電氣工程第1章

南京理工大學電氣工程基礎2/2/2023第一章緒論1.1電力系統的基本概念1.2電能的生產過程1.3電力系統的電壓等級1.4我國電力工業(yè)發(fā)展概況及前景2/2/20231.掌握電力系統的基本概念；2.了解發(fā)電廠的生產過程；3.掌握我國電力系統額定電壓等級；4.了解我國電力系統的發(fā)展狀況和發(fā)展前景。本章要求2/2/20231.1電力系統的基本概念

一、電力系統的組成發(fā)電廠電力網電力用戶或者說：由發(fā)電廠、電力網和電力用戶就構成了電力系統。1.電力系統電力系統是指完成電能生產、輸送、分配和消費的統一整體。2/2/2023動力系統、電力系統和電力網示意圖把火電廠的汽輪機、鍋爐、供熱管道和熱用戶，水電廠的水輪機和水庫等動力部分也包括進來，就稱為動力系統。在電力系統中，通常將輸送、交換和分配電能的設備稱為電力網，它由變電所和各種不同電壓等級的電力線路組成。2/2/2023包含發(fā)電、輸電、配電、用戶的電力系統示意2/2/20232/2/2023電力系統示意圖工業(yè)企業(yè)供電系統2/2/2023電力系統的要素電廠(powerstation)輸電線路(transmissionline)變電站(substation)開關站(switchingstation)配電網絡(distributionnetwork)發(fā)電機(generator)變壓器(transformer)開關(switcher)斷路器(circuitbreaker)架空線(overheadtransmissionline)電纜(cable)測量儀器(measuringdevice)保護設備(protectivedevice)控制系統(controlsystem)

2/2/20231.1電力系統的基本概念

通常將220kV及以上的電力線路稱為輸電線路，110kV及以下的電力線路稱為配電線路。配電線路又分為高壓配電線路（110kV）、中壓配電線路（6～35kV）和低壓配電線路（380/220V）。地方電力網：電壓等級在35kV及以下、供電半徑在20～50km以內的電力網;區(qū)域電力網：電壓等級在35kV以上、供電半徑超過50km的電力網，電壓為110~220kV;超高壓遠距離輸電網：電壓等級為330～750kV的電力網，一般由遠距離輸電線路連接而成。發(fā)電廠：生產電能，將一次能源轉換成二次能源（電能），分為火、水、核、風、太陽、地熱等發(fā)電廠。電力網：由不同電壓等級的輸電線路和變壓器組成，可分為地方電力網、區(qū)域電力網及超高壓遠距離輸電網三種類型。2/2/2023熱力網水庫23kV鍋爐10kV10kV工業(yè)用戶220/380V商業(yè)用戶反應堆23kV電力系統電力網動力系統220kV110kV500kV35kV10kV2/2/2023熱力網水庫23kV鍋爐10kV10kV工業(yè)用戶220/380V商業(yè)用戶反應堆23kV220kV110kV500kV樞紐變電站區(qū)域電力網地區(qū)變電站地方電力網終端變電站超高壓電網35kV10kV2/2/2023變電所：是變換電壓和接受分配電能的場所。分為區(qū)域變電所、地區(qū)變電所和終端變電所等。配電所：只接受和分配電能，不變換電壓。電力用戶：消耗電能，將電能轉換成其他形式能量。1.1電力系統的基本概念

區(qū)域變電所：電壓等級高，變壓器容量大，進出線回路數多，由大電網供電，高壓側電壓為330～750kV，全所停電后，將引起整個系統解列甚至瓦解，又稱樞紐變電所；地區(qū)變電所：由發(fā)電廠或區(qū)域變電所供電，高壓側電壓為110～220kV，全所停電后，將使該地區(qū)中斷供電，有稱中間變電所；終端變電所：是電網的末端變電所，主要由地區(qū)變電所供電，其高壓側

為10～110kV，全所停電后，將使用戶中斷供電。2/2/20232．工業(yè)企業(yè)供電系統工廠供配電系統由總降壓變電所、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電設備組成。

總降壓變電所：將35～110kV的供電電壓變換為6～10kV的高壓配電電壓，給廠區(qū)各車間變電所或高壓電動機供電。工廠供電系統2/2/2023

車間變電所：將6～10kV的電壓降為380/220V，再通過車間低壓配電線路，給車間用電設備供電。配電線路：分為廠區(qū)高壓配電線路和車間低壓配電線路。車間變電所可分為以下幾種類型（圖1-2）：1.1電力系統的基本概念

附設式變電所（1~4）車間內變電所（5）獨立變電所（7）露天變電所（6）地下變電所桿上變電所圖1-2車間變電所的類型

2/2/20231.1電力系統的基本概念

二、建立大型聯合電力系統的優(yōu)點1．可以減少系統的備用容量的比重。4．可以減少系統的總負荷峰值，從而減少總裝機容量。

5．可以提高供電可靠性。2．可以安裝大容量的機組。3．可以合理利用水資源，提高系統運行的經濟性。2/2/20231.1電力系統的基本概念

描述電力系統的基本參量總裝機容量：指系統中所有機組額定有功功率的總和，以MW、GW計。

2.

