第一章發(fā)電廠概述本章導學:電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的一項基礎工業(yè)和國民經(jīng)濟發(fā)展的先行產(chǎn)業(yè)，是一個龐大而復雜的系統(tǒng)工程。電能易于傳輸、轉(zhuǎn)換與控制，在人類社會中被廣泛地、大量地采用。生產(chǎn)、生活離不開電能。停電會造成減產(chǎn)和人民生活的極大不便，大面積的停電就是災難，在世界各地相繼發(fā)生的電力系統(tǒng)大停電事故證明了此點。發(fā)電廠是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能的工廠。我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀1第一章發(fā)電廠概述本章導學:11.1能源開發(fā)與利用

1.2水力發(fā)電

1.3火力發(fā)電

1.4風力發(fā)電

1.5太陽能發(fā)電

1.6其他新能源發(fā)電重點：水力和火力發(fā)電廠的生產(chǎn)原理與過程21.1能源開發(fā)與利用

1.2水力發(fā)電

第一節(jié)能源開發(fā)與利用一、能源資源能源資源是指為人類提供能量的天然物質(zhì)。包括煤、石油、天然氣、太陽能等。目前人們能利用的能源仍以煤炭、石油、天然氣為主，在世界一次能源消費結(jié)構(gòu)中，這三者的總和約占93%左右。能源按其來源可以分為四類：第一類：太陽能。第二類：以熱能形式儲藏于地球內(nèi)部的地熱能。第三類：是地球上的鈾、釷等核裂變資源和氘、氚、鋰等核聚變資源。第四類：是月球、太陽等星體對地球的引力。（潮汐）3第一節(jié)能源開發(fā)與利用一、能源資源3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、風能、生物質(zhì)能、海洋能、地熱能非可再生能源：核聚變材料二次能源電力、焦炭、煤氣、汽油、煤油、柴油、重油、沼氣、蒸氣、熱水表1-1能源分類凡從自然界可直接取得而不改變其基本形態(tài)的能源稱為一次能源。由一次能源經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)的能源稱為二次能源。4能一次常規(guī)可再生能源：水力非可再生能源：煤、石油、天然氣、核二、資源的有效利用從人類發(fā)展的歷史過程來考察，人類生產(chǎn)和生活始終面臨著一個無法避免的和不可改變的事實，即資源稀缺。如何實現(xiàn)資源的有效配置，是研究的核心問題。我國堅持能源開發(fā)與節(jié)約并重，并在當前把節(jié)能、節(jié)電放在首位。5二、資源的有效利用5我國能源利用概況6我國能源利用概況67788我國的電力現(xiàn)狀2019年9月20日，國家能源局和中電聯(lián)在人民大會堂共同為中廣核集團嶺澳核電站二期工程1號機組成為我國電力裝機容量突破9億千瓦標志性機組授牌，標志著我國電力工業(yè)特別是非化石能源發(fā)電上了一個新臺階。對比2019年底的3.57億千瓦，電力體制改革8年來，我國電力工業(yè)取得了舉世矚目的成就，有力地支撐了國民經(jīng)濟快速健康發(fā)展對電力的需求。但要清醒看到，成績的背后還存在諸多問題，科學發(fā)展仍然任重道遠。9我國的電力現(xiàn)狀2019年9月20日，國家能源局電源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)加快調(diào)整，火電機組向大容量、高參數(shù)、環(huán)保型發(fā)展。30萬千瓦及以上機組占全部火電機組的比重已從2000年的38.86%提高到2009年底的69.43%。截至目前，我國水電裝機超過2億千瓦，占總裝機容量的22.5%，是世界上水電裝機規(guī)模最大的國家。核電裝機已經(jīng)突破千萬千瓦，列世界第九位；截至目前，核電在建施工規(guī)模約2640萬千瓦，居世界第一位。風電裝機容量實現(xiàn)連續(xù)四年翻番，截至2019年8月底，已接近2300萬千瓦，列世界第二位。10電源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)加快調(diào)整，火電機組向大電網(wǎng)建設明顯加強全國35kv及以上輸電線路長度增長69%，先后建成了750kv、1000kv特高壓、正負800kv直流輸電線路。2009年底全國220kv及以上輸電線路回路長度達39.94萬公里，電網(wǎng)規(guī)模已超過美國，列世界首位。特別是晉東南—南陽—荊門1000kv特高壓交流試驗示范工程正式投產(chǎn)，±800kv向家壩-上海特高壓直流示范工程投入運行，±800kv云南-廣東特高壓直流工程投產(chǎn)運行，使我國直流、交流最高電壓等級分別由±500kv和750kv提高到±800kv和1000kv，遠距離大容量輸電能力增強，為全國資源優(yōu)化配置提供了更高等級的網(wǎng)絡平臺。今年7月青藏聯(lián)網(wǎng)工程全線開工以及新疆與西北電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工程擬于11月投運，標志著我國深入實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略、加強西部地區(qū)電網(wǎng)基礎設施建設，加大“西電東送”通道規(guī)模又邁出重要的一步。11電網(wǎng)建設明顯加強全國35kv及以上輸電線路長度增長6科技水平顯著提高特高壓輸電技術(shù)取得重大突破，并實際應用。直流輸電、靈活交流輸電技術(shù)達到國際先進水平，超超臨界機組、大型風冷、循環(huán)流化床、大型脫硫脫硝等先進技術(shù)進一步推廣，核電技術(shù)的裝備自主化不斷實現(xiàn)重大突破，隨著嶺澳核電站二期1號機組建成投產(chǎn)，我國將全面掌握二代改進型百萬千瓦級核電站技術(shù)，基本形成自主品牌的核電站設計自主化和設備制造國產(chǎn)化能力。電力裝備制造業(yè)的國產(chǎn)化率也大幅提升。12科技水平顯著提高特高壓輸電技術(shù)取得重大突破，并實際應新能源發(fā)電迅猛發(fā)展我國風電裝機連續(xù)四年成倍增長，2009年風電、生物質(zhì)發(fā)電裝機分別達到1760萬千瓦和109萬千瓦。截至2009年底，包括水電、核電以及風電、生物質(zhì)發(fā)電等新能源在內(nèi)的清潔能源裝機容量共計2.24億千瓦，占總裝機的25.4%。13新能源發(fā)電迅猛發(fā)展我國風電裝機連續(xù)四年成倍增長，20綠色發(fā)展能力增強采用先進適用技術(shù)加大污染防治，綠色發(fā)展能力顯著增強。2009年我國平均供電煤耗達到340克∕千瓦時，全國電網(wǎng)線損率6.72%，煤電機組供電煤耗達到世界先進水平。2009年電力二氧化硫排放948萬噸，提前超額完成國家“十一五”規(guī)劃的年排放量1000萬噸以內(nèi)的目標要求，電力工業(yè)綠色發(fā)展能力逐步增強。14綠色發(fā)展能力增強采用先進適用技術(shù)加大污染防治，綠色發(fā)第二節(jié)水力發(fā)電水電站是將水能轉(zhuǎn)變成電能的工廠，其能量轉(zhuǎn)換的基本過程是：

