电力系统新技术课程课件

电力系统新技术

TheNEWTechnologyofPowerSystem

1内容简介

我国电力系统的现状与发展发电新技术：核电、风电、太阳能光伏发电输电新技术（1）特高压输电（2）高压直流输电（3）柔性交流输电2一、我国电力系统的现状与发展电力系统示意图3

●现代社会离不开电力

---人类社会生存和发展的三大要素：物质、能量和信息

---现代工业社会建立在物质和能量的基础之上，能量流、物质流、信息流推动当代社会进化。

4持续29个小时的大面积停电，给5000万美国人和加拿大人的生活带来极大不便，造成的经济损失达300亿美元。罪魁祸首是配电网设计不合理。由于天气炎热，用电量猛增，各电厂开足马力进行供电。一家发电厂突然出现了故障，开关自动跳闸，其他电厂马上自动增加发电量进行支援。这些电厂本来就处于饱和状态，由于一下子超负荷运转，结果电厂全部发生跳闸。在短短9秒钟之内，美国7州和加拿大1省就引发了灾难性的多米诺效应。

●2003年北美大停电51.1我国电力工业现状截止2005年底，全国发电装机容量达到5亿千瓦。其中，水电占22.9%，火电占75.6%，核电占1.5%。2005年全国发电量达到24747亿千瓦时，全社会用电量达到24689亿千瓦时，同比增长13.45%。人均用电量1800多千瓦时。居民用电量约占11%，人均218千瓦时.全国人均用电量为世界平均水平的一半，仅为发达国家的１／６到１／１０。“今、明两年不缺电”

61.2“十一五”我国电力建设我国电力工业发展的主要特点是：（1）西电东送、南北互供、全国联网；（2）火电和电网技术升级；（3）建立开放的电力市场。电源建设：到达2010年，装机容量达到7.86亿千瓦。电网建设：（1）建设交流1000千伏试验示范工程；（2）±800千伏直流输电工程；（3）三峡输变电工程；（4）跨区输电工程，西北750千伏网架初具规模；（5）加强和拓展500千伏和330千伏网架；（6）加强城乡电网的建设改造。（投资：1.2万亿元）7二、发电新技术发电类型：●火电：汽轮机-发电机组单机容量达到60万kW（600MW），正在研制100万kW机组。●水电：水轮机-发电机组单机容量达到70万kW。●核电●新能源发电：风力发电、太阳光伏发电8最大直径10.6米、高5.06米

●三峡水电站发电机组70万kW*26台=1820万kW92.1核电:核燃料天然铀低浓缩铀U-238U-238U-235U-235102.1核电：核反应堆类型分为重水堆和轻水堆。轻水堆又分为压水堆和沸水堆。重水堆是利用天然铀作燃料，用重水做慢化剂和冷却剂。燃料成本低，但重水十分昂贵。重水堆核电站可以实现不停堆换燃料（与压水堆核电站相比，重水堆核电站可以实现不停堆换料（压水堆每年一次停堆换料，一般需要60天）。重水：由1个重氢（氘，含有一个质子和一个中子）和1个氧原子组成的化合物。

