1、發(fā)電廠電氣部分,主講人： 徐明榮,華北電力大學 輸配電技術(shù)研究所 （城市供用電教研室）,第一章 能源和發(fā)電,1、能源的分類 2、電能的特點 3、發(fā)電廠的類型 4、各種類型發(fā)電廠的生產(chǎn)過程和特點,一、能源分類,一次能源,二次能源,電力、焦炭、煤氣、汽油、煤油、柴油、重油、氫能、沼氣、酒精、蒸汽、熱水等,二、電能的特點,便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠距離輸送 方便轉(zhuǎn)換和易于控制 損耗小 效率高 無氣體和噪聲污染,三、發(fā)電廠,-能量轉(zhuǎn)換站,發(fā)電廠的類型,火力發(fā)電廠：燃料的化學能-電能,水力發(fā)電廠：水的位能-電能,核能電廠： 核裂變能-電能,地熱電廠： 地熱能-電能,潮汐電廠： 海洋能-電能,風力發(fā)電廠：風能-電

2、能,太陽能電站：太陽能-電能,四、發(fā)電廠的生產(chǎn)過程,1、 火電廠的生產(chǎn)過程 鍋爐 主要設備： 汽輪機 發(fā)電機 各種輔機 礦物燃料的化學能-熱能-機械能-電能,火電廠的生產(chǎn)過程,煤 風 汽 水 1）燃燒系統(tǒng) 以鍋爐為中心,2）汽水系統(tǒng) 以汽輪機為中心,3）電氣系統(tǒng),火電廠的分類,按燃料分類：,按蒸汽壓力和溫度分類,按原動機分類,按輸出能源分類:,按裝機容量分類：,燃煤電廠、燃油電廠、燃氣電廠、余熱電廠,中低壓電廠-蒸汽壓力3.92MPa，溫度450 ，單機小于25MW 高壓電廠-9.9MPa，540 ，小于100MW 超高壓電廠-13.83MPa，540/ 540 ，小于200MW 亞臨界壓力電

3、廠-16.77MPa，540/ 540 ，300 1000MW 超臨界壓力電廠-21.11MPa，550/550 ，600、800MW及及以上,凝汽式汽輪機電廠、燃氣輪機電廠、 內(nèi)燃機電廠、蒸汽-燃氣輪機電廠,凝汽式發(fā)電廠（效率30%40%）、熱電廠（效率60%70%）,小容量電廠、中容量電廠、大中容量電廠、大容量電廠 100MW以下 100250MW 2501000MW 1000MW以上,*,火力發(fā)電的特點,除坑口電廠外，火電廠選址布局較靈活，有利于合理配置有功和無功電源，裝機容量可按需要決定。 火電廠相對于水電廠，建設周期短，一次性投資少，運行費用高，單位電量發(fā)電成本比水電廠高34倍。 與

4、水電機組相比，火電機組啟動、帶負荷、停機所需要的時間長。 火電廠效率同蒸汽參數(shù)有關(guān)，高參數(shù)機組比中低參數(shù)機組效率高。 火電機組最小出力受熱負荷（熱電廠）和鍋爐穩(wěn)定運行最低蒸發(fā)量的制約。 對環(huán)境的污染大,我國主要的大型火力發(fā)電廠,石景山、大港、軍糧城、盤山、陡河、邢臺、張家口、華能上安、秦皇島熱電廠、西柏坡、大同二廠、神頭一廠、神頭二廠、漳澤、陽泉二廠、豐鎮(zhèn)、通遼、元寶山、伊敏、達旗、托克托、清河、錦州、遼寧、鐵嶺、華能大連、綏中、雙遼、富拉而基二廠、哈爾濱三發(fā)、牡丹江二廠、石洞口、吳涇、外高橋、望亭、諫壁、徐州、常熟、鎮(zhèn)海、北侖港、平芋、鄒縣、鄒縣二廠、華能德州、十里泉、石橫、秦嶺、渭河、靖遠

