华中科技大学 电气工程基础 Charpter02.ppt

本章教学目的 掌握发电厂的能量转换过程 了解用于发电的能源及其分类 以凝汽式火力发电厂为例了解发电厂的生产过程 学习方法 1、 本次课掌握与电厂相关的基本概念 2、通过录像了解电厂设备及其工作原理、电厂生产过程 第二章 发电系统 §2-1 能源及电能 一、电厂能量转换过程 其它形式的能 ? 机械能 ? 电能 火电厂：燃料的化学能 ? 热能 ? 机械能 ? 电能 核电厂：核能? 热能 ? 机械能 ? 电能 水电厂：水的势能和动能? 机械能 ? 电能 ?? 第二章 发电系统 §2-1 能源及电能 二、能源的分类 第二章 发电系统 §2-1 能源及电能 三、新能源 第二章 发电系统 §2-1 能源及电能 四、我国的能源资源及电网特点 能源资源 第二章 发电系统 §2-2 火力发电厂 第二章 发电系统 §2-2 火力发电厂 第二章 发电系统 §2-2 火力发电厂 第二章 发电系统 §2-3 核电厂 当前投入使用核电站均采用原子核裂变时释放出来的能量发电。 从已探明的能源储量来看，地球上的石油和天然气在今后几十年内将被耗尽，煤炭也只能再用几百年。但是可开发的核燃料所提供的裂变能可供人类用几千年，提供的聚变能则几乎是用之不竭。核能将成为重要的能源之一。 第二章 发电系统 §2-4 水电厂 水力发电就是利用水能发电的一种方式。在天然河流上构筑堤坝，抬高水位，形成水库。上游水库中的水经进水口，压力水管进入水轮机蜗壳，冲动水轮机转动，并带动同轴的发电机发出电力。作功后的尾水，经尾水管流至下游河道。 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荷调节能力。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