中國電力工業(yè)介紹及發(fā)電機運行原理初步第1頁/共40頁授課提綱提綱：1、電力系統(tǒng)初步認識2、火電工業(yè)初步認識3、汽輪發(fā)電機的簡化運行原理4、火電行業(yè)形勢和發(fā)展現(xiàn)狀、火電廠運行原理5、上發(fā)廠的產品和技術、競爭對手情況6、為什么要造大容量、高參數的發(fā)電機第2頁/共40頁一、電力系統(tǒng)和電力工業(yè)從電力和文明談起第二次工業(yè)革命以電力的廣泛應用為顯著特點。英國人法拉第發(fā)明發(fā)電機（1831），比利時人格拉姆發(fā)明電動機（1870）。電力工業(yè)和電器制造業(yè)迅速發(fā)展起來。人類跨入了電氣時代。第3頁/共40頁電力和文明（googleearth夜間地圖：全球晚上十點）第4頁/共40頁第5頁/共40頁電力系統(tǒng)構成電力系統(tǒng)（electricsystem,power）學術上電力系統(tǒng)是指電能的生產、輸送、分配和應用組成的整體稱為電力系統(tǒng)。設備上講由電廠內的發(fā)電機、電力網內的變壓器和輸電線路以及用戶的各種用電設備，按照一定的規(guī)律連接組成的統(tǒng)一整體。行業(yè)里人們通常也將電力行業(yè)稱為電力系統(tǒng)，包括電網（grid），電廠（powerstation）等。第6頁/共40頁電力系統(tǒng)構成第7頁/共40頁電力行業(yè)：電力設備電力系統(tǒng)一次設備：電能生產、輸送、分配和消費所需要的發(fā)電機、變壓器、電力線路、斷路器、母線和用電設備。也稱為電氣一次系統(tǒng)。特點：能量系統(tǒng)、主系統(tǒng)、高電壓、大電流。電力系統(tǒng)二次設備：由對電工一次系統(tǒng)進行監(jiān)視、控制、保護和調度所需要的自動監(jiān)控設備、繼電保護裝置、遠動和通信設備等。特點：信息系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、低電壓、小電流。第8頁/共40頁電力設備：發(fā)電機發(fā)電機是電廠真正與電力系統(tǒng)對接的關鍵部件，是電力系統(tǒng)的起點。電站三大主機：發(fā)電機、汽輪機、鍋爐第9頁/共40頁

電力設備：電網第10頁/共40頁輸配電設備:

變壓器、斷路器、開關第11頁/共40頁發(fā)電分類火力發(fā)電煤、石油、天然氣等固體、液體、氣體燃料燃燒時產生熱能發(fā)電，是目前的主要發(fā)電形式。1、布局靈活，裝機容量的大小可按需要決定。

2、建造工期短，一般為水電廠的一半甚至更短。一次性建造投資少，僅為水電廠的一半左右。

3、煤耗量大，加上運煤費用和大量用水，其生產成本比水力發(fā)電要高出3—4倍。

4、動力設備繁多，發(fā)電機組控制操作復雜，廠用電量和運行人員都多于水電廠，運行費用高。

5、汽輪機開、停機過程時間長，耗資大，不宜作為調峰電源用。

6、對空氣和環(huán)境的污染大。第12頁/共40頁發(fā)電機分類水力發(fā)電（天然水流的落差能量，水輪機動力）運行中不消耗燃料,運行管理費和發(fā)電成本遠比燃煤電站低。水力發(fā)電在水能轉化為電能的過程中不發(fā)生化學變化，不排泄有害物質，對環(huán)境影響較小，清潔能源。水力發(fā)電機一般采用立式。第13頁/共40頁發(fā)電機分類核電（與火電相似，能量源不同）利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發(fā)電的方式。與火電相比，只是以核反應堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學能。發(fā)電成本低，對環(huán)境影響小，發(fā)電功率大，對安全性要求高。法國核電占發(fā)電總量的90％以上第14頁/共40頁發(fā)電分類風力發(fā)電潮汐能發(fā)電太陽能發(fā)電

