1、火电与新能源发电,北京国电通网络技术有限公司,2014年1月,提纲,能源：能产生能量的物质资源。能源有多种分类方法：按形成方式可分为一次能源(以原始状态存在于自然界中、不需要经过加工或转换过程就可直接提供使用能量的能源，如煤、石油、天然气、太阳能等)和二次能源(一次能源是指由一次能源加工、转化而成的能源称为二次能源，如电能、煤气、蒸汽等)。按循环方式可分为不可再生能源(化石燃料)和可再生能源(生物质能、氢能、化学能源)；按环境保护的要求，能源可分为清洁能源(又称绿色能源，如太阳能、氢能、风能、潮汐能等，也包括垃圾处理等)和非清洁能源；,能源及新能源的概念,1、能源,新能源与常规能源是一个相对的
2、概念，随着时代的发展，新能源的内涵不断变化和更新。目前，新能源主要包括太阳能、氢能、核聚变能、化学能、生物质能、风能、地热能和海洋能等。太阳能 ：太阳能是人类最主要的可再生能源。太阳每年输出的总能量为3.751026W，到达地球的大约是其总能量的22亿分之一，即有1.731017W到达地球范围内，其中辐射到地球陆地上的能量大约为8.51016W。这个数量远大于人类目前消耗的能量的总和，相当于1.71018t标准煤。氢能 氢能是未来最理想的二次能源。氢以化合物的形式储存于地球上最广泛的物质“水”中，如果把海水中的氢全部提取出来使用，放出的总热量是地球现有化石燃料的9000倍。,能源及新能源的概念
3、,2、新能源,核能 核能是原子核结构发生变化时放出的能量。核能释放包括核裂变和核聚变。核裂变所用原料铀1g就可释放相当于30t标煤的能量，而核聚变所用的氘仅用560t就可以为全世界提供一年消耗的能量。海洋中氘的储量可供人类使用几十亿年，同样是取之不尽，用之不竭的清洁能源。生物质能 太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式生物质能，目前占世界能源中消耗量的14。地球上的植物每年生产的能量是目前人类消耗矿物能的20倍。化学能源 化学能源实际是直接把化学能转变为低压直流电能的装置，也叫电池。化学能源已经成为国民经济中不可缺少的重要的组成部分。同时化学能源还将承担其他新能源的储存功能。,能源及新能源
4、的概念,2、新能源,风能 风能是大气流动的动能，是来源于太阳能的可再生能源。估计全球风能储量为1014MW，如有千万分之一被人类利用，就有107MW的可利用风能，这是全球目前的电能总需求量，也是水利资源可利用量的10倍。地热能 地热能是来自地球深处的可再生热能。全世界地热资源总量大约1.451026J，相当于全球煤热能的1.7亿倍，是分布广、洁净、热流密度大、使用方便的新能源。海洋能 海洋能是依附在海水中的可再生能源，包括潮汐能、潮流、海流、波浪、海水温差和海水盐差能。估计全世界海洋能的理论可再生量为7.61013W，相当于目前人类对电能的总需求量。,能源及新能源的概念,2、新能源,提纲,概念
5、：利用高速流动的空气即风力，驱动风机转动，从而带动发电机发电的电厂，称为风力发电厂。,发电厂的类型,1、风力发电厂,由于风能无法被控制，风力发电厂几乎无法时时刻刻都处于满载发电状态，虽然提高了装置容量，却无法使发电量有效增加，使得风力发电厂几乎都被当成辅助电力来增加供电可靠度无法像核能、火力发电厂来当成基载电力使用,水力发电厂是利用自然界的江河湖泊的水所蕴藏的能量(位能)转换成电能的发电厂。 因为水的能量与其流量和落差(水头)成正比，所以利用水能发电的关键是集中大量的水和造成大的流量、水位落差。,发电厂的类型,2、水力发电厂,与火力发电相比较，水力发电具有发电成本低、效率高、环境污染小、并网快
6、、事故应变能力强等优点；但修筑大坝，投资大，工期长水力发电基本生产流程是将高位能的水，经压力水管推动水轮机旋转，将水能转变成机械能，水轮机带动发电机转动，从而使机械能转变为电能。,采用铀（钚）（233U、235U、239Pu，二氧化铀陶瓷材料）作为核燃料将原子核裂变释放出的能量转变成电能的电厂为原子能发电厂，简称核电站。,发电厂的类型,3、原子能发电厂,原子能发电与火力发电相比有许多优越性，其燃料能量高度密集，避免燃料的繁重运输，运行费用低，无大气污染等，但基建投资大。在能源短缺的今天，原子能发电将会得到更大的发展。,铀裂变：加热后铀原子放出2到4个中子，中子再去撞击其它原子，从而形成链式反应
