电气工程概论第三章电力系统及其自动化技术-课件

3.4 电力网电力网 1.电网的构成和功能电网的构成和功能pp电力网络由不同电压等级的电力线路、变压器和电力网络由不同电压等级的电力线路、变压器和电力网络由不同电压等级的电力线路、变压器和电力网络由不同电压等级的电力线路、变压器和相应的配电装置构成。相应的配电装置构成。相应的配电装置构成。相应的配电装置构成。pp电力网络的功能是输送和分配电能并进行电压变电力网络的功能是输送和分配电能并进行电压变电力网络的功能是输送和分配电能并进行电压变电力网络的功能是输送和分配电能并进行电压变换。换。换。换。pp电力网可分为输电网和配电网，大型电力网的结电力网可分为输电网和配电网，大型电力网的结电力网可分为输电网和配电网，大型电力网的结电力网可分为输电网和配电网，大型电力网的结构通常以电压等级进行分层；构通常以电压等级进行分层；构通常以电压等级进行分层；构通常以电压等级进行分层；pp输电网将发电厂的电能通过高压输电线送到负荷输电网将发电厂的电能通过高压输电线送到负荷输电网将发电厂的电能通过高压输电线送到负荷输电网将发电厂的电能通过高压输电线送到负荷中心，其额定电压通常为中心，其额定电压通常为中心，其额定电压通常为中心，其额定电压通常为220220220220750kV750kV750kV750kV，它是电力系，它是电力系，它是电力系，它是电力系统的主干网；统的主干网；统的主干网；统的主干网；1电气工程概论电气工程概论l l配电网将电能通过配电线路送到电能用户，可配电网将电能通过配电线路送到电能用户，可以分为高压、中压、和低压配电网；以分为高压、中压、和低压配电网；l l高压配电网的电压一般为高压配电网的电压一般为35110kV或更高；或更高；l l中压配电网的电压一般为中压配电网的电压一般为135kV；l l低压配电网的电压一般为低压配电网的电压一般为380/220V。2电气工程概论电气工程概论2.电力线路电力线路p电力线路分为架空线路和电缆线路电力线路分为架空线路和电缆线路p架空线路主要由导线、避雷线（又架空线路主要由导线、避雷线（又称架空地线）、杆塔、绝缘子串合金称架空地线）、杆塔、绝缘子串合金具等部分组成。具等部分组成。p导线用来传导电流，输送电能。导线用来传导电流，输送电能。p避雷线用来将雷电流引入大地，保避雷线用来将雷电流引入大地，保护线路免遭直击雷的破坏。护线路免遭直击雷的破坏。p杆塔用来支撑导线和避雷线。杆塔用来支撑导线和避雷线。p绝缘子用来使导线与导线、导线与绝缘子用来使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态。杆塔之间保持绝缘状态。p金具用来固定、悬挂、连接和保护金具用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各主要元件的金属器件的总架空线路各主要元件的金属器件的总称称。3电气工程概论电气工程概论pp电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹，敷设于地电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹，敷设于地电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹，敷设于地电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹，敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线路。下、水中、沟槽等处的电力线路。下、水中、沟槽等处的电力线路。下、水中、沟槽等处的电力线路。pp特点：特点：特点：特点：造价高，故障定位和检修困难；造价高，故障定位和检修困难；造价高，故障定位和检修困难；造价高，故障定位和检修困难；占地面积少，供电可靠；占地面积少，供电可靠；占地面积少，供电可靠；占地面积少，供电可靠；不影响城市环境。不影响城市环境。不影响城市环境。不影响城市环境。4电气工程概论电气工程概论海底电力电缆终端站海底电力电缆终端站5电气工程概论电气工程概论3.变电站的功能和构成变电站的功能和构成pp变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压的电网联系起来。的电网联系起来。的电网联系起来。的电网联系起来。pp主要设备：主要设备：主要设备：主要设备：变换电压的变压器；变换电压的变压器；变换电压的变压器；变换电压的变压器；开闭电路的开关设备；开闭电路的开关设备；开闭电路的开关设备；开闭电路的开关设备；汇集和分配电能的母线；汇集和分配电能的母线；汇集和分配电能的母线；汇集和分配电能的母线；计量和控制用的互感器、仪表、继电保护装置；计量和控制用的互感器、仪表、继电保护装置；计量和控制用的互感器、仪表、继电保护装置；计量和控制用的互感器、仪表、继电保护装置；防御过电压的防雷装置，如：避雷器、避雷针等；防御过电压的防雷装置，如：避雷器、避雷针等；防御过电压的防雷装置，如：避雷器、避雷针等；防御过电压的防雷装置，如：避雷器、避雷针等；通信装置；通信装置；通信装置；通信装置；无功补偿装置。