电力工程基础知识课件

11.07.20241电力系统概论 Introduction to Power Systems11.07.20242第一章 电力工程基础&一、电力工业在国民经济中的地位一、电力工业在国民经济中的地位&二、电力系统简介二、电力系统简介&三、发电厂三、发电厂&四、对电力系统运行的基本要求四、对电力系统运行的基本要求&五、五、电力系统的额定电压电力系统的额定电压&六、电力系统的供电质量六、电力系统的供电质量11.07.202431.1.电力工业电力工业n电电力力工工业业：把把一一次次能能源源转转换换成成人人们们可可使用的电能的产业使用的电能的产业电电力力工工业业一、电力工业的地位一、电力工业的地位 煤炭、石油、天然气煤炭、石油、天然气 火电厂火电厂水能水能水电厂水电厂核能核能核电厂核电厂新能源新能源(风能、潮汐、风能、潮汐、地热、太阳能地热、太阳能)新能源发电新能源发电11.07.2024420122012年年7 7月月30-3130-31日印度大停电日印度大停电 电力工业的地位一、电力工业的地位一、电力工业的地位 起因：起因：7月30日，当地时间凌晨02:35，阿格拉-巴雷利输电系统的一条电线400 kV的比那-瓜廖尔线发生短路，从而引发电网崩溃。所有受影响地区的主要发电站先后关闭，造成大约320亿瓦特的电力缺口。2012年7月30日和7月31日接连发生在印度北部的两次大停电事故。该事故使得印度超过22个邦受到影响，其中第一次停电事故就影响了14个邦，而第二次事故则多达20个。该事故也是历史上最大规模的停电，超过6亿人的日常生活受到影响，占印度总人口的一半左右。11.07.2024520032003年年8 8月月1414日北美大停电日北美大停电 电力工业的地位一、电力工业的地位一、电力工业的地位 起因：起因：俄亥俄州的一家电力公司没有及时修剪树木，导致在用电高峰期，高压电俄亥俄州的一家电力公司没有及时修剪树木，导致在用电高峰期，高压电缆下垂，触到树枝而短路。随后，俄亥俄的一家发电厂因此下线，多米诺缆下垂，触到树枝而短路。随后，俄亥俄的一家发电厂因此下线，多米诺骨牌被触发骨牌被触发 。根据事后统计，该次大停电，北美的纽约、底特律、克利夫兰、渥太华、多伦多等重要城市及周边地区近5000万人口受到影响，部分经济活动也出现停滞。停电当天，纽约市发生了60起严重火灾，电梯救援行动多达800次，紧急求救电话接近8万次，急诊医疗服务求助电话也创记录的达到5000次。美国三大汽车制造厂也停止生产、地铁停驶、交通阻塞、班机延误，民众生活面临种种不便。11.07.20246起起因因：伦伦敦敦国国家家电电网网中中一一个个27.5万万伏伏特特的的供供电电系系统统出出现现故故障障，导导致致伦伦敦敦近近2/3的的地地铁铁运运营营中中断断，部部分分列列车车停停运运，许许多多地地区区路路灯灯和和交交通通信信号号灯灯熄熄灭灭，路路面面交交通通出出现现混混乱乱，约约有有25万万人人因因突突然然停停电电被被困困在在伦伦敦敦地地铁铁中中。停停电电持持续了两个小时才开始恢复。续了两个小时才开始恢复。2003年年8 8月月2828日英国停电日英国停电 电力工业的地位一、电力工业的地位一、电力工业的地位 在英国伦敦一个观光大转轮上，几名游客由于停电被滞留在半空中 11.07.20247美、加发生的重大停电事故一览电力工业的地位11.07.20248 1.1.浙江浙江19721972年年7 7月月2020日电网瓦解事故，损失负荷日电网瓦解事故，损失负荷3535万万千瓦千瓦(占事故前全网负荷的占事故前全网负荷的71.5%)71.5%)，经济损失约，经济损失约200200万元。万元。2.2.湖北湖北19721972年年7 7月月2727日大面积停电事故，造成武汉、日大面积停电事故，造成武汉、黄石、黄冈地区全部停电，经济损失黄石、黄冈地区全部停电，经济损失24002400余万元。余万元。3.3.