11●2.1核电:核电站给水泵核电火力发电122.1核电—反应堆类型:沸水堆汽轮机循环水泵给水泵反应堆安全壳控制棒132.1核电—反应堆类型:压水堆反应堆安全壳控制棒反应堆压力容器汽轮机给水泵循环水泵14●反应堆压水容器断面图沸水堆（BWR）压水堆（PWR）控制棒15●核电站反应堆运行中心控制室161718192021222.渴2风力醋发电璃技术风的碑产生:风是逼地球凝外表尊大气帖层由主于太卵阳的耗热辐滋射而曲引起筹的空搂气流讯动；坏大气狐压差庭是风紧产生骗的根明本原处因。风速杰与风案级：风速歪就是草空气上在单兽位时行间内恋移动府的距剧离，沫国际洽上的湖单位夕是米花／秒(m六/s但),分13级232.虑2风力皮发电墨技术风力伟资源妨：在诊中国秆，风丸能资得源主劣要分抱布在逢新疆恨、内状蒙古民等北势部地于区和连东部消至南教部沿画海地队带及恰岛屿见。风能币最佳嫂区：(1螺)东南筹沿海介、山趟东半腥岛、梅辽东眯半岛史以及令海上荣岛屿钓；(2私)内蒙躺古、侦甘肃鞠北部笔；(3设)黑龙含江南驰部、厦吉林脸东部净。风能坏较佳姥区：(1洪)西藏蛋高原桃中北估部；孝（2）三验北北绝部；(3叠)东南安沿海(离海垂岸线20严-5应0k慈M)24252.档2风力窝发电匙技术风电礼场26272.优2风力掠发电妹技术28风力芦发电突机组包括冷两大飘部分朽：（1）风力西机：将丧风能绑转换抖为机尝械能氏。有汁各种床类型子，按拐容量托分：存微型(<羡1k蚕W)、隆小型(1旧-1谨0k必W)、中归型(1挥0-巷10兵0k致W)、大炒型(>购10仅0k捎W)。（2）发电浅机：将爪机械羊能转之换为辨电能吐。10角kW以下格的，遍采用族永磁茂式或物自励棵式交狂流发氏电机短，经危整流历后向尖负载牲供电夹及向汪蓄电勤池充绒电；l0驾0k牲W以上蹈的并纽奉网运宰行的雕风力团发电头机组衰，则识应用宣同步谱发电壮机或样异步汇发电诸机。2.龄2风力疾发电杯技术29●水平带轴风刮力发佛电机腰组(6新00捐kW六)基本均结构30风力它发电慨系统风力捞发电弱机组客、监枯测装慨置、透控制何系统桐、储附能装推置(1涛)独立选运行织方式把风登力发睁电机赞组输初出的山电能页经蓄特电池孝蓄能旋，再坑供应惩用户央使用脾，如峡需要兽交流阶电，魔则要凝加逆刷变器年。（2）并谦网运抓行方束式2.恋2风力佛发电剖技术31控制涛系统中、蚂大型视风力恨发电尼机组乞皆配恐有由套微机增或可绝编程鸭控制嫁器(P挺LC年)组成础的控近制系暮统，涨来实爹现控开制、蜡监测缠功能剪。①恒另速桓旦频方技式：即风竟力发雀电机蹲组的谢转速吩不随拍风速趁的波祥动而迟变化种，始水终维裁持恒艳转速州运转康，从概而输涝出恒斤定额晌定频薪率的圾交流贵电。②变壳速恒放频方佣式：即风渐力发歉电机投组的槽转速员随风胶速的层波动曾作变淹速运何行，暑但仍私输出途恒定酷频率雁的交送流电筹。这搜种方除式可摇提高棵风能遣的利易用率茄，但坝必须通增加般实现沸恒频铸输出真的电蜂力电牵子设爸备，兴同时结还应奴解决四由于械变速渡运行鄙而在区风力王发电扬机组哪文撑姑结构劣上出恋现共结振现制象等卸问题粪。2.晚2风力治发电论技术32●控制脾系统投主要灾功能①按法预先另设定剥的风尼速值(一般生为3—钩4m／s)自动驶启动仓风力搬发电锄机组窜，并听通过舌软启龄动装糕置将匠发电挤机并坑人电殖网。②借遥助各支种传根感器粉自动警检测辆风力赖发电娘机组瓶的运像行参轿数及祥状态呆。③当绸风速权大于戒最大只运行金速度(一般渗设定嫌为25肝m／s)时实送现自劣动停牵机。④故饶障保展护。⑤通索过调碑制解效调器府与电串话线午连接玻。33世界趣风力灰发电电现状离与展折望●商业浸化机槽组的铁单机名容量赏从55斤k级W-递16无50锯k壳W。世若界最桑大的避风力彻发电弱机组躁：美截国GE公司院的“经超级伞风力辫机”绿，单纠机功跨率为7.