年發(fā)電量：指系統中所有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以MW·h、GW·h、TW·h計。3.

最大負荷：指規(guī)定時間內電力系統總有功功率負荷的最大值，以MW、GW計。4.

額定頻率：50Hz5.最高電壓等級：指系統中最高電壓等級線路的額定電壓，以kV計。1GW=103MW（100萬千瓦）1MW=103kW（1000千瓦）1MW·h=103kW·h（千度），1GW·h=103MW·h（100萬度）1TW·h=103GW·h（10億度），1kW·h=1度2/2/20231.1電力系統的基本概念

三、電力系統運行特點1．電能不能大量儲存。2．電力系統的過渡過程十分短暫。3．與國民經濟各部門的關系密切。2/2/20231.1電力系統的基本概念

1．保證供電的可靠性。2．保證良好的電能質量。四、對電力系統的基本要求3．提高電力系統運行的經濟性。4．防止環(huán)境污染。2/2/20232．保證良好的電能質量指標：電壓（幅值）、頻率、波形。電力系統規(guī)定，頻率偏移應不超過±0.2～±0.5Hz。電壓（幅值）

波形：諧波、波動與閃變、電壓跌落、三相不平衡等。2/2/20231.2發(fā)電廠的生產過程核能重力勢能（水、潮汐）風能熱能機械能電能化學能（煤、石油、天然氣、生物質、氫氣太陽能η=90%+η=90%+η

<60%裂變（聚變）光伏電池）太陽能熱量燃料電池2/2/20231.2發(fā)電廠的生產過程

一、火力發(fā)電廠1．火電廠的燃料：煤炭、石油、天然氣等。2．能量轉換過程：燃料的化學能→熱能→機械能→電能。3．分類：汽輪機發(fā)電廠、蒸汽機發(fā)電廠、內燃機發(fā)電廠等。4．火電廠的組成：

燃燒系統（鍋爐）：燃料→灰渣，風（空氣）→煙氣電氣系統：發(fā)電機、變壓器、輸電線路等。汽水系統（汽輪機）：水蒸汽、循環(huán)水（冷水熱水）2/2/2023圖1.3凝汽式火電廠生產過程示意圖

5．火電廠的生產過程2/2/20236．火電廠是我國目前最主要的電源，比例大約75%。2010年底，73.68%。2009年，中國電力裝機總容量達8.74億千瓦，同比增長10.23%，凈增8970萬千瓦。其中，火電裝機累計達6.52億千瓦，占裝機總容量的74.60%，同比下降1.45個百分點；水電裝機達1.97億千瓦，占總容量的22.51%，同比上升0.74個百分點；風電并網總容量1613萬千瓦.江蘇諫壁發(fā)電廠7．火力發(fā)電存在的問題安全問題：采礦和運輸中的安全性災難等。環(huán)境問題：酸雨、溫室效應、可吸入顆粒物等。效率問題：凝汽式火電廠效率一般為30%~40%，熱電廠為

60%~70%。張家口發(fā)電總廠浙江北侖發(fā)電廠2/2/20238．今后火電建設的重點采用高參數、大容量、高效率的設備（60萬kW、100萬kW）。開發(fā)清潔煤燃燒發(fā)電、天然氣蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電。鼓勵熱電聯產。加強煤炭基地的礦口電廠建設。1.2發(fā)電廠的生產過程2/2/2023火電廠外景2/2/2023鍋爐外觀全景2/2/2023汽輪機及發(fā)電機外觀2/2/2023主變壓器側面2/2/2023主變壓器正面2/2/2023輸電線路2/2/2023廠用變壓器2/2/2023冷卻塔2/2/2023送風機及靜電除塵裝置2/2/20231.2發(fā)電廠的生產過程

二、水力發(fā)電廠1．水電廠的能量轉換過程：水的位能→機械能→電能。2．水電廠的總發(fā)電功率：

3．水電廠的分類堤壩式水電廠引水式水電廠抽水蓄能電站：廣州抽水蓄能電站、宜興抽水蓄能電站壩后式：如三門峽、劉家峽、丹江口、三峽水電站河床式：如葛洲壩水電站4．水電廠的組成：水庫、水輪機、電氣系統流量水位落差或水頭效率0.8~0.852/2/2023堤壩式水電廠:利用修筑攔河堤壩來抬高上游水位，形成發(fā)電水頭的水電廠?！锏虊问剿姀S的分類壩后式

