第一章电力系统概述XXXX

第一章绪论电力工程就是电力工业中的电力系统电力工业的使命包括发电、输电及向用户配电（售电）的全部过程。完成任务的实体是电力系统。电力系统由发电厂、输电系统、配电系统及电力用户构成。1.1电力工业的特点1.2我国的电力工业1.3电力系统的负荷1.4各类发电厂和生产过程1.5电力线路的结构小结1.1电力工业的特点一、电力工业的特点：1、电能易于控制且便于转变成其它形式的能量，因此，得到了广泛的应用。2、其产品——电能——难以储存，因此其生产、传输和消费是一个连续的过程，即在电力系统中生产的电能时时刻刻都应与消耗的电能相平衡。3、电能是以电磁波的速度传播，因此电力系统中任何设备的投入或切除都会立刻影响其它设备的运行状态。4、电力系统是投资密集、技术密集的产业，同时也是消耗一次能源最大的产业。二、电力系统的基本结构热力网水库23kV锅炉10kV10kV工业用户220/380V商业用户反应堆23kV220kV110kV500kV电力系统电力网动力系统枢纽变电站区域电力网中间变电站终端变电站电力系统的基本结构构成1、发电厂：把一次能源转化为电能2、高压输电线路：完成远距离大容量的输电任务。3、配电系统：将电能分配给用户。一般分为高压配电系统（110kV和220kV）和低压配电系统（380/220V）两级。4、负荷：是用户或用电设备的总称，包括电灯、电动机、电热装置等。显示电能生产、输送、分配与应用各环节及其相互关系的电力系统结构，称为一次系统。为了保证电力系统正常运行还必须设有相应的测量、监视、控制以及保护系统，这些统称为二次系统。只有当一次系统和二次系统合理规划设计，可靠运行维护时，才能保证电力系统在技术上达到高指标，经济上达到高效益。三、对电力系统规划设计和运行维护的基本要求1、对用户连续供电北美规定供电可靠性为：对用户10年间的停电不应多于1天。2、保证电能质量电能质量指标包括频率、电压和波形：电压：电压偏移不超过额定电压的±5%。频率：电力系统对频率的偏移规定在±0.2Hz以内。波形：标准波形应是正弦波。公用电网谐波电压必须受限制。电压总谐波畸变率U1为基波电压方均根值，UH谐波电压含量公用电网谐波电压限值电网电压/kV电压总谐波畸变率各次谐波电压含有率奇次偶次0.385.04.02.064.03.21.6104.03.21.6353.02.41.2663.02.41.21102.01.60.8%1001UUH22nnHUU3、经济性尽量采用高效节能的发电设备，合理地发展电力网以降低电能输配过程中的损耗。合理分配各发电厂之间的电力负荷，充分发挥经济性能高的发电厂的作用，并注意水电与火电之间的调配。4、防止环境污染在火电厂采用除尘器、脱硫塔之外，在规划建造火电厂时还应注意厂址的选择、烟囱的高度以及燃料的含硫量等。1.2中国的电力工业1.历史及现状2.中国电力工业展望3.电力前沿技术1.历史及现状★1949年，全国装机容量累计只有1850MW，年发电量为4.3×109kW·h，分别列世界第21位和第25位★新中国成立后，电力工业发展经过的2个阶段：1950～1978年期间东北、京津唐、华东、华中电网形成了220kV主干网架；建成中国第1条330kV刘天关线路，将陕、甘、青电网互联，初步形成了西北电网；至1978年底，全国发电装机容量达到5712万kW，年发电量达到2566亿kW.h。1978年后形成了华北、东北、华东、华中、西北、川渝和南方联营等7个跨省区电网以及及5个独立的省级电网；除西北电网最高电压等级为750kV，骨干网架为330kV外，其它跨省电网和山东电网均以500kV为主网架；★我国电力工业发展的方针优先开发水电、积极发展火电、稳步发展核电、因地制宜地利用其他可再生能源发电，搞好水电的“西电东送”和火电的“北电南送”建设。2.