電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)介紹

1、電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)介紹課件第1頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五1.電力系統(tǒng)的概念和組成電力系統(tǒng)由發(fā)、輸、變、配組成（生產(chǎn)、輸送、 分配、消費(fèi)） 第2頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五從調(diào)度、管理、控制的角度看第3頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五從電壓等級(jí)的角度看第4頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五調(diào) 度 大 樓第5頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五第6頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五電力調(diào)度：是電力系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)組織機(jī)構(gòu) 即電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)。也就是電網(wǎng)的 發(fā)電、

2、供電、用電運(yùn)行組織、指 揮、指導(dǎo)和協(xié)調(diào)中心。 第7頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五從發(fā)電到用戶的供電過程第8頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五發(fā) 電 廠第9頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五輸 電 網(wǎng) 絡(luò)第10頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五我 國 電 網(wǎng) 介 紹第11頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五第12頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五 目前我國基本上進(jìn)入大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、高電壓輸電、高度自動(dòng)控制的新時(shí)代 。截止2008年7月裝機(jī)總?cè)萘客黄?.00

3、億千瓦。 我國現(xiàn)有發(fā)電裝機(jī)容量在20000MW以上的電力系統(tǒng)11個(gè)，其中東北、華北、華東、華中電網(wǎng)裝機(jī)容量均超30000MW，華東、華中電網(wǎng)甚至超過40000MW，西北電網(wǎng)的裝機(jī)容量也達(dá)到20000MW。南方電力聯(lián)營系統(tǒng)連結(jié)廣東、廣西、貴州、云南四省電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了西電東送。其它幾個(gè)獨(dú)立省網(wǎng)，如四川、山東、福建等電網(wǎng)和裝機(jī)容量也超過或接近10000MW。 各電網(wǎng)中500KV（包括330KV）主網(wǎng)架逐步形成和壯大。220KV電網(wǎng)不斷完善和擴(kuò)充。 從1988年起連續(xù)每年新增投產(chǎn)大中型發(fā)電機(jī)組超過10000MW。 1990年我國第一條從葛洲壩水電站至上海南橋換流站的500KV直流輸電線路實(shí)現(xiàn)雙極運(yùn)行，使

4、華中和華東兩大區(qū)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)非同期聯(lián)網(wǎng)。 第13頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五電力體制改革方案： 1(電監(jiān)會(huì))+2(電網(wǎng)公司)+5(發(fā)電集團(tuán))+4(輔業(yè)集團(tuán)) 兩家電網(wǎng)公司是國家電網(wǎng)公司、中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司； 家發(fā)電集團(tuán)公司是中國華能集團(tuán)公司、中國大唐集團(tuán)公司、中國華電集團(tuán)公司、中國國電集團(tuán)公司和中國電力投資集團(tuán)公司； 家輔業(yè)集團(tuán)公司是中國電力工程顧問集團(tuán)公司、中國水電工程顧問集團(tuán)公司、中國水利水電建設(shè)集團(tuán)公司和中國葛洲壩集團(tuán)公司第14頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五電 網(wǎng) 圖第15頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五電力

5、系統(tǒng)為什么要互聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行1.采用高效率大容量機(jī)組減少備用容量2.合理利用動(dòng)力資源水、火電互補(bǔ)3.提高供電可靠性系統(tǒng)越大，抗干擾能力 越強(qiáng)4.提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性裝高效率大容量機(jī)組、 合理利用動(dòng)力資源、合理分配負(fù)荷、削峰填谷。第16頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五全國聯(lián)網(wǎng)勢在必行現(xiàn)在： 7個(gè)跨省電網(wǎng)，5個(gè)獨(dú)立省網(wǎng)2015年全國聯(lián)網(wǎng)：以三峽電站為中心，東西南北四方向聯(lián)網(wǎng)東西以送電和聯(lián)網(wǎng)效益并重南北以獲得聯(lián)網(wǎng)效益為主，兼顧送電聯(lián)網(wǎng)方案：首先建成三峽電網(wǎng)（華東、華中、四川、重慶）中部電網(wǎng)：以三峽電站為中心沿長江展開北部電網(wǎng)：以華北為中心，與東北、山東聯(lián)網(wǎng)，開發(fā) 黃河上游拉西瓦等水電

