FDC能源与发电90张LYD

1、发电厂、变电所电气部分 刘耀丹8/27/2022 第一章 能源和发电主要教学内容 本章主要阐述能量、能源和电能的基本概念，主要讲述火力发电厂、水力发电厂生产过程和生产特点。教学重点及难点1、发电厂类型及电能的生产过程； 2、能量的转换过程。8/27/2022第一节 能源和电能一、物质、能量和信息二、能源含义和能源分类三、能源资源四、电能五、发电厂主要内容:8/27/2022一、物质、能量和信息物质、能量和信息是构成客观世界和三大基础。世界是由物质构成的，是客观存在的；能量是物质的属性，是一切物质运动的动力信息是客观事物和主观认识相结合的产物8/27/2022 目前，人类所认识的能量有如下六种形

2、式： (1)机械能 热能 化学能 辐射能 核能 电能8/27/2022二、能源含义和能源分类 能源：是能量的来源或泉源. 能源形式多样，有如下四种分类方法:1、按获得的方法分一次能源：自然界中现成存在，可直接取用。如煤、石油、水能、风能、太阳能等二次能源：指由一次能源经过加工而转换成的另一种形态的能源。 常规能源：已经被人们广泛利用的能源 新能源：用新发展的技术开发，并采用先进的方法加以广泛利用的能源。2、按被利用的程度分8/27/2022可 再生能源：不断再生并有规律地得到补充的能源3、按能否再生分非再生能源：随人类的利用而越来越少，总有枯竭之时的能源。含能体能源：可以直接储存的能源， 如煤

3、、石油等。4、按能源本身的性质过程性能源：无法直接储存的能源， 如水能、风能等。8/27/20228/27/2022三、能源资源1、煤炭【非再生能源】 注：据有关专家透露，按现在的煤炭消耗速度计算，当前所预测煤炭资源大约还能维持100年左右。 我国煤炭资源储量较丰富，而且质量优良，分布面广，品种也很齐全。主要分布在新疆、内蒙古自治区、山西和陕西等省区。能源资源是指蕴藏于自然界中的各种能源“煤炭”是工业的粮食，是传统的能源，也是重要的燃料和化工原料。8/27/2022我国水能资源蕴藏量6.76亿kW年发电量5.92104亿kW.h可开发量为3.78亿kW居世界首位，主要集中在西南地区2、水能资源

4、 水能资源又称水力资源，是指天然水流的位能和动能所蕴藏的可再生资源。8/27/2022（1）石油：地质储量68.1亿吨。现代工业的“血液” 据有关专家透露，按现在的消耗速度计算，当前所预测石油资源大约还能维持50年左右。（2）天然气：包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生气等。 总资源量达38104亿m3，主要分布在中部和西部地区。【西气东送工程】（3）铀：地球上的铀储量有限，已探明的仅500万吨。我国的铀储量可供4000万kW核电厂运行30年。3、其它资源8/27/20228/27/20228/27/2022 电能被视为与空气和水一样重要，如果没有了电，现代文明社会将不复存在。电能与其

5、它形式的能源相比，具有如下特点：1、便于大规模生产和远距离输送； 2、可简便地转换成另一种形式的能量； 3、用电容易控制，可实现自动化和远动化操作； 4、损耗小，效率高，经济效益好。 5、无气体和噪声污染。四、电能8/27/2022风力发电厂太阳能发电厂地热发电厂潮汐发电厂是我国目前的两大主力发电厂火力发电厂水力发电厂原子能发电厂（又称核电厂）新能源发电厂五、发电厂 发电厂是“生产电能”的工厂，它将其它的一次能源转换为电能。按输入一次能源形式及转换过程的不同，可将发电厂分为下列四类：8/27/20228/27/20228/27/20228/27/20228/27/20228/27/20228/

6、27/2022 第二节 火力发电厂(重点）一、火电厂的分类二、火电厂的电能生产过程三、火电厂的特点主要内容: 火力发电厂简称火电厂，指用煤、石油和天然气作为燃料的发电厂。燃烧系统汽水系统电气系统能量转换过程：8/27/2022一、火电厂的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按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂高压发电厂超高压发电厂亚临界压力发电厂超临界压力发电厂8/27/2022按原动机分：凝汽式汽轮机发电厂燃气轮机发电厂内燃机发电厂蒸汽-燃气轮机发电厂按输出能源分：凝汽式发电厂热电厂按发电厂总装机容量的多少分：小容量发电厂中容量发电厂大中容量发电厂大容量发电厂8/27/2022火

