电力系统科普知识

1、电力系统简介（powersystem）电力工业，是我国能源产业的重要组成部分，是国民经济的重要网络性基础产业,在我国工业化、现代化进程中起着十分重要的作用，被誉为国民经济的先行官和经济社会发展的晴雨表。持续、优质、稳定的电力供应，是我国由工业化迈向现代化进程的重要保障。同时，电力也是人类文明和社会进步的象征，与我们的生活息息相关。生活，因为电力而绚丽……一、电力系统二、发电厂三、变输配电网四、新技术与发展1、电力系统简介（powersystem）发电用电输电配电变电一、电力系统二、发电厂三、变输配电网四、新技术与发展电力系统——是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。2、电力系统的特点作为国民经济发展规划的重要组成部分，电力系统具有以下特点：1、电力作为电气的本质，它的生产和消费必须同时进行。生产、输配和使用必须处于动态平衡之中。3、电能以电磁波形式传播，有极高的传输速度，所以电力系统的过渡过程十分短暂。2、由于发电和用电同时实现，使得电力系统各个环节联系紧密相互依赖。4、电能不易储藏。至今未能完全解决经济的、高效率、大容量的储能问题。一、电力系统二、发电厂三、变输配电网四、新技术与发展1831年，法拉第发现电磁感应原理1866年，维·西门子发明了励磁电机1876年，贝尔发明了电话1879年，爱迪生发明了电灯1882年，爱迪生建成世界上第一座发电厂3、世界电力系统发展简况法拉第西门子贝尔爱迪生一、电力系统二、发电厂三、变输配电网四、新技术与发展中国电力工业诞生于1882年的上海，经历了艰难曲折、发展缓慢的67年。直到1949年以后大陆电力工业得到了快速发展。特别是改革开放之后，电力工业体制不断改革，电力工业发展迅速，目前装机总量、发电量居世界第一。4、中国电力系统发展简况185571212500000000432566480000218125710102030405011001000010000001000000001E+101949年1978年2013年中国电力系统发展简况装机容量（万千瓦）发电量（亿千瓦时）装机容量排名发电量排名年份装机容量装机容量排名发电量发电量排名1949年185万千瓦2143亿千瓦时251978年5712万千瓦82566亿千瓦时72013年12.5亿万千瓦14.8万亿千瓦时1一、电力系统二、发电厂三、变输配电网四、新技术与发展5、电力系统构成主体结构分三部分：电源、电力网络、负荷中心电源组成：各类发电厂、发电站功能：它将煤、水、太阳能等一次能源转换成电能电力网络组成：升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等功能：将电源发出电能升压到一定等级后输送负荷中心变电所，再降压至一定等级后，经配电线路与用户相联负荷中心组成：电能消费集中地，通常为工业、人口和城市集聚地区功能：消耗电能进行生产生活等社会活动一、电力系统二、发电厂三、变输配电网四、新技术与发展1、发电厂概述发电厂（powerplant）又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二次能源）的工厂。现在的发电厂有多种发电途径：靠燃煤或石油驱动涡轮机发电的称热电厂，靠水力发电的称水电站，还有些靠太阳能，风力和潮汐发电的小型电站，而以核燃料为能源的核电站已在世界许多国家发挥越来越大的作用。主要类型电站对比表：类型构成一次能源能量转换锅炉—汽轮机—发电机燃料的化学能化学能—热能—机械能—电能水库—水轮机—发电机水的动能和势能水能—机械能—电能核反应堆—汽轮机—发电机核裂变产生的核能核能—热能—机械能—电能核电水电火电三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统2、火力发电厂火力发电厂多指燃煤电厂，中国70%电力都由燃煤电厂提供，首先让我们一起走入燃煤火力发电的奇妙世界。2.1燃煤电厂主要设备简介：现代火电厂主要有锅炉、汽轮机、发电机三大核心设备，那在他们之间发生了怎样的能量转换呢？三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统2、火力发电厂2.2燃煤电厂能量转换过程锅炉燃煤燃烧所发出的热量把水加热，使水受热后变为饱和过热水蒸汽。