恨3M镰W，风生车直停径为11蝇2m见.●运行翅可靠血性和赠发电旦成本服接近纪常规迟火电瓦，装跪机容卷量每阁年以秆近30％的巩速度北递增肆。●德国绒到20产01年风艰电装订机容首量87投3万kW，按绕计划川，到20己10年，雪风电凝电量霞将占削总发肺电量懂的12滔.5％；喉到20赏50年，慢将占辱到50％。●丹麦泼的风租电电裙量20促03年占娇全国哈总发索电量抛的18％，沸规划爪到20沿30年，疤风电猴将占哨总发设电量单的50％。●中国长到20碗05年底冰风电因装机水容量捉超过10洋0万kW。2.波2风力秒发电倾技术342.典3太阳村能光奖伏发脾电技防术太阳酿能利跳用主棉要有回两个凯途径湖：即燥光热斑技术没和光快电技伶术。光电艳技术佳指的渡是光稻伏发恐电，薯是根骂据光碗生伏掩特效湿应原驼理，飘利用测太阳乓能电乘池将肠太阳撇光能幕直接付转化纹为电诉能。太阳壳能电削池发揭电的肝原理效：半说导体公的光顾电效赌应，店即一冲些半钢导体誓材料锹受到芹光照液时，锈载流歪子数楚量会疼剧增泊，导丹电能否力随瘦之增禽强，竟即半思导体傲光敏堪特性戏。35太阳痒能光慌伏发面电基以本原丙理以PN结为距例，刃当晶串片受朽光后茫，PN结中帐，N型半历导体梁的空镰穴往P型区凳移动神，而P型区蕉中的再电子态往N型区呜移动河，从宪而形缩慧成从N区到P区的茅电流健。2.毙3太阳搂能光宗伏发浪电技脂术36在PN结中迁形成橡电势插差，疲这就搏形成棒了电喘源。2.钞3太阳社能光秃伏发为电技封术372.角3太阳鹊能光疼伏发架电技院术38光伏硬建筑驰一体座化光伏族与建邻筑一谈体化槽（BI始PV）提污出了花“建瓣筑物放产生龄能源仇”的涌新概选念，述即通罩过建申筑物膝，主窑要是研屋顶煤和墙筝面与严光伏赛发电飞集成互起来辞，使带建筑台物自羞身利递用绿晕色、危环保尼的太剩阳能似资源湖生产抄电力篇。BI提PV系统墓可以光划分殖为光番伏屋单顶结嗽构和养光伏智墙结俭构两惨种形抖式．2.扮3太阳戴能光俯伏发驻电技勾术39光伏棵与建大筑的固结合驶的两豪种方叉式：（1）建舅筑与典光伏该系统异相结隆合：乔把封夫装好熟的的龄光伏势组件强安装库在居趴民住面宅或候建筑党物的骡屋顶伤上，浮再与乔逆变蛙器、查蓄电载池、新控制利器、挖负载孟等装蜘置组田成一扯个发谷电系糟统。（2）建痛筑与肾光伏不器件误相结荐合：蚕将光纳伏器啊件与租建筑融材料献集成挡一体敬，用颈光伏垒组件渐代替压屋顶她、窗获户和渠外墙涌，形雄成光童伏与秃建筑稻材料俭集成针产品讲，既乡丰可以债当建歉材，撑又能斯利用丑绿色户太阳劲能资车源发纷电。2.散3太阳错能光轮伏发犯电技寇术402.误3太阳五能光授伏发苦电技需术412.笨3太阳薄能光彩伏发宗电技笨术422.木3太阳孤能光岂伏发猎电技蒜术432.填3太阳糕能光膝伏发星电技鹿术442.岛3太阳纽奉能光游伏发海电技辟术452.成3太阳爸能光也伏发坦电技疲术462.菊3太阳猛能光揉伏发豆电技肠术472.标3太阳费能光是伏发避电技雄术482.吊3太阳泳能光奴伏发飘电技且术492.讯3太阳私能光族伏发仙电技慎术太阳跪能光联伏发喝电系统古两种仙运行味模式管:（1）独洋立供债电方检式（2）并说网供办电方侨式：签光伏画发电言系统疗所发誉出的岗直流仪电通要过逆厨变器初变换兵为交双流电赵，与筹公共莲电网县联网萝。50当今紫世界暗太阳智能发申电有健80卡%是的并网跨发电园,光障伏与喇建筑搬一体摸化已混经占眠整个弱世界建太阳润能发恋电最独大比时例。目前豆世界块上最起大的辣太阳露能屋炉顶光辅伏系免统安社装在筐德国粱慕尼叼黑贸价易展泼览中异心。猛慕尼赵黑商净贸中竿心的6座大贩厦都喂装光宴电屋喜顶，因共有约78鹅12弦个无载框架朱光电搂板，佛每个已光电年板共瓣有8厉4个偶单晶龙硅太泻阳能丝式电池回，输筋出功庆率为艘13丹0W，光非电板鬼总和份峰值央功率蜻为1铅01承6kW熟，光电耽板占双屋顶设面积座58隙%。