5、（甘肅）、大壩（寧夏）、焦作、姚孟、洛河、漢川（湖北）、陽邏、豐城（江西）、華能福州、沙角A、沙角C、黃浦、媽灣,2、水電站的生產(chǎn)過程,水位能-機械能-電能,主要設備：壓力水管、水輪機、發(fā)電機,P=9.81QH p-發(fā)電功率，KW； Q-通過水輪機的水量，m3/s -水電廠效率； H-水的落差，m；,堤壩式 引水式 混合式,壩后式 河床式,水電站的分類,水電廠,按集中落差方式分類,按徑流調(diào)節(jié)的程度分類,水電廠,有調(diào)節(jié)水電廠,無調(diào)節(jié)水電廠,日調(diào)節(jié)水電廠,年調(diào)節(jié)水電廠,多年調(diào)節(jié)水電廠,*,堤壩式,壩后式,河床式,建在河水中上游山區(qū)峽谷地段。單獨筑壩，壩身高，水位高，廠房建在壩后，不承受水壓。 特點

6、：形成蓄水庫，以調(diào)節(jié)流量，引用流量大，電站規(guī)模大，綜合效益高。 三門峽、劉家峽、白山、丹江口水電站,適用于平原上河床平緩地區(qū)，落差小，廠房和壩建在一起，構(gòu)成攔河建筑物的一個組成部分。廠房承受上游水的壓力，起擋水作用。 特點是：水頭低（小于3040米）；擋水建筑物長。 葛洲壩、西津水電廠,*,混合式,根據(jù)河流特點建造的兼有堤壩式和引水式兩種特點的水電廠。,引水式,無壓引水,有壓引水,在河流上游，當河床坡度較大時，可以借助坡降較小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，用以集中水頭，以獲取最大落差。 特點是：水頭較高（最高為1020米），流量小，無蓄水池調(diào)節(jié)流量；綜合利用價值低，電站規(guī)模也較小。,*,水力

7、發(fā)電的特點,可綜合利用水能資源，不污染環(huán)境。 投資大，工期長，但發(fā)電效率高，運行成本低。 天然流量受水文、氣象等自然條件影響，利用水庫調(diào)節(jié)徑流可減少洪水和枯水期的差別。 運行靈活，水電機組啟動快，宜在電力系統(tǒng)擔任調(diào)峰、調(diào)頻和緊急備用。 興建水庫會帶來一定的弊端,梯級電站及抽水蓄能電站,梯級電廠 -根據(jù)河流條件將河流分成若干段，每段各自建立水電廠，上游的水發(fā)電后放入下游，供下游各級電廠繼續(xù)利用發(fā)電。 抽水蓄能電廠 -在下游增設一個大的儲水池，白天負荷高峰時電廠發(fā)電，發(fā)過電的水存入儲水池，夜間低負荷時把儲水池的水再抽回水庫，把電能再變成水的勢能，以備下一天負荷高峰時再發(fā)電。,抽水蓄能電站的作用,在

8、系統(tǒng)中的作用,調(diào)峰 填谷 備用 調(diào)頻 調(diào)相,功能,降低電力系統(tǒng)的燃料消耗 提高火電設備利用率 可作為發(fā)電成本低的峰荷電源 對環(huán)境沒污染且能美化環(huán)境 可用于蓄能,我國主要的大型水電廠,白山（松花江）、水口（閔江）、五強溪（沅水）、葛洲壩（長江）、三峽（長江） 、隔河巖（清江）、廣州抽水蓄能（流溪河支流）、 鹽灘（紅水河）、 二灘（雅礱江）、天生橋（南盤江）、漫灣（瀾滄江）、劉家峽（黃河）、龍羊峽、李家峽、小浪底、龔咀（大渡河）,三峽電站,26臺700MW的水輪發(fā)電機組，總裝機容量18200MW。 三峽電站分為左岸和右岸電站，左、右岸電站又各分為兩個電廠。其中，左一電廠裝機8臺，出線5回；左二電廠

