電力知識(shí)講座(簡)課件

電力知識(shí)講座主要內(nèi)容1.能源1.1我國能源結(jié)構(gòu)1.2新能源1.3我國能源分布2.電力系統(tǒng)2.1電源點(diǎn)2.2電力網(wǎng)2.3電力市場(chǎng)3.水力發(fā)電3.1水資源開發(fā)利用3.2水能利用規(guī)劃3.3水利動(dòng)能經(jīng)濟(jì)3.4水電站樞紐及水工建筑物3.5水利工程施工5.我國新時(shí)期能源開發(fā)應(yīng)實(shí)施水電優(yōu)先戰(zhàn)略

5.1水電在各國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的重要作用5.2我國豐富的水能資源及水電自身優(yōu)勢(shì)，決定了水電是我國目前唯一可大規(guī)模商業(yè)開發(fā)的可再生清潔能源5.3結(jié)語1.能源能源是指煤炭、原油、天然氣、電力、焦炭、煤氣、地?zé)帷⒊善酚?、液化石油氣、生物質(zhì)能、水力、風(fēng)力、潮汐、太陽輻射能、濃縮鈾和其他直接或通過加工、轉(zhuǎn)換得到的有用的各種資源。

1.1我國能源結(jié)構(gòu)我國是一個(gè)富煤貧油的國家，主要能源結(jié)構(gòu)，煤炭占72.9%、石油占22.5%、天然氣占2.1%、水電和核電占2.5%。我國發(fā)電能源結(jié)構(gòu)，截止2010年底發(fā)電總裝機(jī)容量95000萬kW。其中：水電裝機(jī)容量21000萬kW，占22.1%；火電裝機(jī)容量70000萬kW，占73.7%；風(fēng)電裝機(jī)容量3000萬kW，占3%；核電裝機(jī)容量1016萬kW，占1.0%；其它裝機(jī)容量占0.1%。2010年我國發(fā)電能源結(jié)構(gòu)與能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)示意圖

2010年中國發(fā)電能源結(jié)構(gòu)火電水電風(fēng)電其它核電火電水電風(fēng)電核電其它風(fēng)能——我國風(fēng)能資源2.5億kW，風(fēng)能密度200~300kW/m2。人類利用風(fēng)能已有數(shù)千年歷史，在蒸汽機(jī)發(fā)明以前風(fēng)能曾經(jīng)作為重要的動(dòng)力，用于船航行、提水飲用和灌溉、排水造田、磨面和鋸木等。在蒸汽機(jī)出現(xiàn)之前，風(fēng)力機(jī)械是動(dòng)力機(jī)械的一大支柱，其后隨著煤、石油、天然氣的大規(guī)模開采和廉價(jià)電力的獲得，各種曾經(jīng)被廣泛使用的風(fēng)力機(jī)械，由于成本高，效率低，使用不方便等，無法與蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)等相競爭，漸漸被放棄。到了19世紀(jì)末，開始利用風(fēng)力發(fā)電，這在解決農(nóng)村電氣化方面顯示了重要的作用，特別是20世紀(jì)70年代以后利用風(fēng)力發(fā)電更進(jìn)入一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段。潮汐能——由于月亮和太陽引潮力的作用，使得海洋中的海水不斷作水位上升和下降的周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，海水的潮漲和潮落形成了海洋中的潮汐現(xiàn)象，海水在潮漲、潮落的運(yùn)動(dòng)中包含大量的動(dòng)能和位能統(tǒng)稱為潮汐能。

1.3我國能源分布（1）水能資源分布中國在20世紀(jì)70年代末做了普查，統(tǒng)計(jì)了單條河理論蘊(yùn)藏量0.876億kW·h/a以上的河流3019條，總理論蘊(yùn)藏量為5.7萬億kW·h/a，居世界第一位。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，單站裝機(jī)500kW及以上的可開發(fā)水電站共11000余座，總裝機(jī)容量37853萬kW，多年平均年發(fā)電量19233億kW·h。初步估算，經(jīng)濟(jì)可開發(fā)資源為：裝機(jī)容量29000萬kW，多年平均年發(fā)電量12600億kW·h。（2）煤炭資源分布煤炭資源儲(chǔ)量豐富，分布面廣，品種齊全。據(jù)中國第二次煤田預(yù)測(cè)資料，埋深在1000m以淺的煤炭總資源量為2.6萬億t。其中大別山-秦嶺-昆侖山一線以北地區(qū)資源量約2.45萬億t，占全國總資源量的94%。新疆、內(nèi)蒙古、山西和陜西等四省區(qū)占全國資源總量的81.3%。（3）石油資源分布石油是存在于地下的一種液態(tài)、氣態(tài)或固態(tài)的復(fù)雜烴類化合物，主要是烷烴，也有苯環(huán)烴和環(huán)烷。根據(jù)全國油氣資源評(píng)價(jià)，中國陸上和沿海大陸架沉積盆地總面積約550萬km2，石油總資源量940億t。