无功补偿装置。无功补偿装置。无功补偿装置。6电气工程概论电气工程概论 变电站变电站 7电气工程概论电气工程概论8电气工程概论电气工程概论 变压器变压器 9电气工程概论电气工程概论4.配电系统的功能和构成配电系统的功能和构成pp配电系统是电力系统的一部分，由电压等级为配电系统是电力系统的一部分，由电压等级为配电系统是电力系统的一部分，由电压等级为配电系统是电力系统的一部分，由电压等级为110kV110kV110kV110kV及以下的线路和设备构成，电力系统通过配及以下的线路和设备构成，电力系统通过配及以下的线路和设备构成，电力系统通过配及以下的线路和设备构成，电力系统通过配电网络直接向用户供电，主要由配电变电站、配电电网络直接向用户供电，主要由配电变电站、配电电网络直接向用户供电，主要由配电变电站、配电电网络直接向用户供电，主要由配电变电站、配电线路等构成。线路等构成。线路等构成。线路等构成。pp主要包括：主要包括：主要包括：主要包括：1kV1kV1kV1kV以下低压配电；以下低压配电；以下低压配电；以下低压配电；1 1 1 135kV35kV35kV35kV中压配电；中压配电；中压配电；中压配电；35353535110kV110kV110kV110kV高压配电。高压配电。高压配电。高压配电。10电气工程概论电气工程概论5.电网调度和运行电网调度和运行pp电能特点：电能特点：电能特点：电能特点：电能目前不能大量存储；电能目前不能大量存储；电能目前不能大量存储；电能目前不能大量存储；暂态过程非常迅速，以暂态过程非常迅速，以暂态过程非常迅速，以暂态过程非常迅速，以10101010-3-3-3-310101010-6-6-6-6s s s s计计计计；意外供电中断，给国民经济造成重大损失；意外供电中断，给国民经济造成重大损失；意外供电中断，给国民经济造成重大损失；意外供电中断，给国民经济造成重大损失；电能质量要求十分严格。电能质量要求十分严格。电能质量要求十分严格。电能质量要求十分严格。pp电力系统调度管理是指对电力系统全局安全经济运行和事故电力系统调度管理是指对电力系统全局安全经济运行和事故电力系统调度管理是指对电力系统全局安全经济运行和事故电力系统调度管理是指对电力系统全局安全经济运行和事故处理的问题进行计划、指挥、控制、协调等工作的总称。处理的问题进行计划、指挥、控制、协调等工作的总称。处理的问题进行计划、指挥、控制、协调等工作的总称。处理的问题进行计划、指挥、控制、协调等工作的总称。pp调度管理的任务调度管理的任务调度管理的任务调度管理的任务保证电网经济、安全可靠运行，提供合格的电能质量。保证电网经济、安全可靠运行，提供合格的电能质量。保证电网经济、安全可靠运行，提供合格的电能质量。保证电网经济、安全可靠运行，提供合格的电能质量。pp调度管理的内容调度管理的内容调度管理的内容调度管理的内容pp电力系统分层调度管理：国调、网调、省调、地调、县调。电力系统分层调度管理：国调、网调、省调、地调、县调。电力系统分层调度管理：国调、网调、省调、地调、县调。电力系统分层调度管理：国调、网调、省调、地调、县调。11电气工程概论电气工程概论某电力系统地区调度室某电力系统地区调度室 12电气工程概论电气工程概论6.电网的安全稳定控制电网的安全稳定控制pp电力系统安全控制的主要内容包括对电力系统进行安全监视电力系统安全控制的主要内容包括对电力系统进行安全监视电力系统安全控制的主要内容包括对电力系统进行安全监视电力系统安全控制的主要内容包括对电力系统进行安全监视和安全分析，提出安全控制对策并予以实施。和安全分析，提出安全控制对策并予以实施。和安全分析，提出安全控制对策并予以实施。和安全分析，提出安全控制对策并予以实施。pp安全监视：利用数据采集和传输系统获得电力系统实时信息，安全监视：利用数据采集和传输系统获得电力系统实时信息，安全监视：利用数据采集和传输系统获得电力系统实时信息，安全监视：利用数据采集和传输系统获得电力系统实时信息，供运行人员及时处理。供运行人员及时处理。供运行人员及时处理。供运行人员及时处理。pp安全分析：在安全分析的基础上，对预想事故的影响进行估安全分析：在安全分析的基础上，对预想事故的影响进行估安全分析：在安全分析的基础上，对预想事故的影响进行估安全分析：在安全分析的基础上，对预想事故的影响进行估算。分为静态安全分析和动态安全分析。算。分为静态安全分析和动态安全分析。算。分为静态安全分析和动态安全分析。算。分为静态安全分析和动态安全分析。