第一章 能源和发电

第一章能源和发电第一页，共四十页，编辑于2023年，星期四第一章能源和发电1、能源的分类2、电能的特点3、发电厂的类型4、各种类型发电厂的生产过程和特点第二页，共四十页，编辑于2023年，星期四一、能源分类一次能源二次能源新能源再生性能源：太阳能、风能、海洋能、地热能非再生性能源：核聚变物质常规能源再生性能源：水能非再生性能源：煤、石油、天然气、核裂变物质电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等第三页，共四十页，编辑于2023年，星期四二、电能的特点便于大规模生产和远距离输送方便转换和易于控制损耗小效率高无气体和噪声污染第四页，共四十页，编辑于2023年，星期四三、发电厂----------能量转换站发电厂的类型火力发电厂：燃料的化学能----电能水力发电厂：水的位能----电能核能电厂：核裂变能----电能地热电厂：地热能----电能潮汐电厂：海洋能----电能风力发电厂：风能----电能太阳能电站：太阳能----电能第五页，共四十页，编辑于2023年，星期四四、发电厂的生产过程1、

火电厂的生产过程锅炉主要设备：汽轮机发电机各种辅机矿物燃料的化学能----热能----机械能----电能

第六页，共四十页，编辑于2023年，星期四火电厂的生产过程煤风汽水1）燃烧系统以锅炉为中心2）汽水系统以汽轮机为中心3）电气系统第七页，共四十页，编辑于2023年，星期四第八页，共四十页，编辑于2023年，星期四火电厂的分类按燃料分类：按蒸汽压力和温度分类按原动机分类按输出能源分类:按装机容量分类：燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂中低压电厂---蒸汽压力3.92MPa，温度450℃，单机小于25MW高压电厂---9.9MPa，540℃，小于100MW超高压电厂---13.83MPa，540/540℃，小于200MW亚临界压力电厂---16.77MPa，540/540℃，300~1000MW超临界压力电厂---21.11MPa，550/550℃，600、800MW及及以上凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、内燃机电厂、蒸汽-燃气轮机电厂凝汽式发电厂（效率30%~40%）、热电厂（效率60%~70%）小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂100MW以下100~250MW250~1000MW1000MW以上*第九页，共四十页，编辑于2023年，星期四火力发电的特点☆除坑口电厂外，火电厂选址布局较灵活，有利于合理配置有功和无功电源，装机容量可按需要决定。☆火电厂相对于水电厂，建设周期短，一次性投资少，运行费用高，单位电量发电成本比水电厂高3~4倍。☆与水电机组相比，火电机组启动、带负荷、停机所需要的时间长。☆火电厂效率同蒸汽参数有关，高参数机组比中低参数机组效率高。☆火电机组最小出力受热负荷（热电厂）和锅炉稳定运行最低蒸发量的制约。☆对环境的污染大第十页，共四十页，编辑于2023年，星期四我国主要的大型火力发电厂石景山、大港、军粮城、盘山、陡河、邢台、张家口、华能上安、秦皇岛热电厂、西柏坡、大同二厂、神头一厂、神头二厂、漳泽、阳泉二厂、丰镇、通辽、元宝山、伊敏、达旗、托克托、清河、锦州、辽宁、铁岭、华能大连、绥中、双辽、富拉而基二厂、哈尔滨三发、牡丹江二厂、石洞口、吴泾、外高桥、望亭、谏壁、徐州、常熟、镇海、北仑港、平芋、邹县、邹县二厂、华能德州、十里泉、石横、秦岭、渭河、靖远（甘肃）、大坝（宁夏）、焦作、姚孟、洛河、汉川（湖北）、阳逻、丰城（江西）、华能福州、沙角A、沙角C、黄浦、妈湾第十一页，共四十页，编辑于2023年，星期四2、水电站的生产过程水位能---机械能---电能主要设备：压力水管、水轮机、发电机P=9.81ηQHp---发电功率，KW；Q---通过水轮机的水量，m3/sη---水电厂效率；H---水的落差，m；第十二页，共四十页，编辑于2023年，星期四堤坝式引水式混合式坝后式河床式水电站的分类水电厂按集中落差方式分类按径流调节的程度分类水电厂有调节水电厂无调节水电厂日调节水电厂年调节水电厂多年调节水电厂第十三页，共四十页，编辑于2023年，星期四*第十四页，共四十页，编辑于2023年，星期四堤坝式坝后式河床式建在河水中上游山区峡谷地段。单独筑坝，坝身高，水位高，厂房建在坝后，不承受水压。特点：形成蓄水库，以调节流量，引用流量大，电站规模大，综合效益高。三门峡、刘家峡、白山、丹江口水电站