安徽安徽19801980年年7 7月月2727日大面积停电事故，造成合肥日大面积停电事故，造成合肥以南及皖南大部分地区停电以南及皖南大部分地区停电20203030分钟，经济损失分钟，经济损失6060万元。万元。4.4.华中华中19821982年年8 8月月7 7日电网稳定破坏事故，造成湖日电网稳定破坏事故，造成湖北地区大面积停电，武钢、冶钢等重要用户严重受损，部北地区大面积停电，武钢、冶钢等重要用户严重受损，部分设备损坏，分设备损坏，1010小时后恢复正常。小时后恢复正常。5.5.贵州贵州19891989年年8 8月月4 4日大面积停电事故，造成北部日大面积停电事故，造成北部电网和清镇、贵阳、水城、都匀等电厂与主网解列，损失电网和清镇、贵阳、水城、都匀等电厂与主网解列，损失负荷负荷47.447.4万千瓦，损失电量万千瓦，损失电量14.614.6万千瓦时。万千瓦时。我国电网大停电事故一览我国电网大停电事故一览 电力工业的地位11.07.20249 6.6.广东广东19901990年年9 9月月2020日大面积停电事故，造成广东北日大面积停电事故，造成广东北部电网与主网解列，北部电网频率崩溃，韶关、清远、部电网与主网解列，北部电网频率崩溃，韶关、清远、肇庆三市全部停电，韶关、广州、南水、长湖四厂失去肇庆三市全部停电，韶关、广州、南水、长湖四厂失去厂用电。事故历时厂用电。事故历时3 3小时小时0202分，损失负荷分，损失负荷8080万千瓦，损失万千瓦，损失电量电量177.1177.1万千瓦时。万千瓦时。7.7.新疆新疆19931993年年3 3月月1414日大面积停电事故，造成系日大面积停电事故，造成系统瓦解事故，系统解列成三片运行。统瓦解事故，系统解列成三片运行。8.8.海南海南19931993年年4 4月月2424日大面积停电事故，造成海日大面积停电事故，造成海南全网瓦解，烧毁高压开关柜南全网瓦解，烧毁高压开关柜6 6面，波及面，波及1616面；损失电量面；损失电量137137万千瓦时。万千瓦时。9.9.西北西北19971997年年2 2月月2727日大面积停电事故，造成西日大面积停电事故，造成西安东部、咸阳、渭南地区大面积停电，商洛地区全部停安东部、咸阳、渭南地区大面积停电，商洛地区全部停电。电。10.200810.2008年中国湖南省大停电：年中国湖南省大停电：20082008年年2 2月中国部分地月中国部分地区经历了一场区经历了一场5050年一遇的雪灾，这次雪灾对湖南地区电年一遇的雪灾，这次雪灾对湖南地区电网设备造成了巨大的破坏，让网设备造成了巨大的破坏，让450450万人在没有电的情况下万人在没有电的情况下生活了两个星期之久。生活了两个星期之久。我国电网大停电事故一览我国电网大停电事故一览 电力工业的地位11.07.202410 世界人均消费电能电力工业的地位一、电力工业的地位一、电力工业的地位 11.07.202411我国历年人均用电指标我国历年人均用电指标（1952195220012001）电力工业的地位11.07.202412n电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，是国民经济重要的基础工业，也是国民经济发是国民经济重要的基础工业，也是国民经济发展战略中的重点和先行产业。展战略中的重点和先行产业。n电力工业必须优先于其它工业部门的发展而发电力工业必须优先于其它工业部门的发展而发展，其建设和发展的速度必须高于国民经济生展，其建设和发展的速度必须高于国民经济生产总值的增长速度，只有这样，国民经济各部产总值的增长速度，只有这样，国民经济各部门才能够快速而稳定地发展，这是社会的进步、门才能够快速而稳定地发展，这是社会的进步、综合国力的增强及人民物质文化生活现代化的综合国力的增强及人民物质文化生活现代化的需要。需要。