電氣工程概論P(yáng)PT

電氣工程概論河北科技大學(xué)電氣學(xué)院朱維璐河北科技大學(xué)電氣工程系二、太陽(yáng)能光伏電池太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用光生伏特效應(yīng)原理、利用太陽(yáng)能電池將光轉(zhuǎn)換為電能的。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池板（組件），控制器和逆變其三大部分組成。所涉及到的原件是電力電子元件，不涉及機(jī)械部分。所以設(shè)備簡(jiǎn)單，可靠性高，壽命長(zhǎng)，無(wú)噪聲無(wú)污染?？蓱?yīng)用于上至航天器，下至家電的電源，達(dá)到兆瓦級(jí)電站，小到家用電源。如下圖。太陽(yáng)能光伏電池陣

太陽(yáng)能光伏發(fā)電最基本的元件是太陽(yáng)能電池，分為單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。單晶硅和多晶硅用量最大，非晶硅一般用于小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源。國(guó)產(chǎn)晶體硅效率在10—13%左右，國(guó)外在12---14%。目前光伏發(fā)電主要用于三大方面：1）為無(wú)電場(chǎng)合提供電源：如為居民區(qū)供電，微波通訊電源，通訊，移動(dòng)電源和備用電源。2）太陽(yáng)能日用產(chǎn)品：各類(lèi)同樣能充電器，路燈，草坪燈。

3）并網(wǎng)發(fā)電：我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的研究取得了顯著的成果，如研制的單晶硅太陽(yáng)能電池用于1971年發(fā)射的第二顆人造衛(wèi)星上，1985.10第一作同樣能光伏電站在甘肅省榆中縣建成，完成同樣能的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存，使一周內(nèi)不出太陽(yáng)也能照常供電。2005年投資750萬(wàn)美元，裝機(jī)容量達(dá)到1MW的最大太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在深圳投入運(yùn)行。其覆蓋面積達(dá)5325m2，單晶和多晶光伏組件達(dá)4000多個(gè)。這也是世界上為數(shù)不多的兆瓦級(jí)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)之一?！?.7磁懸浮列車(chē)技術(shù)

20世紀(jì)下半葉鐵路的電氣化是常規(guī)鐵路的運(yùn)行速度達(dá)到了200多公里，為進(jìn)一步提高時(shí)速，懸浮列車(chē)受到了廣泛的關(guān)注，它是一種采用磁懸浮、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的新型無(wú)輪高速地面交通工具。具有速度高，運(yùn)客量大，對(duì)環(huán)境影響（噪聲、振動(dòng)）小，能耗低，運(yùn)行安全平穩(wěn)，無(wú)脫軌危險(xiǎn)，爬坡能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。高速列車(chē)有兩種技術(shù)方案：

1、常導(dǎo)磁懸浮列車(chē)：

2、超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)：采用超導(dǎo)磁懸浮的優(yōu)點(diǎn)是：懸浮氣隙大，軌道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，車(chē)身輕。隨著高溫超導(dǎo)的發(fā)展，將具有更大的優(yōu)越性。目前常導(dǎo)磁懸浮列車(chē)的時(shí)速已達(dá)到500km/h，我國(guó)上海引進(jìn)德國(guó)的捷運(yùn)高速磁懸浮系統(tǒng)已投入運(yùn)營(yíng)，時(shí)速為400km/h。磁懸浮列車(chē)的運(yùn)營(yíng)要解決一下問(wèn)題：磁懸浮、直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、車(chē)輛設(shè)計(jì)與研究、軌道設(shè)施、供電系統(tǒng)、列車(chē)檢測(cè)與控制等高新問(wèn)題。磁懸浮列車(chē)主要依靠電磁力實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鐵路中的支撐、導(dǎo)向和牽引功能。由于列車(chē)鐵路之間無(wú)機(jī)械接觸，從根本上突破了輪軌鐵路中輪軌關(guān)系和弓網(wǎng)關(guān)系的束縛。因而速度可提高到400-550km/h以上。任何磁懸浮列車(chē)都要解決三個(gè)問(wèn)題：即磁懸浮、驅(qū)動(dòng)與導(dǎo)向。磁懸浮的方式目前主要有三種：即電磁式（EMS）、電動(dòng)式（EDS）和永磁式。驅(qū)動(dòng)用的直線電動(dòng)機(jī)主要分為同步直線電動(dòng)機(jī)和異步直線電動(dòng)機(jī)。導(dǎo)向分為主動(dòng)（有源）導(dǎo)向和被動(dòng)（無(wú)源）導(dǎo)向。下面給出了目前已運(yùn)行的磁懸浮列車(chē)的分類(lèi):●長(zhǎng)定子同步電機(jī)：同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子在車(chē)上，由諧波發(fā)電機(jī)與電池給轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)供電或采用超導(dǎo)線圈，避免了網(wǎng)軌接觸，可實(shí)現(xiàn)高速。同步電機(jī)的定子在地面，需要地面供電，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。典型代表是德國(guó)電磁懸浮和日本超導(dǎo)磁懸?。妱?dòng)懸?。穸潭ㄗ赢惒诫妱?dòng)機(jī)：定子在車(chē)上，因此需要接觸網(wǎng)/軌供電，或采用額外的直線變壓器供電，速度受到限制。轉(zhuǎn)子在地面上，采用感應(yīng)板（無(wú)轉(zhuǎn)子繞組）單邊激磁，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，由于速度低，懸浮一般采用可靜態(tài)懸浮的電磁式（如日本的HSST），如果采用無(wú)接觸的直線變壓器供電，速度也可提高到400km/h以上，也可采用電動(dòng)式磁懸?。ㄈ鹗縎wissMetro的一個(gè)方案），由于異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率較低，懸浮需要另外的電磁鐵，對(duì)大功率的高速列車(chē)一般不用。由于異步電動(dòng)機(jī)是單邊激磁，轉(zhuǎn)子不需要供電，長(zhǎng)定子比短定子在材料上要高得多，經(jīng)濟(jì)性較差，除非特殊需要，一般不采用長(zhǎng)定子。一、日本超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)的車(chē)身上裝有超導(dǎo)磁體并構(gòu)成感應(yīng)動(dòng)力設(shè)備，列車(chē)的驅(qū)動(dòng)繞組和懸浮導(dǎo)向繞組安裝在地面導(dǎo)軌的兩側(cè)，地面導(dǎo)軌兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組中通以三相交流電時(shí)，產(chǎn)生行波電磁場(chǎng)，列車(chē)上的超導(dǎo)磁體就會(huì)受到一個(gè)與移動(dòng)磁場(chǎng)同步的推動(dòng)力，推動(dòng)列車(chē)前進(jìn)。2003年，高速磁懸浮列車(chē)時(shí)速達(dá)到581km/h。在導(dǎo)軌的側(cè)壁上，排列著一組組的懸浮—導(dǎo)向線圈，當(dāng)車(chē)輛高速通過(guò)時(shí)，車(chē)輛上的超導(dǎo)磁場(chǎng)在導(dǎo)軌的側(cè)壁的懸浮線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流和感應(yīng)磁場(chǎng)，控制每組懸浮線圈上側(cè)的磁場(chǎng)極性與車(chē)輛超導(dǎo)磁場(chǎng)的極性相反，從而產(chǎn)生引力。而下側(cè)二者的極性相同，產(chǎn)生排斥力，使得車(chē)輛懸浮起來(lái)。如下圖。二、德國(guó)常導(dǎo)磁懸浮列車(chē)懸浮和導(dǎo)向系統(tǒng)是利用裝在車(chē)底部的可控懸浮電磁鐵和安裝在路軌底面的電磁反應(yīng)軌之間的吸引力工作的。懸浮磁鐵從路軌下面利用吸引力使列車(chē)懸浮，導(dǎo)向磁鐵從側(cè)面使車(chē)輛保持運(yùn)行軌跡。每一節(jié)車(chē)輛由15個(gè)獨(dú)立的懸浮磁鐵和13個(gè)導(dǎo)向磁鐵。懸浮磁鐵和導(dǎo)向磁鐵安裝在列車(chē)的兩側(cè)，驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)依靠同步長(zhǎng)定子直線電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，如下圖：德國(guó)磁懸浮列車(chē)的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)由于電磁是懸浮式不穩(wěn)定的，必須在磁鐵和軌道之間設(shè)置傳感器，通過(guò)閉環(huán)控制使它們的間距控制在一定的范圍內(nèi)。因此德國(guó)的磁懸浮列車(chē)實(shí)際上是一臺(tái)“懸浮轉(zhuǎn)子大型直線同步電動(dòng)機(jī)”，轉(zhuǎn)子磁極兼懸浮磁鐵、同步勵(lì)磁和齒諧波發(fā)電機(jī)電樞的三項(xiàng)功能于一身。三、日本常導(dǎo)磁懸浮列車(chē)HSSTHSST的工作原理與德國(guó)的類(lèi)似，均使用磁吸式工作原理，HSST將電磁鐵安裝在車(chē)輛上，導(dǎo)軌的下部是吸引用的軌道，電磁鐵從下方產(chǎn)生吸引軌道的吸力，列車(chē)?yán)么宋Χ鴳腋?，鐵軌和軌道的間隙也必須采用閉環(huán)控制。