按利用能源的種類，水電站分為：（1）常規(guī)水電站，按集中落差的方法分為：堤壩式、引水式和混合式；（2）調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)峰谷負荷的抽水蓄能式水電站；（3）利用海洋水流的機械能進行發(fā)電的水電站，即潮汐電站、波浪能電站、海流能電站。水能水輪機發(fā)電機機械能電能15第二節(jié)水力發(fā)電水電站是將水能轉(zhuǎn)變成一、壩式水電站在河道上攔河筑壩抬高上游水位，集中發(fā)電水頭，利用水庫調(diào)節(jié)流量生產(chǎn)電能。按水電站廠房與壩的相對位置，分為河床式和壩后式。河床式：如葛洲壩水電站壩后式：我國水電站采用最多的一種，如三峽水電站。16一、壩式水電站16河床式水電站示意圖17河床式水電站示意圖17引水式水電站示意圖二、引水式水電站河流多彎曲或河道坡降較陡，修筑較短的引水明渠或隧道集中水頭，用引水管把水引入河段下游的水電站。還可以利用相鄰兩條河流的高程差，進行跨河流引水發(fā)電。

引水式電廠的引水系統(tǒng)18引水式水電站示意圖二、引水式水電站18三、混合式水電站混合式水電站：建壩集中部分水頭又用引水系統(tǒng)，共同集中水頭，具有壩式和引水式兩方面的特點。梯級水電站：為合理地分段開發(fā)利用水能。在河段上建若干水電站，一個接一個，采用不同的類型。

四、抽水蓄能式水電站特殊形式的水電站。電力系統(tǒng)內(nèi)負荷處于低谷時，利用網(wǎng)內(nèi)富余的電能，采用機組為電動機運行方式，將低水池的水抽送到高水池，能量蓄存在高水池中。在電力系統(tǒng)高峰負荷時，機組改為發(fā)電機運行方式，將高水池的水能用來發(fā)電抽水蓄能電站既是電源又是負荷，是系統(tǒng)內(nèi)唯一的削峰填谷電源，具有調(diào)頻、調(diào)相、負荷備用、事故備用的功能。19三、混合式水電站19抽水蓄能式水電站（蓄能）抽水蓄能式水電站（發(fā)電）20抽水蓄能式水電站（蓄能）抽水蓄能式水電站（發(fā)電）20五、水電站的主要動力設備主要由擋水建筑物、泄水建筑物、排沙設施、發(fā)電引水系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)以及其他引水設施和過壩設施等組成。主要動力設備——水輪機。能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機械能的水力原動機。按照水流作用于水輪機轉(zhuǎn)輪時的能量轉(zhuǎn)換方式：沖擊式水輪機：僅利用水流的動能轉(zhuǎn)換為機械能的水輪機。反擊式水輪機：同時利用水流的壓能、動能轉(zhuǎn)換成機械能的水輪機，是應用最廣泛的一種水輪機。21五、水電站的主要動力設備211、沖擊式水輪機根據(jù)水流沖擊轉(zhuǎn)輪的部位和方向，分為水斗式、斜擊式和雙擊式。后兩種效率低、適用水頭較小的小型水電站。水斗式水輪機，是沖擊式水輪機中應用最廣泛的機型，有轉(zhuǎn)輪、噴嘴、噴針、折向器、主軸和機殼。

圖水斗式水輪機1－轉(zhuǎn)輪；2－噴嘴；3－轉(zhuǎn)輪室；4－機殼；5－調(diào)節(jié)手輪；6－針閥221、沖擊式水輪機圖水斗式水輪機222、反擊式水輪機有混流式、斜流式、軸流式、貫流式，構(gòu)造上有相同特點，主要由水輪機室、導水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪和泄水機構(gòu)四大部分組成。（1）水輪機室引水機構(gòu)，形狀像一個大的蝸牛殼，常稱蝸殼，將引水管來的水流沿圓周方向均勻?qū)蜣D(zhuǎn)輪。蝸殼外形232、反擊式水輪機蝸殼外形23（2）導水機構(gòu)使水流沿著有利的方向進入水輪機的轉(zhuǎn)輪，并依靠調(diào)整導葉的開度改變水流流道斷面，調(diào)節(jié)進入轉(zhuǎn)輪的流量，從而改變水輪機的輸出功率。導水機構(gòu)關(guān)閉導葉，可使水輪機停止運行。（3）轉(zhuǎn)輪是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的核心部件，浸沒在水流中。從導葉出來的旋轉(zhuǎn)水流進入轉(zhuǎn)輪，經(jīng)扭曲的轉(zhuǎn)輪葉片組成的流道改變方向后流出轉(zhuǎn)輪體，轉(zhuǎn)輪葉片正反面形成壓力差，水流對葉片產(chǎn)生反作用力，在輪周方向的分力推動葉片旋轉(zhuǎn)，將水流的壓力能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)的機械能。24（2）導水機構(gòu)24（4）尾水管水流流過水輪機的最后部件，連接轉(zhuǎn)輪與下游水面的泄水機構(gòu)，也稱吸出管。由于轉(zhuǎn)輪出口的水流還有剩余動能未被利用，尾水管的作用就是回收部分動能提高水輪機的效率，并將水排至下游。尾水管示意圖