一、电力工业的地位一、电力工业的地位 11.07.202413二、电力系统简介二、电力系统简介 电力系统构成电力系统构成n 电力系统电力系统是由发电厂、输配电系统（变压器、是由发电厂、输配电系统（变压器、输配电线路）和用户组成的统一整体，通常覆盖输配电线路）和用户组成的统一整体，通常覆盖广阔的地域。广阔的地域。发电厂输电线路配电线路变压器变压器用户220kV10kV380V12kV11.07.202414二、电力系统简介二、电力系统简介电力系统构成电力系统构成 水电厂水电厂核电厂核电厂火电厂火电厂工厂电气铁路风电地区变电所配电变电所居民区输电线路居民配电线路110500变电站变电站500kV10kV枢纽变电所枢纽变电所110kV电力系统电力系统示意图示意图11.07.202415n（1）电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系统。包）电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系统。包括：发电机、电力网和用电设备组成。括：发电机、电力网和用电设备组成。n（2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。n（3）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。二、电力系统简介二、电力系统简介电力系统构成电力系统构成 11.07.202416二、电力系统简介二、电力系统简介电力系统构成电力系统构成 热力网热力网水水库库23kV锅锅炉炉10kV10kV工业用户工业用户220/380V商业用户商业用户反反应应堆堆23kV电电力力系系统统电电力力网网动力系统动力系统220kV110kV500kV超高压电网超高压电网地方电力网地方电力网区区域域电电力力网网枢纽枢纽变电站变电站中间中间变电站变电站终端终端变电站变电站11.07.202417二、电力系统简介二、电力系统简介电力系统构成电力系统构成 n电力线路是电力系统的重要组成部分，它担负着输送和分配电能的任务。电力线路是电力系统的重要组成部分，它担负着输送和分配电能的任务。n由由电电源源向向电电力力负负荷荷中中心心输输送送电电能能的的线线路路，称称为为输输电电线线路路或或送送电电线线路路。送送电线路的电压较高，一般在电线路的电压较高，一般在110kV及以上。及以上。n主主要要担担任任分分配配电电能能任任务务的的线线路路，称称为为配配电电线线路路，配配电电电电压压较较低低，一一般般在在35kV及以下。及以下。n电电压压在在110kV及及以以上上、供供电电范范围围较较广广、输输送送功功率率较较大大的的电电力力网网，称称为为区区域域电电力力网网。电电压压在在110kV以以下下、供供电电距距离离较较短短、输输电电功功率率较较少少的的电电力力网网，称为称为地方电力网地方电力网。n电电压压在在610kV的的配配电电网网称称为为中中压压配配电电网网。城城市市电电网网中中35kV的的配配电电网网亦称为中压配电网。亦称为中压配电网。n电电压压为为380220V的的配配电电网网。称称为为低低压压配配电电网网。这这种种划划分分方方式式井井投投有有严严格的界限。格的界限。11.07.202418二、电力系统简介二、电力系统简介电力系统构成电力系统构成 n地地方方电电力力网网是是指指电电压压等等级级在在35kV以以上上、输输电电距距离离在在50km以以内的电力网，是一般城市、农村、工矿区的配电网络。内的电力网，是一般城市、农村、工矿区的配电网络。n区区域域电电力力网网的的供供电电半半径径在在50km以以上上，电电压压等等级级主主要要为为110220kV，它它将将范范围围较较大大地地区区的的发发电电厂厂联联系系起起来来，通通过过较较长长的的输输电电线线路路，向向各各种种类类型型的的用用户户供供电电。这这种种电电力力网网在在我我国国各各省省(区区)都有。都有。n超超高高压压远远距距离离输输电电网网络络的的电电压压等等级级为为330500kV、输输电电距距离离超超过过300km。