HSST與德國(guó)不同的是驅(qū)動(dòng)電機(jī)，德國(guó)采用的是長(zhǎng)定子同步電動(dòng)機(jī)，而HSST則是采用的短定子異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)定子安裝在車(chē)輛上，電機(jī)的鋁制長(zhǎng)轉(zhuǎn)子（反應(yīng)軌）沿列車(chē)前進(jìn)方向鋪設(shè)在軌道上，車(chē)上裝有電源，利用車(chē)輛上電磁鐵的磁場(chǎng)與導(dǎo)軌磁場(chǎng)鋁板之間的電磁作用驅(qū)動(dòng)列車(chē)行駛，但由于要通過(guò)導(dǎo)軌向車(chē)輛輸送電流，限制了速度。該鐵路已在名古屋建成了一條運(yùn)營(yíng)線，為2005年世界博覽會(huì)服務(wù)。如下圖。我國(guó)和韓國(guó)也在研制類(lèi)似的磁懸浮列車(chē)，但還沒(méi)有正式運(yùn)營(yíng)。四、永磁式懸浮列車(chē)永久磁鐵雖然可以產(chǎn)生吸引力或排斥力，但完全采用永久磁鐵不能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的磁懸浮，除非在空間的6個(gè)自由度中至少有一個(gè)其他的約束，這一點(diǎn)已在19世紀(jì)得到證明，稱(chēng)為“Earnshaw”定律。但采取其他措施后，就可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸浮，方法有：

1、定轉(zhuǎn)子全用永久磁鐵，利用吸引力或排斥力產(chǎn)生磁懸浮，由于不穩(wěn)定可采用機(jī)械導(dǎo)向輪或限位輪。因?yàn)槎ㄞD(zhuǎn)子之間有摩擦，故稱(chēng)為半懸浮。不適用于高速磁懸浮列車(chē)。如下圖為德國(guó)柏林曾運(yùn)行過(guò)的“磁懸浮”城軌列車(chē)。2、定轉(zhuǎn)子全用永久磁鐵，利用吸引力或排斥力產(chǎn)生磁懸浮，或轉(zhuǎn)子用永久磁鐵，定子用鐵板，但均須在轉(zhuǎn)子（列車(chē)）上安裝補(bǔ)償電磁鐵，形成穩(wěn)定的磁懸浮。3、用永磁材料代替磁懸浮的超導(dǎo)磁鐵，與地面感應(yīng)線圈作用，產(chǎn)生懸浮力（屬于電動(dòng)勢(shì)磁懸浮，是美國(guó)“磁飛機(jī)”的方案之一）。4、用永久材料作為軌道一邊（一般為定子），與超導(dǎo)材料相互作用，產(chǎn)生穩(wěn)定的完全抗磁性懸浮力。5、在車(chē)上安裝用永久材料做成的高速自轉(zhuǎn)磁輪，與地面導(dǎo)電材料軌面產(chǎn)生懸浮力，也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸浮。五、其他磁懸浮列車(chē)各國(guó)研究的類(lèi)型很多，如美國(guó)的城市磁懸浮列車(chē)和磁飛機(jī)，瑞士的SwissMetro等，但目前還沒(méi)有運(yùn)行或樣機(jī)。§3.8燃料電池技術(shù)

燃料電池的雛形是1839年英國(guó)科學(xué)家格羅夫提出的，（當(dāng)時(shí)稱(chēng)為氣體伏打電池），1932年，科學(xué)家在理論上進(jìn)行了論證，為研制現(xiàn)代燃料電池打下了基礎(chǔ)，1958年燃料電池正式問(wèn)世，其輸出功率5KW，工作溫度為200℃，20世紀(jì)60年代，燃料電池作為“阿波羅”等宇宙飛船的電源，為宇宙開(kāi)發(fā)立下了汗馬功勞。眾所周知，水分解后可產(chǎn)生氫和氧，反之，氫和氧化合生成水。燃料電池正是利用水電解及其逆反應(yīng)獲取電能的裝置，由天然氣、石油、甲醇、煤等原料為燃料制造氫氣，然后與空氣中的氧反應(yīng)，便可輕易的得到所需的電源。燃料電池雖然也是電池家庭的成員，但它與干電池、蓄電池都不同，它的化學(xué)燃料不是裝在電池的內(nèi)部，而是在外部，可以按需要，源源不斷的提供化學(xué)燃料，就像往煤膛里添加煤和油一樣，故稱(chēng)它為燃料電池。下圖為一種電動(dòng)汽車(chē)用燃料電池的結(jié)構(gòu)。

組成：燃料電極：主要有過(guò)渡金屬和貴金屬鉑、鈀、鎳等。氧化劑電極：主要有銀、金、汞等燃料：主要有氫、甲醛、烴類(lèi)和天然氣等氧化劑：主要有空氣和純氧氣工作原理：燃料電極和氧電極形成負(fù)、正兩級(jí)，兩極之間用電解質(zhì)（堿溶液或酸溶液）隔開(kāi)，燃料和化學(xué)劑分別通入兩個(gè)電極，在催化劑的催化作用下，通電介質(zhì)一起發(fā)生氧化—還原反應(yīng)。反應(yīng)中產(chǎn)生的電子由導(dǎo)線引出產(chǎn)生電流。

因此只要向燃料工作室不斷的輸入燃料和氧化劑，燃料電池就能持續(xù)的向外供電。燃料電池的轉(zhuǎn)換效率比現(xiàn)在應(yīng)用的火力發(fā)電還高，因此有人稱(chēng)它為“新型發(fā)電機(jī)”。他不但能發(fā)電，還能供熱。與火力發(fā)電優(yōu)點(diǎn)如下：1）發(fā)電效率高，且穩(wěn)定。2)工作可靠，不產(chǎn)生污染和噪音。3）使用方便，電損耗低。4）建發(fā)電站用的時(shí)間短，可根據(jù)需要隨時(shí)擴(kuò)大容量。5）體積小，重量輕。使用壽命長(zhǎng)，單位體積輸出功率大。

20世紀(jì)70年代初，美國(guó)建成了一座1000KW的燃料電池發(fā)電裝置，并入電網(wǎng)運(yùn)行了1千多個(gè)小時(shí)，目前人們正在研究高效的燃料電池，預(yù)計(jì)將用在汽車(chē)上作為動(dòng)力使用，還可用于戰(zhàn)車(chē)，電動(dòng)坦克，衛(wèi)星上的電源。下圖為公計(jì)算機(jī)使用的燃料電池?！?.9飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)

