搜索
电力生产技术概论主讲：毛伟牙哈水电队课程性质、目的和任务该课程可使员工对电力生产、运行和管理的各个主要生产环节有系统的了解和认识，可达到普及电力系统生产、运行和管理知识的目的。本课程有助于学生今后从事与电力系统相关的生产和技术管理工作。本课程的主要内容第一章电力生产概述第二章火力发电厂及基本生产过程第三章水力发电厂及基本生产过程第四章原子能发电及其它发电形式第五章变电所与电力线路第六章电力系统的组成和概念第七章电力系统故障和继电保护第八章电力系统运行和调度1、电力生产与电力工业（1）电力生产是把各种一次能源，包括化石燃料（煤炭、石油、天然气）、可再生能源（水能、风能、太阳能、潮汐能、地热能和生物质能等）以及核能转换成电能，并输送和分配到用户。（2）从事电力生产、传输和销售的行业称为电力工业，简称电业。电业是能源工业的重要组成部分，是发展国民经济的基础产业，是现代社会必不可少的公用事业。（3）电力工业的根本任务是向各种电力用户提供充足、可靠、合格、价格合理的电能和优质服务。第一章电力生产概述2、电力系统的基本参量和结线图（1）总装机容量：该系统中实际安装发电机额定有功功率的总和，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）计。（2）年发电量：该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以兆瓦·时（MW·h），吉瓦·时（GW·h），太瓦·时（TW·h）计。（3）最大负荷：规定时间，如一天、一月或一年内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）计。（4）最高电压等级：该系统中最高电压等级电力线路的额定电压，以千伏（kV）计。（5）地理接线图:主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，及它们相互间的联结。优点是可获得系统的宏观印象，缺点是难以表示各主要电机、电器间的联系。（6）电气接线图:主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。缺点是，难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。塔北电网主网地理接线图发电厂35KV变电站110KV变电站110KV变电站3、电力系统的形成和发展（1）电力工程的基石——1831年法拉第电磁感应定律（2）电机的出现——最早的发电机原型圆盘发电机。（3）电厂的出现1875年，巴黎北火车站建造了世界第一座火电厂，直流的。（4）电力系统的出现第一个完整电力系统(直流)由爱迪生在纽约城皮埃尔大街站建成，1882年9月投入运行，由1台蒸汽机拖动直流发电机供给半径约1.5km面积内的59盏白炽灯，110V地下电缆。（5）三相交流高压输电线路1891年第一条三相交流高压输电线路在德国运行，1台3OkVA发电机、1台95/15200V升压变、2台13800/112V降压变。（6）交直流之争4、近代电力系统（1）电源构成火电厂：燃煤、石油、天然气水电厂核电厂其它：太阳能、风能、潮汐能、地热能（2）负荷构成电动机、电灯电热电炉、整流装置等（3）运行管理高度自动化电力系统的主要环节配有数字化的测量、保护、控制装置管理全系统运行的计算机系统（能量管理系统），监视控制电力系统（4）输电电压已超过1000kV，输送距离超过1000km，输送功率超过5000MW。（5）直流输电用于解决同步电机并列的稳定性，提高输送能力。输电电压已达到＋—800kV，输送距离超过1000km，输送功率超过3000MW火电厂集控室调度控制室5、当今电力工业的发展趋势世界范围内电力工业正在进行打破垄断、引进竞争为特征的电力体制改革20世纪80年代，电力行业天然垄断的概念已在某种程度上部分消除，开始注入竞争性力量，电力市场化改革进入酝酿启动阶段。