它它担担负负着着将将很很远远处处发发电电厂厂生生产产的的电电能能送送往往用用电电负负荷荷中中心心，同同时时它它可可以以将将几几个个区区域域电电力力网网联联接接成成跨跨省省(区区)的大电力系统，甚至形成跨国联合电力系统。的大电力系统，甚至形成跨国联合电力系统。11.07.202419二、电力系统简介二、电力系统简介电力系统构成电力系统构成 电力系统中的升、降压变电所分为电力系统中的升、降压变电所分为枢纽变电所、中间枢纽变电所、中间变电所和终端变电所。变电所和终端变电所。n枢纽变电所枢纽变电所地位重要，处于联系电力系统各部分的中地位重要，处于联系电力系统各部分的中枢位置，容量也较大。枢位置，容量也较大。n中间变电所中间变电所是将发电厂、枢纽变电所及负荷中心联系是将发电厂、枢纽变电所及负荷中心联系起来，处于电源与负荷的中间位置。从这里还可以转起来，处于电源与负荷的中间位置。从这里还可以转送或引出一部分负荷。送或引出一部分负荷。n终端变电所终端变电所或称末端变电所一般是降压变电所，它直或称末端变电所一般是降压变电所，它直接向局部地区的负荷供电而不转送功率。接向局部地区的负荷供电而不转送功率。11.07.202420发电厂类型发电厂类型水力发水力发电厂电厂径流式径流式径流式径流式坝后式坝后式坝后式坝后式河床式河床式河床式河床式抽水蓄能抽水蓄能抽水蓄能抽水蓄能火力发火力发电厂电厂凝汽式凝汽式凝汽式凝汽式热电厂热电厂热电厂热电厂三、发电厂三、发电厂 核电厂核电厂压水堆压水堆压水堆压水堆重水堆重水堆重水堆重水堆新能源新能源发电发电太阳能风太阳能风太阳能风太阳能风力力力力地热地热地热地热潮汐潮汐潮汐潮汐11.07.202421三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 蒸汽管道蒸汽管道汽轮汽轮机机储煤场储煤场烟囱烟囱输煤皮带输煤皮带升压升压站站锅炉锅炉江河或水库江河或水库冷凝器冷凝器发电发电机机冷却水冷却水火力发电厂是利用煤、油、天然气、油页岩等（火力发电厂是利用煤、油、天然气、油页岩等（火力发电厂是利用煤、油、天然气、油页岩等（火力发电厂是利用煤、油、天然气、油页岩等（固体、固体、液体、气体）液体、气体）为燃料的发电厂。按照发电方式可分为为燃料的发电厂。按照发电方式可分为为燃料的发电厂。按照发电方式可分为为燃料的发电厂。按照发电方式可分为凝凝凝凝汽式汽轮机发电、燃气轮机发电、内燃机发电、燃气汽式汽轮机发电、燃气轮机发电、内燃机发电、燃气汽式汽轮机发电、燃气轮机发电、内燃机发电、燃气汽式汽轮机发电、燃气轮机发电、内燃机发电、燃气蒸汽联合循环发电、供电又供热的蒸汽联合循环发电、供电又供热的蒸汽联合循环发电、供电又供热的蒸汽联合循环发电、供电又供热的“热电联产热电联产热电联产热电联产”的热电厂的热电厂的热电厂的热电厂。11.07.202422三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202423嘉兴发电厂三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202424三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202425三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202426汽轮机本体汽轮机本体三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202427安装在平圩发电厂的首台引进型亚临界参数60万kW汽轮发电机组三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202428三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202