7、电厂外景8/27/2022热电厂外景8/27/2022三、火电厂的电能生产过程【以凝汽式火电厂为例】 （1）燃烧系统：燃料的化学能在锅炉中燃烧转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸气。 （2）汽水系统：蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机旋转，将热能转变为机械能。 （3）电气系统：汽轮机带动发电机转动，把机械能变为电能。 整个生产过程可分为三个系统：8/27/20228/27/2022“十一五”国家级规划教材图1-1凝汽式发电厂生产过程示意图8/27/2022“十一五”国家级规划教材（一）燃烧系统 燃烧系统由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成，其流程如图所示。8/27/20221、燃烧系统 它由运煤、

8、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等系统组成。8/27/2022(1)运煤系统：煤从煤场储煤场(2)磨煤系统：煤经过筛选从储煤场原煤仓输煤皮带给煤机细粉旋风分离器粗粉煤粉仓风煤斗磨煤机粗粉分离器(3)燃烧系统：细粉从煤粉仓一次风管炉膛可调给粉机排粉风机(4)风烟系统：冷风送风机空气预热器磨煤机炉膛过热器省煤器空气预热器除尘器引风机烟囱大气(5)灰渣系统：细灰、炉渣冲灰沟灰场灰渣泵煤粉8/27/20222、汽水系统它包括给水系统、循环水系统和补充给水系统三个子系统。 8/27/2022“十一五”国家级规划教材图1-3 火电厂汽水系统流程示意图8/27/2022(1)给水系统：乏汽凝汽机凝结水泵低压加热器除氧

9、器给水泵高压加热器省煤器锅炉(2)补充水系统：生水水处理除氧器(3)循环水系统：水从流水塔凝汽器3、电气系统【见图1-2所示】8/27/2022“十一五”国家级规划教材（三）电气系统发电厂的电气系统，包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电站等，如图所示。 图1-4 火电厂电气系统流程示意图8/27/2022 （1）火电厂布局灵活，装机容量的大小可按需要决定。 （2）火电厂的一次性建造投资少，仅为同容量水电厂的一半左右。 （3）火电厂耗煤量大。 （4）火电厂动力设备繁多，发电机组控制操作复杂，厂用电量和运行人员都多于水厂，运行费用高。 （5）机动性较差。大型发电机组由停机到开机并带满负荷需要

10、几小时到十几小时乃至几十小时，并附加耗用大量燃料。 （6）火电厂担负急剧升降的负荷时，必须付出附加燃料消耗的代价。 （7）在电力系统中主要承担基荷。二、火电厂的特点8/27/2022(8)火电厂对空气和环境的污染大。(9)需燃料及运输费用，但不受自然条件影响(10)效率与蒸汽参数有关(11)受锅炉、汽轮机最小技术负荷限制，有功出力调整范围较窄，增减速度慢，参数越高范围越窄(高温高压30%，中温中压75%)8/27/20228/27/2022临界压力：225大气压，临界温度374效率：中温中压 24.5% 高温高压 30.5% 超高压力 37.0% 超临界压力 40.0% 热电厂 50% 联合循

11、环机组投入退出，承担急剧负荷响应时间长，多耗能量，易损坏设备热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于热负荷，为强迫功率8/27/20228/27/2022 第三节 水力发电厂一、水电厂的分类二、水电厂的特点三、抽水蓄能电厂主要内容: 水力发电厂：是利用水的动能和势能作为动力的发电厂，其能量转换过程：8/27/2022水力发电厂的发电容量：取决于水流的水位落差和水流的流量，即 P=9.8QHP-水电厂的发电容量（KW）Q-通过水轮机的水的流量（m/s）H-作用于水电厂的水位落差，也称水头（m）- 水轮发电机组的效率，一般为0.800.85如：葛洲坝二江电厂#1、#2机 水头18.6米，最大2

12、7米，流量1130 m/s PN=170MW，UN=13.8KV，IN=8125A 葛洲坝二江电厂#3#7机 水头18.6米，最大27米，流量825 m/sPN=125MW，UN=13.8KV8/27/2022一、水电厂的分类1、按集中落差的方式分类1)堤坝式水电厂：在河床上修建拦河坝，将水积蓄起来，抬高水位形成发电水头。根据厂房布置的位置，又分： 坝后式 河床式 8/27/2022 坝后式水电站：发电机厂房建在坝后，全部水头的压力由坝体承受，水库的水由压力水管引入厂房，推动水轮发电机发电，如三峡水电站，厂房采用全封闭式结构。 图1-3 坝后式水电站示意图8/27/2022图1-4 河床式水电