河床式2/2/2023壩后式水力發(fā)電廠示意圖上游水庫大壩變壓器發(fā)電機下游2/2/2023河床式水力發(fā)電廠示意圖進水口廠房溢流壩2/2/2023引水式水力發(fā)電廠堰引水渠壓力水管廠房溢水道

2/2/2023上水庫下水庫抽水蓄能電站（發(fā)電）2/2/2023抽水蓄能電站（蓄能）供電低谷2/2/20231.2發(fā)電廠的生產過程5．水電廠的生產過程圖1.4壩后式水電廠生產過程示意圖2/2/20231.2發(fā)電廠的生產過程6．水電廠是我國目前重要的電源之一，比例20%左右。

葛洲壩水電站

南美伊泰普水電站

長江三峽水電站

廣州抽水蓄能電站7．水力發(fā)電的優(yōu)點是最干凈的能源之一。是最廉價的能源之一：無需燃料、無環(huán)境污染、生產效率高、發(fā)電成本低、運行維護簡單。綜合水利工程：可同時解決發(fā)電、防洪、灌溉、航運、水產養(yǎng)殖等問題。

特殊的水電廠：抽水蓄能電廠，起“削峰填谷”作用。2/2/20238．水力發(fā)電存在的問題1.2發(fā)電廠的生產過程建設問題：投資大、工期長，存在庫區(qū)移民、淹沒耕地、破壞人文景觀、破壞自然生態(tài)平衡等問題。運行問題：發(fā)電量受氣象、水文、季節(jié)水量變化的影響較大，分豐水期和枯水期，出力不穩(wěn)定，增加電力系統運行的復雜性。2/2/2023

三、核電廠1．核電廠的能量轉換過程：核燃料的裂變能→熱能→機械能→電能。2．核電廠的組成：核反應堆、汽水系統（汽輪機）、電氣系統。1.2發(fā)電廠的生產過程2/2/20231.2發(fā)電廠的生產過程

3．核反應堆的分類：輕水堆（包括沸水堆和壓水堆）、重水堆和石墨冷氣堆等。圖1-5輕水碓核電廠生產過程示意圖a）沸水碓b）壓水碓熱力系統由單回路構成，有可能使汽輪機等設備受放射性污染。由雙回路系統構成，兩個回路各自獨立循環(huán)，不會造成設備的放射性污染。2/2/2023沸水堆型核電廠示意圖混凝土防護殼主循環(huán)泵控制棒反應堆汽輪機發(fā)電機凝結器凝結水泵2/2/2023壓水堆型核電廠示意圖混凝土防護殼控制棒反應堆加壓器主循環(huán)泵蒸汽發(fā)生器2/2/20232/2/20234．核電廠是我國目前最重要的電源之一。秦山核電站大亞灣核電站1.2發(fā)電廠的生產過程5．核電迅速發(fā)展的原因核電是一種新型的巨大能源。煤、石油等火電燃料儲量有限，不可再生。發(fā)達國家的水資源已基本開發(fā)殆盡。一些資源貧乏國家“能源危機”，不得不發(fā)展核電。田灣核電站嶺澳核電工程

三門核電

陽江核電

福清核電

2/2/20236.核能發(fā)電的優(yōu)缺點節(jié)省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料運輸。不需空氣助燃，可建在地下、水下、山洞或空氣稀薄地區(qū)。1.2發(fā)電廠的生產過程比火電廠造價高，但發(fā)電成本低30%～50%，且規(guī)模越大越合算。存在問題：放射性污染；核廢料處理。2/2/2023核電發(fā)展目標：到2020年，核電運行裝機容量爭取達到4000萬千瓦，并有1800萬千瓦在建項目結轉到2020年以后續(xù)建。核電占全部電力裝機容量的比重從現在的不到2%提高到4%，核電年發(fā)電量達到2600～2800億千瓦時。2/2/20231.2發(fā)電廠的生產過程2/2/2023

四、其它新能源發(fā)電1．太陽能發(fā)電：太陽光能或太陽熱能→電能太陽能發(fā)電系統的組成太陽能發(fā)電的特點是一種取之不盡、用之不竭的廉價能源。不需要燃料、生產成本低、不產生污染受季節(jié)、晝夜、地理和氣象條件的影響較大。1.2發(fā)電廠的生產過程太陽能光伏電源在西部地區(qū)應用廣泛。（青海、新疆）我國首座太陽能發(fā)電廠：2005年10月29日在南京江寧發(fā)電成功，發(fā)電容量只有70kW。2/2/2023到2007年年底，全國光伏系統的累計裝機容量達到10萬千瓦（100MW），從事太陽能電池生產的企業(yè)達到50余家，太陽能電池生產能力達到290萬千瓦（2900MW），太陽能電池年產量達到1188MW，超過日本和歐洲。