25（4）尾水管尾水管示意圖25六、水力發(fā)電的特點（1）水能是可再生能源，發(fā)過電的天然水流本身并沒有損耗，一般也不會造成水體污染，仍可為下游用水部門利用。（2）水力發(fā)電是清潔的電力生產(chǎn)，不排放有害氣體、煙塵和灰渣，沒有核廢料。（3）發(fā)電效率高，常規(guī)水電廠的發(fā)電效率在80%以上。（4）可同時完成一次能源開發(fā)和二次能源轉(zhuǎn)換。（5）生產(chǎn)成本低廉。無需購買、運輸和貯存燃料；所需運行人員較少、勞動生產(chǎn)率較高；管理和運行簡便，運行可靠性較高。（6）水力發(fā)電機組起停靈活，輸出功率增減快、可變幅度大，是電力系統(tǒng)理想的調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用電源。26六、水力發(fā)電的特點26（7）開發(fā)投資大，工期長。如三峽工程，1994年12月開工，計劃2009年竣工，總概算為900億人民幣。（8）受河川天然徑流豐枯變化的影響。（9）水電站的水庫可以綜合利用，承擔防洪、灌溉、航運、城鄉(xiāng)生活和工礦生產(chǎn)用水、養(yǎng)殖、旅游等任務。獲得最優(yōu)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益。（10）較大水庫的水電站，淹沒損失較大，對生態(tài)環(huán)境有一定影響。（11）水能資源在地理上分布不均，建壩條件較好和水庫淹沒損失較少的大型水電站站址往往位于遠離用電中心的偏僻地區(qū)，施工條件較困難并需要建設較長的輸電線路，增加了造價和輸電損失。27（7）開發(fā)投資大，工期長。如三峽工程，1994年12月開美國大古力水電廠28美國大古力水電廠28葛洲壩水電廠29葛洲壩水電廠29龍羊峽水電廠30龍羊峽水電廠30三峽水電廠31三峽水電廠313232三峽工程簡介三峽工程位于長江西陵峽中段，湖北宜昌三斗坪，距宜昌約45km三峽壩頂高程185m，初期蓄水位139m，正常蓄水位175m，壩頂全長1983m；三峽左岸電站2019年首批6臺機組發(fā)電，2019年又有4臺機組發(fā)電，計劃2019年全部建成投產(chǎn)；三峽工程是世界最大規(guī)模的水電樞紐工程，也是治理長江的關(guān)鍵工程，具有防洪、發(fā)電、航運、灌溉等綜合效益；33三峽工程簡介三峽工程位于長江西陵峽中段，湖北宜昌三斗三峽電站分為左岸電站，右岸電站及右岸地下電站等３個獨立電站；左岸電站裝機14臺，右岸電站裝機12臺，計劃地下電站裝機6臺（預留擴建）；單機容量700/756MW，總裝機容量（只計地上電站）18.2/19.656GW；初期139m水位是單機發(fā)電功率500MW供電范圍：華東、廣東、華中（含重慶以及通過華中電網(wǎng)向華北電網(wǎng)送電）；三峽電站年發(fā)電量84.7/91.5TWh（只計地上電站）；34三峽電站分為左岸電站，右岸電站及右岸地下電站等３個獨3535第三節(jié)火力發(fā)電用煤、石油、天然氣或其他燃料化學能生產(chǎn)電能的工廠。我國電源以火電為主，至2019年底，火電裝機容量為32490萬kW,占發(fā)電裝機總?cè)萘康?3.7%。按使用燃料分為燃煤、燃油和燃氣等。燃煤火電廠是我國目前電能生產(chǎn)的主要方式。一、火電廠生產(chǎn)過程按照原動機不同可分為汽輪機電廠、燃氣輪機電廠、蒸汽—燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)電廠。能量轉(zhuǎn)換化學能熱能燃燒原動機發(fā)電機機械能電能36第三節(jié)火力發(fā)電用煤、石油、天然氣或其他燃料化學能生蒸汽動力發(fā)電廠原理圖1－鍋爐；2－汽輪機；3－發(fā)電機；4－凝汽器；5－凝結(jié)水泵；6－回熱加熱器；7－給水泵鍋爐將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為蒸汽熱能。汽輪機將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機械能。發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能。鍋爐、汽輪機、發(fā)電機是常規(guī)火力發(fā)電廠的三大主機。