（4）天然氣資源分布根據(jù)全國天然氣遠(yuǎn)景資源量的預(yù)測(cè)，中國天然氣總資源量達(dá)38萬億m3，陸上天然氣主要分布在中部和西部地區(qū)，分別占陸上資源量的43.2%和39.0%。中國天然氣探明儲(chǔ)量集中在10個(gè)大型盆地，依次為：渤海灣、四川、松遼、準(zhǔn)噶爾、鶯歌海-瓊東南、柴達(dá)木、吐-哈、塔里木、渤海、鄂爾多斯。

（5）風(fēng)能資源分布中國10m高度層的風(fēng)能資源總儲(chǔ)量為32.26億kW，其中實(shí)際可開發(fā)利用的風(fēng)能資源儲(chǔ)量為2.53億kW。東南沿海及其附近島嶼是風(fēng)能資源豐富地區(qū)。新疆北部、內(nèi)蒙古、甘肅北部也是中國風(fēng)能資源豐富地區(qū)。（7）地?zé)豳Y源分布高溫地?zé)豳Y源主要集中在環(huán)太平洋地?zé)釒ㄟ^的臺(tái)灣省，地中海-喜馬拉雅地?zé)釒ㄟ^的西藏南部和云南、四川西部。溫泉幾乎遍及全國各地，多數(shù)屬中低溫地?zé)豳Y源，主要分布在福建、廣東、湖南、湖北、山東、遼寧等省。2.電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電設(shè)備及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)組成的電能生產(chǎn)、輸送、分配、使用的統(tǒng)一整體，即由發(fā)電、供電、用電的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)。（6）垃圾發(fā)電——兩種常見的利用垃圾發(fā)電的模式：一是垃圾填埋發(fā)電，將垃圾衛(wèi)生填埋，回收填埋場(chǎng)沼氣，以沼氣為燃料燃燒發(fā)電。二是垃圾焚燒發(fā)電.（7）太陽能發(fā)電——太陽能發(fā)電有兩種方法：一種是先將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，然后按常規(guī)方法發(fā)電，稱太陽能熱發(fā)電。另一種是通過光電器件（如太陽能電池）將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能光伏發(fā)電。（8）地?zé)岚l(fā)電——地?zé)岚l(fā)電是將地下熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過程。

2.2電力網(wǎng)

把由輸電、變電、配電設(shè)備及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)組成的聯(lián)系發(fā)電與用電的統(tǒng)一整體稱為電力網(wǎng)。分為交流輸配電和直流輸配電系統(tǒng)。輸電系統(tǒng)—由不同的輸電設(shè)備（變壓器、輸電線路和開關(guān)設(shè)備等）按電力生產(chǎn)要求組成的輸送電力系統(tǒng)。現(xiàn)有220kv以上輸電線路39.97萬km。配電系統(tǒng)—將輸電設(shè)備送來的電力分配給電力用戶的系統(tǒng)。3.水力發(fā)電