一、原理飛輪儲(chǔ)能已有幾千年的歷史，古人就懂得用輪盤(pán)儲(chǔ)能來(lái)制造圓形的瓷器，在汽車(chē)、拖拉機(jī)中用飛輪來(lái)使旋轉(zhuǎn)更平穩(wěn)。而現(xiàn)代的飛輪儲(chǔ)能是用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪使之高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，需要釋放時(shí)再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)將其轉(zhuǎn)換成電能。根據(jù)牛頓定律：

W=Jω2/2為使w最大，應(yīng)使ω增大，現(xiàn)代的飛輪轉(zhuǎn)速至少都在幾萬(wàn)轉(zhuǎn)/分以上。上世紀(jì)50年代就有人進(jìn)行了飛輪實(shí)驗(yàn)。如下圖。近年來(lái)，由于以下三方面的突破，給飛輪儲(chǔ)能帶來(lái)了新的活力。1、采用高強(qiáng)度玻璃纖維制造飛輪，使速度有了很大的提高。2、電力電子新技術(shù)，給其能量交換予以很大的支持。3、電磁懸浮、超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的發(fā)展，降低了摩擦。目前世界上轉(zhuǎn)速最高的飛輪轉(zhuǎn)速可達(dá)20萬(wàn)轉(zhuǎn)/分，因此能量非常大，理論上是鉛酸電池的6倍，使用壽命15年以上，效率90%，且無(wú)污染。美國(guó)空軍研究所與航空航天局飛輪儲(chǔ)能項(xiàng)目的研究目標(biāo)是：近期用于大型航天器軌道機(jī)車(chē)、客車(chē)、卡車(chē)，中期計(jì)劃用于戰(zhàn)車(chē)、航天器、航天飛機(jī)、民用飛機(jī)等。

二、應(yīng)用

1、電力調(diào)峰

1996年德國(guó)研究?jī)?chǔ)能5MWh超導(dǎo)磁懸浮儲(chǔ)能飛輪電站，電站由10個(gè)飛輪模塊組成，每個(gè)模塊重30t，直徑3.5m，高6.5m，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速2250-4500r/min,輸入輸出采用電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，效率96%。美國(guó)馬里蘭大學(xué)一直致力于研究飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，1991年研發(fā)出用于電力調(diào)峰的24KWh電磁懸浮系統(tǒng)。飛輪重172.8kg，轉(zhuǎn)速11610—46345r/min,系統(tǒng)輸出恒壓110/240V,全程效率81%.如下圖。

2、電動(dòng)車(chē)輛飛輪電池將飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝在純電動(dòng)車(chē)?yán)镒鳛閯?dòng)力源，成為飛輪電池。研究表明：為維持200-250km的里程，和10s的10-96km/h的加速過(guò)程，大約需要78kwh的儲(chǔ)能量以及94kw的發(fā)電功率。

20世紀(jì)80年代初，瑞士研制成功完全由飛輪功能的第一輛汽車(chē)，飛輪直徑1.63m，重1.5t，載客70名，行程0.8km，在每一靠站停車(chē)時(shí)，需充電2min。美國(guó)研制的飛輪轎車(chē)，充電15min，可行駛560km。英國(guó)研制的飛輪有軌電車(chē)，充電90s，可行駛10km，比內(nèi)燃機(jī)節(jié)能2/3。如下圖。3、飛輪儲(chǔ)能-再生制動(dòng)系統(tǒng)過(guò)去的車(chē)輛在制動(dòng)時(shí)，只能將多余的能量轉(zhuǎn)化為剎車(chē)片的熱能消化掉，電力機(jī)車(chē)與地鐵雖然可以采用再生制動(dòng)，但在技術(shù)上有的問(wèn)題。內(nèi)燃機(jī)車(chē)與汽車(chē)由于沒(méi)有接觸網(wǎng)系統(tǒng)，無(wú)法采用再生發(fā)電制動(dòng)。此時(shí)可采用飛輪再生制動(dòng)系統(tǒng)。將飛輪能量釋放在內(nèi)燃機(jī)上，與內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組配合，向牽引電動(dòng)機(jī)供電。美國(guó)德克薩斯大學(xué)研發(fā)的飛輪儲(chǔ)能燃?xì)廨啓C(jī)輕型機(jī)車(chē)，被稱(chēng)為下一代高速列車(chē)，已進(jìn)行了多次試驗(yàn)，效果良好德國(guó)也開(kāi)發(fā)出類(lèi)似的裝置，如下圖。論文2題目：電工新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)作用要求：1、格式：中文題目（黑體小三號(hào)）中文班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

（黑體小四號(hào)）

中文摘要：（100—200字，宋體五號(hào)）中文關(guān)鍵詞：（3—5個(gè)，宋體五號(hào)）

英文題目（小三號(hào)）英文班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

（小四號(hào)）

英文摘要：（100—200字，五號(hào)）英文關(guān)鍵詞：（3—5個(gè)，五號(hào)）正文：（不低于3000字，小四號(hào),分兩欄）2、時(shí)間：二周第四章電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化

§4.1電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介4.1.1電力系統(tǒng)的任務(wù)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)、傳輸和分配電能，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的需要。4.1.2現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn)技術(shù)上發(fā)展的特征可用“大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓”來(lái)描述，可靠性已成為電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行考慮的首要因素。20世紀(jì)60年代以來(lái)，以控制、通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入與廣泛應(yīng)用為標(biāo)志。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化技術(shù)日益提高了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)，直流輸電技術(shù)成為成熟技術(shù)，靈活交流輸電也得到了重視和發(fā)展，這些構(gòu)成了現(xiàn)代電力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的新特征。電力市場(chǎng)的引入，可提高效率，降低成本，促進(jìn)電力資源的合理使用，使用戶受益。4.1.3電力資源與負(fù)荷我國(guó)用于發(fā)電的一次性資源較為豐富，深埋在1000米以內(nèi)的煤炭總資源為2.6萬(wàn)億噸，居世界第二，水力資源儲(chǔ)藏量6.76×108kw，其中可利用的為3.7×108kw，70%的水資源集中在西南地區(qū)，其他如石油、核燃料、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)岬纫草^為豐富。中國(guó)資源的分布（西部為主），中國(guó)能源的結(jié)構(gòu)（水煤為主），中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的格局（東部領(lǐng)先），決定了西電東輸，南北互供，全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。§4.2

發(fā)電廠

4.2.1能源與電力

發(fā)電廠（站）是將一次能源轉(zhuǎn)換為二次能源的工廠。按利用能源的類(lèi)別不同可分為：火力發(fā)電廠，水力發(fā)電廠，核能發(fā)電廠，太陽(yáng)能發(fā)電廠，風(fēng)力發(fā)電廠，地?zé)岚l(fā)電廠，潮汐發(fā)電廠；處于研究階段的還有：磁流體發(fā)電，燃料電池等。大多數(shù)發(fā)電廠的特點(diǎn)為：由原動(dòng)機(jī)將各種一次能源轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能（二次能源）；太陽(yáng)能發(fā)電，磁流體發(fā)電、燃料電池則是將一次能源直接轉(zhuǎn)換成電能。4.2.2火力發(fā)電利用煤、石油、天然氣、油頁(yè)巖等為燃料的發(fā)電廠常稱(chēng)為～。按發(fā)電方式又分為：汽輪機(jī)發(fā)電（蒸汽發(fā)電），燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)，蒸汽-燃?xì)饴?lián)合發(fā)電。汽輪機(jī)發(fā)電是利用煤等燃料在鍋爐中燃燒，將水燒成高溫高壓的水蒸氣，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。（如下圖）。已做過(guò)功的蒸汽排入冷凝器冷卻成水，重新送回鍋爐。在冷凝器中，大量的熱量被循環(huán)水帶走，所以效率較低。約為30-40%。若將做過(guò)功的蒸汽取出共給熱用戶使用，或經(jīng)過(guò)熱交換器將水加熱，在供熱水給用戶，此時(shí)效率可達(dá)60-70%。