7、而自发裂变。,发电厂的类型,3、原子能发电厂,工作原理：核电厂用的燃料是铀，用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。,能量转换过程：核能(核裂变链式反应) 热能机械能电能（常规能源）,原子能发电厂一般由核岛和常规岛组成，在核岛中的系统设备主要有压水堆本体，一回路系统，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统，作用是利用核能产生蒸汽；常规岛是利用蒸汽的热能转换成电能，它包括汽轮发电机组及其系统，与火电厂中的汽轮发电机组基
8、本相同。,火力发电厂：以煤、油、气等为燃料的电厂称为火力发电厂，简称火电厂。,发电厂的类型,4、火力发电厂,按性能来分可分为：凝汽式电厂：发电厂仅生产电能。汽轮机做完功的蒸汽，进入凝汽器凝结成水。 背压式电厂：既生产电能又对外供热。供热是利用汽轮机一定压力的排汽或可调节抽汽送到热用户供应热能。按主蒸汽参数来分可分为：低压发电厂，中压发电厂，高压发电厂，亚临界发电厂，超临界发电厂。,提纲,简要流程：利用燃料中的化学能在锅炉中燃烧，转化为热能，这种热能被锅炉中的水吸收成为具有一定温度、一定压力的蒸汽，这种具有相当热量的蒸汽冲动汽轮机转动，使热能转化为动能机械能，汽轮机借助于这个旋转的动能带动发电机
9、旋转，而发电机将赋予的机械能转变为电能。,火力发电厂生产过程,1、生产过程,能量转换过程： 燃料的化学能蒸汽的热能（锅炉）机械能（汽轮机） 电能（发电机）,火力发电厂生产过程,2、主设备,2.1 锅炉,锅炉的作用燃烧燃料，将锅炉给水加热成为合格的蒸汽（燃料的化学能蒸汽的热能）。锅炉有两个主要系统，一个是汽水系统，另一个是燃烧系统。汽水系统由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器等设备组成。它的任务是使水吸收热量蒸发，最后成为具有一定参数的过热蒸汽。燃烧系统由燃烧器、炉膛、烟道及空气预热器等组成。,汽轮机运行时，工作蒸汽先在其喷管内进行膨胀，压力降低而速度增大，形成一股高速流，此高速气流喷射到汽轮
10、机动叶片上，动叶片安装在许多分离的圆盘上，而圆盘固定在汽轮机轴上，从而推动转子转动，使蒸汽所携带的热能转变为机械能。,火力发电厂生产过程,2、主设备,2.2 汽轮机,汽轮发电机的作用是将汽轮机转动的机械能，转变成电能，通过母线输送到电网（转子的机械能电能）。发电机工作的机理是通过励磁机对发电机转子产生磁场，通过转子的旋转，对静子线圈产生切割磁力线作用，从而在静子线圈上产生电流。发电机主要由转子、轴承、励磁机、密封油系统和发电机静子冷却水系统组成。,火力发电厂生产过程,2.3 电动机,2、主设备,提纲,电力生产的特点和要求,1、电力生产的特点,电不是一般的商品，它具有以下几方面特点： 电能的生产
11、、供应、使用几乎是瞬间同时完成的； 它不易储存，没有中间环节； 电能使用总量是随时都在变化的； 发电厂、电力用户通过电力线路和变电站互相连接成电网进行生产和使用，电网是一个不可分割的整体。 电能的质量管理是非常严格的。交流电网的电压和频率的质量，不仅直接影响电力用户终端产品的质量，而且直接关系电网本身的安全和电力用户用电的可靠性。,电力生产安全可靠不间断,要求：电力生产必须保证安全,电能无法大规模储存,发电厂发电机发出的电能与用户电气设备所消耗的电能时刻保持平衡,电力生产运行经济,1000MW电站，发电煤耗率306g/(kW.h)，24h消耗7500t煤。发电煤耗率降低19g/(kW.h)，按2005年全国年发电量22675亿kW.h，全国一年节约发电用煤4300万吨。 全国送电线路损失和厂用电率降低1%，全国一年可节约227亿kW.h。,输出的电能符合用户需要,电力系统频率和电压的变化应始终保持在容许范围内。 发电机组工况稳定,电力生产的特点和要求,2、电力生产的要求,汇报完毕！ 谢谢！,