燃煤電廠的生產(chǎn)過程37蒸汽動力發(fā)電廠原理圖鍋爐將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為蒸汽熱能。3我國大部分火電廠為凝汽式發(fā)電廠：燃燒系統(tǒng)（以鍋爐為核心）、汽水系統(tǒng)（主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成）、電氣系統(tǒng)（以汽輪發(fā)電機、主變壓器等為主）、控制系統(tǒng)等組成。

鍋爐凝汽器發(fā)電機汽輪機變壓器輸電線路38我國大部分火電廠為凝汽式發(fā)電廠：燃燒系統(tǒng)（以鍋爐為核心）、汽火電廠的發(fā)電熱效率指發(fā)出的電量與燃燒供給的熱量之比，或為循環(huán)效率的基礎上再考慮各設備的效率。通常用發(fā)電煤耗率（發(fā)電標準煤耗）作為衡量個機組經(jīng)濟性的通用指標。發(fā)電煤耗率指每發(fā)1kW.h電需要消耗多少千克標準煤。目前，國內(nèi)大機組（300MW和600MW）的發(fā)電熱效率在37%~41%左右，相應的發(fā)電煤耗率在300~340g標準煤/kW.h左右?？紤]電廠的廠用電消耗，國內(nèi)大機組的供電煤耗率在312~360g標準煤/kW.h左右。相當或接近世界先進水平。2019年供電煤耗率平均為380g/kW.h，約比世界先進水平差50g/kWh39火電廠的發(fā)電熱效率指發(fā)出的電量與燃燒供給的熱量火電廠的環(huán)境問題

1、煙氣污染煤炭直接燃燒排放的SO2、NOx等酸性氣體不斷增長，使我國很多地區(qū)酸雨量增加。全國每年產(chǎn)生140萬噸SO2。2、粉塵污染對電站附近環(huán)境造成粉煤灰污染，對人們的生活及植物的生長造成不良影響。全國每年產(chǎn)生1500萬噸煙塵。3、資源消耗發(fā)電的汽輪機通常選用水作為冷卻介質(zhì)，一座1000MW火力發(fā)電廠每日的耗水量約為十萬噸。全國每年消耗5000萬噸標準煤。利用各種技術(shù)提高發(fā)電效率；對煙塵采用脫硫除塵處理或改燒天然氣；氣輪機改用空氣冷卻。近幾年來，環(huán)保節(jié)能成為我國電力工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方向，火電行業(yè)在“上大壓小”的政策導向下積極推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，關(guān)閉大批能效低、污染重的小火電機組，在很大程度上加快了國內(nèi)火電設備的更新?lián)Q代。40火電廠的環(huán)境問題

