电力基本知识.

推动能源消费革命电力需求侧管理先行•1、电力系统的电源构成•2、电力系统的概念•3、电力系统运行的特点和要求•4、电力系统的负荷及负荷曲线•5、电力系统各设备的额定电压•6、电力系统的额定电压等级•7、电力系统接线方式及接线图•8、超高压直流输电线路问题目录推动能源消费革命电力需求侧管理先行推动能源消费革命电力需求侧管理先行1、电力系统的电源构成•电能的特点：转换容易、输送方便、控制灵活、环保洁净、经济便宜•一次能源煤炭、石油、天然气、水利等自然演化而成的动力资源•二次能源由一次能源转化而成的电能等方便使用的能源•发电厂的任务就是将各种一次能源转化电能。推动能源消费革命电力需求侧管理先行1、电力系统的电源构成•根据使用一次能源的不同，发电厂可分为：•（1）传统发电形式•火力发电厂，使用煤炭、石油、天然气等作为一次能源，占发电设备总容量的70%左右；（2014年底，装机13.6亿千瓦；火电火电9.157亿千瓦，占总容量的67.3%；）•水力发电厂，使用水能作为一次能源，占发电设备总容量的20%左右；（2014年底，水电3.018亿千瓦，占总容量的22.2%；）•核能发电厂，利用核裂变能量为一次能源，占发电设备总容量的10%左右；（2014年底，核电0.1988亿千瓦，占总容量的1.46%；）推动能源消费革命电力需求侧管理先行利用核裂变能发电至2010年底，全球共441座运行的核裂变反应堆，总装机3.75亿千瓦，年发电量占全球电力的15%。30个拥有核电的国家累计已有1.4万堆年的运行经验。实践证明，裂变核电站是可以做到安全的。4推动能源消费革命电力需求侧管理先行核电在战略上具有竞争力，根本原因在于，它有着不可替代的优点：它是高能量密度的能源；输出功率稳定高效；它是清洁、低碳、环境友好的能源；这些优点的展现又是以核电可以做到安全为基础和前提的。5推动能源消费革命电力需求侧管理先行核电与火电的比较•100万千瓦的火电站每年：烧煤：300万吨排放CO2：600万吨排放SO2：4-5万吨100万千瓦的核电站每年：烧：30吨核燃料排放CO2：火电的百分之一排放SO2：火电的万分之一辐射照射：低于火电6如果是聚合能发电，每年只需0.3吨燃料推动能源消费革命电力需求侧管理先行现阶段有现实意义的是核裂变能。在它发展的几十年历程中，曾发生过三里岛、切尔诺贝利和福岛三次大事故。三哩岛（美国）1979年3月28日切尔诺贝利（乌克兰）1986年4月26日福岛（日本）2011年3月11日7推动能源消费革命电力需求侧管理先行尽管因核电事故死亡的人数远少于煤炭的矿难事故和交通事故，但由于核事故具有一定的后效性和扩散性，每一次事故都增加了人们对核电安全的担忧，甚至使人谈核色变，因而给核电的发展势头带来负面的冲击。8推动能源消费革命电力需求侧管理先行福岛事故后，德国、瑞士等国宣布逐步弃核，就是指的放弃本国核裂变电站的发展。这些国家的弃核对世界核能的全局影响不大。美国对本国核电安全性重新进行了评估，美国核管会评估的结论是：像福岛事故这样的事件序列在美国不可能发生。因此，在役核电机组继续运行，并继续进行核电站延寿和新建核电站的审批。日本福岛核事故9推动能源消费革命电力需求侧管理先行我国在福岛事故后，及时开展了核电安全大检查。检查结果：一方面肯定我国核电站具备对严重事故的预防和缓解能力，应对极端外部事件具有一定安全裕度，安全风险处于受控状态；同时指出，要充分吸取各次核事故的教训，采取进一步加强核安全的措施，落实安全大检查提出的整改意见，改进和提升安全水平。10推动能源消费革命电力需求侧管理先行我国在战略上还要大力发展核电：第一，发现和认识核能，是二十世纪人类最伟大的科学成就之一。第二，原理上，核裂变能是可以驾驭、可以控制的；实践上，也已证明了这个可控性。第三，对每次核事故，经过仔细的、全面的研究，对事故发生的具体原因、给出的经验和教训，都有明确的结论。推动能源消费革命电力需求侧管理先行1、电力系统的电源构成•（2）新型发电形式•海洋（潮汐）发电厂，利用海潮涨落落差发电；•地热发电厂，利用地热发电；•太阳能发电厂，利用太阳能发电；（2014年底，太阳能0.2805亿千瓦，2015计划新增0.106亿千瓦，占总容量的2.06%。）（光伏发电排世界第二，仅次于德国）。