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电力系统基础知识介绍1.电力系统的概念和组成2.电能变换和电源构成3.电力系统的负荷4.电力系统运行的特点及要求5.电力系统的电压等级1.电力系统的概念和组成电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）从调度、管理、控制的角度看从电压等级的角度看调度大楼电力调度：是电力系统内部的一个组织机构即电网调度机构。也就是电网的发电、供电、用电运行组织、指挥、指导和协调中心。从发电到用户的供电过程发电厂输电网络我国电网介绍目前我国基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代。截止2008年7月装机总容量突破7.00亿千瓦。我国现有发电装机容量在20000MW以上的电力系统11个，其中东北、华北、华东、华中电网装机容量均超30000MW，华东、华中电网甚至超过40000MW，西北电网的装机容量也达到20000MW。南方电力联营系统连结广东、广西、贵州、云南四省电网，实现了西电东送。其它几个独立省网，如四川、山东、福建等电网和装机容量也超过或接近10000MW。各电网中500KV（包括330KV）主网架逐步形成和壮大。220KV电网不断完善和扩充。从1988年起连续每年新增投产大中型发电机组超过10000MW。1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的±500KV直流输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网。电力体制改革方案：1(电监会)+2(电网公司)+5(发电集团)+4(辅业集团)两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限责任公司；５家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国电力投资集团公司；４家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司电网图电力系统为什么要互联并网运行1.采用高效率大容量机组—减少备用容量2.合理利用动力资源—水、火电互补3.提高供电可靠性—系统越大，抗干扰能力越强4.提高运行的经济性—装高效率大容量机组、合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷。全国联网势在必行现在：7个跨省电网，5个独立省网2015年全国联网：以三峡电站为中心，东西南北四方向联网东西以送电和联网效益并重南北以获得联网效益为主，兼顾送电联网方案：首先建成三峡电网（华东、华中、四川、重庆）中部电网：以三峡电站为中心沿长江展开北部电网：以华北为中心，与东北、山东联网，开发黄河上游拉西瓦等水电站，实现与西北联网南部电网：红水河、澜沧江、乌江流域、贵州煤炭基地全国联网势在必行北部和中部三纵：西线：西北与川渝以直流方式相联中线：华北与华中以直流背靠背相联东线：山东与华东以直流背靠背相联南部和中部：提高水电利用容量，减少弃水湖南衡阳到广东韶关500KV交直流输电三峡到广东的远距离直流输电近年来停电事故频发8.14美加大停电8.28伦敦大停电9.1悉尼和马来西亚大停电9.28意大利大停电近年来面临严重缺电去年缺电3500万KW，今年缺电2500万KW。电力建设滞后于电力需求增长，电力供应总量不足，是造成电力供应逐步紧张的根本原因。2.电能变换和电源构成电能变换电源构成及展望火电70%、水电20%、核电10%燃料电池、太阳光、太阳能（分散型）—21世纪新能源热核反应—不使用放射性材料的核能，2030年后实用化2050年时，电力供应是现在的2~3倍（15000亿KW.h)核能约占54%，燃料电池等分散型电源和电力储存系统约占15%~20%我国的能源结构极不合理73.625.81.60火电水电核电其它目前电源配置情况2020年电源配置情况65.525.94.54.3电源构成及展望火力发电:火电厂:是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能；火电发电燃料燃烧水蒸汽机械能发电火电厂分类：按燃料分：燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂、余热发电厂、圾及工业废料为燃料的电厂按蒸汽压力和温度分：中低压发电（3.92MPa，450度）、高压发电厂（9.9MPa，540度）、超高压发电厂（13.83MPa，540度）、亚临界压力发电厂（16.77MPa，540度）、超临界压力发电厂（22.11MPa，550度）按发电厂装机容量分：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以上）；我国目前最大的火电厂：浙江北仑港电厂，装机容量300万KW（即3000MW），5台60万KW（600MW）机组。