4.2.3水力發(fā)電利用河流的水位來(lái)發(fā)電的方式稱(chēng)為～。其出力的大小與流量和落差成正比，按取水方式不同，分為：徑流式：是在有高落差的急流河道上修建堤堰，由引水渠道造成水頭，使水通過(guò)壓力鋼管進(jìn)入水輪機(jī)來(lái)發(fā)電?！竦虊问剑喝缦聢D所示，在河流上建大壩，抬高上游水位，形成水頭進(jìn)行發(fā)電。又分為壩后式與河床式。壩后式：水電廠建在大壩后，大壩承受水壓，由鋼管引水之水輪機(jī)，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。如下圖，適用于高中水頭的情況。河床式水電廠的廠房和壩連成一體，廠房也起阻擋水的作用，適合于低水頭。如下圖。

●抽水蓄能水電廠：即可蓄水又可發(fā)電，用電低谷時(shí)，機(jī)組已電動(dòng)機(jī)-水泵的形式將水從下游抽回到上游存儲(chǔ)起來(lái)，用電高峰時(shí)機(jī)組工作在發(fā)電狀態(tài)，向外發(fā)電。此外還可以用作調(diào)相、調(diào)頻。

4.2.4原子能發(fā)電原子能發(fā)電（或稱(chēng)核電）使用核燃料（釉235）在反應(yīng)堆中進(jìn)行核裂變轉(zhuǎn)化為熱能，在將水加熱成水蒸氣，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，反應(yīng)中以高壓水或重水作為慢化劑和冷卻劑，因而可分為壓水堆、重水堆等。下圖為我國(guó)秦山核電站的原理圖。4.2.5新能源發(fā)電

1、太陽(yáng)能發(fā)電分為太陽(yáng)光能發(fā)電和太陽(yáng)熱能發(fā)電。如下圖為太陽(yáng)熱能發(fā)電。

2、地?zé)岚l(fā)電其原理與火電類(lèi)似，只是熱水來(lái)源于地下而已，如西藏的羊八井地?zé)岚l(fā)電廠，地下水溫約150℃，是一種低溫?zé)崮馨l(fā)電方式。地球內(nèi)蘊(yùn)藏的熱能極大，機(jī)估算，全世界可供開(kāi)采利用的地?zé)崮芟喈?dāng)于幾萬(wàn)億噸煤?？梢?jiàn)前景非常廣闊。3、風(fēng)力發(fā)電前已敘述，不再累述。我國(guó)內(nèi)蒙、新疆、甘肅、青藏高原風(fēng)力資源豐富。4、潮汐發(fā)電利用海水漲潮、落潮中的動(dòng)能、勢(shì)能進(jìn)行發(fā)電。世界上可利用的潮汐能量有1×109kw以上，我國(guó)沿海的潮汐能量有1×108kw以上，潮汐發(fā)電廠一般建在海岸邊或河口地區(qū)，與水電產(chǎn)建造大壩一樣，形成足夠的潮汐潮差及較大的水容區(qū)。一般為雙向潮汐發(fā)電廠。如下圖。4.2.6發(fā)電設(shè)備基本控制基本的控制主要有：●頻率調(diào)節(jié)：目的是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的有功功率控制，基本方法是在原動(dòng)機(jī)上裝有自動(dòng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，能將轉(zhuǎn)速控制在一定范圍內(nèi)?！耠妷赫{(diào)節(jié)：主要是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的無(wú)功功率控制?！?.3電力網(wǎng)

4.3.1電網(wǎng)的構(gòu)成與功能

由不同電壓等級(jí)的電力線路、變壓器和相應(yīng)的配電裝置組成。其功能是傳輸和分配電能，并進(jìn)行電壓變換。電網(wǎng)可分為：1、輸電網(wǎng)：其作用是將遠(yuǎn)離用電中心的發(fā)電廠的大量電能經(jīng)過(guò)變電，傳輸，送到用電中心附近的樞紐變電所，同時(shí)還有聯(lián)絡(luò)相鄰電力系統(tǒng)和相鄰變電所的作用，或向某些特大用戶直接供電。其電壓等級(jí)通常在220kv以上，是整個(gè)電力系統(tǒng)的骨架或主干電網(wǎng)。2、配電網(wǎng)：可分為：●高壓配電網(wǎng)：電壓等級(jí)35-110kv或更高。●中壓配電網(wǎng)：電壓等級(jí)1-35kv，●低壓配電網(wǎng)：電壓等級(jí)380/220v

