓄能电站 惠州抽水蓄能电站世界海拔最高的电站：西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站,我国电站之最：,装机容量2400MW,我国最大的地热电站：西藏羊八井我国最大的风电场：内蒙古赤峰赛罕坝风电场我国最大的潮汐电站：浙江省江厦潮汐电站我国最大的垃圾焚烧电厂：上海浦东垃圾焚烧电厂,超高压输电线路（电网的发展）：1972年，第一条330kV交流输电线路，甘肃刘家峡水电站到陕西关中地区，534km。1981年，第一条500kV交流输电线路，河南平顶山姚孟火电厂到武汉，595km。1989年，
14、第一条直流输电线路，葛州坝到上海南桥变电站，500kV直流，1046km。2005年，第一条750kV输电线路，青海官亭到甘肃兰州东，146km。,2006.12全国也是世界第一个特高压直流输电示范工程云广800kv，云南楚雄换流站广州增城穗东换流站，输电容量5000MW，线路全长1438km。，晋东南南阳荆门1000千伏特高压交流试验示范工程正式投运，目前世界上电压等级最高的输变电工程，640km。(1150kv，前苏联，全长1228km，1985建成，运行了五年，1990年以后因苏联解体降压至500kv运行至今。),电力系统之最：,年人均电量：我国：1000kW.h中等发达国家：7000k
15、W.h北欧、美国：18000kW.h,我国装机容量、发电量增长情况：,我国电网的现状现今我国有六个跨省区域电网（每个覆盖一些省区）：西北（330 750kv）、东北、华北、华东、华中及南方电网（广东、广西、云南、贵州和海南五省区）。其中，前五个又是“一伙的”，同属于国家电网。,我国电网主网架示意图,传统电力工业结构,电力市场结构示意图,我国电力工业的市场化进程：1997年，撤电力部成立国家电力公司，不再拥有政府管理电力的职能。2002年，拆分为两大电网公司（国家电网、南方电网）和五大发电集团（华能、大唐、华电、国电、中电投）。继而，国家电网组建了五大区域电网公司，初步形成六大区域电力市场。在电力行业实行“厂网分开”，在发电领域引入竞争机制，逐步形成开放发电侧的经营模式，即各发电公司按电价竞争上网，形成了初步的电力市场化。,电力市场的远期模式（“输配分开”）,未来的发展要求：提高燃煤火电厂的发电效率，减少环境污染；加速水电，积极发展核电；我国水电装机容量居世界第2位，但仅开发了少部分，水电装机容量比例偏低。2020年，中国核电装机容量规划要达到4000万KW，约占整个电力装机容量的4%。因地制宜，积极发展可再生能源发电；完善电力市场；大力发展联网，实现能源的合理利用。,