1、煙氣污染40二、鍋爐火力發(fā)電廠的主要熱力設備之一，作用：燃料在爐膛內(nèi)燃燒將其化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔鉄崮?；煙氣熱能加熱給水，水經(jīng)過預熱、汽化、過熱三個階段成為具有一定壓力、溫度的過熱蒸汽。鍋爐由鍋爐本體和輔助設備兩大部分組成。（1）鍋爐本體實際上就是一個龐大的熱交換器，由“鍋”（汽水系統(tǒng)）和“爐”（燃燒系統(tǒng)）兩部分。（2）鍋爐的輔助設備主要包括供給空氣的送風機、排除煙氣的引風機、煤粉制備系統(tǒng)以及除渣、除塵設備等。41二、鍋爐412、鍋本體（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（1）爐膛（2）燃燒器（3）空氣預熱器422、鍋本體42三、汽輪機1、工作原理將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成機械能的高速旋轉(zhuǎn)設備，具有功率大、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)的優(yōu)點，是火電廠及核電廠中采用的原動機。汽輪機利用工質(zhì)的動能做功，即利用具有一定速度的工質(zhì)沖動其轉(zhuǎn)動部分，從而輸出機械功。2、組成及其工作過程本體由靜止部分、轉(zhuǎn)動部分、主汽門、調(diào)節(jié)汽門等成。輔助設備主要包括凝汽設備、回熱加熱設備、調(diào)節(jié)保安裝置、供油系統(tǒng)等。本體及其輔助設備由管道和閥門連成一個整體，稱為汽輪機設備。汽輪機和發(fā)電機的組合稱為汽輪發(fā)電機組。43三、汽輪機43汽輪機設備組合示意圖1－主汽門；2－調(diào)節(jié)閥；3－汽輪機；4－凝汽器；5－抽汽器；6－循環(huán)水泵；7－水泵凝結(jié)；8－低壓加熱器；9－除氧器；10－給水泵；11－高壓加熱器；12－供油系統(tǒng)；13－調(diào)節(jié)裝置；14－保護裝置44汽輪機設備組合示意圖443、汽輪機本體主要結(jié)構(gòu)靜子主要包括汽缸、噴嘴、隔板、汽封、軸承等；轉(zhuǎn)子主要包括主軸、葉輪、動葉、聯(lián)軸器等。四、汽輪機的調(diào)節(jié)與保護系統(tǒng)1、汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)用電負荷的大小自動改變進汽量，調(diào)整汽輪機的輸出功率以滿足用戶數(shù)量上的需求；控制轉(zhuǎn)速在額定范圍以保證供電質(zhì)量。2、汽輪機是保護裝置為保證汽輪發(fā)電機組的安全運行，在事故或異常情況下及時切斷汽源（關(guān)閉高中壓主汽門和調(diào)節(jié)汽門），系統(tǒng)主要由超速（110%－114%額定轉(zhuǎn)速）保護和參數(shù)超限保護組成。453、汽輪機本體主要結(jié)構(gòu)45火電廠外景鍋爐外觀全景46火電廠外景鍋爐外觀全景46汽輪機及發(fā)電機外觀主變壓器側(cè)面47汽輪機及發(fā)電機外觀主變壓器側(cè)面47涼水塔送風機及靜電除塵裝置48涼水塔送風機及靜電除塵裝置48綏中發(fā)電廠裝有2×80萬kW超臨界壓力汽輪發(fā)電機組，是20世紀末我國單機容量最大的火力發(fā)電廠49綏中發(fā)電廠裝有2×80萬kW超臨界壓力汽輪發(fā)電機組，第四節(jié)風力發(fā)電風能指流動的空氣所具有的能量，是由太陽能轉(zhuǎn)化而來的。是一種干凈的自然能源、可再生能源，同時風能的儲量十分豐富。據(jù)估算，全球大氣中總的風能量約為1017kW，其中可被開發(fā)利用的風能約為2×1010kW，比世界上可利用的水能大10倍。一、風力發(fā)電機能量轉(zhuǎn)換過程為：空氣動能→旋轉(zhuǎn)機械能→電能，發(fā)電設備的關(guān)鍵在于將截獲的流動空氣所具有的動能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置即風力機。50第四節(jié)風力發(fā)電風能指流動的空氣所具有的能風力機形式多種多樣，可分為兩類：水平軸式，風輪轉(zhuǎn)軸與風向平行；垂直軸式，風輪轉(zhuǎn)軸垂直于風向或地面。目前應用廣泛的是水平軸風力機，它須有對風裝置，隨風向改變轉(zhuǎn)動又有很高的塔架；而垂直軸風力機無須對風裝置，可不要塔架。51風力機形式多種多樣，可分為兩類：水平軸式，風二、風力發(fā)電的運行方式風力發(fā)電機組由風力機和發(fā)電機及其控制系統(tǒng)所組成，其中風力機完成風能到機械能的轉(zhuǎn)換，發(fā)電機及其控制系統(tǒng)完成機械能到電能的轉(zhuǎn)換。運行方式通常可分為獨立運行和并網(wǎng)運行。1、獨立運行發(fā)電機組的獨立運行是指機組生產(chǎn)的電能直接供給相對固定的用戶的一種運行方式。獨立運行的風力發(fā)電機輸出的電能經(jīng)蓄電池蓄能，再供應用戶使用。為了實現(xiàn)不間斷的供電，風力發(fā)電系統(tǒng)可與其他動力源聯(lián)合使用，互為補充，如風力—柴油發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合運行，風力—太陽能電池發(fā)電聯(lián)合運行。