（光伏發(fā)電）生物質能發(fā)電（沼氣、燃料酒精、氣化發(fā)電等）第15頁/共40頁二、火力發(fā)電介紹火電廠的分類

1、按燃料分類

燃煤發(fā)電廠、

燃油發(fā)電廠、

燃氣發(fā)電廠、

余熱發(fā)電廠、垃圾發(fā)電廠2、按供出能源分類

凝汽式發(fā)電廠：只向外供應電能的電廠

熱電廠：同時向外供應電能和熱能的電廠

3、按發(fā)電裝機容量的多少分類

小容量發(fā)電廠：裝機總容量在100MW以下的發(fā)電廠；

中容量發(fā)電廠：裝機總容量在100—250MW范圍內的發(fā)電廠；

大中容量發(fā)電廠：裝機總容量在250—600MW范圍內的發(fā)電廠；

大容量發(fā)電廠：裝機總容量在600—1000MW范圍內的發(fā)電廠；

特大容量發(fā)電廠：裝機總容量在1000MW以上的發(fā)電廠。

第16頁/共40頁什么是超臨界、超超臨界？

SHC-水氫冷超超臨界，靜態(tài)勵磁方式不分體

超高壓發(fā)電廠：蒸汽壓力一般為13.83MPa（141kgf/cm2）、溫度為540/540℃的發(fā)電廠，單機功率小于20MW；亞臨界壓力發(fā)電廠：蒸汽壓力一般為16.77MPa（171kgf/cm2）、溫度為540/540℃的發(fā)電廠，單機功率為300MW直至1000MW不等；

超臨界壓力發(fā)電廠：蒸汽壓力大于22.11MPa（225.6kgf/cm2）、溫度為550/550℃的發(fā)電廠，機組功率為600MW及以上。超超臨界壓力發(fā)電廠大于31MPa、大于593℃第17頁/共40頁火電廠的運行原理將燃料（煤）燃燒的熱能通過鍋爐產生高溫高壓水蒸氣，推動汽輪機做功產生旋轉機械能，經發(fā)電機轉變?yōu)殡娔埽詈笸ㄟ^變壓器將電能送入電網。第18頁/共40頁包括燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。第19頁/共40頁①燃燒系統(tǒng)：主要由鍋爐的燃燒室（即爐膛）、送風裝置，送煤裝置、灰渣排放裝置、脫硫脫硝裝置等。主要功能是完成燃料的燃燒過程，將燃料所含能量以熱能形式釋放出來，用于加熱鍋爐里的水。②汽水系統(tǒng)：主要由給水泵、循環(huán)泵、加熱器、凝汽器、除氧器、水冷壁及管道系統(tǒng)、汽輪機等組成。其功能是利用燃料的燃燒使水變成高溫高壓蒸汽，送入汽輪機中，并使水進行循環(huán)。主要流程有汽水流程、補給水流程、冷卻水流程等。③電氣系統(tǒng)：主要由汽輪發(fā)電機、發(fā)電機引出線系統(tǒng)、主變壓器、電廠主接線、配電設備、開關設備、廠用電系統(tǒng)、通信設備、照明設備等組成?；竟δ苁潜ＷC按電能質量要求向負荷或電力系統(tǒng)供電。④控制系統(tǒng)：三大主機及輔機的控制系統(tǒng)。第20頁/共40頁第21頁/共40頁發(fā)電機運行原理介紹發(fā)電機是電機中的一類電機是通過電磁場為媒介，實現(xiàn)機電能量轉換裝置，以旋轉機械為主，是電力、自動化技術的基礎。按照能量流動方向分：為電動機和發(fā)電機。按照電機結構及運行分：同步電機與異步電機“同步”概念：指的是定、轉子磁場旋轉速度是否一致，同步電機與異步電機均可作為發(fā)電機，也均可作為電動機。特種電機：直線電機（磁懸浮列車）、形狀記憶金屬、電動汽車用特種電機等。第22頁/共40頁我廠的汽輪發(fā)電機屬于：同步，2極，發(fā)電機，臥式（陽江核電發(fā)電機是4極）

第23頁/共40頁三、中國的電力工業(yè)體系及火電市場電網公司：國家電網公司，南方電網公司五大電力（發(fā)電）集團：中國華能集團、國電集團、中國華電集團、中國大唐集團及中國電力投資集團主要電氣設備制造商：上海電氣、東方電氣、哈電、西電、南瑞、南自、特變電工，各外資、合資公司（ABB、SIEMENS、GE、MITSUBISH、ALSTOM）……..龐大的產業(yè)群第24頁/共40頁火電市場

火電憑借其技術成熟、成本低、建設速度快等優(yōu)勢，在未來十年內，在世界電力能源增量中仍然居首位，我國更加明顯（煤炭資源豐富），中長期內仍然是發(fā)展的重點。2007年我國火電裝機容量55442萬KW，約占總容量77.73%；我國的火電主導地位較長時間內都不會改變！第25頁/共40頁火電產業(yè)發(fā)展火電的弊端：資源浪費和污染：火電用煤占原煤產量50％以上，火電用水占工業(yè)用水的40%；排放CO2占全國排放總量的54%，煙塵排放量占全國排放量的20%，產生的灰渣占全國的70%，給資源和環(huán)境帶來沉重壓力。我國火電的發(fā)展方針變化：