pp安全控制：在电力系统各种运行状态下，为保证系统安全所安全控制：在电力系统各种运行状态下，为保证系统安全所安全控制：在电力系统各种运行状态下，为保证系统安全所安全控制：在电力系统各种运行状态下，为保证系统安全所进行的各种调节、校正和控制。包括：预防性安全控制、紧急进行的各种调节、校正和控制。包括：预防性安全控制、紧急进行的各种调节、校正和控制。包括：预防性安全控制、紧急进行的各种调节、校正和控制。包括：预防性安全控制、紧急状态下的安全控制和事故后的恢复控制。状态下的安全控制和事故后的恢复控制。状态下的安全控制和事故后的恢复控制。状态下的安全控制和事故后的恢复控制。13电气工程概论电气工程概论pp电力系统故障主要包括单相接地短路、两相接地短路、两相电力系统故障主要包括单相接地短路、两相接地短路、两相电力系统故障主要包括单相接地短路、两相接地短路、两相电力系统故障主要包括单相接地短路、两相接地短路、两相短路、三相短路、断线等；短路、三相短路、断线等；短路、三相短路、断线等；短路、三相短路、断线等；故障可能引起的后果：故障可能引起的后果：故障可能引起的后果：故障可能引起的后果：短路故障点强大的短路电流及燃起的电弧，可能损毁设短路故障点强大的短路电流及燃起的电弧，可能损毁设短路故障点强大的短路电流及燃起的电弧，可能损毁设短路故障点强大的短路电流及燃起的电弧，可能损毁设备；备；备；备；部分区域电能质量下降；部分区域电能质量下降；部分区域电能质量下降；部分区域电能质量下降；短路电流的热效应和电动力效应会损坏设备或缩短设备短路电流的热效应和电动力效应会损坏设备或缩短设备短路电流的热效应和电动力效应会损坏设备或缩短设备短路电流的热效应和电动力效应会损坏设备或缩短设备寿命；寿命；寿命；寿命；电力系统稳定性遭到破坏，产生振荡，甚至引起系统瓦电力系统稳定性遭到破坏，产生振荡，甚至引起系统瓦电力系统稳定性遭到破坏，产生振荡，甚至引起系统瓦电力系统稳定性遭到破坏，产生振荡，甚至引起系统瓦解。解。解。解。14电气工程概论电气工程概论pp电力系统非正常运行状态主要包括过负荷、过电压、非全相电力系统非正常运行状态主要包括过负荷、过电压、非全相电力系统非正常运行状态主要包括过负荷、过电压、非全相电力系统非正常运行状态主要包括过负荷、过电压、非全相运行、振荡（非同步运行）、次同步谐振、同步发电机短时运行、振荡（非同步运行）、次同步谐振、同步发电机短时运行、振荡（非同步运行）、次同步谐振、同步发电机短时运行、振荡（非同步运行）、次同步谐振、同步发电机短时失磁异步运行等。失磁异步运行等。失磁异步运行等。失磁异步运行等。pp故障和非正常运行都能引起系统事故（如电压崩溃事故、频故障和非正常运行都能引起系统事故（如电压崩溃事故、频故障和非正常运行都能引起系统事故（如电压崩溃事故、频故障和非正常运行都能引起系统事故（如电压崩溃事故、频率崩溃事故）。率崩溃事故）。率崩溃事故）。率崩溃事故）。pp事故是指系统的全部或部分的正常运行遭受破坏，造成对用事故是指系统的全部或部分的正常运行遭受破坏，造成对用事故是指系统的全部或部分的正常运行遭受破坏，造成对用事故是指系统的全部或部分的正常运行遭受破坏，造成对用户停止供电、少送电或电能质量下降，甚至造成人身伤亡、户停止供电、少送电或电能质量下降，甚至造成人身伤亡、户停止供电、少送电或电能质量下降，甚至造成人身伤亡、户停止供电、少送电或电能质量下降，甚至造成人身伤亡、设备损坏等。设备损坏等。设备损坏等。设备损坏等。pp继电保护装置就是能迅速反应电力系统中电气元件发生的各继电保护装置就是能迅速反应电力系统中电气元件发生的各继电保护装置就是能迅速反应电力系统中电气元件发生的各继电保护装置就是能迅速反应电力系统中电气元件发生的各种故障及不正常运行状态，并有选择性地动作于跳闸或发出种故障及不正常运行状态，并有选择性地动作于跳闸或发出种故障及不正常运行状态，并有选择性地动作于跳闸或发出种故障及不正常运行状态，并有选择性地动作于跳闸或发出信号的一种自动装置。信号的一种自动装置。信号的一种自动装置。信号的一种自动装置。pp此外，自动重合闸、备用电源自动投入装置、按频率自动减此外，自动重合闸、备用电源自动投入装置、按频率自动减此外，自动重合闸、备用电源自动投入装置、按频率自动减此外，自动重合闸、备用电源自动投入装置、按频率自动减负载、自动发电控制装置、自动励磁调节装置、电力系统安负载、自动发电控制装置、自动励磁调节装置、电力系统安负载、自动发电控制装置、自动励磁调节装置、电力系统安负载、自动发电控制装置、自动励磁调节装置、电力系统安全稳定装置等自动装置都是保证电力系统安全稳定运行的重全稳定装置等自动装置都是保证电力系统安全稳定运行的重全稳定装置等自动装置都是保证电力系统安全稳定运行的重全稳定装置等自动装置都是保证电力系统安全稳定运行的重要自动化设备。要自动化设备。要自动化设备。要自动化设备。