赖发出哨的直苹流电老经过猫逆变桑电器悉送至思200依00伏中弱压电阅网。2.燃3太阳句能光籍伏发织电技疏术51三、昏输电夺新技垒术输电茎技术晌的发颂展趋它势：川高电带压、单大容吼量、段远距猛离目标司：提纲高输萍送能痕力主要绸技术船：特盲高压杠输电乏、高说压直炎流输维电、双柔性翅交流雕输电523.快1特高洽压输堪电我国速发展溜特高视压指殃的是缝在现堆有50很0k俩V交流兔和±5元00名kV直流潜之上傻采用静更高抽一级味电压吨等级遮输电医技术春，包允括10迟00钞kV级交栋流特高鸟压和±8抗00亲kV直流特高店压两川部分忌，简芬称国竖家特撇高压晚骨干顶电网绑。533.修1特高划压输晋电特高萄压输采电技终术的慢优点期：（1）能垄满足零远距汁离、粱大容脑量输屑电的圣需要侍。交僻流特闲高压割输电姥线路佛的送萄电能模力每悲回线内可以芦接近销或超膊过40球00句MW；（2）树适用垃于电辈网本军身容砖量较葬大，恢电网倾间交牙换功躬率较混多的画电网佛；（3）俊节省加输电败走廊（4）盒减少小输电居损耗（5）祸降低聋短路赢电流（6）荷减少蚁输电靠瓶颈净，适言应电越力市平场开现放（7）纪实现啄更大掏范围石的资支源优姻化配乞置5450氧0k孔V输电驴线路55特高荣压输撑电的虽关键趋问题（1）特欣高压樱输变片电设持备的拴制造楚技术尸：如喜变压贩器、匪开关摧设备所、互做感器厨等（2）特搂高压部输电故系统拖过电纳压与米绝缘泻配合（3）安净全稳咬定控吐制（4）输寺电线念路对洽环境睬影响坡（电瘦磁辐崖射）3.泊1特高烛压输也电563.饶1特高冷压输馆电国外笔特高浊压输虎电发念展情榆况上世助纪60年代犹开始猎，美趣国、晶前苏燃联、省意大须利、说日本吹及巴滋西等很都先扶后制浅定了级特高歼压输垮电规脂划和恩开展滤试验板研究装工作葵；前纵苏联忠和日名本分遍别建尾设了莲交流10赚00饱kV级输萝变电宅工程号（其基中前避苏联漂为11渡50膜kV），俩目前丝式均降谢压50陶0k牵V运行嘉。国外救特高烤压技勇术发拴展迟傻缓主予要是卧由于留用电艘市场酬趋于棚饱和妨，增递长空宪间有研限，使在已兄有的额交流篇输电榨网上夺采用FA帆CT注S技术拦可以币满足药发展溜需要群。573.优1特高感压输撤电我国财特高瓣压输厚电发鱼展情虑况西北75墨0k担V输变谋电工针程:设备猫国产狱化已笋取得随较大托突破查，为10猾00芽kV级特续高压早技术签装备贪研发荒打下服了良驴好基乐础。10药00术kV特高梢压试蔑验示虏范工删程：剩特高狗压输丝式电线米路全藏长约65闯0公里秋，包同括两冈个特样高压刃变电辈站和行一个拦开关仗站。±8伞00西kV直流尸输电疮工程科：金狼沙江升一期馅工程街包括扇溪洛控渡、忆向家愿坝两睛个梯洪级水增电站兼，总婶装机啦容量诉达18驱60万千会瓦。玩国家秩电网启公司斜经反钻复论麻证，烛推荐疾采用3回±8门00千伏及级直炼流输设电方吴案，短其中抓送电惕华中妹一回暗，送胜电华金东2回，品每回途输送揉容量64盟0万kW，线洒路总芬长度48杀20公里583.忧2高压萌直流姐输电玻（HV投DC）直流吃输电柳优点身和特秀点(与交躬流输片电相捏比):①输送惩容量流大；②输送泪功率奇的大揭小和更方向律可以良快速脸控制立和调朗节；③直流馋架空硬线路镜的走栏廊宽装度约索为交网流线幅路的弊一半防；④直流蚕电缆貌线路描没有纲交流急电缆离线路戏中电泰容电授流的盛困扰优，没炮有磁好感应侮损耗奇和介骑质损臣耗，都基本宁上只挺有芯紫线电宣阻损捎耗，社绝缘搁电压摩相对洒较低派；⑤直流趁输电由工程坟的一骆个极粒发生瘦故障漫时另斗一个援极能借继续妨运行嘴；⑥能够阳提高肃电力四系统阻暂态秧稳定歌水平呈。593.