50年代－水火并舉

80年代－積極發(fā)展煤電

90年代－優(yōu)化發(fā)展火電十一五規(guī)劃（2006~2010）：

在保護環(huán)境和做好移民工作的前提下積極開發(fā)水電，優(yōu)化發(fā)展火電，推進核電建設；大力發(fā)展可再生能源。摘自《能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》，國家發(fā)改委，2007.4第26頁/共40頁中國火電發(fā)電機的寡頭時代汽輪發(fā)電機：上汽、東電和哈電3足鼎立。復雜和高精度機械加工能力的門檻使汽輪機設備處于高度寡頭壟斷，三大動力在近20年引進吸收消化基礎上，已掌握了100萬KW超超臨界汽輪發(fā)電機制造技術，整機國產化率超過80%。阿爾斯通和北重的合資公司也能生產600MW發(fā)電機。

第27頁/共40頁第28頁/共40頁2007年與主要競爭對手的比較指標名稱計量單位汽發(fā)哈電東電工業(yè)總產值（現(xiàn)價）千元3,303,6615,618,1805,133,749產品銷售收入千元3,167,8485,824,8645,538,586利潤總額千元560,4741,016,797875,118從業(yè)人員平均人數人1,0625,9966,394全員勞動生產率千元/人869316221人均實現(xiàn)銷售千元/人2,982972866人均創(chuàng)利千元/人527170137第29頁/共40頁上發(fā)廠與競爭對手的對標比較第30頁/共40頁第31頁/共40頁上發(fā)廠國內外市場競爭對手1000MW（水氫，3000轉）優(yōu)勢明顯歐州的ALSTOM、日立（東電）、東芝（哈電）、三菱400MW重型燃機市場劣勢ALSTOM、GE（哈電和南汽）、三菱（東電）百萬級核電（市場開局不錯：陽江核電6臺）ALSTOM、GE、日立、三菱、東芝、俄羅斯電力、哈電和東電600MW常規(guī)有一定優(yōu)勢ALSTOM、GE、日本3家、哈電、東電、北重第32頁/共40頁國內電力需求情況電力供需總體基本平衡但局部偏緊。2007年我國發(fā)電裝機容量為7.12億KW，居世界第二位；全年用電量超過32400億千瓦時，比上年增長14.8%。第33頁/共40頁火電發(fā)展進入新一輪調整期

較長時間內仍能保持高速發(fā)展，未來15年，煤電預計2000～3000萬千瓦/年發(fā)展。第34頁/共40頁火電發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)發(fā)改委火電“上大壓小”政策，十一五期間關停小火電5000萬千瓦；淘汰老小燃油機組700～1000萬千瓦；以實現(xiàn)節(jié)能5000萬噸以上標準煤、減排160萬噸以上二氧化硫的目標。

大型、高效、清潔煤機組的市場需要；

超臨界、超超臨界、IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)）核電產業(yè)的迅猛發(fā)展（核電常規(guī)島部分和火電相似）國家的經濟刺激計劃及《國務院關于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》印度、越南、中東、巴基斯坦等市場需要較旺盛，但國外市場的風險高。第35頁/共40頁大功率、高參數發(fā)電機

大容量、高參數火電機組的效率要遠遠高于小火電機組，裝機容量為100萬千瓦的超超臨界機組發(fā)電耗煤為273g/KWh，是12MV機組的56.9%，但發(fā)電效率比前者高75.8%，供電效率更是前者的2倍。在節(jié)能降耗和環(huán)保主題下，限制和關停小容量機組，大容量、高參數超臨界、超超臨界鍋爐等設備是今后火電設備的發(fā)展方向。近年來，伴隨著我國電力裝機已經有了大幅的增長，高參數機組的比例也在逐步提高，火電機組中30萬千瓦以上所占的比例從2002年的41.7%提升至2006年的50.4%，供電煤耗在此過程中迅速降低。從最近兩年的新增裝機來看，基本上都是60萬千瓦及其以上容量的超臨界、超超臨界機組。由此帶來的影響是發(fā)電設備市場份額向東方電氣、哈動力集團、上海電氣這三大龍頭企業(yè)集中。第36頁/共40頁第37頁/共40頁提高能源利用效率我國電力工業(yè)在快速增長的同時，在節(jié)能方面成效顯