第二章發(fā)電系統(tǒng)第一節(jié)能源及電能第二節(jié)火力發(fā)電廠第三節(jié)水力發(fā)電廠第四節(jié)核能發(fā)電廠第五節(jié)其他發(fā)電廠1精選ppt第一節(jié)能源及電能一、物質、能量和信息二、能源含義和能源分類三、能源資源四、電能五、發(fā)電廠

2精選ppt一、物質、能量和信息世界是由物質構成的，是客觀存在的；能量是物質的屬性，是一切物質運動的動力；信息是客觀事物和主觀認識相結合的產(chǎn)物，沒有信息，物質和能量無從認識，也毫無意義。

人類所認識的能量有如下形式：機械能熱能化學能輻射能核能電能

3精選ppt二、能源含義和能源分類

能源，顧名思義是能量的來源或泉源，即指人類取得能量的來源，包括已經(jīng)開發(fā)可供直接使用的自然資源和經(jīng)過加工或轉換的能量來源，而尚未開發(fā)的自然資源稱為能源資源。

4精選ppt一次能源和二次能源常規(guī)能源和新能源再生能源與非再生能源含能體能源和過程性能源5精選ppt三、能源資源能源資源是指蘊藏于自然界中的各種能源。中國擁有比較豐富而多樣的能源資源。1.煤炭“煤炭是工業(yè)的糧食〞，是傳統(tǒng)的能源，也是重要的燃料和化工原料。據(jù)中國第二次煤田預測資料，埋深在1000m深度以內(nèi)的煤炭總資源量達2.67×104億t。2.水能資源水能資源又稱水力資源，是指天然水流的位能和動能所蘊藏的可再生能源。無論是水能資源蘊藏量，還是可能開發(fā)的水能資源，中國在世界各國中均居第一位。據(jù)1993年的初步估算，經(jīng)濟可開發(fā)水能資源的裝機容量2.9億kW，多年平均發(fā)電量1.26萬億kW·h。6精選ppt3.其他能源石油已成為一個國家綜合國力和經(jīng)濟開展程度的重要標志，成為國家平安、繁榮的關鍵和文明的根底，成為現(xiàn)代工業(yè)的“血液〞。截止至1996年底，中國石油探明儲量約32.87億t，居世界第9位。天然氣是存于地下巖石儲集層中以烴為主體的混合氣體的統(tǒng)稱。根據(jù)1993年全國天然氣遠景資源量的預測，中國天然氣總資源量達38×104億m3。地球上的鈾儲量有限，已探明的僅500萬t，其中有經(jīng)濟開發(fā)價值的僅占一半。中國的鈾儲量可供4000萬kW核電站運行30年。7精選ppt四、電能

電能與其他形式的能源相比，其特點有：〔1〕便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠距離輸送〔2〕方便轉換和易于控制〔3〕損耗小〔4〕效率高〔5〕無氣體和噪聲污染。8精選ppt五、發(fā)電廠將各種一次能源轉變成電能的工廠，稱為發(fā)電廠。按一次能源的不同發(fā)電廠分為：火力發(fā)電廠〔以煤、石油和天然氣為燃料〕、水力發(fā)電廠〔以水的位能作動力〕、核能發(fā)電廠以及風力發(fā)電廠、地熱發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠等。此外，還有直接將熱能轉換成電能的磁流體發(fā)電等。9精選ppt10精選ppt第二節(jié)

火力發(fā)電廠一、火電廠的分類二、火電廠的電能生產(chǎn)過程三、火電廠的主要系統(tǒng)四、火電廠的特點

11精選ppt一、火電廠的分類：按容量：大容量電廠、大中容量電廠、中容量電廠、小容量電廠按原動機：蒸汽輪機、燃氣輪機、內(nèi)燃機發(fā)電廠、蒸汽－燃氣輪機發(fā)電廠

按燃料種類：燃煤、燃油、燃氣、余熱12精選ppt按輸出能量：凝汽式電廠和熱電廠按蒸汽壓力和溫度：中低壓發(fā)電廠，高壓發(fā)電廠、超高壓發(fā)電廠、亞臨界壓力發(fā)電廠、超臨界壓力發(fā)電廠