中国电力工业展望★发电能源占一次能源消费的比重由32%提高到40%。★加强电源建设▲继续发展火电▲大力发展水电▲加速核电国产化▲加强新能源的开发力度★开发清洁发电能源，发电能源结构进一步优化。★加强电网建设，实现全国联网，逐步发展跨国电网。★加快城网、农网改造。★引入电力市场，建立科学合理的电价机制。▲三峡输变电工程加上华东、华中、重庆和四川的500kV骨干网架，将形成稳固的三峡电网。▲金沙江下游的巨型电站溪洛渡和向家坝电站及其外送输变电工程建成后，与三峡电网相联，将形成以三峡电站为中心沿长江展开的我国中部电网。3.电力前沿技术★分布式电源液体或气体燃料的内燃机微型燃气轮机工程用的燃料电池灵活交流输电技术(FACTS)定质电力技术新型直流输电技术同步开断技术全可控的电力系统★大功率电力电子技术的应用电磁环境评价电磁干扰耦合路径电磁抗扰性评价抗干扰措施电能质量系统★电磁兼容技术中电联发布2011年全国电力供需情况及2012年分析预测时间：2012-02-0316:33:49信息来源:中电联统计信息部一、2011年全国电力供需情况分析2011年，主要受水电出力下降、电煤供应紧张、电源电网结构失调、经济和电力需求增长较快等因素影响，全国电力供需总体偏紧，部分地区、部分时段缺电比较严重，全国共有24省级电网相继缺电，最大电力缺口超过3000万千瓦。通过采取跨区跨省电力支援、加强需求侧管理和实施有序用电等多种措施，有效缓解了电力供需矛盾，保障了经济社会平稳健康发展。主要特点是：（一）电力消费需求旺盛，地区用电增长差异大根据我会统计，2011年全国全社会用电量4.69万亿千瓦时，比上年增长11.7%，消费需求依然旺盛。人均用电量3483千瓦时，比上年增加351千瓦时，超过世界平均水平。2011年，第二产业及其工业用电量占全社会用电量的比重分别为75.0%和73.8%，仍是拉动用电增长的决定因素；其中，轻工业用电增速低于重工业，且差距拉大。第三产业(交运、信息、商业、金融)用电增长13.5%，增长势头较好。城乡居民生活用电增速放缓到10.8%，其中城镇居民用电仅增长8.2%。东、中、西、东北地区用电分别增长9.6%、12.1%、17.2%和7.9%，中西部用电需求明显快于东部和东北地区，西部地区所有省份用电量增速均高于全国平均水平，东部用电大省对全国用电带动作用减弱。主要特点是：（二）电力供应能力进一步增强，装机结构出现新特点2011年，全国基建新增发电生产能力9041万千瓦，连续6年新增超过9000万千瓦。年底全国全口径发电设备容量10.56亿千瓦，比上年增长9.2%；电网220千伏及以上输电线路回路长度、公用变设备容量分别为48.0万千米、22.0亿千伏安，分别比上年增长7.9%和10.5%，全国电力供应和配置能力进一步增强。装机结构出现新特点，清洁能源比重上升，火电装机增长缓慢。2011年底，水电、核电、风电、太阳能等清洁能源比重达到27.5%，比上年提高0.9个百分点。西部、东北、中部、东部地区装机容量分别增长14.5%、7.8%、7.3%和6.4%，东、中部装机增长分别低于用电量增长3.2和4.8个百分点，装机的地区结构出现变化，在跨区资源配置能力不能完全配套的情况下，东部电力供需更加紧张。主要特点是：（三）跨区跨省送电稳步增长，送电能力仍显不足2011年，全国完成跨区送电量1680亿千瓦时，比上年增长12.8%；跨省送电量6323亿千瓦时，增长9.7%。其中，西北送出电量426亿千瓦时，增长167%；东北送华北100亿千瓦时，增长13.9%。受跨区跨省输电能力限制，东北、蒙西以及西北地区仍有3000万千瓦左右的电力无法输送到华东、华中等电力紧张地区，造成“缺电”与“窝电”并存。