热能化学能汽轮机过热蒸汽推动汽轮机，汽轮机带动发电机热能机械能发电机发电机利用电磁感应原理通过高速旋转（50转/分）产生电能机械能电能三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统2、传统发电厂2.3燃煤电厂三大系统包括输煤、制粉、锅炉与燃烧、风烟系统、灰渣系统等环节——1.燃烧系统燃煤制备流程煤从储煤场经输煤皮带送到锅炉房煤斗，进入磨煤机制成煤粉。煤粉与空气预热器热风混合后喷入锅炉炉膛燃烧。烟气流程煤在炉内燃烧后产生的热烟气经过锅炉的各部受热面传递热量后，流进除尘器及烟囱排入大气。通风流程用送风机供给煤粉燃烧时所需要的空气，用引凤机吸出煤粉燃烧后的烟气并排入大气。排灰流程炉底排出的灰渣以及除尘器下部排出的细灰用机械或水利派往储灰场。三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统2、传统发电厂2.3燃煤电厂三大系统——2.汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等构成汽水流程水在锅炉内变成过热蒸汽，在汽轮机中不断膨胀、高速流动，推动汽轮机高速旋转，最后排入凝汽器中冷凝成水，再经升压、除氧、加热后送回锅炉，形成闭合的汽水循环。补给水流程汽水循环中水有损失，必须经常补充，补给水要经过化学处理，水质合格后送入汽水系统。在汽轮机排气的凝结过程中，放出的大量的潜热需有冷却水带走。冷却水的吸取，冷却即其设施构成冷却水流程。冷却水流程三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统2、传统发电厂2.3燃煤电厂三大系统——3.电气系统包括：汽轮发电机控制系统、厂用电控制系统、直接送出线路或升压变电站控制系统。AB向外供电流程厂用电流程发电机发出的电能由变压器升压后，经高压配电装置和输电线路送往用户。发电厂内的自用电由厂用变压器降压后，经厂用配电装置现场内各种附机及照明等供电。三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统2、传统发电厂2.4上面讲解有些专业，如果把一座发电厂比做一个人，那三大系统都对应我们身体的那些部分呢？下面我们来一起分析。本体喻体本体作用喻体作用燃煤食物燃烧提供能量人是铁、饭是钢、一顿不吃饿得慌烟气流程食道输送燃煤的载体食物的必经之路锅炉炉膛胃燃煤燃烧场所食物消化转换排灰流程排泄系统处理燃烧后的残渣新陈代谢燃烧系统就好比消化系统三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统2、传统发电厂2.4上面讲解有些专业，如果把一座发电厂比做一个人，那三大系统都对应我们身体的那些部分呢？下面我们来一起分析。汽水系统就好比血液循环系统本体喻体本体作用喻体作用给水泵心脏维持工质水循环过程维持身体血液循环功能补给水流程动脉给锅炉上水提供工质给身体提供氧量凝结水流程静脉回收做完工的工质回收供完能量后的血液三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统2、传统发电厂2.4上面讲解有些专业，如果把一座发电厂比做一个人，那三大系统都对应我们身体的那些部分呢？下面我们来一起分析。电气系统就好比身体的神经系统本体喻体本体作用喻体作用发电机大脑高速旋转转化为电能高速运转思考决策厂用电流程内心思维为电厂内部提供电能思考内心的想法向外供电流程四肢行为为负荷中心提供电能通过意识完成思维活动汽机发电机流程吃饭的意识向汽机锅炉索要能量补充食物保持大脑运转三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统2、传统发电厂2.5在环境保护日益重要的今天，我们关注下燃煤电厂重要环保装置环保装置作用原理脱硝装置降低烟气中的NOx浓度NH3+NOx—催化剂—N2+H2O脱硫装置降低烟气中的SOx浓度CaCO3+H2O+SOx—石膏+CO2电除尘装置降低烟气中烟尘浓度利用电除尘中的高频电源吸附烟气中的灰尘脱硝装置脱硫装置电除尘装置三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统2、传统发电厂2.5在环境保护日益重要的今天，我们关注下燃煤电厂重要环保装置经过电厂的脱硫、脱硝、除尘等环保设备的处理，燃料燃烧后产生的废气不再是黑烟滚滚，已经满足“零排放”的环保指标要求。