6、站，實(shí)現(xiàn)與西北聯(lián)網(wǎng)南部電網(wǎng)：紅水河、瀾滄江、烏江流域、貴州煤炭基地第17頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五全國聯(lián)網(wǎng)勢在必行北部和中部三縱：西線：西北與川渝以直流方式相聯(lián)中線：華北與華中以直流背靠背相聯(lián)東線：山東與華東以直流背靠背相聯(lián)南部和中部：提高水電利用容量，減少棄水湖南衡陽到廣東韶關(guān)500KV交直流輸電三峽到廣東的遠(yuǎn)距離直流輸電第18頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五近年來停電事故頻發(fā)8.14美加大停電8.28倫敦大停電9.1悉尼和馬來西亞大停電9.28意大利大停電近年來面臨嚴(yán)重缺電 去年缺電3500萬KW，今年缺電2500萬KW。電力建設(shè)滯后于

7、電力需求增長，電力供應(yīng)總量不足，是造成電力供應(yīng)逐步緊張的根本原因。第19頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五 2.電能變換和電源構(gòu)成電 能 變 換第20頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五電源構(gòu)成及展望 火電70%、水電20%、核電10% 燃料電池、太陽光、太陽能（分散型）21世紀(jì)新能源 熱核反應(yīng)不使用放射性材料的核能，2030年后實(shí)用化 2050年時(shí)，電力供應(yīng)是現(xiàn)在的23倍（15000億KW.h) 核能約占54%，燃料電池等分散型電源和電力儲(chǔ)存系統(tǒng)約占15%20%第21頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五我國的能源結(jié)構(gòu)極不合理目前電

8、源配置情況2020年電源配置情況第22頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五電源構(gòu)成及展望第23頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五火力發(fā)電: 火電廠:是利用煤、石油、天然氣作為燃料生產(chǎn)電能的工廠，它的基本生產(chǎn)過程是：燃料在鍋爐中燃燒加熱水使成蒸汽，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，蒸汽壓力推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能； 火電發(fā)電 燃料燃燒 水 蒸汽 機(jī)械能 發(fā)電 第24頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五火 電 廠分類： 按燃料分：燃煤發(fā)電廠、燃油發(fā)電廠、燃?xì)獍l(fā)電廠、余熱發(fā)電廠、圾及工業(yè)廢料為

9、燃料的電廠 按蒸汽壓力和溫度分：中低壓發(fā)電（3.92MPa，450度）、高壓發(fā)電廠（9.9MPa，540度）、超高壓發(fā)電廠（13.83MPa，540度）、亞臨界壓力發(fā)電廠（16.77MPa，540度）、超臨界壓力發(fā)電廠（22.11MPa，550度） 按發(fā)電廠裝機(jī)容量分：小容量發(fā)電廠（100MW以下）、中容量發(fā)電廠（100250MW）、大中容量發(fā)電廠（2501000MW）、大容量發(fā)電廠（1000MW以上）；我國目前最大的火電廠：浙江北侖港電廠，裝機(jī)容量300萬KW（即3000MW），5臺(tái)60萬KW（600MW）機(jī)組。 按原動(dòng)機(jī)分：凝氣式汽輪機(jī)發(fā)電廠、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠、蒸汽燃汽輪機(jī)發(fā)電

10、廠等 按輸出能源分：凝汽式發(fā)電廠（只發(fā)電）、熱電廠（發(fā)電兼供熱） 第25頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五輸出能源：凝汽式效率低（3740%）、容量大，坑口電廠熱電廠效率高（6770%）、容量小，城市區(qū)火 電 廠 坑口電廠：是指建設(shè)在靠近煤礦坑口附近的發(fā)電廠，因?yàn)榛鹆Πl(fā)電廠耗煤量非常大，一個(gè)中等規(guī)模的火力發(fā)電廠一年需要消耗標(biāo)準(zhǔn)煤150萬噸左右。如果不設(shè)在坑口附近，就必須依靠鐵路，海運(yùn)，等途徑進(jìn)行遠(yuǎn)才來運(yùn)輸來降低生產(chǎn)成本，不在海邊，也不在鐵路邊的電廠，一般會(huì)修建專門的配套鐵路。第26頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五汽輪機(jī)發(fā)電廠的構(gòu)成：第27頁，共55