15电气工程概论电气工程概论 3.5 电力应用电力应用 1.照明照明pp照明大致分为三种：照明大致分为三种：由电能转化成热能，然后再转化成光能的由电能转化成热能，然后再转化成光能的光源，如白炽灯等。光源，如白炽灯等。是利用放电而转化成光能的光源，如荧光是利用放电而转化成光能的光源，如荧光灯、高压汞灯、霓虹灯等。灯、高压汞灯、霓虹灯等。半导体发光灯半导体发光灯LED。16电气工程概论电气工程概论(d)(a)(b)(e)(c)铝蒸镀面钨灯丝灯丝支架石英玻璃Ar气体+卤素化合物钼箔红外反射膜石英玻璃可见光红外线钨灯丝（a）（b）（c）（d）（e）荧光粉水银原子电子氩原子可见光镇流器启辉器17电气工程概论电气工程概论18电气工程概论电气工程概论19电气工程概论电气工程概论2.电加热电加热pp电加热是以电能为能源加热物料，并通过电炉、电焊机等电加热是以电能为能源加热物料，并通过电炉、电焊机等电加热是以电能为能源加热物料，并通过电炉、电焊机等电加热是以电能为能源加热物料，并通过电炉、电焊机等来实现加热的一种方法。来实现加热的一种方法。来实现加热的一种方法。来实现加热的一种方法。pp电加热大致分为两种：电加热大致分为两种：电加热大致分为两种：电加热大致分为两种：一是电能在电炉、电热器具上转变成热能后加热物料，一是电能在电炉、电热器具上转变成热能后加热物料，一是电能在电炉、电热器具上转变成热能后加热物料，一是电能在电炉、电热器具上转变成热能后加热物料，如电炉、电弧炉、感应炉、微波炉、光波炉等。如电炉、电弧炉、感应炉、微波炉、光波炉等。如电炉、电弧炉、感应炉、微波炉、光波炉等。如电炉、电弧炉、感应炉、微波炉、光波炉等。另一种是利用电能驱动热泵，把热能从温度较高的物另一种是利用电能驱动热泵，把热能从温度较高的物另一种是利用电能驱动热泵，把热能从温度较高的物另一种是利用电能驱动热泵，把热能从温度较高的物体输送给温度较低的物体体输送给温度较低的物体体输送给温度较低的物体体输送给温度较低的物体,如热泵等。如热泵等。如热泵等。如热泵等。pp应用应用应用应用:工业领域：冶炼、热处理、焊接等工业领域：冶炼、热处理、焊接等工业领域：冶炼、热处理、焊接等工业领域：冶炼、热处理、焊接等农业领域：温室培育等农业领域：温室培育等农业领域：温室培育等农业领域：温室培育等家庭生活：烹饪、取暖等家庭生活：烹饪、取暖等家庭生活：烹饪、取暖等家庭生活：烹饪、取暖等20电气工程概论电气工程概论3.电力拖动电力拖动pp电力拖动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种电力拖动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种电力拖动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种电力拖动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种拖动方式，又称电气传动或电力传动。拖动方式，又称电气传动或电力传动。拖动方式，又称电气传动或电力传动。拖动方式，又称电气传动或电力传动。电动机功率开关控制器件电源传递机构工作机械机械连接电连接pp电力拖动的应用领域极其宽广，从一般的家用电器到工业电力拖动的应用领域极其宽广，从一般的家用电器到工业电力拖动的应用领域极其宽广，从一般的家用电器到工业电力拖动的应用领域极其宽广，从一般的家用电器到工业机床设备、电动交通工具等，在国防、国民经济和人民生机床设备、电动交通工具等，在国防、国民经济和人民生机床设备、电动交通工具等，在国防、国民经济和人民生机床设备、电动交通工具等，在国防、国民经济和人民生活的方方面面都有应用，是电能最主要的应用方式之一活的方方面面都有应用，是电能最主要的应用方式之一活的方方面面都有应用，是电能最主要的应用方式之一活的方方面面都有应用，是电能最主要的应用方式之一。21电气工程概论电气工程概论3.电力拖动电力拖动pp电力牵引就是其中一个较大的应用领域。如：电气化铁路、电力牵引就是其中一个较大的应用领域。如：电气化铁路、电力牵引就是其中一个较大的应用领域。如：电气化铁路、电力牵引就是其中一个较大的应用领域。如：电气化铁路、地下铁道及其他电力牵引城市轨道交通、矿山电力机车、地下铁道及其他电力牵引城市轨道交通、矿山电力机车、地下铁道及其他电力牵引城市轨道交通、矿山电力机车、地下铁道及其他电力牵引城市轨道交通、矿山电力机车、城市公共电车。城市公共电车。城市公共电车。城市公共电车。22电气工程概论电气工程概论3.6 电力市场简介电力市场简介 1.电力市场的概念电力市场的概念p电力市场是采用经济、法律等手段，本着公平竞争、自愿互电力市场是采用经济、法律等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系统中发电、输电、供电、用电等各组成利的原则，对电力系统中发电、输电、供电、用电等各组成员协调运行的管理机制和执行系统的总和。