目前國內在建太陽能發(fā)電項目總規(guī)模達100萬千瓦左右，到2015年太陽能發(fā)電累計容量將達到1000萬千瓦左右。

2/2/2023太陽能發(fā)電示意圖2/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20231.2發(fā)電廠的生產過程2．風力發(fā)電：風力的動能→機械能→電能風力發(fā)電的優(yōu)點西部地區(qū)的風能資源占全國的50%以上

。（青海、甘肅、新疆、內蒙、云南、西藏等）新疆達板城風電廠是一種取之不盡、用之不竭的自然能源。不需要燃料、沒有污染、運行成本低。有一定的隨機性和不穩(wěn)定性，因此必須配有蓄能裝置。2/2/2023截止到2010年12月31日，全國（不含港、澳、臺）共建設802個風電場，累計吊裝完成風電機組32400臺，總吊裝容量達到4146萬kW。其中，全國風電建設總容量（已并網或風電場配套送出工程建成，基本具備并網條件的吊裝容量）為3828萬kW，并網運營容量為3131萬kW。我國風電裝機容量世界排名由2009年的第三名升至2011年的第一名，位居世界風電裝機容量首位，風電裝機規(guī)模達到了更高的水平。按照2010年底全國風電建設容量進行排序，位居前五位的省份（市、區(qū)）分別為內蒙古、河北、遼寧、甘肅、吉林；投資商分別為國電集團、華能集團、大唐集團、華電集團、國華電力。2/2/2023風力發(fā)電示意圖2/2/2023海上風力發(fā)電站2/2/20232/2/20231.2發(fā)電廠的生產過程3．地熱發(fā)電：地熱能→電能電能生產過程：與火電廠相似，用地熱井取代鍋爐設備。地熱資源的開發(fā)利用在西部地區(qū)已取得了良好的效益。西藏羊八井電廠4．潮汐發(fā)電：海水漲潮或落潮的動能或勢能→電能。潮汐發(fā)電示意圖江廈潮汐電站

法國郎斯潮汐電站我國正在運行發(fā)電的潮汐電站共有8座（浙江4座，山東、江蘇、廣西、福建各1座）2/2/2023地熱發(fā)電示意圖火山地下水蒸汽包汽輪機發(fā)電機冷卻塔循環(huán)水泵2/2/20232/2/2023

潮汐發(fā)電：利用海水漲潮、落潮中的動能和勢能來發(fā)電。2/2/20235．新能源發(fā)電的優(yōu)缺點太陽能、風能、地熱能、潮汐能等新能源都屬于清潔、廉價和可再生能源，是值得發(fā)展的能源形式。其他新能源：燃料電池、垃圾燃料、核聚變能、生物質能等。太陽能、風能發(fā)電容量小，分散性大，屬于分布式能源，互聯后在運行安全和管理方面存在很多問題。1.2發(fā)電廠的生產過程2/2/20232007年全國發(fā)電總量中，水電4867億千瓦時，約占全部發(fā)電量14.95%，增長17.6%，增幅比2006年提高13個百分點；火電26980億千瓦時，約占全部發(fā)電量82.86%，增長13.8%，增幅降低2.4個百分點；核電626億千瓦時，約占全部發(fā)電量1.92%，增長10.8%；風電繼續(xù)保持高速增長，發(fā)電量56億千瓦時，增長95.2%，增幅提高22個百分點。2/2/2023用電設備的額定電壓：與同級電網的額定電壓相同。發(fā)電機的額定電壓：比同級電網的額定電壓高出5%，用于補償線路上的電壓損失。1.3電力系統的電壓

一、電力系統的額定電壓電力網的額定電壓：我國電網的額定電壓等級有220V、380V、3kV、6kV、10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV等。供電線路上的電壓變化示意圖2/2/2023變壓器的二次繞組：對于用電設備而言，相當于電源。變壓器的額定電壓1.3電力系統的電壓與電能質量我國公布的三相交流系統的額定電壓見表1-1。

變壓器的一次繞組：相當于是用電設備，其額定電壓應與電網的額定電壓相同。注意：當變壓器一次繞組直接與發(fā)電機相連時，其額定電壓應與發(fā)電機的額定電壓相同。當變壓器二次側供電線路較長時：應比同級電網額定電壓高10%