52二、風力發(fā)電的運行方式52獨立運行的風力發(fā)電系統(tǒng)53獨立運行的風力發(fā)電系統(tǒng)532、并網(wǎng)運行風力發(fā)電機與電網(wǎng)連接，向電網(wǎng)輸送電能的運行方式，是克服風的隨機性而帶來的蓄能問題的最穩(wěn)妥易行的運行方式，節(jié)約礦物燃料。10kW以上直至兆瓦級的風力發(fā)電機皆可采用這種運行方式。在風能資源良好的地區(qū)，將幾十、幾百臺或幾千臺單機容量從數(shù)十千瓦、數(shù)百千瓦直至兆瓦級以上的風力發(fā)電機組按一定的陣列布局方式成群安裝而組成的風力發(fā)電機群體，稱為風力發(fā)電場，簡稱風電場。風力發(fā)電場屬于大規(guī)模利用風能的方式，其發(fā)出的電能全部經(jīng)變電設備送往大電網(wǎng)。542、并網(wǎng)運行54三、風力發(fā)電的特點（1）風能是可再生能源，不存在資源枯竭的問題。（2）風力發(fā)電是清潔電能生產(chǎn)方式，不會造成空氣污染。（3）風力發(fā)電機組建設工期短。（4）運行簡單，可完全做到無人值守。（5）實際占地少?？山鉀Q偏遠地區(qū)的供電問題。（7）風能具有間歇性，風力發(fā)電須和一定的其他形式供能或儲能方式結(jié)合。（8）風能的能量密度低，同樣單機容量下，風力發(fā)電設備的體積大、造價高，單機最大容量也受到限制。（9）風力發(fā)電機組運轉(zhuǎn)時發(fā)出噪聲及金屬葉片對電視機與收音機的信號接收會造成干擾，對環(huán)境有一定影響。55三、風力發(fā)電的特點555656海上風力發(fā)電站57海上風力發(fā)電站57我國風能資源豐富，陸地理論儲量３２億千瓦，可開發(fā)的裝機容量約２.５３億千瓦，居世界首位，商業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展?jié)摿薮?。全國累計安裝小型風力發(fā)電機近２０萬臺，用作解決西部無電地區(qū)農(nóng)牧民生產(chǎn)生活用電。在廣東、福建、內(nèi)蒙古、新疆等地已建成４０個風電場，總裝機容量近６０萬千瓦。5858中國最大的風力發(fā)電廠——新疆達坂城風力發(fā)電廠59中國最大的風力發(fā)電廠——新疆達坂城風力發(fā)電廠59內(nèi)蒙古風力發(fā)電廠60內(nèi)蒙古風力發(fā)電廠606161第五節(jié)太陽能發(fā)電太陽能是可再生能源，資源豐富、遍地都有，既可免費使用、又無需開采和運輸，是清潔而無任何污染的能源。但是太陽能的能流密度較低，還具有間歇性和不穩(wěn)定性，給開發(fā)利用帶來不少的困難。一、太陽能熱發(fā)電將吸收的太陽輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能。包括兩大類型：一是利用太陽熱能直接發(fā)電；二是太陽熱能間接發(fā)電，就是利用光—熱—電轉(zhuǎn)換，即通常所說的太陽能熱發(fā)電。62第五節(jié)太陽能發(fā)電太陽能是可再生能源，資源典型太陽能熱發(fā)電站熱力循環(huán)系統(tǒng)原理圖63典型太陽能熱發(fā)電站熱力循環(huán)系統(tǒng)原理圖63二、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)1、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)2、拋物面槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)3、拋物面盤式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)4、平板式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)5、太陽池熱發(fā)電系統(tǒng)6、太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)64二、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)64塔式太陽能發(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)電機組；8－凝汽器65塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)原理圖65拋物面槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)原理圖66拋物面槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)原理圖66三、太陽能光發(fā)電指不通過熱過程直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能的太陽能發(fā)電方式，可分為光伏發(fā)電、光感應發(fā)電、光化學發(fā)電、光生物發(fā)電，其中光伏發(fā)電是太陽能光發(fā)電的主流。光伏發(fā)電利用太陽能電池（光伏電池）將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能。具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護簡便等優(yōu)點，在我國西部的農(nóng)牧民居住地區(qū)，發(fā)展太陽能光伏發(fā)電有著得天獨厚的條件和非?，F(xiàn)實的意義。