429三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202430三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202431三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202432三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202433三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202434三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202435三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202436凝汽式火力发电厂示意图锅炉烟囱发电机汽轮机变压器输电线路发 电 厂火力发电厂的生产过程实际上是从一次能源转换为电能的能量转换过程：燃火力发电厂的生产过程实际上是从一次能源转换为电能的能量转换过程：燃料化学能料化学能热能热能机械能机械能电能电能11.07.202437发 电 厂三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 输送带将原煤送入煤斗，为了提高煤的燃烧效输送带将原煤送入煤斗，为了提高煤的燃烧效率，将煤斗中的原煤送入磨煤机磨成煤粉，然率，将煤斗中的原煤送入磨煤机磨成煤粉，然后由排粉机将煤粉随同热空气经喷燃器送入锅后由排粉机将煤粉随同热空气经喷燃器送入锅炉燃烧室内燃烧。炉燃烧室内燃烧。燃烧室中产生热量中的另一部分用于加热过热器中的蒸汽，其余的热量由燃烧后形成燃烧室中产生热量中的另一部分用于加热过热器中的蒸汽，其余的热量由燃烧后形成的烟气携带，穿过省煤器、空气预热器，将热量传递给蒸汽、水和空气后，经的烟气携带，穿过省煤器、空气预热器，将热量传递给蒸汽、水和空气后，经除尘器除尘器除尘，由除尘，由抽风机抽风机抽出，通过烟囱排入大气中，而炉渣和除尘器下部的细灰，通过冲灰抽出，通过烟囱排入大气中，而炉渣和除尘器下部的细灰，通过冲灰沟水流，由沟水流，由灰渣泵灰渣泵抽出，排往厂外的灰场。抽出，排往厂外的灰场。11.07.202438发 电 厂三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 燃燃烧烧时时产产生生的的热热量量使使燃燃烧烧室室四四周周冷冷水水壁壁管管中中的的水水变变成成蒸蒸汽汽，此此蒸蒸汽汽再再通通过过过过热热器器进进一一步步吸吸收收烟烟气气的的热热量量而变为高压高温的而变为高压高温的过热蒸汽过热蒸汽，将将在在汽汽轮轮机机中中作作了了功功的的蒸蒸汽汽，送送往往冷冷凝凝器器凝凝结结成成水水，经经除除氧氧器器除除氧氧、加加热热器器加加热热后后，由由给给水水泵泵送送进进省省煤煤器器预预热热、重重新新送送回回锅锅炉炉，完完成成了了水水的的重重复使用。复使用。过热蒸汽过热蒸汽经过经过主蒸汽管主蒸汽管道进入道进入汽轮汽轮机，该蒸汽在喷机，该蒸汽在喷管里膨胀而高速冲动汽轮机的转子旋转，将热能变管里膨胀而高速冲动汽轮机的转子旋转，将热能变成了机械能，汽轮机带动联轴的成了机械能，汽轮机带动联轴的发电机发电机发电，机械发电，机械能就变成了电能。能就变成了电能。11.07.202439n火火力力发发电电厂厂的的主主要要缺缺点点是是其其热热效效率率不不高高，原原因因是是作作过过功功的的蒸蒸汽汽仍仍含含有有热热量量，这这部部分分热热量量由由循循环环水水带带出出变变成成热热损损失失，使使发发电电厂厂的的效效率率只只能能达达到到30%40%，其其中中70%左左右右的的燃燃料料热热量量未未加加利利用用而而损损耗耗掉掉了了。要要提提高高凝凝汽汽式式发发电电厂厂的的效效率，其有效途径是采用高温、高压、大容量的发电机组。