员协调运行的管理机制和执行系统的总和。p电力市场的基本特征：开放性、竞争性、计划性和协调性。电力市场的基本特征：开放性、竞争性、计划性和协调性。p电力市场首先是一种管理机制，同时还是体现这种管理机制电力市场首先是一种管理机制，同时还是体现这种管理机制的执行系统。包括贸易场所、计量系统、计算机系统、通信的执行系统。包括贸易场所、计量系统、计算机系统、通信系统等。系统等。p电价是电力市场的杠杆和核心内容。电价是电力市场的杠杆和核心内容。p转运业务是电力市场重要的贸易形式。转运业务是电力市场重要的贸易形式。23电气工程概论电气工程概论2.电力市场的兴起电力市场的兴起我国电力体制改革的三个阶段：我国电力体制改革的三个阶段：我国电力体制改革的三个阶段：我国电力体制改革的三个阶段：pp第一阶段：第一阶段：第一阶段：第一阶段：1985198519851985年实施集资办电政策年实施集资办电政策年实施集资办电政策年实施集资办电政策20202020世纪世纪世纪世纪90909090年代初期，年代初期，年代初期，年代初期，解决缺电问题。解决缺电问题。解决缺电问题。解决缺电问题。pp第二阶段：第二阶段：第二阶段：第二阶段：20202020世纪世纪世纪世纪90909090年代初期年代初期年代初期年代初期1998199819981998年撤销电力工业部前，年撤销电力工业部前，年撤销电力工业部前，年撤销电力工业部前，提出逐渐实施电力体制改革，方案为：提出逐渐实施电力体制改革，方案为：提出逐渐实施电力体制改革，方案为：提出逐渐实施电力体制改革，方案为：政企分开、厂网分开、输供分离、实施公司化改组；政企分开、厂网分开、输供分离、实施公司化改组；政企分开、厂网分开、输供分离、实施公司化改组；政企分开、厂网分开、输供分离、实施公司化改组；统一开放、竞价上网、建立电力交易市场；统一开放、竞价上网、建立电力交易市场；统一开放、竞价上网、建立电力交易市场；统一开放、竞价上网、建立电力交易市场；依法管理、竞争有序，建立健全电力市场法规体系和监管依法管理、竞争有序，建立健全电力市场法规体系和监管依法管理、竞争有序，建立健全电力市场法规体系和监管依法管理、竞争有序，建立健全电力市场法规体系和监管体系。体系。体系。体系。pp第三阶段：第三阶段：第三阶段：第三阶段：1998199819981998年撤销电力工业部年撤销电力工业部年撤销电力工业部年撤销电力工业部目前，实行目前，实行目前，实行目前，实行“厂网分开、厂网分开、厂网分开、厂网分开、竞价上网竞价上网竞价上网竞价上网”试点。试点。试点。试点。24电气工程概论电气工程概论3.电力市场的基本原则电力市场的基本原则pp基本目标是：打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，基本目标是：打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，基本目标是：打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，基本目标是：打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。康发展的电力市场体系。康发展的电力市场体系。康发展的电力市场体系。pp电力市场最基本的原则是公平。电力市场最基本的原则是公平。电力市场最基本的原则是公平。电力市场最基本的原则是公平。pp为保证电力市场公平竞争的原则，必须做到：为保证电力市场公平竞争的原则，必须做到：为保证电力市场公平竞争的原则，必须做到：为保证电力市场公平竞争的原则，必须做到：电力市场要有公开性（包括成本、定价、计量、计划等）电力市场要有公开性（包括成本、定价、计量、计划等）电力市场要有公开性（包括成本、定价、计量、计划等）电力市场要有公开性（包括成本、定价、计量、计划等），以便监督；，以便监督；，以便监督；，以便监督；扩大自由选择权力，保证电网的开放；扩大自由选择权力，保证电网的开放；扩大自由选择权力，保证电网的开放；扩大自由选择权力，保证电网的开放；必须建立有关法律法规、标准、规约，使竞争规范化。必须建立有关法律法规、标准、规约，使竞争规范化。必须建立有关法律法规、标准、规约，使竞争规范化。必须建立有关法律法规、标准、规约，使竞争规范化。25电气工程概论电气工程概论4.电价和电力市场运行模式电价和电力市场运行模式pp制定电价的基本原则为：成本为主，合理利润，公平负担，制定电价的基本原则为：成本为主，合理利润，公平负担，制定电价的基本原则为：成本为主，合理利润，公平负担，制定电价的基本原则为：成本为主，合理利润，公平负担，促进用户合理用电。促进用户合理用电。促进用户合理用电。促进用户合理用电。