67三、太陽能光發(fā)電67太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，體積小重量輕；易安裝，方便運輸，建設周期短；易啟動，維護簡單；清潔，安全，無噪聲；可靠性高，壽命長；應用范圍廣；降價速度快，能量償還時間有可能縮短；缺點：能量分散，占地面積大；間歇性大；地域性強。光伏電池發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽能電池方陣、防反充二極管、儲能蓄電池、充電控制器、逆變器等設備組成。68太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，體積風力－太陽能互補發(fā)電系統(tǒng)和風力－柴油發(fā)電系統(tǒng)圖69風力－太陽能互補發(fā)電系統(tǒng)和風力－柴油發(fā)電系統(tǒng)圖69太陽能發(fā)電示意圖70太陽能發(fā)電示意圖70第六節(jié)其他能源發(fā)電一、核能發(fā)電核電廠是利用核裂變能轉(zhuǎn)化為熱能，再按火電廠的發(fā)電方式，將熱能轉(zhuǎn)換為電能，原子核反應堆相當于鍋爐。核反應堆中，除裝有核燃料外，還以重水或高壓水作為慢化劑和冷卻劑，所以，反應堆又可分為重水堆、壓水堆等。如：浙江秦山核電站（2X60萬kw）大亞灣核電站（2X90萬kw）陽江核電站（2X90萬kw）核電廠生產(chǎn)流程