90年代初英国进行了电力民营化，实行发、输、配电分离，在发电环节实行竞争，输配电环节实行价格管制和统一经营，售电市场逐步开放的电力体制改革。到2003年欧盟范围内的电力市场开放程度平均达80%。日本于2003年6月对电力事业法进行修订，非洲也已有30多个国家开始了电力改革。电力技术的发展向高效率、环保型的方向迈进在发电用一次能源的构成中，以煤为主的局面在相当长的时间内不会改变。为保持煤电的经济性和环保性，最为成熟的技术是超临界大容量机组。为降低温室气体的排放，工业发达国家普遍重视可再生能源的发电应用。近年来，西欧、美国等国已经大力发展风力发电，此外太阳能、生物质能等可再生能源也加大了开发力度。小型分散发电技术快速发展20世纪90年代以来，小型分散发电技术迅速发展。多种高效率的小型燃气轮机、内燃机和燃料电池，太阳能电池发电系统也趋于实用，其中发展最快的是小型热电联产机组。小型分散发电技术可极大地改善效率和减轻当今电力系统对环境形成的负担，还可减少和改善输配电线路。电力安全引起越来越广泛的关注2003年可称为“大停电年”，继美加2003年8月14日发生大面积停电事故后，2003年夏西欧地区相继发生若干大面积停电事故。2003年美加及西欧一系列严重停电事故引起了社会对该地区电力市场开放的关注。停电给社会经济、生活各方面带来巨大负面影响，迫使各国政府开始慎重考虑电力安全及其相关问题。6、电力生产的主要环节发电厂升压站输电网降压站配电网用户电力生产过程：发电+输电+配电+变电+用电（1）发电－能量转换站一次能源常规能源新能源再生性能源：水能非再生性能源：煤、石油、天然气、核裂变物质再生性能源：太阳能、风能、海洋能、地热能非再生性能源：核聚变物质电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等二次能源发电厂分类火电厂：燃料的化学能热能机械能电能水电厂：水的势能机械能电能核电厂：核能热能机械能电能其它类型：太阳能发电风力发电潮汐发电地热发电燃料电池生物质能发电等发电厂之最（1998年底）世界最大的火电厂：俄罗斯的苏尔古特二厂，80*6万KW，（天然气）；最大的水电厂:巴西和巴拉圭合建的伊泰普水电站，巴拉那河，支墩坝，坝高196米；在建的最大的水电厂:中国三峡水电站，70*26万KW，重力坝，坝高175米；最大的抽水蓄能电站:中国的广州抽水蓄能电站，装机240万KW。我国主要的大型水电厂白山（松花江）、水口（闵江）、五强溪（沅水）、葛洲坝（长江）、三峡（长江）、隔河岩（清江）、广州抽水蓄能（流溪河支流）、盐滩（红水河）、二滩（雅砻江）、天生桥（南盘江）、漫湾（澜沧江）、刘家峡（黄河）、龙羊峡、李家峡、小浪底、龚咀（大渡河）（2）输电从发电厂或发电中心输送到电力用户或电力负荷中心采用三相交流输电。采用高电压等级，可输送的距离越远，可输送的容量越大。高压输电（220KV）超高压输电（330，500，750KV）特高压输电（1000KV及以上）（3）配电从输电环节接受电能，并根据各类用户的不同需求，将电能分配到各行各业的用户，以最少的消耗向用户提供连续可靠、质量合格且价格合理的电能。考虑用户的重要性。考虑用户对电能质量的要求（电压、频率和波形）。可靠的配电网络。采用先进的配电自动化技术、电能质量控制技术和现代电能计量技术。（4）变电存在于电力生产的各主要环节中发电：发电机-〉升压站-〉输电网输电：不同电压的输电网之间和输电线路的交汇处，变电所起到变换电压，控制电流方向和电压调节作用。输电网-〉降压站-〉配电网配电：电压需经多次变换才能降至电力用户所采用的用电电压，变电不仅起变换电压作用，还起控制电力流向、分配电力和保证电压质量的作用。7、电力生产特点①电力生产可以把各种一次能源转换为便于输送和分配的电能，没有这种转换，许多一次能源，如水能、核能和风能等，甚至不能直接而广泛地加以利用。②电能可以方便地转换成机械、热能、光能和化学能等多种其它形式的能。③电能是清洁能源，可以精确定时、定点、定量加以利用。④电能的生产、输送、分配直接到用户使用是在同一瞬时完成的，不能大规模存储。