13、站示意图 河床式水电站：发电机厂房和挡水堤连成一体，厂房也起挡水作用。由于厂房修建在河床中，故称河床式，如葛洲坝水电站。8/27/2022图1-5 引水式水电站示意图 2) 引水式水电站：建在山区水流湍急的河道上或河床坡度较陡的地段，由引水渠道提供水头，一般不需要修建堤坝，或只修低堰，适用于水头比较高的情况。 3)混合式水电厂： 它兼有堤坝式和引水式两种水电站的特点。 8/27/2022 1)无调节水电厂：库容很小，出力的变化，主要取决于天然来水流量，往往是枯水季节水量不足，出力很小，而洪水期流量很大，产生弃水。 2)有调节水电厂：库容较大，能按照发电用水要求对天然来水量进行调节。 有调节水电

14、厂又有日调节、月调节、季调节、年调节和多年调节水电厂之分2、按径流调节的程度分类8/27/2022二、水电厂的特点 1）可综合利用水能资源。 2）发电成本低，效率高。 3）运行灵活，启、停迅速。 4）水能可储蓄和调节。 5）水力发电不污染环境。 6）水电厂建设投资大，工期较长。 7）水电厂的建设和生产都受到河流的地形、水量及季节气象条件限制，因而发电不均衡。 8）由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，给农 业生产带来一些不利，还可能在一定程度破坏自然界的生态平衡。8/27/2022三、抽水蓄能电厂1、工作原理： 是一种特殊电站，水工建筑具有上库与下库，既有水轮发电机组，又有电动水泵机组，低谷负荷

15、时蓄水【作为用户】，高峰负荷时发电【作为发电厂】，主要用于调峰。 图1-6 抽水蓄能电站示意图8/27/2022 2、在电力系统中的作用 1）调峰。 2）填谷。 在低谷负荷时，可使火电机组不必降低出力（或停机）和保持在热效率较高的区间运行，从而节省燃料，并提高电力系统运行的稳定性。 3）备用。 4）调频。 5）调相。 8/27/20223、抽水蓄能电厂的功能降低电力系统燃料消耗。提高火电设备利用率。可作为发电成本低的峰荷电源。对环境没有污染且可美化环境。可用于蓄能。8/27/2022第四节 核能发电厂 核电厂发电的原理与火电厂相似，都要有一个热源，将水加热成蒸汽，进而推动汽轮机旋转并带动发电机

16、转动而发出电能。不同的是核电厂所用的热源不是煤或石油，它的热源是原子核的裂变能。 核电是一种安全清洁的能源，利用它可以大大地节约煤和减少污染。一个1000MW的火电厂一天燃烧的煤是9600t，而相应1000MW的核电厂，一天只要3.3kg的U235，同样容量的电厂其用燃料量竟相差300万倍。 8/27/2022 自核电站问世以来，在工业上成熟的发电堆主要有以下四种： 轻水堆 重水堆 石墨气冷堆 快中子增殖反应堆 目前世界上使用最多的是轻水堆核电厂轻水堆又分为： 压水堆核电站 沸水堆核电站 核电厂系统 1、核岛系统 2、常规岛系统8/27/2022核电厂发电可调容量大，退、投、增、减负荷消耗能量

17、、时间，易损坏设备一次投资大，运行费低，尽量利用承担基本负荷核电厂的特点：8/27/2022第五节 新能源发电厂 包括太阳能发电 、风力发电、地热发电、潮汐发电、生物质能发电及垃圾电厂等。 太阳能热发电：它是将吸收的太阳辐射热能转换成电能的装置，其基本组成与常规火力电厂相似。 太阳能光发电：太阳能光发电不通过热过程而直接将太阳的光能转换成电能，其中光伏电池是一种主要的太阳能光发电形式，也叫光伏发电。 光伏发电：是把照射到太阳能电池上的光直接变换成电能的一种发电形式，它是目前太阳能发电研究的方向。1、太阳能发电8/27/2022太阳能发电光伏发电8/27/2022 将风能转换成电能的发电方式称为

18、风力发电。风能属于再生能源，又是一种过程性的能源，无法直接储存，还具有随机性，所以对风能的应用技术上比较复杂。图1-是风力发电装置的示意图。由此图可以看出风力发电机生产过程的简单描述。2、风力发电图1-8 风力发电装置的示意图1风力机 2升速齿轮箱 3发电机 4控制系统5改变方向的驱动装置 6底板 7塔架 8控制和保护装置 9基础 10电缆线路 11配电装置8/27/2022风力发电厂8/27/2022 地球本身是个大热库，地热资源遍布世界各地。仅地表10公里以内就有可供开采的热能，地热能的储量很大，它的总量大约是煤炭的一亿七千万倍。但是，目前世界上实际能利用的地热资源很少，主要限于蒸汽田和热