率，其有效途径是采用高温、高压、大容量的发电机组。火电机组现状火电机组现状n大机组比重小大机组比重小n 20002000年年100MW100MW及以下机组的容量占火电机组容量及以下机组的容量占火电机组容量31.7%31.7%n火电厂煤耗高火电厂煤耗高n 20032003年供电煤耗率平均为年供电煤耗率平均为380g/kWh380g/kWh，约比世界先进水平差，约比世界先进水平差50g/kWh50g/kWhn火电机组品种单一火电机组品种单一 火电机组中火电机组中95%95%是常规的燃煤火电机组是常规的燃煤火电机组三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202440制约因素制约因素石油石油、天然气资源量不足、天然气资源量不足一次能源消费以煤炭为主，约占一次能源消费以煤炭为主，约占75%75%，煤电，煤电占总发电量的占总发电量的80%80%以上以上环境问题环境问题大气烟尘大气烟尘温室效应温室效应酸雨酸雨三、发电厂三、发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 11.07.202441三、发电厂三、发电厂水力发电厂水力发电厂水力发电厂水力发电厂 发电站电力网水库河流大坝进水口发电机水轮机水力发电厂是利用河流、水库的水位能来发电的电厂。水力发电厂是利用河流、水库的水位能来发电的电厂。水力发电厂是利用河流、水库的水位能来发电的电厂。水力发电厂是利用河流、水库的水位能来发电的电厂。按照取水方式的不同，分为按照取水方式的不同，分为按照取水方式的不同，分为按照取水方式的不同，分为堤坝式（堤坝式（坝后式、河床式）坝后式、河床式）坝后式、河床式）坝后式、河床式）、引水式、引水式、引水式、引水式或泾流或泾流或泾流或泾流式式、抽水蓄能电厂。、抽水蓄能电厂。、抽水蓄能电厂。、抽水蓄能电厂。定义定义:厂房建在坝后的堤坝式水电厂，厂房建在坝后的堤坝式水电厂，全全部水头由坝体承受部水头由坝体承受,水库的水由压力水管水库的水由压力水管引入厂房引入厂房,转动水轮发电机组发电。坝后转动水轮发电机组发电。坝后式水电厂适合于高、中水头的情况。式水电厂适合于高、中水头的情况。11.07.202442水电厂生产示意图水电厂生产示意图三、发电厂三、发电厂水力发电厂水力发电厂水力发电厂水力发电厂坝后式坝后式坝后式坝后式 11.07.202443三峡水电厂11.07.202444乌江渡水电厂11.07.202445河床式水力发电厂示意图进水口厂房溢流坝发 电 厂定义定义:堤坝和厂房建在一起的堤坝式水电厂，堤坝和厂房建在一起的堤坝式水电厂，厂房也起挡水作用厂房也起挡水作用,因修建在河床中因修建在河床中,故名河故名河床式。床式。11.07.202446葛洲坝水电厂葛洲坝水电厂三、发电厂三、发电厂水力发电厂水力发电厂水力发电厂水力发电厂河床式河床式河床式河床式 11.07.202447引水式水力发电厂堰引水渠压力水管厂房发 电 厂定义定义:采用修隧道或渠道的方法形成水流落差采用修隧道或渠道的方法形成水流落差来发电的水电厂。来发电的水电厂。水电厂建筑在山区水流湍水电厂建筑在山区水流湍急的河道上或河床坡度较陡的地方急的河道上或河床坡度较陡的地方,由引水渠由引水渠道造成水头道造成水头,一般不需修坝或只修低堰一般不需修坝或只修低堰，但由，但由于没有大坝，不能蓄水，也称泾流电站，发于没有大坝，不能蓄水，也称泾流电站，发电量不好调节，只能有多少水就发多少电。电量不好调节，只能有多少水就发多少电。优点是投资少，一般在山地河流落差大的在优点是投资少，一般在山地河流落差大的在方比较多。方比较多。11.07.202448四川映秀湾水电站四川映秀湾水电站11.07.202449三、发电厂三、发电厂水力发电厂水力发电厂水力发电厂水力发电厂 抽水蓄能水电厂既可蓄水又可发电。抽水蓄能水电厂既可蓄水又可发电。