三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统3、水力发电厂水力是一种宝贵的自然资源，是取之不尽用之不竭的可再生能源，而且是洁净的能源。利用水能的最普遍的形式是建设水电站，利用水流的流量和落差发电，或称为水力发电。世界各国都竟相优先开发水力发电，作为电力工业的重要组成部分。水力发电厂主要构成：水电站由水工建筑物、厂房、水轮发电机组以及变电站和送电设备组成水工建筑物厂房发电机组三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统3、水力发电厂我国幅员辽阔，河川纵横，是世界上水力资源最丰富的国家之一，水力资源的蕴藏量达6．8亿kW，约占全世界的1／6，居世界第一位，中国最大的水电站——三峡电站创下了许多世界之最。三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统4、核能发电厂核能指原子核能，又称原子能，是原子结构发生变化时放出的能量。目前，从实用来讲，核能指的是一些重金属元素铀、钚的原子核发生分裂反应（又称裂变）时所放出的巨大能量。核裂变反应原子弹核反应堆三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统4、核能发电厂核能发电就是利用受控核裂变反应所释放的热能，将水加热为蒸汽，用蒸汽冲动汽轮机，带动发电机发电。1954年原苏联建成世界上第一座核电站，核电发展比较领先的地区是那些缺乏煤、石油和天然气以及水力资源的地区，如法国、比利时、韩国、日本等。我国自行设计制造的第一座核电站——秦山核电站和引进设备的大亚湾核电站已分别于1993年和1994年投入运行，结束了我国无核电的历史。三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统4、核能发电厂在我们享受核能给我们带来电力技术进步的同时，不要忘记我们周边国家曾发生过的核电事故——切尔诺贝利、福岛，相比于火力水力等电站形式，核电必须100%安全可靠，否则后果很严重。三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统5、下面我们分析下火电、水电、核电的优缺点布局灵活，装机容量的大小可按需要决定一次投资较小，建设周期较短耗煤量大，发电成本高动力设备繁多，控制操作复杂，运行费用高启动时间长(几小时到十几小时)，启停费用高担负调峰、调频时，煤耗增加、事故增多对空气和环境的污染大优点缺点火电三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统5、下面我们分析下火电、水电、核电的优缺点发电成本低对环境没有污染一次投资大建设周期长受水文气象影响淹没土地、移民搬迁等优点缺点水电运行灵活方便可防洪、灌溉、航运等三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统5、下面我们分析下火电、水电、核电的优缺点可节省煤、石油和天然气消耗及运输费用无需空气助燃，可建在地下、水下、山上核电厂投资成本高，电力公司财务风险大核电厂会产生放射性核废料，对生态造成伤害兴建核电厂容易引发政治歧见纷争优点缺点核电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统6、新能源和可再生能源发电新能源和可再生能源发电主要有：风力发电、地热发电、太阳能发电、海洋能发电风力发电地热发电太阳能发电海洋能发电三、变输配电网四、新技术与发展二、发电厂一、电力系统6、新能源和可再生能源发电新能源和可再生能源发电主要有：风力发电、地热发电、太阳能发电、海洋能发电风力发电地热发电太阳能发电海洋能发电风力发电定义——将空气流动的动能转变为电能的生产方式世界风电装机容量的73％在欧洲，其中德国、西班牙和丹麦三个国家风电机组的装机容量约占欧洲总量的84％。我国风能资源丰富，可开发利用风能2.5亿kW。内蒙、宁夏、甘肃、新疆等西北部省区，都是我国风力资源富集的地区我国最大的风电厂—贺兰山风力发电场