pp我国电力市场两种可能的运行模式：我国电力市场两种可能的运行模式：我国电力市场两种可能的运行模式：我国电力市场两种可能的运行模式：统一市场统一市场统一市场统一市场：以个发电厂、供电公司为单位统一在网级电力市：以个发电厂、供电公司为单位统一在网级电力市：以个发电厂、供电公司为单位统一在网级电力市：以个发电厂、供电公司为单位统一在网级电力市场中竞争，为了适应现状，各省设结算中心和调度中心；场中竞争，为了适应现状，各省设结算中心和调度中心；场中竞争，为了适应现状，各省设结算中心和调度中心；场中竞争，为了适应现状，各省设结算中心和调度中心；联合市场联合市场联合市场联合市场：以省为单位参加竞争（分层模式），保留现有的：以省为单位参加竞争（分层模式），保留现有的：以省为单位参加竞争（分层模式），保留现有的：以省为单位参加竞争（分层模式），保留现有的省级电力市场的所有职能（交易中心、调度中心、报价系统）省级电力市场的所有职能（交易中心、调度中心、报价系统）省级电力市场的所有职能（交易中心、调度中心、报价系统）省级电力市场的所有职能（交易中心、调度中心、报价系统），省级电力市场的交易仍然由省网交易中心控制；网级电力，省级电力市场的交易仍然由省网交易中心控制；网级电力，省级电力市场的交易仍然由省网交易中心控制；网级电力，省级电力市场的交易仍然由省网交易中心控制；网级电力市场进行网控发电公司市场进行网控发电公司市场进行网控发电公司市场进行网控发电公司/发电厂、网控负荷和各省网之间的市发电厂、网控负荷和各省网之间的市发电厂、网控负荷和各省网之间的市发电厂、网控负荷和各省网之间的市场竞争。场竞争。场竞争。场竞争。26电气工程概论电气工程概论5.电力市场下的电力系统电力市场下的电力系统pp电力市场给电力系统的科学研究、发展建设和运营管理等方电力市场给电力系统的科学研究、发展建设和运营管理等方电力市场给电力系统的科学研究、发展建设和运营管理等方电力市场给电力系统的科学研究、发展建设和运营管理等方方面面带来机遇和挑战。方面面带来机遇和挑战。方面面带来机遇和挑战。方面面带来机遇和挑战。pp主要技术问题：主要技术问题：主要技术问题：主要技术问题：如何灵活控制潮流？如何灵活控制潮流？如何灵活控制潮流？如何灵活控制潮流？最优输送？最优输送？最优输送？最优输送？电网的安全、稳定运行？电网的安全、稳定运行？电网的安全、稳定运行？电网的安全、稳定运行？如何实现统一调度？如何实现统一调度？如何实现统一调度？如何实现统一调度？27电气工程概论电气工程概论3.7 电力新技术和发展趋势电力新技术和发展趋势 p我我国国发发展展能能源源的的指指导导方方针针是是：大大力力（优优先先）发发展展水水电电，继继续续发发展展火火电电，适适当当发发展展核核电电，积积极极发发展展新新能能源源发发电电，同同步步发发展展电电网网，促促进进全全国国联联网。网。p电电力力技技术术属属于于传传统统技技术术的的范范畴畴，技技术术创创新新和和出出现现重重大大突突破破的的机机会会要要比比信信息息科科学学、生生命命科科学学、材材料料科科学学等等新新兴兴学学科科少少得得多多。但但是是，应应该该看看到到，电电力力技技术术与与其其他他学学科科的的相相互互交交叉叉和和渗渗透透的的趋趋势势越越来来越越明明显显。电电力力研研究究的的一一些些前前沿沿课课题题反反映映了了这种趋势。这种趋势。28电气工程概论电气工程概论1.1.高压交流输电技术高压交流输电技术三相高压交流输电技术三相高压交流输电技术 常规的三相交流输电在远距离输电工程中占主导地常规的三相交流输电在远距离输电工程中占主导地位，在未来相当长的时间内仍然是输电和联网的主要位，在未来相当长的时间内仍然是输电和联网的主要方式；方式；前苏联建成了前苏联建成了900km900km的的1150kV1150kV特高压输电线路并经过特高压输电线路并经过了试运行，后因无电可送等原因而降压为了试运行，后因无电可送等原因而降压为500kV500kV运行；运行；未来交流输电发展的重点将是采用新技术充分利用未来交流输电发展的重点将是采用新技术充分利用线路走廊输送更多的电力。线路走廊输送更多的电力。29电气工程概论电气工程概论多相交流输电多相交流输电 多相交流输电以多相（相数大于多相交流输电以多相（相数大于3 3）交流电形式实现）交流电形式实现电能输送；电能输送；特点：相同的线路走廊和占地面积，多相输电可提特点：相同的线路走廊和占地面积，多相输电可提高由线路发热条件决定的负荷容量，可设计得更高由线路发热条件决定的负荷容量，可设计得更“紧紧凑凑”适合线路路径受限制的地区，可以接入三相交流适合线路路径受限制的地区，可以接入三相交流输电系统，不需经过多相交流变电所；输电系统，不需经过多相交流变电所；多相交流输电已经入工业性试验和试运行阶段。多相交流输电已经入工业性试验和试运行阶段。