因此电力生产的各个环节必须随时保持平衡，并与电力的使用（用电）随时保持平衡，形成一个完整的、高度协同动作的电力系统。8、我国电力工业发展概况电源建设年份装机(kW)年发电量(度)世界排名1949185万43亿2519796302万2820亿619881.2亿5451亿519901.4亿6213亿419952.2亿1万亿220003.2亿1.3万亿220023.5亿1.6万亿2我国电力工业发展历史1879年，中国上海公共租界点亮第一盏电灯，随后1882年英国商人在上海创办了中国第一家公用电业公司——上海电气公司1882年上海创建第一个11.76kW发电厂。旧中国电力工业发展缓慢，到1949年，全国发电装机容量为185万kW，年发电量为43亿kWh，分别名列世界第25位和21位。建国后50多年中国电力工业迅速发展，持续以年均10%以上速度发展。1990年，全国发电装机容量达13789万kW，年发电量达6213亿kWh，均列世界第4位。截止到2006年末，我国发电装机容量达到6.22亿kW，位世界第2位。•截止2006年底，全国220千伏及以上输电线路回路长度达到28.15万公里，220千伏及以上变电设备容量达到98131万千伏安。除西北电网以330kV为主网架外，其他跨省电网和山东电网都已建成500kV主网架。•香港、澳门电网分别以400kV和110kV和广东电网从而和南方电网互联；华中和华东电网通过葛-上直流输电工程已实现了互联；东北和华北、华北和华中电网通过交流500kV实现了互联；华中和南方电网通过三广直流输电工程实现互联；西北和华中电网在2005年通过灵宝直流背靠背工程实现互联。目前全国联网局面正在推进中，已经基本实现除新疆、西藏、台湾以外的全国联网。可划分为5个阶段20世纪50年代为城市电网的发展阶段60年代逐渐形成省网70－90年代为区域电网发展阶段90年代到21世纪前10年为大区电网互联阶段21世纪二三十年代将形成全国统一电网电网建设1954年我国自行设计的第一回220KV松（丰满水电站）-东（虎石台变电站）-李（李石寨变电站）建成投入运行，全长369.25公里；1972年建成第一回330KV线路，经甘肃泰安变电站到陕西关中汤峪变电站，全长524公里；1981年建成第一回500KV线路（平顶山-武汉）由河南姚孟电厂经双河向武汉送电，全长595公里；1989年建成第一回±500KV直流输电线路，由葛洲坝到上海，实现了华中电网与华东电网的互联。我国主要电力系统发展规划：以三峡（26*700MW）建设为中心，首先形成中部电网。三峡电站将向华东、广东和华中送电。2010年左右将基本形成北、中、南三个跨区互联网络，北部电网包括华北、东北、西北和山东电网；中部电网包括华中、华东、川渝和福建电网；南部电网包括广东、广西、云南、贵州、香港、澳门电网。2010－2020年期间将形成覆盖全国的统一联合电网。厂网分开打破垄断中国国家电力公司拆分重组成11家国家电网公司中国南方电网有限公司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中国电力投资集团公司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中国葛洲坝集团公司国家电力监管委员会4家辅业公司5家发电公司2家电网公司我国的电力现状大机组、大电厂：最大火电机组90万KW，最大水电机组70万KW，最大核电机组90万KW。水电：三峡-总容量1820万MW大电力系统：目前我国大陆已形成七大跨省区域性电网：华东、华中、华北、东北、西北、西南、华南，此外还有山东、福建、云南等省网。三峡水电厂建成后将出现全国性的联网。高电压：输电网电压等级主要是220KV、330KV（西北网）和500KV。500KV交流输电线路和+-500KV直流输电线路构成骨干输电网络。高度自动化：20万KW及以上大型机组采用计算机监控系统；新建变电站一般装有微机综合自动化系统，有些实现无人值班；各级调度（国调、（网调）、省调、地调）实现调度自动化；10KV及以下电网正进行配网自动