速2高压逐直流匪输电灵（HV功DC）高压扣直流强输电昌的换益流技诉术ACACDCDC50螺0k花V50养0k尺V±50数0k贫V换流役站I换流昏站II整流劣站磨逆茧变站603.衡2高压羊直流逝输电世（HV允DC）换流个阀70年代封前：汞弧达阀70年代些前之洗后-现在峰：晶闸掩管（射电控质、光零控）HV促DC中使望用的巨晶闸挥管芯舍片的漆最高披参数懒：直茎径已技达到12吊5m肯m，反倡向非炕重复压电压寄大于8k态V，稳阁态直丘流电融流能询力达4k合A。61[例1]天广50年0k月V直流陷输电兄工程耳西起类贵州箱安龙姑马窝浮，东洁至广疑州北奋郊，贷总投槽资39乎.8亿元纲。规禾模:±龙50壳0k破V、1.衰8k众A、双融极额扩定容存量18脚00璃MW，线猪路全蕉长98射0k宜m，该植线共永用φ1济00宾mm、8k缺V、2.旦2k艘A晶闸滑管37凑44只。[例2]三峡射至常赖州±5草00醒kV直流慎输电旧工程葡全长89文0k粒m，额底定输痰电容枣量3第00细0M坝W。换筐流阀耗为空永气绝贩缘水蛇冷户快内悬截挂式尼双重坊阀,采用ф1狭25电mm、7.科2k融V、3k鲁A晶闸鼻管，43讨00只。3.付2高压丈直流骨输电柄（HV棚DC）62换流浅器件卡今后执的发市展进入90年代火以后鹅，绝患缘栅趁极晶控闸管蓄（IG楼BT）首诱先在鄙工业赤驱动伪装置户上得患到广闷泛的惊应用涛，19醉97年世修界上巴第一桂个采梯用IG蒸BT构成拖电压俩源换轿流器凝的直匀流输购电工渔业性位试验悟工程撇，在垦瑞典驳中部骡投入争运行启，其悔输送腥功率竿和电裤压为3M狡W和10委kV。由于沉这种IG它BT换流积器的够功能醋强，槐体积棕小，深可以软减少塌换流聋站的水滤波哥装置浙，省困去换猎流变絮压器捷，简复化换垫流站言结构载，而萍称之谈为轻型愧直流检输电脊（HV芹DC述L拿ig翠ht）。但IG吉BT损耗源大，数不利垒于大持型直纤流工杆程的谜采用孤。今后集成走门极荒换相拢晶闸聋管（IG识CT）和碳枯化硅辩等新训型半务导体养器件惹的开端发，些给直冷流输伯电技邮术的它发展刮将创伟造更效好的巩条件般。3.定2高压瘦直流继输电咐（HV岭DC）633.特2高压缠直流击输电奴（HV逆DC）高压劝直流改输电扭在我再国的抓发展80年代园建成缸了我吐国自痒行研蹲制的肾舟山延直流贩输电考工程谜（±1邮00蜂k劫V，10祝0叔mw，55氏k屈m）和辈代表沿当时也世界宫先进晋水平坊的葛壁洲坝—上海辽（简污称葛铅上）±5颂00娱k惯V直流欢输电奶工程柳。三常趁直流仁输电载工程榜于20增03年投修入运屠行;三广牧直流呈工程丑、贵乘广直鱼流工塑程于20毕04年投诉运。创这3项工睛程的曲送电愚容量鹿均为30页0万kw，送诱电距疤离均荡在10欣00肥k掘m左右港。“十尾一五胳”期脊间，撤还将右建设碍几个±5畜00恐k欺V或±8初00丘k孔V的直暗流输仁电工榴程。643.他3柔性使交流赏输电罗系统梅（FA乐CT杨S）什么雷是柔此性交苹流输波电系柱统？80年代外中期敏，美置国电周力科抱学研蓬究院乏（EP嫌RI）首者次提感出FA盖CT拖S（Fl非ex本ib馆le马A剂C获Tr哈an乞sm膏is纳si什on举S充ys耳te紧ms）概念尊：应馆用大肿功率粗、高贫性能虽的电侍力电作子元详件制定成可旺控的客有功乡丰或无债功电氏源以决及电像网的询一次趋设备片等，细以实辞现对从输电站系统检的电心压、弄阻抗废、相遍位角舱、功搅率、粗潮流贴等的粉灵活恼控制陆，将植原基城本不僚可控插的电霜网变愈得可刘以全诱面控漆制。节从而僵大大第提高痕电力兰系统兄的高轨度灵辈活性放和安纤全稳趣定性控，使淋得现父有输抬电线岛路的醒输送房诚能力掌大大资提高秤。专家迁们预剪计这葡项技尚术将姑在电魔力输篮送和钓分配铜方面辆将引践起重西大变滔革，案对于仁充分悦