第一章發(fā)電廠概述能源開發(fā)與利用水力發(fā)電火力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電太陽能發(fā)電其它新能源發(fā)電1發(fā)電廠概述第1頁第一節(jié)能源開發(fā)與利用能源資源

柴草、煤、石油、天然氣、水能；

太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能、核能?/p>

2發(fā)電廠概述第2頁能源一次能源常規(guī)能源可再生能源：水力非可再生能源：煤、石油、天然氣、核裂變新能源可再生能源：太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮芊强稍偕茉矗汉司圩儾牧隙文茉措娏?、焦炭、煤氣、汽油、煤油、柴油、重油、沼氣、蒸汽、熱水?-1能源分類3發(fā)電廠概述第3頁資源有效利用

人類生產(chǎn)和生活一直面臨著一個(gè)無法防止問題：資源稀缺。

重視：能源開發(fā)與節(jié)約并重4發(fā)電廠概述第4頁第二節(jié)水力發(fā)電水電站是將水能轉(zhuǎn)變成電能工廠，

能量轉(zhuǎn)換過程：水能→機(jī)械能→電能。

水流量(m3/s)和水頭（落差m）我國水力資源理論蘊(yùn)藏量：6.98億千瓦技術(shù)可開發(fā)：4.93億千瓦經(jīng)濟(jì)可開發(fā)：3.95億千瓦當(dāng)前已開發(fā)：1.08億千瓦5發(fā)電廠概述第5頁水電站型式圖1－1水電站示意圖1－水庫；2－壓力水管；3－水電站廠房；4－水輪機(jī)5－發(fā)電機(jī)；6－尾水渠道（1）壩后式6發(fā)電廠概述第6頁示例：水口水電廠三峽電站7發(fā)電廠概述第7頁（2）河床式水電站圖1－2河床式水電站示意圖8發(fā)電廠概述第8頁葛洲壩水電站（河床式）9發(fā)電廠概述第9頁圖1－3引水式水電站示意圖（3）引水式水電站10發(fā)電廠概述第10頁引水式電站示例11發(fā)電廠概述第11頁（4）梯級電站圖1－4梯級水電站布置示意圖古田溪梯級電站、富泉溪梯級電站12發(fā)電廠概述第12頁（5）抽水蓄能電站圖1－5抽水蓄能式水電站既是電源又是負(fù)荷，起到削峰填谷作用；含有調(diào)頻、調(diào)相、負(fù)荷備用、事故備用功效。13發(fā)電廠概述第13頁浙江天荒坪抽水蓄能電站水庫14發(fā)電廠概述第14頁水電站主要?jiǎng)恿υO(shè)備——水輪機(jī)能將水能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。僅利用水流動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能水輪機(jī)稱為沖擊式水輪機(jī)。同時(shí)利用水流壓能、動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能水輪機(jī)稱為還擊式水輪機(jī)（最廣泛）。15發(fā)電廠概述第15頁1、沖擊式水輪機(jī)依據(jù)水流沖擊轉(zhuǎn)輪部位和方向不一樣，沖擊式水輪機(jī)可分為水斗式、斜擊式和雙擊式。水斗式水輪機(jī)應(yīng)用最廣泛，它主要部件有轉(zhuǎn)輪、噴嘴、噴針、折向器、主軸和機(jī)殼。圖1－6水斗式水輪機(jī)1－轉(zhuǎn)輪；2－噴嘴；3－轉(zhuǎn)輪室；4－機(jī)殼；5－調(diào)整手輪；6－針閥16發(fā)電廠概述第16頁2、還擊式水輪機(jī)

還擊式水輪機(jī)種類很多，有混流式、斜流式、軸流式（定漿式、轉(zhuǎn)漿式）、貫流式（全貫流式、半貫流式）。

主要由水輪機(jī)室、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪和泄水機(jī)構(gòu)四大部分組成。17發(fā)電廠概述第17頁（1）水輪機(jī)室是引水機(jī)構(gòu)，常稱蝸殼，其作用是將引水管來水流沿圓周方向均勻?qū)蜣D(zhuǎn)輪。圖1－7蝸殼外形圖18發(fā)電廠概述第18頁（2）導(dǎo)水機(jī)構(gòu)