19、水田，这两者统称为地热田。地热电站是清洁的能源。它的发电成本比水电和火电都低，而且地热发电后排出的热水还可以供采暖、医疗、提取化学物质等利用，所以目前地热发电发展很快。3、地热发电8/27/2022地热发电厂8/27/20224、潮汐发电利用潮汐的落差推动水轮机而发电称之为潮汐发电。即在海湾或河流入海口处筑起堤坝，涨潮时蓄水，高潮时关闭。退潮时形成足以使水轮机工作的落差时才开始放水，将蓄水放出，驱动水轮发电机发电。8/27/2022 潮 汐发 电示 意 图8/27/2022各发电厂间负荷的合理充分利用水力资源，避免弃水降低火电煤耗，发挥高产机组作用减少火电成本，多烧劣质煤、本地煤、少烧油考虑发

20、电成本(燃料价格、管理水平、机组效率等)，充分利用资源8/27/2022如下图（a）所示，综合各类发电厂特点，丰水期各类发电厂承担负荷的顺序大致排列如下：A为水电厂的不可调功率；B为水电厂的可调功率；C为热电厂；D为核电厂；E为高温高压凝气式火电厂；F为中温中压凝气式火电厂。 8/27/2022如下图（b）所示，综合各类发电厂特点，枯水期各类发电厂承担负荷的顺序大致排列如下：A为水电厂的不可调功率；B为水电厂的可调功率；C为热电厂；D为核电厂；E为高温高压凝气式火电厂；F为中温中压凝气式火电厂。8/27/20228/27/20228/27/20228/27/20228/27/20228/27/

21、20228/27/20228/27/20228/27/20228/27/20228/27/2022粤电集团下属发电厂的情况广东电力发展股份有限公司（下称公司）于 1992年9月8日经广东省人民政府粤府函199220号文及广东省企业股份制试点联审小组、广东省经济体制改革委员会粤股审199254号文批准成立，公司主要经营范围为建设、经营发电站、建设输变电工程。 8/27/2022粤电集团下属发电厂的情况现时，粤电力投资经营了七间电厂，包括已投产发电的沙角A电厂、湛江发电厂、梅县B电厂、江坑水电站、中心坑水电站、韶关电厂10机组和茂名热电厂5机，正在建设中的和计划中的梅县B电厂扩建工程、韶关11号机

22、组、惠州LNG电厂、茂名热电厂6机、汕尾电厂、前湾燃机电厂、贵州盘南电厂、湛江燃奥里油电厂等。8/27/20228/27/2022沙角A电厂由粤电力全资拥有。该厂总装机容量为1200MW（其中，一期容量为3200MW 的燃煤发电机组；二期容量为2300MW 的燃煤发电机组），是广东省电网的主力电厂之一。沙角A电厂位于经济迅速发展的珠江三角洲地区，紧靠用电负荷中心，对于电量销售十分有利；同时该厂地处珠江沿岸，燃煤运送便利。 8/27/2022湛江发电厂由粤电力控股76%的湛江电力有限公司（湛江电力）经营，位于广东省西部发展最为迅速的经济中心湛江市内，该电厂发电机总装机容量为1,200MW（430

23、0MW燃煤发电机组），现已全部投产，成为粤电力的重要发电基地。 湛江电力的另一合作伙伴为国华能源有限公司拥有24%股权。 8/27/2022梅县 B电厂由粤电力控股58%的广东粤嘉电力有限公司（粤嘉电力）经营，位于广东省东部的梅州市内，是在梅县发电厂基础上扩建的电厂。厂内设有2125MW燃煤机组，已于1997年正式投入商业运行。 粤嘉电力为一中外合资企业，外方股东为粤电投资有限公司，其他股东为梅州市电力开发公司、梅州市嘉诚电力有限公司，他们分别持有25%、7%和10%的股权。 8/27/2022韶关发电厂#10机由广东省韶关粤江发电有限公司经营，位于广东省北部的韶关市，韶关#10机为一台300

24、MW的燃煤发电机组，于2001年3月投产。粤电力拥有该公司的65%权益。 8/27/2022茂名热电厂5机由广东省茂名瑞能热电有限公司经营，位于广东省西部的茂名市，是一台200MW的热电联产燃煤发电机组，已于2003年5月底投产。由粤电力、广东粤电联投资开发有限公司及茂名市电力开发总公司合资组建，三家分别占51%、29%及20%权益。惠州液化天然气（LNG）电厂项目8/27/2022惠州液化天然气（LNG）电厂项目惠州液化天然气（LNG）电厂项目计划建设规模为3350MW发电机组。粤电力拟参股32%投资筹建该项目。8/27/2022汕尾电厂汕尾电厂由红海湾电力有限公司负责建设经营，该电厂位于广东省汕尾市，总建设规模8600MW燃煤机组，一期工程4600MW燃煤机组，首台机组计划2006年12月投产。该公司由广东省粤电集团公司、广州发展实业控股集团股份有限公司、粤电力合资组建，三家分别占股权为 50、25、25。 8/27/2022前湾燃机电厂