电力系统基础知识介绍_
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2020/2/15
汽轮机发电厂的构成:
2020/2/15
典型凝气式燃煤电厂生产示意图
2020/2/15
2020/2/15
火电厂图片
2020/2/15
火电厂图片
2020/2/15
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。
蕴藏量: 6.8亿KW
水
可利用量:3.78亿KW
资 20世纪末,装机3.0亿KW,水电0.9亿KW
三
源
峡
2020/2/15
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:
2020/2/15
三峡电站:
2020/2/15
2020/2/15
输 电 网 络
2020/2/15
我 国 电 网 介 绍
2020/2/15
2020/2/15
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2019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。
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
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
2020/2/15
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)
2020/2/15
核电厂:
2020/2/15
核电厂:
2020/2/15
核电厂:
2020/2/15
新能源发电和电力储存
2020/2/15
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 异步电动机
同步电动机
荷 各类电炉 类 整流设备
电子仪器
型 电灯
2020/2/15 负荷变化是随机的—规律性用负荷曲线表示
2020/2/15
我国的能源结构极不合理
目前电源配置情况
25.8
1.6 0
73.6
火电 水电 核电 其它
2020年电源配置情况
4.5 4.3
25.9
65.5
2020/2/15
电源构成及展望
2020/2/15
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
撞击,效率高100倍,个别国家使用
2020/2/15
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
Tmax=W/Pmax
2020/2/15
4.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
2020/2/15
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
2020/2/15
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
2020/2/15
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
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
2020/2/15
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)
2020/2/15
从调度、管理、控制的角度看
2020/2/15
全国联网势在必行
现在: 7个跨省电网,5个独立省网
2019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
水 冲击水轮机旋转 带动发电机发电
2020/2/15
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 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
2020/2/15
水力发电
2020/2/15
水力发电厂图片
2020/2/15
水资源:
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。
2020/2/15
2020/2/15
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。
2020/2/15
2.电能变换和电源构成
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
电 能 变 换
2020/2/15
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%
2020/2/15
电 网 图
2020/2/15
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。
2020/2/15
从电压等级的角度看
2020/2/15
调 度 大 楼
2020/2/15
2020/2/15
Hale Waihona Puke Baidu
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。
2020/2/15
从 发 电 到 用 户 的 供 电 过 程
2020/2/15
发 电 厂
按输出能源分:凝汽式发电厂(只发电)、热电厂(发电兼供热)
2020/2/15
输出能源:
火 凝汽式—效率低(37~40%)、容量大,坑口电厂 电 厂 热电厂—效率高(67~70%)、容量小,城市区
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。
U1
0.95UN
3、发电机在首端:额定电压高出接入电网电压 5%
4、变压器
2020/2/15
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
2020/2/15
不同标称电压下传输距离和传输功率范围
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
2020/2/15
如何确定电气设备的额定电压
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 5%
1.05UN
U2
UN
2、线路首末端允许偏差 10%
2020/2/15
负荷曲线
日负荷曲线—安排电能生产计划的基础
负 荷 年负荷曲线—安排检修计划、装机计划的依据 曲 线 及 表 示 法
2020/2/15
日负荷曲线
日用电量:
W
24
Pdt
0
日平均负荷:Pa
24
vW/24Pd/t24
0
负荷率: kp=pav/pmax
2020/2/15
年负荷曲线
n
年用电量:W Pi ti i1
三峡电站:
2020/2/15
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) 能 聚变能:不同轻元素的原子核进行聚合(氘、氚)
1kg铀235相当 于2700t煤
反 热中子反应堆:铀235为燃料,低中子撞击,目前采用 应 堆 快中子反应堆:铀238、钚239为燃料,高速、高能中子
汽轮机发电厂的构成:
2020/2/15
典型凝气式燃煤电厂生产示意图
2020/2/15
2020/2/15
火电厂图片
2020/2/15
火电厂图片
2020/2/15
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。
蕴藏量: 6.8亿KW
水
可利用量:3.78亿KW
资 20世纪末,装机3.0亿KW,水电0.9亿KW
三
源
峡
2020/2/15
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:
2020/2/15
三峡电站:
2020/2/15
2020/2/15
输 电 网 络
2020/2/15
我 国 电 网 介 绍
2020/2/15
2020/2/15
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2019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。
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
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
2020/2/15
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)
2020/2/15
核电厂:
2020/2/15
核电厂:
2020/2/15
核电厂:
2020/2/15
新能源发电和电力储存
2020/2/15
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 异步电动机
同步电动机
荷 各类电炉 类 整流设备
电子仪器
型 电灯
2020/2/15 负荷变化是随机的—规律性用负荷曲线表示
2020/2/15
我国的能源结构极不合理
目前电源配置情况
25.8
1.6 0
73.6
火电 水电 核电 其它
2020年电源配置情况
4.5 4.3
25.9
65.5
2020/2/15
电源构成及展望
2020/2/15
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
撞击,效率高100倍,个别国家使用
2020/2/15
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
Tmax=W/Pmax
2020/2/15
4.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
2020/2/15
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
2020/2/15
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
2020/2/15
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
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
2020/2/15
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)
2020/2/15
从调度、管理、控制的角度看
2020/2/15
全国联网势在必行
现在: 7个跨省电网,5个独立省网
2019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
水 冲击水轮机旋转 带动发电机发电
2020/2/15
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 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
2020/2/15
水力发电
2020/2/15
水力发电厂图片
2020/2/15
水资源:
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。
2020/2/15
2020/2/15
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。
2020/2/15
2.电能变换和电源构成
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
电 能 变 换
2020/2/15
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%
2020/2/15
电 网 图
2020/2/15
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。
2020/2/15
从电压等级的角度看
2020/2/15
调 度 大 楼
2020/2/15
2020/2/15
Hale Waihona Puke Baidu
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。
2020/2/15
从 发 电 到 用 户 的 供 电 过 程
2020/2/15
发 电 厂
按输出能源分:凝汽式发电厂(只发电)、热电厂(发电兼供热)
2020/2/15
输出能源:
火 凝汽式—效率低(37~40%)、容量大,坑口电厂 电 厂 热电厂—效率高(67~70%)、容量小,城市区
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。
U1
0.95UN
3、发电机在首端:额定电压高出接入电网电压 5%
4、变压器
2020/2/15
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
2020/2/15
不同标称电压下传输距离和传输功率范围
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
2020/2/15
如何确定电气设备的额定电压
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 5%
1.05UN
U2
UN
2、线路首末端允许偏差 10%
2020/2/15
负荷曲线
日负荷曲线—安排电能生产计划的基础
负 荷 年负荷曲线—安排检修计划、装机计划的依据 曲 线 及 表 示 法
2020/2/15
日负荷曲线
日用电量:
W
24
Pdt
0
日平均负荷:Pa
24
vW/24Pd/t24
0
负荷率: kp=pav/pmax
2020/2/15
年负荷曲线
n
年用电量:W Pi ti i1
三峡电站:
2020/2/15
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) 能 聚变能:不同轻元素的原子核进行聚合(氘、氚)
1kg铀235相当 于2700t煤
反 热中子反应堆:铀235为燃料,低中子撞击,目前采用 应 堆 快中子反应堆:铀238、钚239为燃料,高速、高能中子