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)作用是使水流沿著有利方向進(jìn)入水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。調(diào)整導(dǎo)葉開度，調(diào)整進(jìn)入轉(zhuǎn)輪流量，從而改變水輪機(jī)輸出功率。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)關(guān)閉導(dǎo)葉，可使水輪機(jī)停頓運(yùn)行。（3）轉(zhuǎn)輪19發(fā)電廠概述第19頁（4）尾水管圖1－8尾水管示意圖20發(fā)電廠概述第20頁21發(fā)電廠概述第21頁（1）水能是可再生能源，沒有損耗，沒有污染。（2）不排放有害氣體、煙塵和灰渣，沒有核廢料。（3）水力發(fā)電效率高，常規(guī)水電廠發(fā)電效率在80%以上。（4）機(jī)組起停靈活，輸出功率增減快、可變幅度大，便于調(diào)峰、調(diào)頻和負(fù)擔(dān)事故備用電源。（5）水庫能夠綜合利用，負(fù)擔(dān)防洪、澆灌、航運(yùn)、生活和生產(chǎn)用水、養(yǎng)殖、旅游等任務(wù)。（6）受豐枯改變影響較大。（7）對生物資源生態(tài)環(huán)境有破壞。水力發(fā)電特點(diǎn)：22發(fā)電廠概述第22頁第三節(jié)火力發(fā)電火電廠按照原動(dòng)機(jī)不一樣可分為:汽輪機(jī)電廠、燃?xì)廨啓C(jī)電廠、蒸汽—燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠。火力發(fā)電廠簡稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣或其它燃料化學(xué)能生產(chǎn)電能工廠。燃煤火電廠、燃油火電廠、燃?xì)饣痣姀S。23發(fā)電廠概述第23頁一、火電廠生產(chǎn)過程從能量轉(zhuǎn)換觀點(diǎn)分析，其基本過程都是：燃料化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能。圖1－9蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠原理圖1－鍋爐；2－汽輪機(jī)；3－發(fā)電機(jī)；4－凝汽器；5－凝結(jié)水泵；6－回?zé)峒訜崞鳎?－給水泵過熱器鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)凝汽器回?zé)峒訜崞魈嵘h(huán)效率24發(fā)電廠概述第24頁鍋爐將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蒸汽熱能，蒸汽機(jī)將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)是常規(guī)火力發(fā)電廠三大主機(jī)。動(dòng)力設(shè)備就是指鍋爐、汽輪機(jī)及其從屬設(shè)備與熱力系統(tǒng)（如圖1—10所表示）。

機(jī)組!25發(fā)電廠概述第25頁圖1－10凝汽式火力發(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)組合示意圖26發(fā)電廠概述第26頁浙江華能火電廠27發(fā)電廠概述第27頁二、動(dòng)力設(shè)備—鍋爐1、鍋爐作用：1)燃料在爐膛內(nèi)燃燒將其化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔鉄崮埽?)煙氣熱能加熱給水；3)水經(jīng)過預(yù)熱、汽化、過熱三個(gè)階段成為含有一定壓力、溫度過熱蒸汽。鍋爐由鍋爐本體和輔助設(shè)備兩大部分組成。（1）鍋爐本體：由“鍋”和“爐”兩部分組成。（2）鍋爐輔助設(shè)備：送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、制煤系統(tǒng)以及除渣、除塵設(shè)備等。工質(zhì)：水28發(fā)電廠概述第28頁2、鍋本體是汽水系統(tǒng)，能將水變成蒸汽吸熱過程。（1）省煤器；（2）汽包；（3）下降管；（4）水冷壁；（5）過熱器；（6）再熱器3、爐本體是燃燒系統(tǒng)，能將煤變成煙氣熱能。（1）爐膛；（2）燃燒器；（3）空氣預(yù)熱器29發(fā)電廠概述第29頁火電廠鍋爐外觀30發(fā)電廠概述第30頁三、動(dòng)力設(shè)備–汽輪機(jī)汽輪機(jī)工作原理將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備。

汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組合稱為汽輪發(fā)電機(jī)組。31發(fā)電廠概述第31頁汽輪機(jī)模型32發(fā)電廠概述第32頁四、火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)國內(nèi)大機(jī)組（300MW和600MW）發(fā)電熱效率在37%--41%左右，對應(yīng)發(fā)電煤耗率在300--340g標(biāo)準(zhǔn)煤/（kW·h）左右。凝汽式火電廠廠用電率普通在4%--10%。

國內(nèi)大機(jī)組供電煤耗率在312--360g標(biāo)準(zhǔn)煤/（kW·h）左右，相當(dāng)或靠近世界先進(jìn)水平。標(biāo)準(zhǔn)煤?33發(fā)電廠概述第33頁標(biāo)準(zhǔn)煤:我國把每千克含熱值為7000大卡（29306千焦）煤，定為標(biāo)準(zhǔn)煤。34發(fā)電廠概述第34頁五、火電廠對環(huán)境影響及預(yù)防辦法煙氣粉塵-------靜電除塵、效果還好硫氧化物SOx-----脫硫技術(shù)氮氧化物NOx----脫硝技術(shù)灰渣廢水-----污水處理35發(fā)電廠概述第35頁第四節(jié)風(fēng)力發(fā)電風(fēng)能資源風(fēng)能就是指流動(dòng)空氣所含有能量，是由太陽能轉(zhuǎn)化而來。全球大氣中總風(fēng)能量約為:1017kW，可被開發(fā)利用風(fēng)能約為:2×1010kW，比世界上可利用水能:大10倍。所以，風(fēng)能開發(fā)利用含有非常遼闊前景。36發(fā)電廠概述第36頁11月7-8日，于北京舉行國際可再生能源大會(huì)，來自78個(gè)國家和地域代表經(jīng)過《北京宣言》，呼吁各國加緊可再生能源發(fā)展，以應(yīng)對能源壓力《可再生能源法》1月1日生效。我國新能源政策：37發(fā)電廠概述第37頁古代對風(fēng)能利用:幾千年(埃及最早)歷史:風(fēng)車用于碾谷和抽水、借風(fēng)航行等當(dāng)代對風(fēng)能利用：

風(fēng)力發(fā)電

如：新疆達(dá)板城風(fēng)電場、福建平潭、東山等地風(fēng)電場38發(fā)電廠概述第38頁一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)

（1）風(fēng)力發(fā)電能量轉(zhuǎn)換過程：

空氣動(dòng)能→旋轉(zhuǎn)機(jī)械能→電能

風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)與電風(fēng)扇對照?。?！39發(fā)電廠概述第39頁（2）受力分析來風(fēng)時(shí)，葉片與呈一定角度，稱為攻角或沖角；則其在上表面形成低壓區(qū)，而在下表面形成高壓區(qū)。

FL稱為升力，F(xiàn)d稱為阻力；

當(dāng)攻角改變時(shí)，這兩種力大小和方向都會(huì)改變。40發(fā)電廠概述第40頁（3）風(fēng)力機(jī)型式圖1－13風(fēng)力機(jī)a水平軸風(fēng)力機(jī)b垂直軸風(fēng)力機(jī)41發(fā)電廠概述第41頁（4）風(fēng)力機(jī)組成圖1－14經(jīng)典并網(wǎng)風(fēng)力機(jī)剖面圖

當(dāng)前商用大中型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由風(fēng)輪、升速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝置（對風(fēng)裝置）、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成。各部件作用42發(fā)電廠概述第42頁新疆達(dá)坂城43發(fā)電廠概述第43頁44發(fā)電廠概述第44頁福建平漂45發(fā)電廠概述第45頁二、風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行方式通?？煞譃楠?dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行。1、獨(dú)立運(yùn)行(5kw以下機(jī)組)