3.1水資源開發(fā)利用通過各種措施對(duì)水資源加以治理、控制、保護(hù)和管理，使之在一定的時(shí)間和地點(diǎn)按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)供國民經(jīng)濟(jì)各部門使用。3.2水能利用規(guī)劃研究水能資源開發(fā)利用的方針、方式、方案及第一期開發(fā)工程選定的水利規(guī)劃工作。(1)電力彈性系數(shù)一定時(shí)間內(nèi)發(fā)電量的增長率與國民經(jīng)濟(jì)增長率的比值。(2)設(shè)計(jì)保證率規(guī)劃設(shè)計(jì)中選用的多年期間用水部門的正常用水得到保證的程度。3.3水利動(dòng)能經(jīng)濟(jì)(1)水利動(dòng)能設(shè)計(jì)水利動(dòng)能設(shè)計(jì)簡稱“水能設(shè)計(jì)”，是水電站規(guī)劃的主要內(nèi)容之一。主要包括：決定待建水電站的規(guī)模、動(dòng)能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和效益，計(jì)算有關(guān)水利資源綜合利用各部門之間的的水量分配和費(fèi)用分?jǐn)?，進(jìn)行電力系統(tǒng)電力和電量的平衡計(jì)算，決定水電站的運(yùn)行方式，擬訂水庫調(diào)度方案等。（5）使用年限：建筑物和設(shè)備從開始使用之日起至不能再執(zhí)行原定任務(wù)的年限。水利工程的各種建筑物和設(shè)備的使用年限可參考有關(guān)規(guī)定確定。例如，金屬及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物一般定為50年，磚石混合結(jié)構(gòu)物40年，泵類及鉆灌設(shè)備15年，水輪機(jī)及發(fā)電機(jī)20—30年。（6）內(nèi)部報(bào)酬率：一個(gè)工程內(nèi)在的取得投資報(bào)酬的能力。以凈效益現(xiàn)值等于零時(shí)的利率表示。即在這樣一個(gè)利率下，該工程的效益和成本相等，即益本比等于1.0。對(duì)于某個(gè)工程來說，如內(nèi)部報(bào)酬率大于籌款利率，則益本比大于1.0，說明經(jīng)濟(jì)上是可行的；若內(nèi)部報(bào)酬率小于籌款利率，則益本比小于1.0，認(rèn)為經(jīng)濟(jì)上是不可行的。(7)水電站經(jīng)濟(jì)指標(biāo)水電站發(fā)電成本水電站在生產(chǎn)過程中所消耗的生產(chǎn)資料的價(jià)值和付給勞動(dòng)者的報(bào)酬兩部分的貨幣表現(xiàn)。一般用發(fā)電總成本和單位電能成本兩種表現(xiàn)形式。單位容量投資每千瓦裝機(jī)容量所花費(fèi)的投資額（元/kW）。單位電能投資電價(jià)每千瓦小時(shí)電能所花費(fèi)的投資額（元/kW.h）。單位電能價(jià)值的貨幣表現(xiàn)。分為上網(wǎng)電價(jià)、落地電價(jià)和銷售電價(jià)。3.4水電站樞紐及水工建筑物水電站樞紐及樞紐布置

水電站樞紐是綜合利用水資源的控制性水工建筑物的組合體。樞紐布置是水電站樞紐中各項(xiàng)永久性水工建筑物相互協(xié)調(diào)的總體布置。

.水工建筑物是控制和調(diào)節(jié)水流、防治水害、開發(fā)利用水資源的建筑物。水工建筑物是水利工程的重要組成部分。

3.5水電工程施工

（1）施工組織設(shè)計(jì)根據(jù)擬建工程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求和施工條件，對(duì)該工程進(jìn)行施工方案的研究、選擇和總體性的施工組織安排，并據(jù)以編制概預(yù)算、制定計(jì)劃及指導(dǎo)施工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)文件。（2）施工管理根據(jù)計(jì)劃和合同的要求，結(jié)合工程的特點(diǎn)，對(duì)施工工程的各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行計(jì)劃與決策、組織與指揮、控制與協(xié)調(diào)、教育與鼓勵(lì)、監(jiān)督等全部職能活動(dòng)的管理。（3）施工總進(jìn)度在時(shí)間上協(xié)調(diào)安排建設(shè)工程從開工到竣工的施工速度和施工程序的計(jì)劃文件。（4）施工總工期工程從開工直至完成全部設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括工程準(zhǔn)備期、主體工程施工期及工程完建期的總時(shí)間。