9、裝機6臺，出線3回；右一、右二電廠裝機均為6臺，出線分別為4回和3回。,三峽水電站,伊泰普水電站,溪洛渡水電站,3、 核電站的生產(chǎn)過程,主要設備：核反應堆+核蒸汽發(fā)生系統(tǒng)=鍋爐 汽輪機、發(fā)電機 核裂變能-熱能-機械能-電能,核燃料在反應堆內(nèi)進行核裂變的鏈式反應，產(chǎn)生大量熱量，由冷卻劑（水或空氣）帶出，在蒸汽發(fā)生器中把熱量傳給水，將水加熱成蒸汽來轉(zhuǎn)動汽輪發(fā)電機發(fā)電。,原子能種類 裂變反應：重金屬元素如鈾、钚等的原子核發(fā)生分裂放出巨大能量。（原子彈） 聚變反應：輕元素如氫的同位素氘（ao）和氚等原子核聚合成較重的原子核如氦，放出巨大的能量。（氫彈）,核電站反應堆的分類(自學),沸水堆(自學),利用

10、沸騰水作為慢化劑，采用單回路系統(tǒng)，使汽輪機等設備有受放射性污染的可能。,壓水堆(自學),用有壓力的水作為慢化劑和冷卻劑，采用蒸汽發(fā)生器，形成兩個獨立的循環(huán)系統(tǒng)，即水循環(huán)系統(tǒng)和蒸汽循環(huán)系統(tǒng)，可防止蒸汽受放射性污染,核電廠的系統(tǒng) (自學),組成：核島+常規(guī)島 +輔助系統(tǒng)+控制系統(tǒng)+安全系統(tǒng),核島的核蒸汽供應系統(tǒng) 一回路系統(tǒng) 化學和容積控制系統(tǒng)： 余熱排出系統(tǒng)/停堆冷卻系統(tǒng)：停堆時導出余熱 安全注射系統(tǒng)/緊急堆芯冷卻系統(tǒng) 控制、保護和檢測系統(tǒng),常規(guī)島系統(tǒng) 二回路系統(tǒng)： 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)及廠用電設備,核電站的安全性(自學),防止核泄漏的四道屏障 燃料芯塊： 核裂變產(chǎn)生的放射性物質(zhì)98%以上滯留

11、在二氧化鈾芯塊中,不會釋放出來 燃料元件包殼：燃料芯塊密封在鋯合金包殼內(nèi),防止放射性物質(zhì)進入一回路水中 一回路管道和容器：整個一回路 都是耐高壓的,放射性物質(zhì)不會漏到反應堆廠房中 安全殼：反應堆廠房是一個高大的預應力鋼筋混凝土建筑,壁厚近一米,內(nèi)表面加有6毫米厚的鋼襯,防止放射性物質(zhì)進入環(huán)境,核電站的特點,優(yōu)點 運行安全穩(wěn)定 節(jié)省煤、石油和天然氣 節(jié)省燃料的運輸費 反應堆不需要空氣助燃，可建在地下水下和高山頂上 對環(huán)境影響小，無溫室效應 壽期長 缺點 建設投資比火電廠和水電站大。,大亞灣核電站,秦山核電站,大亞灣核電站,秦山一期：30萬kW，原型壓水堆，1985年開工，1991年并網(wǎng) 秦山二期

12、：260萬kW，壓水堆，1996年開工，2002年并網(wǎng) 秦山三期：272.8萬kW，重水堆，1998年開工，2002、2003年并網(wǎng)（與加拿大合建） 大亞灣：298.4萬kW，壓水堆，94年投入運行 嶺澳：299萬kW，壓水堆，2002、2003年投入運行，“九五”最大的能源項目,世界各國核電基本情況,注：1）切爾諾貝利核電站事故出來以后，國際上有一股反核的潮流，有些國家也宣布，本國不發(fā)展核電，像澳大利亞就是說不發(fā)展核電，像德國，原來核電很多，它也表示以后的核電站都要拆掉，新的核電站都不再建了；美國也將近20年沒有建核電站。 2）現(xiàn)在 許多國家已重新認識核能，印度正在著手建設8個用于發(fā)電的核能反應堆，其中建在西