當變壓器二次側供電線路較短時：應比同級電網額定電壓高5%其中5%用于補償變壓器滿載供電時一、二次繞組上的電壓損失；另外5%用于補償線路上的電壓損失，用于35kV及以上線路?？梢圆豢紤]線路上的電壓損失，只需要補償滿載時變壓器繞組上的電壓損失即可，用于10kV及以下線路。2/2/2023表1.2我國三相交流電力網和用電設備的額定電壓∕kV分類電力網和用電設備的額定電壓發(fā)電機額定電壓電力變壓器額定電壓一次繞組二次繞組低壓0.22/0.1270.230.22/0.1270.23/0.1330.38/0.220.400.38/0.220.40/0.230.66/0.380.690.66/0.380.69/0.40高壓33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及11—13.8，15.75，18，2013.8，15.75，18，20—35—3538.560—6066110—110121220—220242330—330363500—500550750—7508252/2/2023發(fā)電機G的額定電壓：UN·G=1.05×10=10.5（kV）變壓器T1的額定電壓：U1N=10.5（kV）

U2N=1.1×110=121（kV）變壓器T1的變比為：10.5/121kV變壓器T2的額定電壓：U1N=110（kV）

U2N=1.05×6=6.3（kV）變壓器T2的變比為：110/6.3kV例1-1已知下圖所示系統中電網的額定電壓，試確定發(fā)電機和變壓器的額定電壓。~T1GT2110kV10kV6kV變壓器T1的一次繞組與發(fā)電機直接相連，其一次側的額定電壓應與發(fā)電機的額定電壓相同變壓器T1的二次側供電距離較長，其額定電壓應比線路額定電壓高10%變壓器T2的二次側供電距離較短，可不考慮線路上的電壓損失2/2/2023補充2/2/20231.3電力系統的電壓

二、電壓等級的選擇220kV及以上：用于大型電力系統的主干線。110kV：用于中小型電力系統的主干線。35kV：用于大型工業(yè)企業(yè)內部電力網。10kV：常用的高壓配電電壓，當6kV高壓用電設備較多時，也可考慮用6kV配電。3kV：僅限于工業(yè)企業(yè)內部采用。380/220V：工業(yè)企業(yè)內部的低壓配電電壓。電力網的額定電壓、傳輸功率和傳輸距離之間的關系見表1-22/2/2023晉東南～南陽～荊門交流特高壓試驗示范工程包括晉東南變電站、南陽開關站、荊門變電站3個1000kV變電站工程。

1.晉東南變電站

站址位于山西省長治市西南22km的長子縣石哲鎮(zhèn)崔家莊，本期總占地面積約9.1公頃（圍墻內占地面積約8.4公頃）。

2.南陽開關站

站址位于河南省南陽市東北30km的方城縣趙河鎮(zhèn)石寨，本期總占地面積約13.79公頃（圍墻內占地面積約9.28公頃）。

3.荊門變電站

站址位于湖北省荊門市東南25km的沙洋縣沈集鎮(zhèn)鄢崗，本期總占地面積約16.62公頃（圍墻內占地面積約12.34公頃）。

2/2/2023按照規(guī)劃，2015年，特高壓電網形成“三縱三橫一環(huán)網”。3個縱向輸電通道為：錫盟～北京東～天津南～濟南～徐州～南京；張北～北京西～石家莊～豫北～駐馬店～武漢～南昌；陜北(蒙西)～晉中～晉東南～南陽～荊門～長沙。3個橫向輸電通道為：蒙西～晉北～石家莊～濟南～濰坊；晉中～豫北～徐州；雅安～樂山～重慶～長壽～萬縣～荊門～武漢～皖南。特高壓雙環(huán)網為：淮南～南京～泰州～蘇州～上?！惚薄钅稀茨?。2/2/20231.4我國電力發(fā)展概況及前景一、我國電力工業(yè)發(fā)展概況中國電力工業(yè)發(fā)展中的一些數據年份總裝機容量/GW年發(fā)電量/TW·h人均用電量/kW·h世界排序1882上海第一臺12kW機組發(fā)電19491.854.3小于10251979522807198580400519982771150220003001300100022004440210022/2/20231.5我國電力發(fā)展概況及前景中國電力工業(yè)的發(fā)展可分為三個以下階段1882~1937年。從1882年上海第一臺機組發(fā)電到抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)前夕，全國共有461個發(fā)電廠，總裝機容量630MW，年發(fā)電量為17億kW·h，初步形成北京、天津、上海、南京、武漢、廣州、南通等大、中城市的配電系統。1937~1949年。1937年抗日戰(zhàn)爭開始后，日本帝國主義以東北為基地，為戰(zhàn)爭生產和提拱軍需物資，從而使東北電力系統也有一定的發(fā)展。1949年新中國成立時，全國發(fā)電裝機容量為1848.6MW，年發(fā)電量約43億kW·h，居世界第25位。當時中國已形成的電力系統有：東北中部電力系統；東北南部電力系統；東北東部電力系統；冀北電力系統。2/2/20231.5我國電力發(fā)展概況及前景輸電線路建設1949年以來，中國的電力工業(yè)有很大的發(fā)展。特別是改革開放以來，我國的電力工業(yè)有了飛速的發(fā)展，平均每年以10%以上的速度在增長，到1998年全國裝機容量已達到277GW，年發(fā)電量已達到1150TW·h，均躍居世界第2位。但人均用電量、電力系統自動化水平還與發(fā)達國家有差距。1954年，第一條220kV線路投入運行，全長369.25km；1972年，第一條330kV線路投入運行，全長534km；1981年，第一條500kV線路投入運行，全長595km