4.世界水電發(fā)展概況

水電作為技術(shù)最成熟、供應(yīng)最穩(wěn)定的可再生清潔能源，在全球能源供應(yīng)中占有重要地位。2007年全球水電裝機(jī)達(dá)到848400MW，發(fā)電量3045000GWh/年，約占全球電力供應(yīng)量的20%，水電開發(fā)程度按發(fā)電量與經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量的比值計(jì)算達(dá)到了35%，其中非洲為11％，亞洲為25％，大洋州為45％，歐洲為71％，北美為65％，南美為40％。世界水電發(fā)展概況表水電理論蘊(yùn)藏量技術(shù)可開發(fā)量經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量水電裝機(jī)水電發(fā)電量在建水電裝機(jī)GWh/年GWh/年GWh/年MWGWh/年MW非洲2590234130324684843421486941247489亞洲19701583765456544873773297371107622130479大洋洲633384195987886441347040259160歐洲290076711205417523481788145309992408北美7574535176347810149101670426642445940南美56960002615299153619713790860757711327世界3909660014653115872791184845630448251578034.1美國水電發(fā)展趨勢(shì)美國2005年水電裝機(jī)78,200MW，年發(fā)電量為300,000GWh/年，裝機(jī)容量和年發(fā)電量分別占技術(shù)可開發(fā)量53.3%和56.8%，發(fā)電量占經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量79.8%。美國是世界上最大的水電生產(chǎn)國之一，年發(fā)電量排在中國、加拿大（355,000GWh）和巴西（351,300GWh）之后。美國2006年電力裝機(jī)總?cè)萘繛?87000MW，其中煤電40%，天然氣發(fā)電21%，核電13%，水電13%，燃油9.3%，除水電以外的可再生能源2.8%。

美國聯(lián)邦能源調(diào)節(jié)委員會(huì)（FERC）的研究認(rèn)為，目前全美國還可以在5,677座水庫大壩上安裝水輪發(fā)電機(jī)組，其總?cè)萘靠蛇_(dá)30,000MW，其中57%容量的機(jī)組（17,052MW）可安裝在已建水庫大壩上，14%容量的機(jī)組（4,326MW）為擴(kuò)機(jī)，只有8,000MW的機(jī)組容量需要通過新建工程安裝水輪機(jī)組來實(shí)現(xiàn)。水電協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)在未來的20年里，如果美國的工業(yè)以每年8%的速度增長，全國的水電裝機(jī)將增加27%，只需要在少部分壩中進(jìn)行機(jī)組增容改造，就可增加20,195MW的裝機(jī)容量。4.2印度水資源及開發(fā)利用概況印度是一個(gè)水能資源比較豐富的國家,水電技術(shù)可開發(fā)量達(dá)到660,000GWh，目前水電裝機(jī)37,000MW，并且有56座總裝機(jī)達(dá)9400萬KW的抽水蓄能水電站。只有30%的水電資源已開發(fā)。有7%的水電資源正在規(guī)劃、設(shè)計(jì)或施工，60%的水力資源還沒有進(jìn)入實(shí)質(zhì)開發(fā)階段，水電開發(fā)具有相當(dāng)大的市場(chǎng)空間。全印度電力總裝機(jī)容量大約為132330MW，其中72%為火電機(jī)組，水電機(jī)組占24%，2%來自核電機(jī)組，其它類型占2%，這表明了對(duì)火電的過度依賴。預(yù)計(jì)到第11個(gè)五年計(jì)劃末(2007～2012年),電力結(jié)構(gòu)如下：火電67.4%，水電29%，核電和其他3.6%。但即使這樣還是沒有達(dá)到理想結(jié)構(gòu)的比例，為加快水電開發(fā)的力度,印度政府制定了一系列的政策以給水電資源開發(fā)創(chuàng)造一個(gè)盡可能寬松環(huán)境。4.3世界前十大已建、在建水電站

序號(hào)壩名完工年裝機(jī)容量MW年平均發(fā)電量GWh國家1三峽20092250084000中國2Itaipu（伊泰普）19911260090000巴西/巴拉圭3溪洛渡20101260057120中國4Guri（古里）19861000052000委內(nèi)瑞拉5Tucurui（圖庫魯伊）19848370

巴西6Sayano-Shushenskaya（薩揚(yáng)舒申斯克）1990640022800俄羅斯7向家壩UC600030747中國8Krasnoyarsk（克拉斯諾雅爾斯克）1967600019600俄羅斯9龍灘（廣西）2001540018710中國10Bratsk（布拉茨克）1964450022500俄羅斯世界前十大已建、在建高壩

序號(hào)壩名壩高（米）建壩目的國家1錦屏一級(jí)305HC中國2Nurek300IH塔吉克斯坦3小灣（云南）292HCIN中國4Grandedixence285H瑞士5溪洛渡278HCN中國6Inguri272HI格魯吉亞7Vajont262H意大利8Manuelm.Torres261H墨西哥9Tehri261IS印度10AlvaroObregon260IS墨西哥世界前十大已建、在建面板堆石壩序號(hào)壩名壩高（m）庫容(億方)國家1Basha270巴基斯坦2Agbulu23439.8菲律賓3水布埡23345.8中國4江坪河22114.2中國5MorrodeArica220秘魯6LaYesca210墨西哥7Bakun（巴昆）20543.8馬來西亞8CamposNovos（坎樸斯諾沃）20014.8巴西9WestSeti19516尼泊爾10Kárahnjúkar19522.6冰島5.我國新時(shí)期能源開發(fā)應(yīng)繼續(xù)實(shí)施