30电气工程概论电气工程概论灵活交流输电灵活交流输电灵活交流输电（灵活交流输电（FACTSFACTS）是基于电力电子技术与现）是基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位实代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位实施灵活快速调节的输电技术；施灵活快速调节的输电技术；出现背景：出现背景：发展互联电网的需要；发展互联电网的需要；发展电力市场的需要；发展电力市场的需要；电力电子器件的快速发展使灵活交流输电的设想成为电力电子器件的快速发展使灵活交流输电的设想成为现实。现实。灵活交流输电技术的核心就是利用电力电子器件可灵活交流输电技术的核心就是利用电力电子器件可以按照控制系统的要求，应用现代换流技术和控制以按照控制系统的要求，应用现代换流技术和控制技术，实现电压技术，实现电压、阻抗或相位大幅度灵活控制。阻抗或相位大幅度灵活控制。31电气工程概论电气工程概论2.2.高压直流输电技术高压直流输电技术p端对端直流输电端对端直流输电该技术是一项成熟的远该技术是一项成熟的远距离输电技术，预计端距离输电技术，预计端对端直流输电在未来仍对端直流输电在未来仍是远距离输电和联网的是远距离输电和联网的重要方式。重要方式。p多端直流输电技术多端直流输电技术 为了解决直流输电多电为了解决直流输电多电源供电、多落点受电问源供电、多落点受电问题，研究出多端直流输题，研究出多端直流输电技术。电技术。32电气工程概论电气工程概论新一代直流输电技术新一代直流输电技术未来直流输电技术的发展趋势是在应用可关断器件未来直流输电技术的发展趋势是在应用可关断器件组成的换流器进一步改善输电性能的同时，大幅度组成的换流器进一步改善输电性能的同时，大幅度简化设备，减少换流站的占地，降低造价，以便在简化设备，减少换流站的占地，降低造价，以便在技术经济上比其它输电方式更具竞争力；技术经济上比其它输电方式更具竞争力；典型例子是：典型例子是：所谓轻型直流输电（所谓轻型直流输电（HVDC LightHVDC Light），它采用），它采用IGBTIGBT等等可关断的器件组成换流器；可关断的器件组成换流器；使用户外换流阀以节省阀厅的建设费用；使用户外换流阀以节省阀厅的建设费用；应用连续调节交流滤波器、有源滤波器等技术大幅应用连续调节交流滤波器、有源滤波器等技术大幅度减少户外场的占地。度减少户外场的占地。33电气工程概论电气工程概论3.3.新型输电线路新型输电线路 p紧凑型线路紧凑型线路紧凑型线路是指增加分裂导线数、缩短相间距离、合紧凑型线路是指增加分裂导线数、缩短相间距离、合理排列相导线等措施以降低线路波阻抗，从而提高线理排列相导线等措施以降低线路波阻抗，从而提高线路输送能力的输电线路。研究的主要目的是提高线路路输送能力的输电线路。研究的主要目的是提高线路的输送能力，节省线路走廊；的输送能力，节省线路走廊；从从2020世纪世纪6060年代起，美国、前苏联、法国、巴西等国年代起，美国、前苏联、法国、巴西等国建成了各种电压等级的紧凑型线路，我国也建成了一建成了各种电压等级的紧凑型线路，我国也建成了一条条500kV500kV的紧凑型线路，正在试运行中。的紧凑型线路，正在试运行中。34电气工程概论电气工程概论p气体绝缘线路气体绝缘线路气体绝缘输电线路（气体绝缘输电线路（GILGIL）是以六氟化硫气体绝）是以六氟化硫气体绝缘的、带有与导体同轴的接地金属外壳的输电线缘的、带有与导体同轴的接地金属外壳的输电线路，与电缆相比，其优点是绝缘击穿后可恢复、路，与电缆相比，其优点是绝缘击穿后可恢复、承载电流大；承载电流大；气体绝缘输电线路已在美国、德国的水力发电厂气体绝缘输电线路已在美国、德国的水力发电厂的出线等场合得到了应用。的出线等场合得到了应用。未来由于输电线路走廊的获得越来越困难，气体未来由于输电线路走廊的获得越来越困难，气体绝缘输电线路的研究和开发受到重视绝缘输电线路的研究和开发受到重视。35电气工程概论电气工程概论p超导输电线路超导输电线路超导输电线路是一种低损耗的输电超导输电线路是一种低损耗的输电方式；方式；日本正在开发日本正在开发6kV6kV、1000MVA1000MVA的超导的超导电缆；电缆；美国也制造出美国也制造出12.4kV12.4kV、1250A1250A的三相的三相超导电缆系统；超导电缆系统；我国也有超导输电线路在南方电网我国也有超导输电线路在南方电网试运行；试运行；超导电缆的价格很高，冷冻系统的超导电缆的价格很高，冷冻系统的可靠性有待检验，用于长距离输电可靠性有待检验，用于长距离输电工程的前景还不明朗。工程的前景还不明朗。36电气工程概论电气工程概论4.4.洁净煤发电技术洁净煤发电技术 当今我国的火力发电机组效率低，污染物排放量大，与当今我国的火力发电机组效率低，污染物排放量大，与先进国家相比有较大差距，所以要大力推广洁净煤发电先进国家相比有较大差距，所以要大力推广洁净煤发电技术，建设大型循环流化床锅炉，增压硫化燃气技术，建设大型循环流化床锅炉，增压硫化燃气-蒸汽蒸汽联合循环和整体煤气化燃气联合循环和整体煤气化燃气-蒸汽联合循环示范工程，蒸汽联合循环示范工程，采用高效脱硫脱硝装置，以使之达到世界先进水平。