；1989年，第一條500kV直流輸電線路投入運行，全長1080km，實現了華中電網與華東電網的互聯。2/2/20231.5我國電力發(fā)展概況及前景我國電網已形成500kV和330kV的骨干網架，將進一步升高到1000kV和750kV；我國電網進入了遠距離、超高壓、跨大地區(qū)輸電的階段。目前，我國已形成東北、華北、華東、華中、西北、川渝、南方共7個跨省電網以及山東、福建、新疆、海南和西藏5個獨立省網。我國電力系統現狀1998年，成立了國家電力公司，提出“廠網分開”，建立電力市場，實行“競價上網”的改革方案。上海、浙江、山東作為首批改革試點，東北三省緊隨其后，到2010年，全面實行“廠網分開、竟價上網”。2010年后，實現發(fā)、輸、配三個環(huán)節(jié)分開，建立規(guī)范有序的電力市場，在更大范圍內引入競爭機制。商業(yè)化運行（電力市場）2/2/20231.5我國電力發(fā)展概況及前景2010年全國裝機容量達到650GW，2020年達到950GW。二、我國電力工業(yè)發(fā)展前景21世紀發(fā)展目標高參數（高溫、高壓、超臨界、單機容量）；大容量遠距離高壓輸電、大系統互聯；

高度自動化；電力市場化；新能源、分布式發(fā)電；智能電網；微電網。2/2/20231.5我國電力發(fā)展概況及前景電網互聯2010年：形成以三峽電站為中心，連接華中、華東、川渝三個地區(qū)電網的中部電網。屆時，全國將形成北、中、南三大互聯電網的格局。2020年：形成除新疆、西藏、臺灣之外的，以三峽電網為中心的全國統一聯合電網。21世紀：在北、中、南三大電網的基本格局下，逐步形成全國聯合大電網。與此同時，在21世紀將形成與周邊國家互聯的亞洲東部聯合電網。

2/2/20232/2/20232/2/20232/2/2023現階段電力工業(yè)的發(fā)展要求：1．繼續(xù)發(fā)展燃煤火電廠，提高發(fā)電效率，減少環(huán)境污染2．加速建設水電廠3．積極發(fā)展核電4．積極發(fā)展可再生分布能源發(fā)電5．大力發(fā)展聯網6.智能電網

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諫壁發(fā)電廠是我國自行設計、自行安裝、自行完善的高溫高壓特大型火力發(fā)電廠。電廠的建設始于1959年，共分五期進行。到1987年9月工程全部建成，合計安裝機組10臺，總容量達162.5萬千瓦，其中國產機組6臺，占總容量的86.16%，成為當時全國最大的火力發(fā)電廠，并持續(xù)10年居全國火力發(fā)電廠之首。全廠年發(fā)電時占當時江蘇電網的30%，占華東電網的1/10。現新增兩臺100萬千瓦機組。2/2/2023浙江北侖發(fā)電廠是我國目前最大的現代化火力發(fā)電廠，總裝機容量為300萬千瓦(5×600MW)，工程于1988年1月正式開工建設，2000年9月全部建成發(fā)電。年發(fā)電量167億度，為浙江省各類發(fā)電廠發(fā)電總量的四分之一，其中兩臺機組的發(fā)電量就能滿足寧波市全部用電所需。現新建兩臺100萬千瓦機組。2/2/2023北侖發(fā)電廠主控制室北侖發(fā)電廠汽輪機房2/2/2023

張家口發(fā)電總廠成立于1988年8月，由下花園發(fā)電廠和沙嶺子發(fā)電廠合并而成，位于張家口市東南14km，距首都北京170km，距煤都大同180km。發(fā)電廠總裝機容量240萬千瓦（8×300MW），通過500kV雙回線向北京供電，同時兼顧地方用電，擔負著北京地區(qū)1/4電力負荷的供電任務。張家口發(fā)電總廠夜景廠區(qū)景色汽輪機房2/2/2023葛洲壩27孔泄洪閘葛洲壩水電站葛洲壩水電站是長江干流上修建的第一座大型水電工程，是三峽工程的反調節(jié)和航運梯級。電站始建于1970年，共有21臺機組，總裝機容量271.5萬千瓦，年發(fā)電量157億度。電站以500kV和220kV輸電線路并入華中電網，并通過500kV直流輸電線路向距離1000km的上海輸電120萬千瓦。2/2/2023南美伊泰普水電站是二十世紀最大的水電站