•风力发电厂，利用风来发电；（2014年底，风电0.9637亿千瓦，占总容量的7%；）•磁流体发电，磁流体动力船入水；•燃料电池。•新能源发电与传统发电方式相比：技术不成熟、经济花费昂贵等推动能源消费革命电力需求侧管理先行2、电力系统的概念•电力系统是指由发电机、变压器、电力线路、用户用电设备等在电气上相互连接所组成的有机整体；•电力网是指由各种电压等级的输电、配电线路以及由它们所联系起来的各类变电站组成的网络；•动力系统是指电力系统与“动力部分”的总和，动力部分主要包括①火电厂的锅炉、汽轮机、燃气轮机、热网等；②水电厂的水库、水轮机等；③原子能电厂的反应堆、汽轮机等。•如图所示。推动能源消费革命电力需求侧管理先行推动能源消费革命电力需求侧管理先行2、电力系统的概念•电力网通常按电压等级高低、供电范围大小分为：•地方电网：电压35kV及以下，供电半径20~50km以内电网。一般企业、工矿和农村乡镇配电网属于地方电网；•区域电网：电压等级在35kV以上供电半径超过50km，联系较多的发电厂的电力网；•超高压电网：电压等级在为330~500kV的网络，属于超高压电网。•特高压电网：电压等级在为750~1000kV的网络，属于特高压电网。推动能源消费革命电力需求侧管理先行2、电力系统的概念•电力系统并网运行的优点：1、减少总备用容量的比重；2、可以采用效率高、容量大的机组；3、可充分利用水电厂的水能资源；4、减少总负荷的峰值；5、提高供电可靠性。推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统运行的特点和要求•1、运行的特点•⑴电能不能大量存储•因此要求电能的生产和消费每时每刻都保持平衡，无论是有功还是无功都是如此。•⑵电力系统过渡过程非常短促•因此系统运行状态的改变和系统失去稳定的过程是非常短暂的，必须利用各种自动装置来完成正常运行和故障处理的一系列操作。•⑶与国民经济各部门联系密切•因此要求保证供电的可靠性，以避免给国民经济带来无谓的损失。•⑷我国一次能源发布与负荷发布不平衡推动能源消费革命电力需求侧管理先行华北南方东北西藏台湾西北华中上海华东金沙江下游水电负荷中心新疆煤电基地四川水电西藏水电我国一次能源与用电需求分布极不均衡电力流主要由西北、西南煤电、水电基地流向东部受端中心，输电距离长、输送容量大多个大型受端中心已经形成未来随着能源开发西移和北移速度加快，大型能源基地与能源消费地之间的输送距离越来越远，能源输送的规模越来越大负荷中心能源分布远离负荷中心1.2新能源对我国可持续发展的作用推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统的特点和基本要求•2、基本要求•⑴保证供电的可靠性•中断用户供电，会使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备的安全，给国民经济造成极大损失。•停电给国民经济所造成的损失远远超过电力系统本身少售电能所造成的损失；•一般认为，由于停电引起国民经济的损失平均值约为电力系统本身少售电能损失的三四十倍。推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统的特点和基本要求•一级负荷：中断供电将造成人身伤亡、重大经济损失、重大政治影响或市政秩序严重混乱等；•二级负荷：中断供电将造成较大经济损失、较大政治影响或公共场所秩序混乱等；•三级负荷：凡不属于一、二级负荷者。•当系统发生故障，首先保障对第一类用户的供电，其次考虑对第二类用户的供电，有选择地切除第三类用户的用电。第一类用户设置2个或2个以上电源。推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统运行的特点和要求•供电可靠性•衡量供电系统供电可靠性的主要指标有：•①供电可靠性。•在统计期间内，对用户平均用电时间总小时数与统计期间小时数的比值。•②用户在统计期间内的平均停电小时数。%100-1）统计期间时间用户平均停电时间（供电可靠率总供电户数每次停电用户数）（每次停电持续时间用户平均停电时间推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统运行的特点和要求•③用户平均停电次数，用户在统计期间内的平均停电次数。