下圖為我國(guó)電網(wǎng)分布示意圖4.3.2電力線路分為架空線路和電纜線路架空線路由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子串和金具組成。電纜主要用于地下、水中、溝槽等處。但其造價(jià)較高。4.3.3變電站的功能和構(gòu)成變電站（如下圖）是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過(guò)變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)。變電站主要由變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、匯集電流的母線、計(jì)量和控制用互感器、儀表、繼電保護(hù)裝置和防雷保護(hù)裝置、調(diào)度通訊裝置等組成。4.4.4電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度電能作為一種特殊的商品，決定了電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)：1、電能目前還不能大量?jī)?chǔ)存，其生產(chǎn)、輸送必須和電能的即使消費(fèi)一致，2、電力系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程非常迅速，3、供電中斷有可能給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活造成重大損失，甚至影響國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定，4、電能質(zhì)量要求十分嚴(yán)格。由于以上特點(diǎn)，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，必須是所有運(yùn)行設(shè)備的電流、電壓及頻率在允許的幅值范圍內(nèi)保持穩(wěn)定性，即同步穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定。電力系統(tǒng)的調(diào)度管理是指對(duì)影響電力系統(tǒng)全局安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和事故處理問(wèn)題進(jìn)行計(jì)劃、指揮、控制、協(xié)調(diào)等工作的總稱(chēng)。主要任務(wù)是：1、充分利用發(fā)供電設(shè)備的能力和調(diào)節(jié)手段向用戶提供質(zhì)量合格的電能；2、在發(fā)生不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的事故條件下，使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和向用戶連續(xù)不斷的提供電能；3、合理使用燃料、水利等資源，使電力系統(tǒng)在安全穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)性和較小的環(huán)境污染。調(diào)度管理的主要內(nèi)容包括：1、電力系統(tǒng)運(yùn)行計(jì)劃的編制2、電力系統(tǒng)運(yùn)行控制3、電力系統(tǒng)運(yùn)行分析4、繼電保護(hù)、通訊和調(diào)度自動(dòng)化等設(shè)備的運(yùn)行管理5、有關(guān)規(guī)程制度的編制和人員培訓(xùn)等的管理如下圖為地區(qū)調(diào)度室發(fā)電廠和變電所在調(diào)度的指揮下應(yīng)完成以下主要工作：1、發(fā)電廠有功、無(wú)功出力的增減，頻率和電壓的調(diào)整；2、系統(tǒng)之間、發(fā)電廠與系統(tǒng)之間的并列和解列；3、輸電線路和變壓器的投入與停送電；4、網(wǎng)絡(luò)的合環(huán)與解環(huán)；5、母線接線方式的改變；6、中性點(diǎn)接地方式的改變和消弧線圈補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整；7、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置使用狀態(tài)的改變；8、設(shè)備維護(hù)檢修等相關(guān)工作。§4.4電力應(yīng)用4.4.1照明可分為：1、由電能轉(zhuǎn)化為熱能，再轉(zhuǎn)化為光能的光源，如白熾燈。2、利用放電而轉(zhuǎn)化為光能的光源，如熒光燈、高壓汞燈、霓虹燈等。4.4.2電加熱將電能轉(zhuǎn)化為熱能的設(shè)備，主要加熱方式有電阻加熱、電弧加熱、感應(yīng)加熱、高頻電場(chǎng)加熱、紅外線加熱、等離子加熱、電子束加熱、激光加熱、熱泵加熱等。4.4.3電力拖動(dòng)是以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力對(duì)負(fù)載進(jìn)行拖動(dòng)的方式。如下圖，這方面的例子很多，不再一一累述。4.4.4電化學(xué)是研究化學(xué)能與電能之間轉(zhuǎn)化的一門(mén)科學(xué)。其應(yīng)用主要有：一次電池（原電池），二次電池（蓄電池）、燃料電池、太陽(yáng)能電池、電解、電鍍、電鑄、電解研磨等。4.5.5節(jié)約電能電力工業(yè)是能源轉(zhuǎn)換工業(yè)，也是耗能大戶，因此節(jié)能成效的大小，舉足輕重，目前電力企業(yè)的節(jié)能措施有：1、根據(jù)國(guó)家的資源條件，優(yōu)化發(fā)電能源結(jié)構(gòu)，限制燃油發(fā)電；2、煤電，采用高參數(shù)大機(jī)組，建設(shè)大電廠；3、采用超高壓輸電，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少輸配電損耗；4、建設(shè)大電網(wǎng)，實(shí)行電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度；5、逐步對(duì)老設(shè)備進(jìn)行設(shè)備改造，淘汰中低壓機(jī)組；6、發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)7、對(duì)發(fā)電廠主輔設(shè)備進(jìn)行改造，消除相關(guān)設(shè)備大小不配套現(xiàn)象，改善保溫，消除滲漏，推廣節(jié)能新技術(shù)；8、加強(qiáng)燃料管理，消除儲(chǔ)運(yùn)損失，防止虧噸虧卡，造成耗煤虛升等?！?.5電力市場(chǎng)簡(jiǎn)介4.5.1電力市場(chǎng)的概念電力市場(chǎng)是采用經(jīng)濟(jì)、法律等手段，本著公平競(jìng)爭(zhēng)，自愿互利的原則，對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、供電、用電等各成員組織協(xié)調(diào)運(yùn)行的管理機(jī)制和執(zhí)行系統(tǒng)的總和?；咎卣魇牵洪_(kāi)放性、競(jìng)爭(zhēng)性、計(jì)劃性和協(xié)調(diào)性。4.5.2電力市場(chǎng)的興起我國(guó)電力體制改革的三個(gè)階段：第一階段：1985年實(shí)施集資辦電政策----20世紀(jì)90年代初，解決缺點(diǎn)問(wèn)題。第二階段：20世紀(jì)90年代初—98年撤銷(xiāo)電力部，提出逐漸實(shí)施電力體制改革，方案為：1）政企分開(kāi)、廠網(wǎng)分開(kāi)、輸供分離、實(shí)施公司化改組。2）統(tǒng)一開(kāi)放、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)、建立電力交易市場(chǎng)。3）依法管理、競(jìng)爭(zhēng)有序、健全市場(chǎng)法規(guī)體系和監(jiān)管體系。第三階段：1998年---目前實(shí)施“廠網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”試點(diǎn)目前有兩種改革思路：1）橫向切割：承認(rèn)目前的東北、華北、華東等六塊現(xiàn)狀，自由競(jìng)爭(zhēng)。2）縱向切割：完全分出電廠，自由競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)電公司形成一個(gè)單獨(dú)的電網(wǎng)公司，構(gòu)成一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)平臺(tái)，讓發(fā)電商競(jìng)爭(zhēng)。措施有“廠網(wǎng)分開(kāi)”，“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”和同網(wǎng)、同價(jià)、同質(zhì)。4.5.3電力市場(chǎng)的基本原則基本目標(biāo)是：打破壟斷，引入競(jìng)爭(zhēng)，提高效率，降低成本，健全電價(jià)機(jī)制，優(yōu)化資源配置，促進(jìn)電力發(fā)展，推進(jìn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建政府監(jiān)管下的政企分開(kāi)，公平競(jìng)爭(zhēng)，開(kāi)放有序，健康發(fā)展的電力市場(chǎng)體系。為保證電力市場(chǎng)公平競(jìng)爭(zhēng)的原則，必須做到：1）電力市場(chǎng)要有公開(kāi)性（包括成本、定價(jià)、計(jì)量、計(jì)劃）2）擴(kuò)大自由選擇權(quán)利，保證電網(wǎng)的開(kāi)放。3）必須建設(shè)有關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)約、是競(jìng)爭(zhēng)規(guī)范化。4.5.4電價(jià)和電力市場(chǎng)運(yùn)行模式隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)電的依賴越來(lái)越強(qiáng)，電價(jià)對(duì)社會(huì)各方面的影響也越來(lái)越大。我國(guó)《電力法》第三十六條規(guī)定：“制定電價(jià)，應(yīng)當(dāng)合理補(bǔ)充成本，合理確定收益，依法計(jì)入稅金，堅(jiān)持公平負(fù)擔(dān)，促進(jìn)電力建設(shè)”。