适用于平原上河床平缓地区，落差小，厂房和坝建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分。厂房承受上游水的压力，起挡水作用。

特点是：水头低（小于30～40米）；挡水建筑物长。葛洲坝、西津水电厂

*第十五页，共四十页，编辑于2023年，星期四混合式根据河流特点建造的兼有堤坝式和引水式两种特点的水电厂。

引水式无压引水有压引水在河流上游，当河床坡度较大时，可以借助坡降较小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，用以集中水头，以获取最大落差。特点是：水头较高（最高为1020米），流量小，无蓄水池调节流量；综合利用价值低，电站规模也较小。

*第十六页，共四十页，编辑于2023年，星期四水力发电的特点☆可综合利用水能资源，不污染环境。☆投资大，工期长，但发电效率高，运行成本低。☆天然流量受水文、气象等自然条件影响，利用水库调节径流可减少洪水和枯水期的差别。☆运行灵活，水电机组启动快，宜在电力系统担任调峰、调频和紧急备用。☆兴建水库会带来一定的弊端第十七页，共四十页，编辑于2023年，星期四梯级电站及抽水蓄能电站梯级电厂----根据河流条件将河流分成若干段，每段各自建立水电厂，上游的水发电后放入下游，供下游各级电厂继续利用发电。

抽水蓄能电厂----在下游增设一个大的储水池，白天负荷高峰时电厂发电，发过电的水存入储水池，夜间低负荷时把储水池的水再抽回水库，把电能再变成水的势能，以备下一天负荷高峰时再发电。

第十八页，共四十页，编辑于2023年，星期四抽水蓄能电站的作用在系统中的作用调峰填谷备用调频调相功能降低电力系统的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污染且能美化环境可用于蓄能第十九页，共四十页，编辑于2023年，星期四我国主要的大型水电厂白山（松花江）、水口（闵江）、五强溪（沅水）、葛洲坝（长江）、三峡（长江）、隔河岩（清江）、广州抽水蓄能（流溪河支流）、盐滩（红水河）、二滩（雅砻江）、天生桥（南盘江）、漫湾（澜沧江）、刘家峡（黄河）、龙羊峡、李家峡、小浪底、龚咀（大渡河）第二十页，共四十页，编辑于2023年，星期四三峡电站26台700MW的水轮发电机组，总装机容量18200MW。三峡电站分为左岸和右岸电站，左、右岸电站又各分为两个电厂。其中，左一电厂装机8台，出线5回；左二电厂装机6台，出线3回；右一、右二电厂装机均为6台，出线分别为4回和3回。第二十一页，共四十页，编辑于2023年，星期四三峡水电站第二十二页，共四十页，编辑于2023年，星期四伊泰普水电站第二十三页，共四十页，编辑于2023年，星期四溪洛渡水电站第二十四页，共四十页，编辑于2023年，星期四3、