71第六節(jié)其他能源發(fā)電一、核能發(fā)電71壓水堆核電廠發(fā)電方式示意圖72壓水堆核電廠發(fā)電方式示意圖72中國核電站1991年，中國自主設計建設的第一座核電站———秦山核電站建成投產(chǎn)；1994年建成大亞灣核電站；2019年開始，中國自主設計建設了秦山二期核電站；與國外合作建設了嶺澳核電站、秦山三期核電站和田灣核電站。截至2019年7月，共有9臺核電機組投入生產(chǎn)，總功率701萬千瓦。

73中國核電站1991年，中國自主設計建設的第一座核電站廣東大亞灣核電站74廣東大亞灣核電站74中國自主設計建設的第一座核電站—秦山核電站75中國自主設計建設的第一座核電站—秦山核電站757676二、生物質(zhì)能發(fā)電生物質(zhì)能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能而儲存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。生物質(zhì)能由太陽能轉(zhuǎn)化而來，是可再生能源。其發(fā)電廠種類較多，規(guī)模大小受生物質(zhì)能資源的制約，主要有：垃圾焚燒發(fā)電廠、沼氣發(fā)電廠、木煤氣發(fā)電廠、薪柴發(fā)電廠、蔗渣發(fā)電廠等。從能源轉(zhuǎn)換，生物質(zhì)能發(fā)電廠分為：一是將生物質(zhì)原料直接或處理后送入鍋爐燃燒把化學能轉(zhuǎn)化為熱能，以蒸汽進入汽輪機驅(qū)動發(fā)電機，如垃圾焚燒發(fā)電廠。二是將生物質(zhì)原料處理后，形成液體燃料或氣體燃料直接進入發(fā)電機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，如沼氣發(fā)電廠。利用生物質(zhì)能發(fā)電關(guān)鍵：生物質(zhì)原料的處理和轉(zhuǎn)化技術(shù)。77二、生物質(zhì)能發(fā)電77二、生物質(zhì)能發(fā)電的特點（1）重要配套技術(shù)是生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)，且轉(zhuǎn)化設備必須安全可靠、維護方便。（2）利用當?shù)厣镔Y源發(fā)電的原料必須具有足夠數(shù)量的儲存，以保證連續(xù)供應。（3）發(fā)電設備的裝機容量一般較小，且多為獨立運行的方式。（4）利用當?shù)厣镔|(zhì)能資源就地發(fā)電、就地利用，不需外運燃料和遠距離輸電，適用于居住分散、人口稀少、用電負荷較小的農(nóng)牧業(yè)區(qū)及山區(qū)。（5）城市糞便、垃圾和工業(yè)有機