圖1－15獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)太大時(shí),耗去多出電能交流機(jī)要經(jīng)整流確保穩(wěn)定輸出,不間斷供電46發(fā)電廠概述第46頁2、并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接，向電網(wǎng)輸送電能運(yùn)行方式，是克服風(fēng)隨機(jī)性而帶來蓄能問題最穩(wěn)妥易行運(yùn)行方式，并可到達(dá)節(jié)約礦物燃料目標(biāo)。10kW以上直至兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)皆可采取這種運(yùn)行方式。在風(fēng)能資源良好地域，將幾十、幾百臺(tái)或幾千臺(tái)單機(jī)容量從數(shù)十千瓦、數(shù)百千瓦直至兆瓦級以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按一定陣列布局方式成群安裝而組成風(fēng)力發(fā)電機(jī)群體，稱為風(fēng)力發(fā)電場，簡稱風(fēng)電場。風(fēng)力發(fā)電場屬于大規(guī)模利用風(fēng)能方式，其發(fā)出電能全部經(jīng)變電設(shè)備送往大電網(wǎng)。47發(fā)電廠概述第47頁交----直-----交系統(tǒng)(穩(wěn)定,但價(jià)高)交----交系統(tǒng)如:平潭長江澳風(fēng)電場(50臺(tái)*2MW)、東山烏礁灣風(fēng)電場。3、風(fēng)力---柴油發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行、風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)48發(fā)電廠概述第48頁風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)49發(fā)電廠概述第49頁三、風(fēng)力發(fā)電特點(diǎn)（1）風(fēng)能是可再生能源，用之不竭。（2）清潔、無空氣污染。（3）占地少、建設(shè)工期短、投資規(guī)模靈活。不影響農(nóng)牧業(yè)。（4）運(yùn)行簡單，能夠做到無人值守。

50發(fā)電廠概述第50頁（5）含有隨機(jī)性、間歇性，需要其它形式供電或儲(chǔ)能配合。（6）風(fēng)能能量密度低，一樣單機(jī)容量下，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備體積大、造價(jià)高。（9）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)發(fā)出噪聲及金屬葉片對電視機(jī)與收音機(jī)信號(hào)接收會(huì)造成干擾，對環(huán)境有一定影響。51發(fā)電廠概述第51頁第五節(jié)太陽能發(fā)電1、太陽能資源太陽能是地球能源之母、萬物生長之源。