抽水蓄能水电厂既可蓄水又可发电。抽水蓄能水电厂既可蓄水又可发电。水水轮轮机机叶叶片片模模型型(从从化化抽抽水水蓄蓄能能电电厂厂)11.07.20245011.07.20245111.07.202452抽水蓄能水电厂抽水蓄能水电厂n抽水蓄能电站利用电力抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时负荷低谷时的电能抽水的电能抽水至上水库，在电力至上水库，在电力负荷高峰期负荷高峰期再放水至下水库再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电网网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率。高系统中火电站和核电站的效率。11.07.202453从化抽水蓄能电厂下水库11.07.202454水电厂特点水电厂特点n与火力发电厂相比，水力发电厂的生产过程要与火力发电厂相比，水力发电厂的生产过程要简单得多。水电厂不消耗燃料，无环境污染，简单得多。水电厂不消耗燃料，无环境污染，生产效率高，发电成本仅为火电厂的生产效率高，发电成本仅为火电厂的25%35%。n水电厂也容易实现自动化控制与管理，并能适水电厂也容易实现自动化控制与管理，并能适应负荷的急剧变化。应负荷的急剧变化。n然而水电厂投资大、建设工期长、受季节水量然而水电厂投资大、建设工期长、受季节水量变化的影响较大的缺点。建设水电厂，涉及到变化的影响较大的缺点。建设水电厂，涉及到因淹没农田而带来的移民问题，并可能会出现因淹没农田而带来的移民问题，并可能会出现破坏人文景观、破坏人文景观、生态平衡生态平衡等一系列问题。等一系列问题。11.07.202455热交换器热交换器反应堆核反应堆核心心控制控制棒棒将热量将热量带出反带出反应堆的应堆的冷却剂冷却剂汽轮发电汽轮发电机组机组冷凝器冷凝器电能电能冷却塔排出的冷却塔排出的余热余热三、发电厂三、发电厂核电厂核电厂核电厂核电厂 原子能发电厂是用核燃料在反应堆中受控核裂变转化原子能发电厂是用核燃料在反应堆中受控核裂变转化原子能发电厂是用核燃料在反应堆中受控核裂变转化原子能发电厂是用核燃料在反应堆中受控核裂变转化为热能，将水变为蒸汽推动汽轮机带动发电机发电的为热能，将水变为蒸汽推动汽轮机带动发电机发电的为热能，将水变为蒸汽推动汽轮机带动发电机发电的为热能，将水变为蒸汽推动汽轮机带动发电机发电的电厂。电厂。电厂。电厂。p组成：组成：核系统部分核系统部分(核反应堆及其附属设备组成的核反应堆及其附属设备组成的)+)+常规部分常规部分(由汽轮机、发电机等设备组成由汽轮机、发电机等设备组成)。11.07.202456核电分类核电分类轻水堆轻水堆 分为：沸水堆，分为：沸水堆，压水堆压水堆重水堆重水堆石墨冷气堆石墨冷气堆发发 电电 厂厂11.07.202457轻水堆轻水堆?重水堆重水堆?冷气堆冷气堆?n轻轻水水堆堆是是指指用用加加压压的的普普通通水水慢慢化化和和冷冷却却的的反反应应堆堆。如如果果不不允允许许水水在在堆堆内内沸沸腾腾，则则称称压压水水堆堆(将将压压力力提提高高150倍倍，水水入入口口温温度度300摄摄氏氏度度，出出口口大大概概就就要要330摄摄氏氏度度)，如如果果允允许许水水在在堆堆内内沸沸腾腾，则则称称沸沸水水堆堆。轻轻水水堆堆是是目目前前最最主主要要的的堆堆型型。美美国国通通用用公公司司设设计计制制造造了了压压水水堆堆，西西屋屋公公司司是是沸沸水水堆堆，中中国国现现在在的的核核电电厂厂堆堆型型都都是是通通过过法法国国引引进进的的美美国国压压水水堆堆设设计。轻水堆只能用计。轻水堆只能用3左右的低浓缩铀作为核燃料。左右的低浓缩铀作为核燃料。n重重水水，又又称称二二氧氧化化氘氘(do)重重水水的的天天然然形形式式，它它能能减减缓缓反反应应堆堆中中的的中中子子速速度度，可可以以让让它它更更多多地地去去撞撞击击铀铀原原子子。