核电站的生产过程主要设备：核反应堆+核蒸汽发生系统=锅炉汽轮机、发电机核裂变能-------热能-------机械能--------电能核燃料在反应堆内进行核裂变的链式反应，产生大量热量，由冷却剂（水或空气）带出，在蒸汽发生器中把热量传给水，将水加热成蒸汽来转动汽轮发电机发电。原子能种类裂变反应：重金属元素如铀、钚等的原子核发生分裂放出巨大能量。（原子弹）聚变反应：轻元素如氢的同位素氘（ｄao）和氚等原子核聚合成较重的原子核如氦，放出巨大的能量。（氢弹）第二十五页，共四十页，编辑于2023年，星期四核电站反应堆的分类(自学)堆型燃料慢化剂冷却剂轻水堆压水堆沸水堆浓缩铀浓缩铀轻水轻水轻水轻水重水堆重水冷却型轻水冷却型天然铀天然铀、浓缩铀、钚重水重水重水轻水石墨气冷堆天然抽气冷改进型气冷高温气冷堆天然铀浓缩铀浓缩铀、钍石墨石墨石墨二氧化碳二氧化碳氦快中子增殖堆浓缩铀+钚无钠第二十六页，共四十页，编辑于2023年，星期四沸水堆(自学)利用沸腾水作为慢化剂，采用单回路系统，使汽轮机等设备有受放射性污染的可能。第二十七页，共四十页，编辑于2023年，星期四压水堆(自学)用有压力的水作为慢化剂和冷却剂，采用蒸汽发生器，形成两个独立的循环系统，即水循环系统和蒸汽循环系统，可防止蒸汽受放射性污染第二十八页，共四十页，编辑于2023年，星期四核电厂的系统(自学)组成：核岛+常规岛+辅助系统+控制系统+安全系统核岛的核蒸汽供应系统

一回路系统化学和容积控制系统：余热排出系统/停堆冷却系统：停堆时导出余热安全注射系统/紧急堆芯冷却系统控制、保护和检测系统常规岛系统

二回路系统：循环冷却水系统电气系统及厂用电设备

第二十九页，共四十页，编辑于2023年，星期四核电站的安全性(自学)防止核泄漏的四道屏障燃料芯块：核裂变产生的放射性物质98%以上滞留在二氧化铀芯块中,不会释放出来燃料元件包壳：燃料芯块密封在锆合金包壳内,防止放射性物质进入一回路水中一回路管道和容器：整个一回路都是耐高压的,放射性物质不会漏到反应堆厂房中安全壳：反应堆厂房是一个高大的预应力钢筋混凝土建筑,壁厚近一米,内表面加有6毫米厚的钢衬,防止放射性物质进入环境第三十页，共四十页，编辑于2023年，星期四核电站的特点优点运行安全稳定节省煤、石油和天然气节省燃料的运输费反应堆不需要空气助燃，可建在地下水下和高山顶上对环境影响小，无温室效应寿期长缺点建设投资比火电厂和水电站大。第三十一页，共四十页，编辑于2023年，星期四大亚湾核电站第三十二页，共四十页，编辑于2023年，星期四秦山核电站第三十三页，共四十页，编辑于2023年，星期四大亚湾核电站第三十四页，共四十页，编辑于2023年，星期四秦山一期：30万kW，原型压水堆，1985年开工，1991年并网秦山二期：2×60万kW，压水堆，1996年开工，2002年并网秦山三期：2×72.8万kW，重水堆，1998年开工，2002、2003年并网（与加拿大合建）大亚湾：2×98.4万kW，压水堆，94年投入运行岭澳：2×99万kW，压水堆，2002、2003年投入运行，“九五”最大的能源项目第三十五页，共四十页，编辑于2023年，星期四世界各国核电基本情况国家中国法国美国日本欧盟世界平均核电占全国总发电量

1.3%77%19.4%27.5%35%17%注：1）切尔诺贝利核电站事故出来以后，国际上有一股反核的潮流，有些国家也宣布，本国不发展核电，像澳大利亚就是说不发展核电，像德国，原来核电很多，它也表示以后的核电站都要拆掉，新的核电站都不再建了；美国也将近20年没有建核电站。2）现在许多国家已重新认识核能，印度正在著手建设8个用于发电的核能反应堆，其中建在西部塔拉普尔的一个核反应堆上个月已经开始运转，并成功并入电网。印度总理办公室高