可再生能源，用之不竭，無償使用。而且是清潔、無污染。

不過，太陽能能流密度較低，還含有間歇性和不穩(wěn)定性。52發(fā)電廠概述第52頁2、常規(guī)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)圖1－16經(jīng)典太陽能熱發(fā)電站熱力循環(huán)系統(tǒng)原理圖太陽輻射能熱能機(jī)械能電能53發(fā)電廠概述第53頁聚光集熱裝置聚光器接收器跟蹤裝置中間熱交換器儲(chǔ)能系統(tǒng)（蓄熱器）熱機(jī)（汽輪機(jī)）和發(fā)電機(jī)工質(zhì)輔助燃料鍋爐54發(fā)電廠概述第54頁3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)圖1－17塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)原理圖1－定日鏡；2－接收器；3－塔；4－熱鹽槽；5－冷鹽槽6－蒸汽發(fā)生器；7－汽輪發(fā)電機(jī)組；8－凝汽器聚光倍數(shù)：1000—3000工作溫度：500-℃能夠單工質(zhì)或雙工質(zhì)低溫儲(chǔ)熱罐熔鹽或?qū)嵊?，?5發(fā)電廠概述第55頁56發(fā)電廠概述第56頁塔式發(fā)電原理大型受熱器位于一高塔上,定日鏡群以高塔為中心,呈圓周狀分布,方便將太陽光準(zhǔn)確地聚焦到高塔頂部受熱器上,將受熱器中傳熱介質(zhì)加熱至500℃以上,存入高溫儲(chǔ)罐。需要時(shí)用泵將高溫傳熱介質(zhì)泵入蒸汽發(fā)生器內(nèi),與給水進(jìn)行熱交換產(chǎn)生10MPa,500℃以上蒸汽,最終利用該高溫高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)Rankine循環(huán)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。汽輪機(jī)排汽經(jīng)冷凝器冷凝后泵回給水系統(tǒng),供蒸汽發(fā)生器重復(fù)循環(huán)利用。高溫傳熱介質(zhì)在蒸汽發(fā)生器中經(jīng)熱交換后,溫度降至250~300℃,被泵入低溫儲(chǔ)罐儲(chǔ)存,需用時(shí),再泵送回高塔上受熱器內(nèi)加熱。傳熱介質(zhì)沿受熱器→高溫儲(chǔ)罐→蒸汽發(fā)生器→低溫儲(chǔ)罐循環(huán)流動(dòng),所發(fā)生能量轉(zhuǎn)換過程為:太陽熱能(定日鏡場)→傳熱介質(zhì)內(nèi)能(受熱器)→蒸汽動(dòng)能(蒸汽發(fā)生器)→電能(汽輪發(fā)電機(jī))。57發(fā)電廠概述第57頁4、拋物面槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)圖1－18拋物面槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)原理圖聚光倍數(shù)：10—50工作溫度：400℃能夠單工質(zhì)或雙工質(zhì)（熔鹽、水蒸汽）58發(fā)電廠概述第58頁5、太陽能光發(fā)電能量：太陽光能轉(zhuǎn)換成電能。方式：光伏發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光生物發(fā)電。

光伏發(fā)電是依據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，利用太陽能電池（光伏電池）將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能。59發(fā)電廠概述第59頁60發(fā)電廠概述第60頁61發(fā)電廠概述第61頁62發(fā)電廠概述第62頁圖1－20太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)！太陽能電池（光伏電池）發(fā)電系統(tǒng)普通由太陽能電池方陣、防反充二極管、儲(chǔ)能蓄電池、充電控制器、逆變器等設(shè)備組成（如圖1—20所表示）。63發(fā)電廠概述第63頁64發(fā)電廠概述第64頁65發(fā)電廠概述第65頁第六節(jié)其它能源發(fā)電（自學(xué)）一、核能發(fā)電核電廠是利用核裂變能轉(zhuǎn)化為熱能，再按火電廠發(fā)電方式，將熱能轉(zhuǎn)換為電能。它原子核反應(yīng)堆相當(dāng)于鍋爐。原子核發(fā)生裂變，產(chǎn)生巨大能量主要以熱能形式被高壓水帶至蒸汽發(fā)生器，在此產(chǎn)生蒸汽，送至汽輪發(fā)電機(jī)組。66發(fā)電廠概述第66頁圖1－21壓水堆核電廠發(fā)電方式示意圖67發(fā)電廠概述第67頁

福建省在福鼎、福清籌建核電站，作為能源過渡方案。問題（1）輻射環(huán)境影響排放汽體、液體、固體廢物（2）非輻射環(huán)境影響排放廢熱、廢水等68發(fā)電廠概述第68頁垃圾焚燒發(fā)電廠生物質(zhì)燃燒熱能電能

（在深圳、廣東、浙江較多）沼氣發(fā)電廠木煤氣發(fā)電廠薪柴發(fā)電廠蔗渣發(fā)電廠二、生物質(zhì)能發(fā)電

69發(fā)電廠概述第69頁三、地?zé)岚l(fā)電

1、地?zé)豳Y源類型（1）蒸汽型，以過熱蒸汽為主、雜有少許其它氣體和水。（2）熱水型，以熱水或濕蒸汽為主。（3）地壓型，以地壓水形式在地表下2—3km,被巖石封閉，有很高壓力。（4）干熱巖型，熱巖石（5）巖漿型，熔融狀，溫度可達(dá)600-1500℃。70發(fā)電廠概述第70頁（1）直接利用地?zé)嵴羝l(fā)電