按原动机分：凝气式汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂、蒸汽—燃汽轮机发电厂等按输出能源分：凝汽式发电厂（只发电）、热电厂（发电兼供热）输出能源：凝汽式—效率低（37~40%）、容量大，坑口电厂热电厂—效率高（67~70%）、容量小，城市区火电厂坑口电厂：是指建设在靠近煤矿坑口附近的发电厂，因为火力发电厂耗煤量非常大，一个中等规模的火力发电厂一年需要消耗标准煤150万吨左右。如果不设在坑口附近，就必须依靠铁路，海运，等途径进行远才来运输来降低生产成本，不在海边，也不在铁路边的电厂，一般会修建专门的配套铁路。汽轮机发电厂的构成：典型凝气式燃煤电厂生产示意图火电厂图片火电厂图片水利发电：水力发电系利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，再藉水轮机为原动机，推动发电机产生电能。因水力发电厂所发出的电力其电压低，要输送到远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用户集中区的变电所，再次降低为适合於家庭用户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。水冲击水轮机旋转带动发电机发电水电厂分类：水电厂堤坝式引水式：河床坡度较大时混合式：兼有堤坝式与引水式抽水蓄能水电厂坝后式：单独筑坝，厂房在坝后（三门峡）河床式：厂房与坝一起（葛州坝）水力发电水力发电厂图片水资源：水资源蕴藏量：6.8亿KW可利用量：3.78亿KW20世纪末，装机3.0亿KW，水电0.9亿KW三峡水位：200m流量：14300m3/s可装机：2500万kw计划装机：70*26=1820万kw，已投980三峡电站：三峡电站：三峡电站：核电厂：用核蒸汽发生系统代替火电厂锅炉生产蒸汽系统核能反应堆裂变能：一定能量的中子撞击重金属元素的核（铀、钚）聚变能：不同轻元素的原子核进行聚合（氘、氚）热中子反应堆：铀235为燃料，低中子撞击，目前采用快中子反应堆：铀238、钚239为燃料，高速、高能中子撞击，效率高100倍，个别国家使用1kg铀235相当于2700t煤核电站：1951年第一座100KW核电站在美国现在全世界有441座，总装机3.5亿kw我国秦山（30+2*60+2*70），大亚湾（2*90万KW）2020年我国装机达8~8.5亿kw,其中核电4000万kw未来15年计划修建40座100万kw核电站核电投资大：1.1~1.65万元/kw；火电：4000元/kw建设周期：核电70个月；火电：30个月核电比火电寿命长30年核电厂：核电厂：核电厂：新能源发电和电力储存3.电力系统的负荷一、负荷类型负荷—用电设备在某时刻从系统中取用的功率负荷类型异步电动机同步电动机各类电炉整流设备电子仪器电灯负荷变化是随机的—规律性用负荷曲线表示负荷曲线日负荷曲线—安排电能生产计划的基础年负荷曲线—安排检修计划、装机计划的依据负荷曲线及表示法日负荷曲线240PdtW日用电量：日平均负荷：24/24/240PdtWPav负荷率：kp=pav/pmax年负荷曲线年用电量：iniitPW1Tmax=W/Pmax4.电力系统运行的特点及要求运行特点：电能不能大量储存过渡过程非常迅速（30万KM/S）电力和国民经济各部门关系密切运行要求：最大限度地满足用户的用电要求保证供电的可靠性保证电能质量（电压、频率、波形）提高电力系统的经济性5.电力系统的电压等级电气设备的额定电压和最高电压额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值如何确定电气设备的额定电压%5同一标称电压下，不同电气的额定电压是不同的1、用电设备允许偏差2、线路首末端允许偏差3、发电机在首端：额定电压高出接入电网电压5%%101.05UN0.95UNU2U1UN4、变压器一次侧：用电设备二次侧：发电设备=电网额定电压升压变：=发电机额定电压降压变：=电网额定电压UN额定电压为空载电压内部损耗约5%二次电压高出10%如何确定电气设备的额定电压不同标称电压下传输距离和传输功率范围