采用高效脱硫脱硝装置，以使之达到世界先进水平。火电厂生产流程主要包括四大系统：燃烧系统、汽水系火电厂生产流程主要包括四大系统：燃烧系统、汽水系统、电气系统和控制系统。后面的两个系统和本专业关统、电气系统和控制系统。后面的两个系统和本专业关系密切。系密切。37电气工程概论电气工程概论5.5.分布式发电技术分布式发电技术当今的分布式电源主要是当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内指用液体或气体燃料的内燃机燃机(IC-(IC-internal-internal-combustion enginecombustion engine)、微、微型燃气轮机（型燃气轮机（Micro-Micro-turbinesturbines）和各种工程用）和各种工程用的燃料电池的燃料电池（FuelCellFuelCell）。）。因其具有良好的环保性能，因其具有良好的环保性能，分布式电源与分布式电源与“小机组小机组”已不是同一概念。已不是同一概念。38电气工程概论电气工程概论应用背景应用背景 a)a)输电线路建设费用增加。由于公众对输电线路可能产生输电线路建设费用增加。由于公众对输电线路可能产生的电磁影响的忧虑，开辟新的线路走廊越来越困难。例的电磁影响的忧虑，开辟新的线路走廊越来越困难。例如，北美和西欧许多国家已决定一般不再兴建新的输电如，北美和西欧许多国家已决定一般不再兴建新的输电线路。于是，直接安置在用户近旁的分布式发电装置便线路。于是，直接安置在用户近旁的分布式发电装置便成为一种替代方案。成为一种替代方案。b)b)与大电网配合提高供电可靠性。分布式电源可大大地提与大电网配合提高供电可靠性。分布式电源可大大地提高供电可靠性，可在电网崩溃和意外灾害（例如地震、高供电可靠性，可在电网崩溃和意外灾害（例如地震、暴风雪、人为破坏、战争）情况下，维持重要用户的供暴风雪、人为破坏、战争）情况下，维持重要用户的供电。加拿大魁北克省电。加拿大魁北克省19971997年冰雪灾造成输配电线路灾难年冰雪灾造成输配电线路灾难性破坏，引起大面积停电，许多重要用户长期不能恢复性破坏，引起大面积停电，许多重要用户长期不能恢复供电。供电。39电气工程概论电气工程概论p微型燃气轮机微型燃气轮机微型燃气轮机微型燃气轮机（MicroTurbineMicroTurbine）,是功率为几是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min96000r/min，以天然气、甲烷、，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度机，工作温度500500，其发电效，其发电效率可达率可达30%30%。目前国外已进入示范阶段。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步破常常取决于材料科学的进步。40电气工程概论电气工程概论6.微电网微电网 为为了了降降低低分分布布式式发发电电带带来来的的不不利利影影响响，同同时时发发挥挥其其积积极极的的辅辅助助作作用用，一一个个较较好好的的解解决决方方法法就就是是把把分分布布式式电电源源和和负负荷荷一一起起作作为为配配电电子子系系统统，这这种种系系统统称称为为微微电电网网(Microgrid)，有有时时简简称微网。称微网。微微电电网网的的一一个个最最简简单单的的定定义义是是：一一组组连连接接到到大大电电网网的的受受控控能能源源（含含电电源源）与与受受能能装装置置，但可以独立地运行。但可以独立地运行。41电气工程概论电气工程概论微网的构成微网的构成42电气工程概论电气工程概论7.智能电网智能电网 智智能能电电网网（smart power grids），就就是是电电网网的的智智能能化化，它它是是建建立立在在集集成成的的、高高速速双双向向通通信信网网络络的的基基础础上上，通通过过先先进进的的传传感感和和测测量量技技术术、先先进进的的设设备备技技术术、先先进进的的控控制制方方法法以以及及先先进进的的决决策策支支持持系系统统技技术术的的应应用用，实实现现电电网网的的可可靠靠、安安全全、经经济济、高高效效、环环境境友友好好和和使使用用安安全全的的目目标标，其其主主要要特特征征包包括括自自愈愈、激激励励和和包包括括用用户户、抵抵御御攻攻击击、提提供供满满足足21世世纪纪用用户户需需求求的的电电能能质质量量、容容许许各各种种不不同同发发电电形形式式的的接接入入、启启动动电电力力市场以及资产的优化高效运行。市场以及资产的优化高效运行。43电气工程概论电气工程概论