以上說(shuō)明制定電價(jià)的四條原則是：1）成本為主：供電企業(yè)依據(jù)發(fā)、供電成本制定電價(jià)。2）合理利潤(rùn)：既保證供電企業(yè)具有擴(kuò)大再生產(chǎn)的能力，同時(shí)保證用戶利益。3）公平負(fù)擔(dān)：對(duì)不同類(lèi)型的用戶，按不同的供電成本制定電價(jià)，同一類(lèi)型用戶一視同仁。4）促進(jìn)用戶合理用電：將用電時(shí)間由高峰調(diào)至低谷，調(diào)整功率因數(shù)等。目前我國(guó)電力市場(chǎng)有兩種運(yùn)行模式：1）統(tǒng)一市場(chǎng)：各省設(shè)結(jié)算中心和調(diào)度中心。2）聯(lián)合市場(chǎng)：以省為單位參加競(jìng)爭(zhēng)，保留現(xiàn)存的省級(jí)市場(chǎng)的職能，在網(wǎng)級(jí)電力市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)。4.5.5電力市場(chǎng)下的電力系統(tǒng)帶來(lái)的技術(shù)問(wèn)題是如何靈活控制潮流最大限度的滿足電源與用戶的最優(yōu)輸送能力并做到安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。電力市場(chǎng)中電網(wǎng)調(diào)度人員不僅要完成電網(wǎng)的控制運(yùn)行功能，還要作為電力經(jīng)紀(jì)人完成電力交易?！?.6電力新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代社會(huì)，人口增長(zhǎng)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展更突出了能源供需的矛盾，傳統(tǒng)的發(fā)電方式（火力、水利）已不能滿足人們的需要，迫切開(kāi)發(fā)新的途徑和新的方法開(kāi)發(fā)新能源。我國(guó)發(fā)展新能源的指導(dǎo)方針是：大力（優(yōu)先）發(fā)展水電，繼續(xù)發(fā)展火電，適當(dāng)發(fā)展核電，積極開(kāi)發(fā)新能源發(fā)電，同步發(fā)展電網(wǎng)，促進(jìn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。以三峽水電站（下圖）為契機(jī)，到2020年逐步建成全國(guó)統(tǒng)一的聯(lián)合電網(wǎng)，標(biāo)志著電力事業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。目前世界電力行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是：一方面發(fā)達(dá)國(guó)家用電需求增長(zhǎng)緩慢甚至停頓，而另一方面發(fā)展中國(guó)家的用電量迅速需求，特別是東南亞和南美洲地區(qū)大規(guī)模的電網(wǎng)建設(shè)正在蓬勃發(fā)展。20世紀(jì)電網(wǎng)的發(fā)展特征常常以“大機(jī)組、高電壓、大電網(wǎng)“來(lái)描述，到21世紀(jì)將會(huì)怎樣呢？國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議（CICRE）上專(zhuān)家們指出：機(jī)組的單機(jī)容量和輸電電壓等級(jí)在20世紀(jì)80年代后期出現(xiàn)了飽和趨勢(shì)，這除了電能需求變緩和環(huán)境保護(hù)制約以外，主要出自可靠性的考慮，大量統(tǒng)計(jì)表明：設(shè)備本身的可靠性隨著單機(jī)容量的增大而降低，而電網(wǎng)對(duì)設(shè)備要求的可靠性卻隨著單機(jī)容量的增加而增大，這兩條曲線的焦點(diǎn)決定了電機(jī)容量和電壓等級(jí)的臨界值，分別為130萬(wàn)千瓦和800kv。另外輸電線路也受到輸電走廊和環(huán)境的制約，因此如何提高輸電效率，優(yōu)化現(xiàn)有電網(wǎng)資源的配置受到人們的關(guān)注。4.6.1電力發(fā)展與環(huán)境保護(hù)我國(guó)人口眾多，人均資源有限，環(huán)境問(wèn)題突出，能源效率低。聯(lián)合國(guó)在一份報(bào)告中指出：現(xiàn)行的能源生產(chǎn)、分配、使用方式是不可持續(xù)的。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)作為重點(diǎn)。人均指標(biāo)是衡量現(xiàn)代化的一個(gè)粗略指標(biāo)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1993年：西方發(fā)達(dá)國(guó)家及俄羅斯人均裝機(jī)容量超過(guò)1KW，北歐一些國(guó)家是它的幾倍，臺(tái)灣已超過(guò)1KW，但電力仍十分緊缺。說(shuō)明對(duì)一個(gè)中等發(fā)達(dá)國(guó)家要求達(dá)到1KW的水平是有一定的道理的。我國(guó)按照”三步走“的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，要求到21世紀(jì)中葉裝機(jī)容量達(dá)到15億KW，人口也控制在15億以內(nèi)。按照可持續(xù)發(fā)展的要求，首先應(yīng)開(kāi)發(fā)沒(méi)有污染的水電資源，我國(guó)的水電資源儲(chǔ)藏量為6.76億千瓦，可開(kāi)發(fā)的約為5億千瓦左右，相應(yīng)的發(fā)電量為3.24億千瓦，居世界第一，按發(fā)電量計(jì)算，占世界總量的15%，而我國(guó)人口占世界總量的21%，占世界均值得70%，即使是水資源全部開(kāi)發(fā)（不考慮其它能源），煤電仍占65—70%，若發(fā)電效率沒(méi)有明顯的提高的話，到2050年將出現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)煤量不能滿足發(fā)電用煤的局面。另外燃煤所產(chǎn)生的環(huán)境污染是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。最為迫切的控制是SO2的排放，我國(guó)SO2的排放量為0.03ppm（個(gè)別地區(qū)達(dá)到15ppm），是日本的3倍，酸雨將引起森林和農(nóng)作物的破壞，水變質(zhì)，土壤退化，將加速電力系統(tǒng)的金屬加速退化，甚至造成絕緣子閃絡(luò)事故。因此發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)被列為重要的發(fā)展目標(biāo)之一。潔凈煤技術(shù)的是最大限度的發(fā)揮煤炭的潛能作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最少的污染排放，達(dá)到高效、清潔利用的目的。這是一個(gè)龐大的復(fù)雜的系統(tǒng)工程，主要研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目包括：煤炭的加工、轉(zhuǎn)化、燃燒和污染控制問(wèn)題。目前發(fā)展領(lǐng)域主要包括高效、低污染的開(kāi)發(fā)和利用煤炭的全過(guò)程，可分為利用前的凈化技術(shù)、燃燒中的凈化技術(shù)、煙氣凈化技術(shù)和煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)?！窭们暗膬艋夹g(shù)包括：選煤、型煤、潔凈優(yōu)化動(dòng)力配煤、水煤漿?！袢紵械膬艋ǎ好悍鄣臀廴救紵夹g(shù)、先進(jìn)的燃燒器、流化床燃燒技術(shù)、煤綜合利用新技術(shù)、煤氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)?！駸煔鈨艋夹g(shù)包括：煙氣除塵、脫硫、脫氮等?！衩禾哭D(zhuǎn)化技術(shù)主要指煤炭汽化和煤炭液化。4.6.2發(fā)電新技術(shù)除了前面介紹的太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)?、潮汐發(fā)電新技術(shù)外，其他發(fā)電新技術(shù)有：1、高爐頂壓發(fā)電：其原理是高爐煉鐵產(chǎn)生大量的且?guī)в幸欢▔毫Φ拿簹?，利用這些煤氣在給用戶之前，都得進(jìn)行降溫減壓，可利用煤氣層在減壓前后的壓力差將發(fā)電裝置裝在煉鐵高爐頂上進(jìn)行發(fā)電。2、垃圾發(fā)電：首先將垃圾中的有機(jī)物、玻璃、金屬、塑料等分開(kāi)，然后將有機(jī)物送入密封鍋爐焚燒，利用產(chǎn)生的蒸汽發(fā)電。3、污泥發(fā)電：利用城市地下水道的污泥中的有機(jī)物作為能源來(lái)發(fā)電，日本東京大學(xué)發(fā)明了一種使污泥很快固化的方法，每公斤固化物泥有16.75kJ的熱量，相當(dāng)于低質(zhì)煤的發(fā)熱量，用來(lái)發(fā)電又節(jié)約能源又環(huán)保衛(wèi)生。4、高溫巖體發(fā)電在高溫巖體上打深度為幾百米至上千米的井，一直通到高溫巖體層，然后從地面注入高壓水，利用噴出的高溫蒸汽發(fā)電。5、核聚變發(fā)電前已講過(guò)，不再累述6、生物質(zhì)資源發(fā)電生物質(zhì)資源是指可以轉(zhuǎn)換為能源的有機(jī)質(zhì)能源，主要的生物質(zhì)資源包括：薪柴、農(nóng)作物秸稈、人畜糞便、釀酒廢醪、糖蜜廢水、屠宰廢水、豆制品廢水等工業(yè)有機(jī)廢水等，沼氣發(fā)電業(yè)屬于這一類(lèi)。4.7.3電能存儲(chǔ)技術(shù)又稱(chēng)儲(chǔ)能技術(shù)，一般要求是：儲(chǔ)能密度大，變換損耗小，運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)較容易，不易污染環(huán)境。存儲(chǔ)技術(shù)大致可分為三類(lèi)：1、直接儲(chǔ)存電磁能：如超導(dǎo)線圈儲(chǔ)能技術(shù)，超級(jí)電容器。2、把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存：如新型電池3、把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能儲(chǔ)存：如壓縮空氣、高速飛輪、抽水蓄能。4.6.4靈活交流輸電技術(shù)與用戶電力靈活（柔性）交流輸電系統(tǒng)，其核心環(huán)節(jié)就是采用大功率電子器件作為大功率電子開(kāi)關(guān)，與其他電力設(shè)備組成交流輸電系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)更靈活的調(diào)控，從而大幅度的提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低輸電損耗。目前已制成的設(shè)備主要有：可控串聯(lián)補(bǔ)償器TCSC，靜止無(wú)功補(bǔ)償器，靜止調(diào)相機(jī)，制動(dòng)電阻，統(tǒng)一潮流控制器等。如下圖用戶電力技術(shù)與靈活交流輸電技術(shù)一樣，也是采用電力電子技術(shù)，微處理機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)等高新技術(shù)為基礎(chǔ)，用來(lái)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、可控性、運(yùn)行性能和電力質(zhì)量，以獲得大量節(jié)電效應(yīng)的新型綜合技術(shù)。靈活交流輸電技術(shù)主要側(cè)重高壓系統(tǒng)，而用戶電力技術(shù)主要應(yīng)用于中低壓配電系統(tǒng)，有不同的使用目的和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但在使電網(wǎng)高度靈活化的效果上是一致的。用戶電力技術(shù)包括有功無(wú)功控制、電壓控制、高次諧波的消除、蓄能等方面，以開(kāi)發(fā)的裝置主要有：靜止無(wú)功補(bǔ)償器、配電靜止補(bǔ)償器、電池蓄能站、超導(dǎo)儲(chǔ)能、有源電力濾波器、動(dòng)態(tài)過(guò)電壓限制器、固態(tài)斷路器等。用戶電力技術(shù)的重要任務(wù)是：改善供電質(zhì)量。電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量問(wèn)題可分為：1、電壓質(zhì)量問(wèn)題：指會(huì)影響用戶設(shè)備正常運(yùn)行不理想的系統(tǒng)電壓，包括電壓下垂或抬高、諧波畸變、各相電壓不平衡等。2、電流質(zhì)量問(wèn)題：指電力電子設(shè)備非線性負(fù)荷給電網(wǎng)帶來(lái)的電流畸變，包括流入電網(wǎng)的諧波電流、基波無(wú)功、平衡負(fù)荷電流、低頻負(fù)荷變化造成的閃爍等。針對(duì)以上問(wèn)題可用串聯(lián)或并聯(lián)于系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的功率調(diào)節(jié)器來(lái)改善供電的質(zhì)量。4.6.5大電網(wǎng)互聯(lián)在全球電力管理體制改革和新技術(shù)的推動(dòng)下，我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展是2010年左右，將有初級(jí)階段（供電和地區(qū)電網(wǎng)）、中級(jí)階段（省網(wǎng)和大電網(wǎng)）進(jìn)入高級(jí)階段（全國(guó)聯(lián)網(wǎng)和國(guó)際聯(lián)網(wǎng)）。將完成三峽巨型水電站上萬(wàn)公里的500kV送變電工程，以及由俄羅斯伊爾庫(kù)茨克向華北送電2—3GW的2000多公里高壓直流輸電工程。此外還將建成多個(gè)舉行火電站和核電站，我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是：1）靈活交流輸電技術(shù)2）先進(jìn)能量管理系統(tǒng)3）配電系統(tǒng)自動(dòng)化4）人工智能控制技術(shù)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)宏觀方案要考慮的基本原則是：“西電東送和北電南送”將是我國(guó)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)的能源流向；要做到”水火互補(bǔ)調(diào)劑，區(qū)域負(fù)荷錯(cuò)峰，水電以豐補(bǔ)枯，減少備用裝機(jī)，緊急應(yīng)付事故，保證系統(tǒng)穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)2020年左右全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的步驟是：1）長(zhǎng)江流域（中部電網(wǎng)）：09年三峽建成后將形成沿長(zhǎng)江流域，包括四川、重慶、華中、華東電網(wǎng)在內(nèi)的東西方向的中部電網(wǎng)，裝機(jī)容量接近3.0億千瓦，約占當(dāng)年全國(guó)裝機(jī)容量的1/3，2010-2020年進(jìn)行溪洛渡和向家壩等長(zhǎng)江上游，金沙江水電資源的滾動(dòng)開(kāi)發(fā)和三峽水電站的6臺(tái)備用設(shè)備投產(chǎn)，加大輸電能力。2）黃河流域（北部電網(wǎng)，華北、東北、西北電網(wǎng)互聯(lián)）：2000-2020年進(jìn)行黃河上中游水電資源的滾動(dòng)開(kāi)發(fā)和“三西”煤炭資源開(kāi)發(fā)，改變輸“煤”為輸“電”，把電能輸送到京津塘負(fù)荷中心，繼而擴(kuò)展到東北，形成一條東西方向較長(zhǎng)并向東北翹起的北部電網(wǎng)。3）南部電網(wǎng)：從2000-2020年開(kāi)發(fā)怒江、瀾滄江水電資源和貴州的煤炭資源，加強(qiáng)云南、貴州和廣東、廣西聯(lián)營(yíng)的南部電網(wǎng)。4）全國(guó)聯(lián)網(wǎng)：2020年左右，三者之間互聯(lián)成全國(guó)聯(lián)網(wǎng)（屆時(shí)裝機(jī)7.8-8.5億千瓦，發(fā)電量47000億千瓦時(shí)）。具體做法為：1）完成三峽水電站及預(yù)算范圍內(nèi)的上萬(wàn)公里500kV送便工程。2）建設(shè)三峽與華北和南方電網(wǎng)的互聯(lián)工程。3）完成裝機(jī)容量近2000萬(wàn)千瓦的溪洛渡、向家壩水電站及其外送輸電工程。4）俄羅斯的伊爾庫(kù)茨克向我國(guó)東北、華北長(zhǎng)達(dá)2000公里輸電200-300萬(wàn)千瓦的直流輸電工程。5）建造多個(gè)巨型火電站、核電站。

