電力系統(tǒng)根底知識介紹

1.電力系統(tǒng)的概念和組成

2.電能變換和電源構(gòu)成3.電力系統(tǒng)的負(fù)荷4.電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)及要求5.電力系統(tǒng)的電壓等級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)〕從調(diào)度、管理、控制的角度看從電壓等級的角度看調(diào)度大樓電力調(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、供電、用電運(yùn)行組織、指揮、指導(dǎo)和協(xié)調(diào)中心。從發(fā)電到用戶的供電過程發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡(luò)我國電網(wǎng)介紹目前我國根本上進(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2023年7月裝機(jī)總?cè)萘客黄?.00億千瓦。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)容量也到達(dá)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，使華中和華東兩大區(qū)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)非同期聯(lián)網(wǎng)。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；５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； ４家輔業(yè)集團(tuán)公司是中國電力工程參謀集團(tuán)公司、中國水電工程參謀集團(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)公司電網(wǎng)圖電力系統(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。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)2023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)滯后于電力需求增長，電力供給總量缺乏，是造成電力供給逐步緊張的根本原因。

2.電能變換和電源構(gòu)成電能變換電源構(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)新能源熱核反響—不使用放射性材料的核能，2030年后實(shí)用化2050年時(shí)，電力供給是現(xiàn)在的2~3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%我國的能源結(jié)構(gòu)極不合理目前電源配置情況2023年電源配置情況電源構(gòu)成及展望火力發(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，它的根本生產(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

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〔100—250MW〕、大中容量發(fā)電廠〔250—1000MW〕、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〕輸出能源：凝汽式—效率低〔37~40%〕、容量大，坑口電廠熱電廠—效率高〔67~70%〕、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)本錢，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。汽輪機(jī)發(fā)電廠的構(gòu)成：典型凝氣式燃煤電廠生產(chǎn)示意圖火電廠圖片火電廠圖片水利發(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〕水力發(fā)電水力發(fā)電廠圖片水資源：水資源蘊(yùn)藏量：6.8億KW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方案裝機(jī)：70*26=1820萬kw，已投980三峽電站：三峽電站：三峽電站：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)核能反響堆裂變能：一定能量的中子撞擊重金屬元素的核〔鈾、钚〕聚變能：不同輕元素的原子核進(jìn)行聚合〔氘、氚〕熱中子反響堆：鈾235為燃料，低中子撞擊，目前采用快中子反響堆：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〕2023年我國裝機(jī)達(dá)8~8.5億kw,其中核電4000萬kw未來15年方案修建40座100萬kw核電站核電投資大：1.1~1.65萬元/kw；火電：4000元/kw建設(shè)周期：核電70個(gè)月；火電：30個(gè)月核電比火電壽命長30年核電廠：核電廠：核電廠：新能源發(fā)電和電力儲(chǔ)存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)荷曲線表示負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線—安排電能生產(chǎn)方案的根底年負(fù)荷曲線—安排檢修方案、裝機(jī)方案的依據(jù)負(fù)荷曲線及表示法日負(fù)荷曲線日用電量：日平均負(fù)荷：負(fù)荷率：

kp=pav/pmax年負(fù)荷曲線年用電量：Tmax=W/Pmax4.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5.電力系統(tǒng)的電壓等級電氣設(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)行電壓值如何確定電氣設(shè)備的額定電壓同一標(biāo)稱電壓下，不