主要特点是：（四）水电发电量同比明显减少，对跨区跨省送电及电力平衡影响较大2011年，全国全口径发电量4.72万亿千瓦时，比上年增长11.7%；其中，水电下降3.5%，火电增长14.1%，核电874亿千瓦时、增长16.9%，并网风电732亿千瓦时、增长48.2%。全国发电设备利用小时4731小时，已连续两年回升，其中，水电设备利用小时3028小时，比上年下降376小时，是近三十年来最低的一年；火电设备利用小时5294小时，比上年提高264小时。水电发电量下降对跨区跨省输电及电力平衡影响较大。由于来水偏枯以及电煤问题，电网“西电东送”电量下降。主要特点是：（五）电煤矛盾仍然突出，电煤价格高位运行水电减发、火电快速增长极大地影响了电煤供需关系。虽然全国电厂存煤总体处于较高水平，但电煤库存的地域分布不均，加上火电利用小时增加、市场电煤价格持续高位运行等因素，导致电煤市场偏紧，部分省份在局部时段煤炭供应紧张，影响了电力供应。主要特点是：（六）电网及清洁能源投资所占比重继续提高，火电投资比重明显下降2011年，全国电力工程建设完成投资7393亿元，与上年基本持平。其中，电源、电网工程建设分别完成投资3712亿元和3682亿元，分别比上年下降6.5%和增长6.8%，电网投资占电力投资的比重比上年提高3.3个百分点。电源投资中，火电投资仅为2005年的46.4%，已经连续6年同比减少，2011年火电投资占电源投资的比重下降至28.4%，清洁能源投资比重明显提高。二、2012年全国电力供需形势预测2012年，国家“稳中求进”的工作总基调和更有效的宏观调控将确保经济保持平稳较快发展，经济和电力增速将有所回落，预计全社会用电量增速在8.5%-10.5%之间，推荐方案9.5%，全年用电量5.14万亿千瓦时，可能呈现“前低后高”分布。供应方面，预计新增装机8500万千瓦左右，其中，水电新增2000万千瓦左右，火电新增缩小到5000万千瓦左右，年底全口径发电装机容量达到11.4亿千瓦左右。预计2012年全国电力供需仍然总体偏紧，区域性、时段性、季节性缺电仍然较为突出，最大电力缺口3000-4000万千瓦。全年发电设备利用小时将在4750小时左右，火电设备利用小时在5300-5400小时。1.3电力系统的负荷1.3.1电力负荷的组成电力系统的负荷包括：各式各样的用电设备，如异步电动机、同步电动机、电热电炉、整流设备、照明设备等。在不同行业中这些用电设备所占比重也不相同。1.3.2电力负荷的特性一般交流用电设备所消耗的功率包括有功功率及无功功率，其大小与其电源的电压及频串有关。这种关系称为负荷特性。当系统频率及电压缓慢变化时，地区负荷的有功功率及无功功率的变化情况，叫负荷的静特性。通常负荷的静特性可以用电压和频率的多项式或指数函数来表示。负荷电压特性和频率特性负荷特性的多项式表示负荷特性的指数表示形式NNNQNQ2NQNNNNPNP2NPNNN)/d()/d(1)/d()/d(1ffffQQCUUBUUAQQffffPPCUUBUUAPPfffUNNNPPffUUPPfUNNNQQffUUQQ1.3.3电力负荷曲线影响负荷变化的因素主要有：1、作息时间的影响2、生产工艺的影响3、气候影响4、季节影响电力负荷随时间变化的关系一般用负荷曲线来描述。根据持续的时间，负荷曲线可以分为日负荷曲线、周负荷曲线和年负荷曲线；根据所涉及的范围，负荷曲线可分为个别用户的负荷曲线、变电站负荷曲线、电力系统的负荷曲线等。日有功负荷曲线图1、日负荷曲线★主要特性指标有日负荷率：日平均负荷与日最大负荷之比。日最小负荷率：日最小负荷与日最大负荷之比。maxddavPPmaxminddPP★日负荷曲线的作用a、安排日发电计划b、确定各发电厂的发电任务及系统的运行方式c、计算用户日用电量2、年负荷曲线年最大负荷曲线作用a、制订发电设备的检修计划。b、为新建或扩建电厂的容量提供依据。RSPPPmax各类用户的TmaxTmax（h）负荷类型户内照明及生活用电单班制企