即：•④用户平均故障停电次数，用户在统计期间内的平均故障停电次数。即：总供电户数每次故障停电用户数用户平均故障停电次数总电户数每次停电用户数用户平均停电次数推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统运行的特点和要求•⑵保证供电的电能质量•为了评估电能质量，我国颁布了六个标准：•GB/T12325—2003《电能质量供电电压允许偏差》；•GB/15945—1995《电能质量电力系统频率允许偏差》；•GB/T14549—1993《电能质量公用电网谐波》；•GB12326—2008《电能质量电压波动和闪变》；•GB/T15543—2008《电能质量三相电压允许不平衡》；•GB/T18481—2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》。推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统运行的特点和要求•①电压指标：•不同用户，允许电压的偏移值也不同。根据GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》供电电压偏差限值如下：•1、35KV及以上供电电压正、负偏差绝对之和不超过标准电压的10%。•2、20KV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7%。•3、220V单相供电电压的偏差为标称电压的±7%，-10%。•所以，一般规定±5%就满足要求。%100-系统标称电压系统标称电压电压测量值电压偏差推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统运行的特点和要求•②频率指标：•一个交流电力系统只能有一个频率。•国际上标称频率有50Hz和60Hz两种。我国规定频率50Hz。•当有功功率供需不平衡时，系统频率便会偏离其标称值。频率偏差不仅影响用电设备的工作状态、产品的产量和质量，而且影响电力系统的稳定运行。•大多数国家规定频率偏差在(±0.1～±0.3)Hz之间。•在我国，300万kW以上的电力系统频率偏差规定为±0.2Hz；而300万kW以下的小容量电力系统，其频率偏差规定为±0.5Hz。•我国一些大区电力系统已有能力保持正常频率偏差为±0.1Hz。推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统运行的特点和要求•③谐波指标：•标准交流电为正弦波，由于整流设备、大功率变频设备，电弧炉等非线性负荷的出现，使其出现大量的高次谐波，对电力系统及用户都会产生不良影响。•公用电网谐波电压限值：•220KV电网参照110KV电网执行。电压(KV)电压总谐波畸变率(THD)各次谐波电压含有率奇次偶次0.385.0426、104.03.21.635、663.02.41.21102.01.60.8推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统运行的特点和要求•④电压波动和闪变•电网电压幅值的连续快速变化称为电压波动。•由电压波动引起的灯光闪烁对人眼脑产生的刺激效应称为电压闪变。•如电弧炉等大容量冲击性负荷运行时，剧烈变化的负荷电流将引起送电线路压降的变化，从而导致连接该设备的电网母线上发生电压波动。•电压波动不仅引起灯光闪烁，还会使电动机转速脉动、电子仪器工作失常等。推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统运行的特点和要求•根据GB12326—2008《电能质量电压波动和闪变》规定，电网的公共连接点的电压波动限值为：•公共接点的电压波动限值：•低压(LV)U≤1kV；中压(MV)1kVU≤35kV；•高压(HV)35kVU≤220kV。•超高压(EHV)系统的电压波动限值可参照HV系统执行。每小时内的变化频率r(1/h)电压变动限值d(％)LV、MVHVr≤1431r≤1032.510r≤10021.5100r≤10001.251推动能源消费革命电力需求侧管理先行3、电力系统运行的特点和要求•根据GB12326—