11、頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五典型凝氣式燃煤電廠生產(chǎn)示意圖第28頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五第29頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五火電廠圖片第30頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五火電廠圖片第31頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五 水利發(fā)電： 水力發(fā)電系利用河川、湖泊等位于高處具有位能的水流至低處，將其中所含之位能轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)之動(dòng)能，再藉水輪機(jī)為原動(dòng)機(jī)，推動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。因水力發(fā)電廠所發(fā)出的電力其電壓低，要輸送到遠(yuǎn)距離的用戶，必須將電壓經(jīng)過變壓器提高后，再由架空輸電路輸送到用戶集中

12、區(qū)的變電所，再次降低為適合於家庭用戶、工廠之用電設(shè)備之電壓，并由配電線輸電到各工廠及家庭用戶。 水 沖擊水輪機(jī)旋轉(zhuǎn) 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電 第32頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五水電廠分類：水 電 廠堤壩式引水式：河床坡度較大時(shí)混合式：兼有堤壩式與引水式抽水蓄能水電廠壩后式：單獨(dú)筑壩，廠房在壩后（三門峽）河床式：廠房與壩一起（葛州壩）第33頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五水力發(fā)電第34頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五水力發(fā)電廠圖片第35頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五水資源：水 資 源蘊(yùn)藏量： 6.8億KW

13、可利用量：3.78億KW20世紀(jì)末，裝機(jī)3.0億KW，水電0.9億KW三 峽水位： 200m流量： 14300m3/s可裝機(jī)： 2500萬kw計(jì)劃裝機(jī)：70*26=1820萬kw，已投980第36頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五三峽電站：第37頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五三峽電站：第38頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五三峽電站：第39頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五核電廠：用核蒸汽發(fā)生系統(tǒng)代替火電廠鍋爐生產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)核 能反應(yīng)堆裂變能：一定能量的中子撞擊重金屬元素的核（鈾、钚）聚變能：不同輕元素的

14、原子核進(jìn)行聚合（氘、氚）熱中子反應(yīng)堆：鈾235為燃料，低中子撞擊，目前采用快中子反應(yīng)堆：鈾238、钚239為燃料，高速、高能中子 撞擊，效率高100倍，個(gè)別國家使用1kg鈾235相當(dāng)于2700t煤第40頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五核電站： 1951年第一座100KW核電站在美國 現(xiàn)在全世界有441座，總裝機(jī)3.5億kw 我國秦山（30+2*60+2*70），大亞灣（2*90萬KW） 2020年我國裝機(jī)達(dá)88.5億kw,其中核電4000萬kw 未來15年計(jì)劃修建40座100萬kw核電站 核電投資大：1.11.65萬元/kw；火電：4000元/kw 建設(shè)周期：核電70個(gè)

15、月；火電：30個(gè)月 核電比火電壽命長30年第41頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五核電廠：第42頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五核電廠：第43頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五核電廠：第44頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五新能源發(fā)電和電力儲(chǔ)存第45頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五3.電力系統(tǒng)的負(fù)荷一、負(fù)荷類型負(fù)荷用電設(shè)備在某時(shí)刻從系統(tǒng)中取用的功率負(fù) 荷 類 型異步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)各類電爐整流設(shè)備電子儀器電燈負(fù)荷變化是隨機(jī)的規(guī)律性用負(fù)荷曲線表示第46頁，共55頁，2022年，5月2

16、0日，3點(diǎn)53分，星期五負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線安排電能生產(chǎn)計(jì)劃的基礎(chǔ)年負(fù)荷曲線安排檢修計(jì)劃、裝機(jī)計(jì)劃的依據(jù)負(fù) 荷 曲 線 及表 示 法第47頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五日負(fù)荷曲線日用電量： 日平均負(fù)荷：負(fù)荷率： kp=pav/pmax第48頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五年負(fù)荷曲線年用電量：Tmax=W/Pmax第49頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五4.電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)及要求運(yùn)行特點(diǎn)： 電能不能大量儲(chǔ)存 過渡過程非常迅速（30萬KM/S） 電力和國民經(jīng)濟(jì)各部門關(guān)系密切第50頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五運(yùn)行要求：最大限度地滿足用戶的用電要求保證供電的可靠性保證電能質(zhì)量（電壓、頻率、波形）提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性第51頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五5.電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)電氣設(shè)備的額定電壓和最高電壓額定電壓：電氣設(shè)備在此電壓下長期工作，效率和壽命最好最高電壓：考慮設(shè)備的絕緣性能確定的最高運(yùn)行電壓值第52頁，共55頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)53分，星期五如何確定電氣設(shè)備的額定電壓同一標(biāo)稱電壓下，不同電氣的額定電壓是不同的1