，位于巴西和巴拉圭交界處的巴拉那河上，從1974年5月開始修建，于1991年5月竣工，由巴西與巴拉圭共建。總裝機容量12.6GW（18×700MW），年發(fā)電量790億度。水電站壩身長7.7公里，壩高196米（相當于65層樓的高度）。2/2/2023三峽水電站效果圖長江三峽水電站壩長2309m，壩高185m，水頭175m，總庫容393億立方米，總裝機容量18.2GW（26×700MW），年發(fā)電量86.5TW·h；庫區(qū)將淹沒耕地36萬畝，淹沒城鎮(zhèn)129座，需安置遷移人口113萬；電站于93年起步，首批機組于2003年10月發(fā)電，以后每年投產4臺機組（280MW），2009年全部機組建成投產。三峽電站發(fā)出的強大電力將送往華中、華東地區(qū)和廣東省。電站將引出15條超高壓交流輸電線路，其中3條線路通過換流站將交流電轉換成直流電后，再通過500kＶ直流輸電線路，2條送往華東、1條送往廣東。2/2/2023三期導流圖三峽大壩模型三峽大壩由多個功能模塊組成，從左至右（面向下游）依次為永久船閘、升船機、泄沙通道（臨時船閘）、左岸大壩及電站、泄洪壩段、右岸大壩及電站、山體地下電站等。升船機的最大提升高度為113米，供3000噸以下船只通過大壩，用時約40分鐘；永久船閘是雙線五級船閘，供3000噸以上船只從這里翻過大壩，用時約3.5小時。2/2/2023三峽工程綜合效益防洪：三峽水庫正常蓄水位175米，總庫容393億立方米，防洪庫容221.5億立方米，能有效地控制長江上游洪水，保護長江中下游荊江地區(qū)1500萬人口、2300萬畝土地，是世界上防洪效益最為顯著水利工程。發(fā)電：三峽水電站裝機總容量為1820萬kW，年均發(fā)電量847億kW·h。以直線距離1000公里為半徑，全國除遼寧、吉林、黑龍江、新疆、西藏、海南、臺灣7省區(qū)外，其余地區(qū)的主要城市和工業(yè)基地都在這個范圍內。如圖所示

航運：它將改善航運里程660公里，使重慶至宜昌航道通行的船隊噸位由現在的3000噸級提高至萬噸級，年單向通過能力由1000萬噸提高到5000萬噸。2/2/2023三峽雙線五級船閘

三峽船閘全長6.4公里，可通過萬噸級船隊，單向年通過能力5000萬噸。船閘主體段閘首和閘室分南北兩線，每線船閘主體段由6個閘首和5個閘室組成，每個閘室長280米、寬34米。而船閘人字門是名副其實的“天下第一門”，單扇門寬20.2米，高38.5米，厚度3米，面積有兩個籃球場那么大，重達850多噸。2/2/2023廣州抽水蓄能電站為目前世界上最大的抽水蓄能電站，是為大亞灣核電站安全經濟運行而建設的配套工程，同時還承擔著廣東、香港電網的調峰填谷和事故備用的任務。電站總裝機總裝機容量2.4GW（8×300MW），分兩期建設，每期4臺，設計水頭535m，電站一期工程于1989年5月25日開工且1993年6月29日1號機投產，二期工程于1994年9月12日開工，至2000年3月14日8號機投產。2/2/2023三峽的供電范圍2/2/2023秦山核電站位于東海之濱美麗富饒的杭州灣畔，是中國第一座依靠自己的力量設計、建造和運營管理的壓水堆核電站，總裝機容量2×300MW。1985年3月動工，1991年12月首次并網發(fā)電。它的建成使我國成為繼美、英、法、前蘇聯、加拿大、瑞典之后世界上第七個能夠自行設計、建造核電站的國家。2/2/2023秦山核電站主控制室秦山核電站汽輪機房2/2/2023

