1、发电厂电气主系统,邵阳学院电气工程系,罗庆跃 主讲,第一章 能源和发电,电 话：13973554619,E-mail：,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。 计划授课时数4课时。课堂讲授3课时，参观发电厂模型或观看电化教学录像片课时。 学完后，学生应具备的能力具备初步的电力生产和运行管理方面的基本知识。,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:,物质、能量和信息是构成客观
2、世界和三大基础。到目前为止，人类所认识的能量有如下六种形式：机械能热能化学能辐射能核能电能,一、物质、能量和信息,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。,2、按被利用的程度分 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。,3、按能否再生分 可再生能源：不断再生并有规律地得到补充的能源非再生能源：随人类的利用而越来越少，总有枯竭之时的能源。
3、,4、按能源本身的性质分 含能体能源：可以直接储存的能源，如煤、石油等。过程性能源：无法直接储存的能源，如水能、风能等。,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。据预测资料可知，埋深在1000m深度内的煤炭总资源量达2.67104亿吨，主要分布在新疆、内蒙古自治区、山西和陕西等省区。,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、水力资源,（1）石油：地质储量6
4、8.1亿吨。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：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,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,风力发电厂 太阳能发电
5、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：,第二节 火力发电厂(重点）,一、火电厂的电能生产过程 二、火电厂的特点,主要内容:,火力发电厂简称火电厂，指用煤【包括油和天然气】为燃料的发电厂。【燃料的种类：固体、液体、汽体】，能量转换过程：,燃烧系统,汽水系统,电气系统,火电厂外景,按输出能源的形式可分下列两种：,凝汽式火电厂,只向外供应电能的发电厂，热效率低,热电厂外景,热电厂：同时向外
6、供应电能和热能的发电厂,它除了对外供电外，还要利用在汽轮机中做功后的蒸汽，对近区企业及城市供热，实现热、电联产。热效率可达60-70%,一、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：,1、燃烧系统【见图1-1所示】,它由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等系统组成。,2、汽水系统【见图1-2所示】,它包括给水系统、循环水系统和补充给水系统三个子系统。,3、电气系统【见
7、图1-2所示】,（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几小时到十几小时，乃至几十小时，并附加耗用大量燃料。（6）热效率低，只有3240%。（7）在电力系统中主承担基荷。（8）火电厂对空气和环境的污染大。,二、火电厂的特点,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
8、转换过程：,一、水电厂的分类,根据水力枢纽布置的不同，可分为下列三种：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,1、按集中落差的方式分类,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,图1-4 河床式水电站示意图,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。,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
9、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。,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,二、水电厂的特点,1）可综合利用水能资源【航运、灌溉等】。2）发电成本低，效率高。3）运行灵活，启、停迅速。适用于用作调频、调峰。4）水能可储蓄和调节。5）水力发
10、电不污染环境，相反，还可改善自然生态。6）投资大（单位kW），且建设周期长。7）位于山区，地形复杂。8）设备利用率低。调峰电站为1500-3000小时/年。,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,1）降低电力系统燃料消耗。2）提高火电设备利用率。3）可作为发电成本低的峰荷电源。4）对环境没有污染且可美化环境。5）可用于蓄能。,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
11、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）事故备用。4）调相。,3、功能,第四节 核能发电厂略讲,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。,一、分类1、压水堆核电厂 2、沸水堆核电厂二、核电厂系统1、核岛系统 2、常规岛系统,第
12、五节 新能源发电厂略讲,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,太阳能发电光伏发电,将风能转换成电能的发电方式称为风力发电。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
13、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,风力发电厂,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,地热发电厂,4、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。,潮 汐发 电示 意 图,小 结,重点掌握内容：,作业【见书P27】：,1-2、1-3、1-4,1、火力发电厂的生产流程、特点。2、水力发电厂的生产流程、特点及分类。3、抽水蓄能电厂的工作原理、作用。,