水電優(yōu)先戰(zhàn)略當(dāng)前我國水電開發(fā)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)已經(jīng)發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，我們對(duì)我國水電開發(fā)的指導(dǎo)思想和理論基礎(chǔ)等應(yīng)予以重新審視，“吐故納新”，以符合水電開發(fā)的規(guī)律?？傆[全球水電開發(fā)和國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，我們不難看到，今日經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家，正是昔日水電開發(fā)較好的國家。世界電力建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)之一就是盡早開發(fā)水能資源，優(yōu)先發(fā)展水電。我國由于種種原因，水電開發(fā)進(jìn)程相對(duì)于電力發(fā)展進(jìn)程滯后，不能不說我們對(duì)水電的認(rèn)識(shí)還存在偏差。5.1水電在各國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的重要作用

在世界上，各國大多是率先開發(fā)和利用水電資源，待水電開發(fā)到一定程度后，才轉(zhuǎn)向大規(guī)模地開發(fā)其他發(fā)電能源。水電開發(fā)作為水能資源豐富國家的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)充分利用和保護(hù)國土資源，改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著積極的作用。國外發(fā)達(dá)國家的水電資源基本開發(fā)完畢。美國，歐洲，澳大利亞分別已開發(fā)本國資源的69％，71％和49％。發(fā)展中國家水電開發(fā)起步較晚,限于水電發(fā)展的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件，水電開發(fā)力度不足，并且現(xiàn)在又受到了全球生態(tài)環(huán)境的制約，水電開發(fā)比例較低。南美、亞洲和非洲只開發(fā)了40％，25％和11％。2009年我國水電裝機(jī)196790MW，位居世界第一位。但與我國豐富水能資源相比，整體利用程度比較低。開發(fā)利用率不到20%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界發(fā)達(dá)國家86%的平均水平。5.2我國豐富的水能資源及水電自身優(yōu)勢(shì)，決定了水電是我國目前唯一可大規(guī)模商業(yè)開發(fā)的可再生清潔能源（1）水能資源是我國最豐富的能源資源，其總量居世界第一位。我國按經(jīng)濟(jì)可開發(fā)水能資源，人均接近世界平均水平，為９１％，而經(jīng)常提到極為豐富的煤炭資源人均約為世界平均水平的55％，石油資源人均達(dá)不到世界平均水平的10％。據(jù)中國去年發(fā)布的可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃，明確水電發(fā)展目標(biāo)為：2010年，全國水電裝機(jī)容量達(dá)到200,000MW；2020年，全國水電裝機(jī)容量達(dá)到300,000MW。（2）水電是清潔能源。目前我國的溫室氣體排放僅次于美國，居世界第二位，環(huán)境保護(hù)的壓力越來越大。IEA預(yù)測(cè)，2004-2030年中國的二氧化碳排放量在期間會(huì)增加一倍多，中國有可能在2010年之前趕上美國，成為世界上最大的二氧化碳排放國。而西方發(fā)達(dá)國家早已在上世紀(jì)就完成了工業(yè)化過程，進(jìn)入了后工業(yè)化時(shí)代，其二氧化碳排放量日益減少。中國的能源主要靠國內(nèi)供應(yīng)，自給率一直保持在90%左右。由于能源格局所致，中國的一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)一直以煤炭為主，分別占總量的76.7%和69.4%，如果不適當(dāng)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，我國所面臨的環(huán)境壓力會(huì)越來越大。相比之下，水力發(fā)電是利用江河源遠(yuǎn)流長的流量和落差形成水的勢(shì)能發(fā)電，是一次性能源直接轉(zhuǎn)換成電力的物理過程，它不消耗水，也不污染水，不排放有害氣體，也不排放固體廢物，是清潔的能源，發(fā)展水電是減輕溫室氣體排放的有效途徑。

（3）水電具有自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，它來自地球上的天然水文循環(huán)，且取之不盡，用之不竭。由于水電能源是可再生能源，越早開發(fā)越好。積極發(fā)展水電也是實(shí)現(xiàn)我國能源獨(dú)立的重要途徑。其他能源