大亞灣核電站位于深圳市東部大亞灣畔，為我國目前最大的核電站。大亞灣核電站是我國引進國外資金、設備和技術建設的第一座大型商用核電站。核電站安裝有兩臺單機容量為900MW的壓水堆反應堆機組。1987年8月7日工程正式開工，1994年2月1日和5月6日兩臺機組先后投入商業(yè)營運。大亞灣核電站每年發(fā)電量超過100億度，其中七成電力供應香港，三成電力供應廣東電網。大亞灣核電站電站設備2/2/2023田灣核電站是中俄兩國在加深政治互信、發(fā)展經濟貿易、加強兩國戰(zhàn)略協作伙伴關系方針推動下，在核能領域開展的高科技合作，是兩國間迄今最大的技術經濟合作項目，也是我國“九五”計劃開工的重點核電建設工程之一。廠址位于江蘇省連云港市連云區(qū)田灣，廠區(qū)按4臺百萬千瓦級核電機組規(guī)劃，并留有再建4臺的余地。一期工程建設2臺單機容量106萬千瓦的俄羅斯AES-91型壓水堆核電機組，設計壽命40年，年平均負荷因子不低于80％，年發(fā)電量達140億千瓦時。

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田灣核電站1號機組1999年10月20日澆筑第一罐混凝土。2005年10月18日開始首次裝料，12月20日反應堆首次達到臨界，2007年5月17日正式投入商業(yè)運行。截至2007年7月2日24時，1號機組累計發(fā)電量36.07億千瓦時，累計上網電量32.54億千瓦時。

田灣核電站2號機組于2000年9月20日澆筑第一罐混凝土，2007年5月1日反應堆首次達到臨界，5月14日首次并網成功。截至2007年7月2日24時，2號機組累計發(fā)電量3.32億千瓦時，累計上網電量2.96億千瓦時。按照計劃，2號機組于2007年底投入商業(yè)運行。田灣核電站計劃建設8臺核電機組，總容量達到1000萬千瓦。目前，二期工程3號和4號機組的建設已啟動，單機容量均為100萬千瓦2/2/2023太陽能發(fā)電系統的組成太陽能電池板：將太陽的輻射能轉換為電能。太陽能控制器：控制整個系統的工作狀態(tài)，對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。蓄電池：在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。逆變器：將太陽能發(fā)電系統所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能。

光電板控制器逆變器配電線路負載蓄電池2/2/2023達板城風力發(fā)電廠裝機容量7.23萬千瓦。2/2/2023

羊八井電廠是我國最大的地熱電廠，總裝機容量為25.18MW，水溫約150℃，擔負拉薩地區(qū)50%的供電任務。電站由5眼地熱井供水，單井產量為75～160立方米／小時。羊八井地熱電廠

羊八井地熱溫泉2/2/2023潮汐發(fā)電示意圖

2/2/2023法國郎斯潮汐電站示意圖

法國朗斯潮汐電站

法國郎斯電站1967年建成，位于法國圣馬洛灣郎斯河口。一道750米長的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋，壩下設置船閘、泄水閘和發(fā)電機房。郎斯潮汐電站機房中安裝有24臺雙向渦輪發(fā)電機，漲潮、落潮都能發(fā)電。總裝機容量24萬千瓦，年發(fā)電量5億多度，輸入國家電網。2/2/2023

江廈潮汐電站是中國第一座雙向潮汐電站，位于浙江省溫嶺市樂清灣北端江廈港。1980年5月第一臺機組投產發(fā)電。電站裝有雙向貫流式機組6臺，總裝機容量3200千瓦，年發(fā)電量600萬度，可晝夜發(fā)電14～15小時

。規(guī)模僅次于法國郎斯潮汐電站、加拿大芬地灣安娜波利斯潮汐電站，居世界第三。2/2/2023表1-1我國三相交流電力網和用電設備的額定電壓∕kV分類電力網和用電設備的額定電壓發(fā)電機額定電壓電力變壓器額定電壓一次繞組二次繞組低壓0.22/0.1270.230.22/0.1270.23/0.1330.38/0.220.400.38/0.220.40/0.230.66/0.380.690.66/0.380.69/0.40高壓33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及11—13.8，15.75，18，2013.8，15.75，18，20—35—3538.560—6066110—110121220—220242330—330363500—500550750—750—2/2/2023表1-2電力網的額定電壓與傳輸功率和傳輸距離之間的關系線路電壓/kV輸送功率/MW輸送距離/km30.1~1.01~360.1~1.24~15100.2~2.06~20352.0~10.020~5011010.0~50.050~150220100.0~500.0100~300330200.0~800.0200~6005001000.0~1500.0150~8507502000.0~2500.0500以上2/2/2023阿根廷：電壓:220V(單相)，380V(三相)，頻率:50Hz

巴西：電壓:110/220V(單相)，380/460V(三相)，頻率60Hz

加拿大:電壓:120/240V(單相),208/240V(三相)；頻率60Hz墨西哥：電壓:127/220V(單相)，220V(三相)；頻率:60Hz

美國：電壓:120/240V(單相)，208/240V(三相)；頻率60Hz

澳大利亞/新西蘭：電壓:240/415V(單相)，415V(三