配電系統(tǒng)自動(dòng)化，由中國(guó)電機(jī)工程協(xié)會(huì)城市供電專(zhuān)業(yè)委員會(huì)在《配電系統(tǒng)自動(dòng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》中提出的關(guān)于配電系統(tǒng)自動(dòng)化的定義為：“配電系統(tǒng)自動(dòng)化是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離散數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成、構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化”。國(guó)家電力公司在《10kV配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展規(guī)劃要點(diǎn)》中關(guān)于配電系統(tǒng)自動(dòng)化的定義為：“利用現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)在線運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視和控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它包括10kV饋線自動(dòng)化開(kāi)閉所和小區(qū)自動(dòng)化、配電變壓器和電容器組成的檢測(cè)自動(dòng)化等。”配電系統(tǒng)自動(dòng)化的主要功能有：1）數(shù)據(jù)采集與控制2）變電站自動(dòng)化3）饋線自動(dòng)化4）自動(dòng)繪圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng)5）配電系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用軟件，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑺顟B(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、負(fù)荷預(yù)報(bào)、短路電流計(jì)算、電壓無(wú)功、培訓(xùn)仿真等。6）配電工作管理7）故障投訴8）用戶信息系統(tǒng)9）負(fù)荷管理10）遠(yuǎn)方抄表系統(tǒng)

4.6.6分布式發(fā)電系統(tǒng)分布式發(fā)電系統(tǒng)是指功率為千瓦直50MW的小型、模塊式、與環(huán)境兼容的獨(dú)立電源。用于滿足電力系統(tǒng)和用戶特定的要求。如調(diào)峰、為邊遠(yuǎn)用戶和商業(yè)區(qū)、居民區(qū)供電，節(jié)省輸變電投資，提高供電可靠性等。通過(guò)分布式發(fā)電和集中供電系統(tǒng)的配合應(yīng)用有以下優(yōu)點(diǎn)：1）由于可由用戶自行控制，不會(huì)發(fā)生大規(guī)模的停電事故2）可彌補(bǔ)大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的不足，在意外災(zāi)害發(fā)生時(shí)繼續(xù)供電，為一種不可缺少的重要補(bǔ)充。3）適合農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)、發(fā)展中的中小城市或商業(yè)區(qū)的居民供電，可減小環(huán)保壓力。4）無(wú)需配電站，沒(méi)有線損，可降低成本5）可滿足特殊場(chǎng)合的需要，如移動(dòng)分布式發(fā)電車(chē)等6）調(diào)峰性能好，操作簡(jiǎn)單。論文3題目：電力新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)作用要求：1、格式：題目（小三號(hào)）班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

（小四號(hào)）

摘要：（100—200字，五號(hào)）正文：（不低于3000字，小四號(hào)）

2、時(shí)間：一周第五章電機(jī)電器控制技術(shù)

§5.1電機(jī)的作用與發(fā)展簡(jiǎn)史作用：1）電能的生產(chǎn)、傳輸和分配2）驅(qū)動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械和設(shè)備3）作為各種控制系統(tǒng)和自動(dòng)化、智能化裝置的重要元件發(fā)展簡(jiǎn)史§5.2電機(jī)的分類(lèi)與結(jié)構(gòu)

1、分類(lèi)2、發(fā)電機(jī)3、電動(dòng)機(jī)4、變壓器5、特種電機(jī)§5.3電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域1、電力工業(yè)2、工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)與建筑部門(mén)3、交通運(yùn)輸4、醫(yī)療、辦公設(shè)備與家電設(shè)備

