工程学概论4

稳定问题是影响大型电力系统运行可 靠性的一个重要因素。
4、保证运行人员和电气设备工作的安全
设计合理、维护及时、严格遵守规章制度
5、保证电力系统运行的经济性
规划设计合理、提高系统调度和管理水平
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六、我国电力现状和发展前景 1.历史及现状
2.中国电力工业展望 3.电力前沿技术
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1.历史及现状
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
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大功率电力电子技术的应用
柔性交流输电技术(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
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电磁兼容技术
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
“安全、可靠、优质、经济”
1、保证供电的安全可靠性
电力用户的分类
一类用户：煤矿、大型医院；大型
冶炼厂，军事基地；国家重要机关， 城市公用照明等
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二类用户：大型影剧院及商场
三类用户：小城镇、小加工厂、农村
用电等。
2、保证电能质量 频率 电能质量指标 电压 波形
正弦波的畸变率是指各次谐波有效值平方 47 和的方根值占基波有效值的百分比。
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
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全国联网势在必行
西线：西北与川渝以直流方式相联 北部和中部三纵： 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
提高水电利用容量，减少弃水
南部和中部：
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
1 9 4 9 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
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建成中国第1条330
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核电厂：
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4.其它能源发电
风力发电 地热发电 潮汐发电 太阳能发电
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风力发电示意图
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地热发电示意图
火山 汽轮机 蒸汽包 发电机
冷却塔
地下水 循环水泵
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潮汐发电
潮汐发电：利用海水涨潮、落潮中
的动能和势能来发电
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太阳能发电示意图
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三、电力系统运行的基本要求
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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。
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二、发电厂
将一次能源转换为电能的工厂。
煤炭、石油、天然气 火力发电厂
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
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发电能源结构进一步优化
开发清洁发电能源，能源结构多元化
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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，建立科学布式电源
距离在50km以内的中压电力网。
枢纽变电所
变电所
中间变电所
终端变电所
枢纽变电站：处于电力系统的中枢地位，
连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多 个电源，并具有多条联络线路。
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中间变电站：将发电厂或枢纽变电站与负荷
中心联系，一般汇集2~3个电源，起系统交换功
率或使长距离输电线路分段的作用。
终端变电站：处于电力网的末端，直接向本
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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。
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2.中国电力工业展望
装机容量成倍增长
2020年达到900GW 用于发电的能源比重大幅提高
发电能源占一次能源消费的比重从目前 32%提高到40%
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全国联网势在必行
现在： 7个跨省电网，5个独立省网
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 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
2015年全国联网：
联网方案：
北部电网：以华北为中心，与东北、山东联网，开发
我国规定的额定频率值为50Hz，大容 量系统允许频率偏差±0.2Hz，中小容量 系统允许频率偏差±0.5Hz；


35kV及以上的线路额定电压允许偏差±5%； 10kV线路额定电压允许偏差±7％；
10kV 以上波形畸变率不大于 4 ％； 380V ／
220V线路波形畸变率不大于5％。
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3、保证电力系统的稳定性
氚（chuan））
1kg铀235相当 于2700t煤
反 应 堆
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
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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（30w+2*60w+2*70w），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
到2000年3月，全国发电装机容量达到
3亿kW，年发电量达到11039亿kW.h，装 机容量和发电量跃居世界第2位
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三峡输变电工程的建成，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
水能
核能 新能源(风能、潮汐、 地热、太阳能…)
水力发电厂
核电厂 新能源电厂
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发 电 厂
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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%
kV刘天关线路，将陕、 甘、青电网互联，初步形成了西北电网 至 1 9 7 8 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 330 kV 外， 其它跨省电网和山东电网均以 500 kV 为 主网架 52
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火电厂图片
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火电厂图片
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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
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水电厂分类：
坝后式：单独筑坝，厂房在坝后（三门峡）
堤坝式
河床式：厂房与坝一起（葛州坝）
水 电 厂
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
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水力发电
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水力发电厂图片
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水资源： 蕴藏量： 6.8亿KW
水 资 源
可利用量：3.78亿KW 20世纪末，装机3.0亿KW，水电0.9亿KW 三 峡
水位： 流量： 可装机： 200m 14300m3/s 2500万kw
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计划装机：70*26=1820万kw，已投980
三峡电站：
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三峡电站：
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三峡电站：
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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 裂变能：一定能量的中子撞击重金属元素的核（铀、钚（bu）） 能 聚变能：不同轻元素的原子核进行聚合（氘（dao）、
电力系统及其自动化
电力系统及其自动化学科主要涉 及电能的产生、变换、输送、分配、 控制的理论，电力系统的规划、运行 规律、以及相应的测量、保护、调节、 控制系统的理论和技术。
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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）
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从调度、管理、控制的角度看
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从电压等级的角度看
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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
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不同标称电压下传输距离和传输功率范围
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我 国 电 网 介 绍
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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。