第1章 电力系统概述 杨以涵

太阳能发电、风力发电
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一、火力发电
火电发电 燃料燃烧 水 蒸汽 机械能 发电
火 电 厂 热电厂—效率高（60~70%）、容量小，城市区
凝汽式—效率低（37~50%）、容量大，坑口电厂
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一、火力发电
凝汽式火电厂 （单一生产电能）效率低（37~50%）
热电厂
（既生产电能，又提供热能）效率高 （60~70%）
按负荷范围划分为
负荷曲线的描绘： 不间断地连续曲线，一般有折线法或阶梯法。
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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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核能发电的利弊：
(1)核能发电不产生二氧化碳，即没有排放问题； (2)核能发电的安全性问题；
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切尔诺贝利核电厂：石墨水冷堆
三里岛核电厂：压水堆
（3）核裂变放出的能量巨大，但核能也是不再生 能源。
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三、核电厂
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四、分布式可再生能源发电
可再生能源发展的必然性： (1)大机组、大电网、高电压是当代电力系统的主流； (2)化石燃料是不可再生，并资源有限； (3)环境污染、环境保护等。 可再生能源的特点：
(1)装机容量小、靠近用户；
(2)就地取材、就地消费。
可再生能源发电，有太阳能、风能、地热、潮汐、植 物桔杆等。
本课程的教学内容
电力系统基础、接线 —发、输、变、配 电力系统元件参数及等值电路 —物理元件的数学模型 电力系统潮流计算---稳态运行各母线电压、支路电流 与功率及网损 电力系统有功功率平衡与频率调整 电力系统无功功率平衡及电压调整 短路电流的计算与分析—故障分析，三相短路概念 电力系统的稳定性 —静稳、暂态稳定
水位： 200m
三 峡
流量：
14300m3/s
可装机： 2500万kW 计划装机：70*26=1820万kW，三峡地下电站6台70
万千瓦机组中，最后两台计划2012年5月底前投产。届时， 12 三峡工程将全面达到其设计的发电能力
三、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） 1kg铀235相当于 2700t煤 能 聚变能：不同轻元素的原子核进行聚合（氘、氚）
3）可充分利用水电厂的水源资源
4）减少总负荷的峰值 5）提高供电可靠性
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电力系统的基本参量：
1）总装机容量：指该电力系统中实际安装的发 电机组额定有功功率的总和，kW、MW、GW来计。 2）年发电量：指该电力系统中所有发电机组全 年实际发出的电能的总和，MWh、GWh、TWh来计。 3）最大负荷：一般指规定时间内，电力系统总 有功功率负荷的最大值， kW、MW、GW来计。 4）最高电压等级：指该电力系统中最高电压等 级电力线路的额定电压，kV来计。
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(一) 风力发电
离网型风力发电的特点： 发电规模小，通过蓄电池等储能装置或者和其 他能源发电技术相结合； 并网型风力发电的特点： 发电规模大，可得到大电网的补偿和支撑，更 充分地开发可利用的风能资源。
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(二) 太阳能发电
太阳能：“取之不尽，用之不竭”
光—热转换
转换形式
光—电转换 光—化学转换
图1-14 并网屋顶太阳能光伏发电系统示意图
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(2)、太阳能热动力发电
太阳能热动力发电是通过一种集热装置收集太阳 辐射能，并用于加热工质，然后用高温高压的工质推 动热力机械做功，从而带动发电机发电。
图1-15 太阳能热动力发电示意图
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发电
输电
变电
配电
用电
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电力系统的优越性：
1）减少总备用容量的比重 2）可以采用高效率的大容量机组
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•1951年第一座100kW核电站在美国 •我国秦山一二三期、大亚湾、岭澳一二期、田湾一期。 •2020年我国装机达9.5亿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
图1-1 凝汽式火电厂生产过程示意图
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一、火力发电
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一、火力发电
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我国部分煤电基地建设设想方案
蒙西煤电基地 外送规模 3000 呼盟煤电基地 2160
锡盟煤电基地 1200
宁夏灵武煤电 基地 外送规模 1320
陕北煤电基地 外送规模 1440
晋东南煤电基 地 外送规模 2000
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二、水力发电
直接转换
间接转换
直接将太阳能辐射能 =〉电能(光伏发电) 直接转换 直接将太阳热能 =〉电能(半导体材料的 温差发电)
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(1)、太阳能电池发电（光伏发电）
太阳能电池是利用半导体P-N结的光伏效应将太阳能 直接转换成电能的器件。
图1-13 离网太阳能光伏电系统
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适应太阳能能量密度较低的特点，易于普及，不 仅节省输配电设备，减少电力损耗，而且具有灵活性 和经济性。
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第一章 电力系统概述
• • • • • • 第一节 电力系统中能源的构成 第二节 电力系统的形成 第三节 电力系统的负荷 第四节 电力系统运行的特点及要求 第五节 电力系统的电压等级和规定 第六节 我国电力工业的发展
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第一节 电力系统中能源的构成
能源分类 一次能源： 自然界演化生成的动力资源 如煤炭、石油、天然气、水能等 二次能源： 一次能源转换而成的电能 电能来源 火力发电、水力发电、核发电；
水 冲击水轮机旋转 带动发电机发电
堤坝式
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 引水式：河床坡度较大时 电 厂 混合式：兼有堤坝式与引水式
抽水蓄能水电厂
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二、水力发电
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二、水力发电
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二、水力发电
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
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第三节 电力系统的负荷
电力系统的用户： 大致可分为异步电动机、同步电动机、各类电 炉、电力电子设备、电子仪器、电灯等 负荷： 用电设备在某个时刻从电力系统中取用的功率， 其特点是随机性。 负荷曲线：
指某一时间段内用电负荷随时间变化的曲线。
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负荷曲线的类型：
按时间段划分为 日负荷曲线 年负荷曲线 用户负荷曲线 地区负荷曲线 电力系统负荷曲线