4、醫(yī)療、辦公設(shè)備和家用電器在醫(yī)療器械中的心電機(jī)、X光機(jī)、CT、牙科手術(shù)工具、滲析機(jī)、呼吸機(jī)、電動(dòng)輪椅等，都離不開(kāi)電動(dòng)機(jī)。而人的心臟人造器官，也常常用到微電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。下圖為無(wú)刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的左心室軸流式血泵。在辦公室中計(jì)算機(jī)的DVD、CD-ROM、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主軸采用永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、碎紙機(jī)、電動(dòng)卷筆刀等也用電動(dòng)機(jī)。如下圖。家電中的電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、甩干機(jī)、吸塵器、電風(fēng)扇、抽煙機(jī)、微波爐轉(zhuǎn)盤(pán)、錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)照相機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、按摩器、電動(dòng)剃須刀、電動(dòng)牙刷、攪拌機(jī)、開(kāi)罐機(jī)、電鐘等。5、航空、航天、國(guó)防美國(guó)最近投入使用的航空母艦用直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)飛機(jī)取代了傳統(tǒng)的蒸汽推動(dòng)器，不僅體積減小了，而且推力大大增加，如下圖。目前國(guó)外正在試用直線電動(dòng)機(jī)直接發(fā)射航天飛機(jī)，稱(chēng)為“太空電梯”。

在航空器中，目前的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是用電磁執(zhí)行器取代傳統(tǒng)的液壓、氣動(dòng)執(zhí)行器。

6、電機(jī)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用演出設(shè)備（電影放映機(jī)、旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)），運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練設(shè)備（電動(dòng)跑步機(jī)、電動(dòng)液壓籃球架、電動(dòng)發(fā)球機(jī)），家具、游樂(lè)設(shè)備（纜車(chē)、過(guò)山車(chē)等）以及電動(dòng)玩具?！?.4電動(dòng)機(jī)的選用與運(yùn)行控制5.4.1、電動(dòng)機(jī)的選用

1、電動(dòng)機(jī)種類(lèi)的選擇●當(dāng)機(jī)械對(duì)起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)要求不高時(shí)，應(yīng)選三相籠式異步電動(dòng)機(jī)。如功率不大的水泵、通風(fēng)機(jī)、輸送機(jī)、傳送帶、機(jī)床的輔助運(yùn)動(dòng)?！駥?duì)重載起動(dòng)且工作不連續(xù)的機(jī)械：如起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、鍛壓機(jī)及重型機(jī)床，應(yīng)選用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)?！駥?duì)功率較大且連續(xù)工作的機(jī)械：當(dāng)在技術(shù)上合理時(shí)，應(yīng)采用同步電動(dòng)機(jī)，也可采用異步電動(dòng)機(jī)。

●當(dāng)機(jī)械對(duì)起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)有特殊要求時(shí)：可由技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)確定，可考慮使用三相異步電動(dòng)機(jī)加調(diào)速裝置或采用直流電動(dòng)機(jī)。

2、電動(dòng)機(jī)功率的選擇功率要根據(jù)具體的使用場(chǎng)合確定，要避免大馬拉小車(chē)和小馬拉大車(chē)的現(xiàn)象。5.4.2電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制一、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1、籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法

1）直接起動(dòng)（7kw以下）

2）降壓起動(dòng)包括：Y-△起動(dòng)、自耦變壓器啟動(dòng)、延邊三角形起動(dòng)。

3）軟啟動(dòng)器起動(dòng)采用電力電子器件，按照一定的控制方式（電壓按一定的斜率或?qū)㈦娏骺刂圃谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)）進(jìn)行起動(dòng)。如下圖的軟啟動(dòng)器。2、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

1）直接起動(dòng)（1kw以下）

2）電樞回路串電阻起動(dòng)

3）軟啟動(dòng)（改變電源電壓起動(dòng)）

3、同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)本身沒(méi)有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，于是在結(jié)構(gòu)上采取措施，使之作為異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。其方法很多，如同步電動(dòng)機(jī)將阻尼繞組和實(shí)心磁極當(dāng)成二次繞組而作為異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，或?qū)⑼诫妱?dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和絕緣的阻尼繞組當(dāng)成二次繞組而作為繞線式異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)。當(dāng)速度接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)投入勵(lì)磁，牽入同步運(yùn)行。二、電動(dòng)機(jī)的調(diào)速在交流調(diào)速中，雖然方法很多，但變頻調(diào)速是應(yīng)用最多，最簡(jiǎn)單，最成熟、性能最好的的一種方法。見(jiàn)下圖

三、電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

1、能耗制動(dòng)

2、反接制動(dòng)

3、回饋制動(dòng)

4、渦流制動(dòng)安裝一個(gè)利用渦流吸收能量的制動(dòng)器?！?.5電機(jī)學(xué)的研究?jī)?nèi)容

是電氣工程及其自動(dòng)化的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握各種電機(jī)的結(jié)構(gòu)，電磁關(guān)系基本運(yùn)行特性和一般分析方法的訓(xùn)練，為學(xué)習(xí)后繼的專(zhuān)業(yè)課和將來(lái)從事專(zhuān)業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。電機(jī)運(yùn)行原理是基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)具備的條件是:

具有磁場(chǎng)和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)（對(duì)發(fā)電機(jī)而言），或具有磁場(chǎng)和電流（對(duì)電動(dòng)機(jī)而言）。

電磁轉(zhuǎn)矩是由氣隙磁場(chǎng)與被感應(yīng)部件中的電流相互作用產(chǎn)生的。通過(guò)電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)從機(jī)械系統(tǒng)中吸收機(jī)械功率，轉(zhuǎn)換成電功率；電動(dòng)機(jī)從電系統(tǒng)中吸收電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率。在電機(jī)內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換中，存在電能、機(jī)械能、電磁能、熱能。熱能是由內(nèi)部的損耗產(chǎn)生的。對(duì)電動(dòng)機(jī)：輸入電能=耦合電磁場(chǎng)內(nèi)儲(chǔ)存的能量+能量損耗+輸出機(jī)械能對(duì)發(fā)電機(jī)：輸入的機(jī)械能=耦合電磁場(chǎng)內(nèi)儲(chǔ)存的能量+能量損耗+輸出電能對(duì)變壓器：輸入電能=耦合電磁場(chǎng)內(nèi)儲(chǔ)存的能量+能量損耗+輸出電能在電機(jī)學(xué)中以下幾方面的內(nèi)容非常重要：1）物理模型首先應(yīng)了解基本結(jié)構(gòu)，工作原理，機(jī)械特性，應(yīng)用場(chǎng)合和使用方法。分析電機(jī)內(nèi)部的物理現(xiàn)象，空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行時(shí)內(nèi)部的電磁關(guān)系。2）數(shù)學(xué)模型能夠正確的建立電機(jī)的基本方程，牢固掌握穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的分析方法和運(yùn)行特性。明確能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，掌握電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系。3）實(shí)際運(yùn)行了解電機(jī)的發(fā)熱和冷卻，電機(jī)的額定值、效率、功率因數(shù)、過(guò)載能力、等主要運(yùn)行指標(biāo)和指標(biāo)的變化范圍。4）實(shí)驗(yàn)測(cè)試試驗(yàn)是研究電機(jī)的主要手段，要熟練掌握電機(jī)的基本試驗(yàn)方法，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速，并能正確分析和評(píng)價(jià)。電機(jī)的試驗(yàn)方法有兩種：●直接法：電機(jī)在接近實(shí)際運(yùn)行的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，并把所測(cè)得的數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較以確定是否正確?！耖g接法：利用較為簡(jiǎn)單的基本實(shí)驗(yàn)（空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)）測(cè)出電機(jī)的參數(shù)，然后間接計(jì)算電機(jī)的性能。§5.6電器的發(fā)展史

廣義的講，電器是指所有用電的器具。但在電氣工程中，電器特制用于對(duì)電路進(jìn)行接通、分?jǐn)?、?duì)電路參數(shù)進(jìn)行變換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或用電設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、切換、檢測(cè)和保護(hù)等作用的電工裝置、設(shè)備和組件。因電機(jī)屬于產(chǎn)生、變換和消耗電能的機(jī)械，習(xí)慣上不包括在電器范圍之內(nèi)。

18世紀(jì)就開(kāi)始使用刀開(kāi)關(guān)。

19世紀(jì)后期，各種電器相繼問(wèn)世，但容量小，均為手動(dòng)。

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