电气工程基础3-电气设备的分类与系统.pptVIP

电气设备的分类与系统合肥工业大学电气工程系娄振袖louzhenxiu@163.com 办公室：逸夫楼1104 第一节 发电系统;电厂能量转换过程;能源的分类;新能源;我国的能源资源;西(部水)电东送 北(方)煤(电)南运;火力发电厂;火力发电厂的生产过程;核电厂;水电厂; 发电厂的分类：凝汽式、热电、水电、核电、抽水蓄能等 基荷发电站：核电站、大型凝汽式电站、径流式水电站 腰荷发电站：中型凝汽式电站、部分水电站、燃气—蒸汽联合循环电站 峰荷发电站：水电站、抽水蓄能电站、小型凝汽式电站、燃汽轮机电站 一、火电厂 火电机组的出力与发电量比较稳定。只要发电设备正常、燃料充足就可以按其额定装机容量发电。 火电机组有最小技术出力限制。一般燃煤火电机组的最小技术出力不能低于其额定出力的70～80%，这样就限制了它们的负??调节能力。特殊设计的调峰火电机组的最小技术出力可以降低到50%，但造价较高，并且对燃料的要求较高。 火电机组启动技术复杂，且需耗费大量的燃料、电、化学水，因此，火电机组不宜经常启停。如5万kW的机组从冷态启动到带满负荷需要6h。 火电机组负荷的调节速度非常缓慢，国产30万kW机组试验表明，改变负荷的速率仅为每分钟1～2%（一般在3%左右，不超过5%）。 除坑口等电厂外，火电厂选址较灵活，有利于合理配置有功和无功电源。 火电厂建设周期较短，投资较少，但运行费用较高。;二、核电厂 核电站需要连续地以额定功率运行，在电力系统中总是分担基荷（从技术上来看，核电站也可承担腰荷）。 核电站大约每年要更换一次燃料，一般要停运半个月左右（大亚湾核电站每年更换一次燃料，每次更换三分之一的燃料棒，加检修约需60天左右）。 由于核电站主要设备及辅助设备极为复杂，检修时间较长，因此，在有核电站的电力系统中需要设置较大的发电机组备用容量，并要求有抽水蓄能机组进行调峰配合。 核电站的主要优点是核燃料以少胜多。一座100万kW的压水堆核电站一年只需25～30吨低浓铀作为燃料。而同容量的燃煤火电站一年需要约250万吨原煤。因此，正常运行时核电站的环境污染较小。;三、水电厂 水电站最突出的运行特点是其出力和发电量随天然径流量的情况而变化。因此，水电站的出力和发电量与水文条件及水流调节情况有关。在丰水年电能有余，可能引起弃水；在枯水年则电能不足，可能导致发电容量空闲，用户停电。 水电站有时还可能由于水头太低，使水轮发电机达不到其额定出力。水电站水头下降的原因，在低水头水电站（如葛洲坝），是由于洪水期天然流量过大而使下游水位猛涨；在中水头水电站，则是由于供水期末水库水位下降过低。 水电站运行的另一特点是启停机迅速方便。从停机状态到满负荷运行需时仅1～2min。此外，水轮机出力在一定幅度变化时仍能维持较高的效率。因此，水电站适合在电力系统担任调峰和调频任务。 水电站的发电能源是可再生能源——水能。因此，水电站的运行成本几乎与其生产的电量无关。在一定时期内，当天然来水多时发电量亦多，而运行费用并不显著增加。所以，水电站应充分利用天然来水所提供的能量。 建设周期较长，单位投资较大，但运行成本较低，基本无污染。;四、抽水蓄能电厂 调峰填谷。 承担系统备用容量，调频任务，调相任务。 使水电站更好地发挥综合利用效益。水库具有综合利用效益的水电站其发电经常受到限制。例如担负灌溉用水时，在农田不用水的季节，水库应保留蓄水量以备以后灌溉之用，使发电量减小。如装设抽水蓄能机组，则该水电站每天仍可发电调峰，夜间再将水从下库抽到上库，使灌溉水量不受损失。 目前工作水头在600m以下的抽水蓄能电站几乎全部采用可逆式机组，即其水轮机在抽水时工作在水泵状态，在发电时工作在通常的水轮机状态。这种机组运行的灵活性有的已超过了常规水力发电机组，运行可靠性也大大提高。 大中型抽水蓄能电厂建设周期较长（约8年），但投资较低（不高于同容量火电机组），运行费用较低。 效率：67％～76％。;五、燃气 —— 蒸气联合循环电厂 整体煤气化燃气—蒸汽联合循环（IGCC） 以煤气化设备和燃气轮机取代锅炉，先将煤气化成可燃气体，在燃气轮机中燃烧，燃烧产生的高温度通过燃机作功，作功后排气的中、低温段能量用以产生蒸汽驱动汽轮机，从而实现煤的化学能的梯级利用，提高了联合循环的热效率，热效率可提高到42～50%。为了提高热效率，必须提高燃气轮机入口初温，一般可达1000～15000C。 增压流化床燃烧燃气—蒸汽联合循环（PFBC—CC） 由燃气轮机带动发电机和压气机，将空气压入增压沸腾床，沸腾床燃烧生成的烟气经除尘后进入燃气轮机，沸腾炉生成的蒸汽进入汽轮机发电，其中80%是蒸汽发电。若燃气轮机入口温度为900～12500C，则发电效率可达43～4