重重水水堆堆是是指指用用重重水水慢慢化化的的反反应应堆堆。目目前前重重水水堆堆中中，占占绝绝大大多多数数的的是是加加拿拿大大发发展展的的用用天天然然铀铀作作核核燃燃料料(0.7)、重重水水慢慢化化、重重水水冷冷却却的的卧卧式式、压压力力管管式式反反应应堆堆。重重水水堆堆先先进和昂贵，中国的秦山三期核电站就用的是加拿大引进的重水堆。进和昂贵，中国的秦山三期核电站就用的是加拿大引进的重水堆。n冷冷气气堆堆是是指指用用石石墨墨慢慢化化、二二氧氧化化碳碳或或氦氦气气冷冷却却的的反反应应堆堆。用用二二氧氧化化碳碳冷冷却却的的石石墨墨气气冷冷堆堆，曾曾在在核核电电站站的的发发展展中中占占领领先先地地位位，但但很很快快就就让让位位于轻水堆，并将逐渐退出反应堆的历史舞台。于轻水堆，并将逐渐退出反应堆的历史舞台。11.07.202458沸水堆型核电厂示意图混凝土混凝土防护壳防护壳主循环泵主循环泵控制棒控制棒反应堆反应堆汽轮机汽轮机发电机发电机凝结器凝结器凝结水泵凝结水泵发 电 厂p沸水堆内，水沸水堆内，水直接直接被加热沸腾成为蒸汽，然后直接引入被加热沸腾成为蒸汽，然后直接引入汽轮机作功，汽轮机带动发电机发电汽轮机作功，汽轮机带动发电机发电.p沸水堆型系统结构简单，但由于水是在沸水堆内沸腾，使得沸水堆型系统结构简单，但由于水是在沸水堆内沸腾，使得堆芯体积增大，更严重的是放射性杂质可能会随蒸汽进入汽堆芯体积增大，更严重的是放射性杂质可能会随蒸汽进入汽轮机，造成汽轮机及其它设备的放射性污染，使得这些设备轮机，造成汽轮机及其它设备的放射性污染，使得这些设备的运行、维护及检修等变得复杂和困难起来。的运行、维护及检修等变得复杂和困难起来。11.07.202459压水堆型核电厂示意图混凝土防护壳控制棒反应堆加压器主循环泵汽轮机蒸汽发生器凝结水泵凝结器发电机发 电 厂p压水堆核电系统中增加了一个蒸汽发生器，一回路水从堆芯压水堆核电系统中增加了一个蒸汽发生器，一回路水从堆芯流过时，将核裂变产生的热量带至蒸汽发生器，蒸汽发生器流过时，将核裂变产生的热量带至蒸汽发生器，蒸汽发生器将通过传热管将二回路中的水加热成蒸汽，推动汽轮机旋转，将通过传热管将二回路中的水加热成蒸汽，推动汽轮机旋转，进而带动发电机发电。由于蒸汽发生器内两个回路中的水完进而带动发电机发电。由于蒸汽发生器内两个回路中的水完全被隔离开，所以不会造成设备的放射性污染。全被隔离开，所以不会造成设备的放射性污染。传热管11.07.202460核电厂特点核电厂特点n核电厂可以节省大量的煤、石油等燃料，核电厂可以节省大量的煤、石油等燃料，1kg铀裂铀裂变所产生的热量，相当于变所产生的热量，相当于2.7103t标准煤所产生的标准煤所产生的热量，例如，一座容量为热量，例如，一座容量为5105kW的火力发电厂，的火力发电厂，年耗煤年耗煤1.5106t，而同容量的核电厂，每年只需，而同容量的核电厂，每年只需600kg的铀燃料就可以了。的铀燃料就可以了。n核电厂不需空气助燃，所以核电厂可以建在地下、核电厂不需空气助燃，所以核电厂可以建在地下、水下、山洞或高原地区以保证其发电安全。水下、山洞或高原地区以保证其发电安全。n虽然核电厂造价高于火电厂，但其燃料费、维护费虽然核电厂造价高于火电厂，但其燃料费、维护费用却较低，在世界性能源短缺的今天，核能发电无用却较低，在世界性能源短缺的今天，核能发电无疑是各国获取电能的重要来源。疑是各国获取电能的重要来源。n放射性污染放射性污染11.07.202461中国核电站中国核电站p1991年，中国自主设计建设的第一座核电站秦山核电站建成投产；p1994年建成大亚湾核电站；p1996年开始，中国自主设计建设了秦山二期核电站；与国外合作建设了岭澳核电站、秦山三期核电站和田湾核电站。p截至2004年7月，共有9台核电机组投入生产，总功率701万千瓦。11.07.202462中国自主设计建设的第一座核电站中国自主设计建设的第一座核电站秦秦山核电站山核电站11.07.202463广东大亚湾核电站