13精選ppt二、火電廠的電能生產(chǎn)過程圖2-1凝汽式火力發(fā)電廠生產(chǎn)流程圖

14精選ppt三、火電廠的主要系統(tǒng)火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程概括地說是把煤中含有的化學能轉變?yōu)殡娔艿倪^程。整個生產(chǎn)過程可分為三個系統(tǒng)：①燃料的化學能在鍋爐燃燒中轉變?yōu)闊崮埽訜徨仩t中的水使之變?yōu)檎羝Q為燃燒系統(tǒng)；②鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進入汽輪機，沖動汽輪機的轉子旋轉，將熱能轉變?yōu)闄C械能，稱為汽水系統(tǒng)；③由汽輪機轉子旋轉的機械能帶動發(fā)電機旋轉，把機械能變?yōu)殡娔埽Q為電氣系統(tǒng)。15精選ppt

圖2-2火電廠燃燒系統(tǒng)流程示意圖16精選ppt圖2-3火力發(fā)電廠汽水系統(tǒng)流程示意圖17精選ppt圖2-4火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)示意圖18精選ppt四、火電廠的特點

火電廠布局靈活，裝機容量的大小可按需要決定。火電廠的一次性建造投資少，僅為水電廠的一半左右。火電廠建造工期短，發(fā)電設備年利用小時數(shù)較高，約為水電廠的1.5倍左右。火電廠耗煤量大，目前發(fā)電用煤約占全國煤炭總產(chǎn)量的50%左右，加上運煤費用和大量用水，其生產(chǎn)本錢比水力發(fā)電要高出3~4倍。火電廠動力設備繁多，發(fā)電機組控制操作復雜，廠用電量和運行人員都多于水電廠，運行費用高。19精選ppt大型發(fā)電機組由停機到開機并帶滿負荷需要幾個到十余個個小時，并附加耗用大量燃料。火電廠擔負急劇升降的負荷時，必須付出附加燃料消耗的代價。火電廠擔負調峰、調頻或事故備用，相應的事故增多，強迫停運率增高，廠用電率增高。火電廠對空氣和環(huán)境的污染較大。20精選ppt第三節(jié)水力發(fā)電廠

水力發(fā)電就是利用水能發(fā)電的一種方式。從河流較高處或水庫內(nèi)引水，利用水的壓力或流速沖動水輪機旋轉，將水能轉變成機械能，然后由水輪機帶動發(fā)電機旋轉，將機械能轉換成電能。

水電廠的發(fā)電容量取決于水流的水位落差和水流的流量，即：21精選ppt圖2-5三峽工程鳥瞰圖22精選ppt一、水電廠的分類1.按集中落差的方式分：(1)堤壩式水電廠壩后式水電廠

河床式水電廠

(2)引水式水電廠(3)混合式水電廠2.按徑流調節(jié)的程度分：(1)無調節(jié)水電廠

(2)有調節(jié)水電廠①日調節(jié)水電廠②年調節(jié)水電廠③多年調節(jié)水電廠23精選ppt圖2-6壩后式水電廠示意圖24精選ppt圖2-7河床式水電廠示意圖25精選ppt

圖2-8引水式水電廠示意圖26精選ppt二、水電廠的特點1.可綜合利用水能資源。除發(fā)電以外，還有防洪、灌溉、航運、供水、養(yǎng)殖及旅游等多方面綜合效益，并且可以因地制宜，實行梯級開發(fā)。2.發(fā)電本錢低、效率高。利用循環(huán)不息的水能發(fā)電，節(jié)省大量燃料。且發(fā)電本錢僅是同容量火電廠的1/3~1/4或更低。3.運行靈活。由于水電廠設備簡單，易于實現(xiàn)自動化，機組啟動快，水電機組從靜止狀態(tài)到載滿負荷運行只需4~5min，緊急情況可只用1min。水電廠能適應負荷的急劇變化，適合于承擔系統(tǒng)的調峰、調頻和作為事故備用。27精選ppt4.水能可儲蓄和調節(jié)。電能不能大量儲存，而水能資源那么可借助水庫進行調節(jié)和儲蓄，而且可興建抽水蓄能發(fā)電廠，擴大利用水的能源。5.水力發(fā)電不污染環(huán)境。相反，大型水庫可能調節(jié)空氣的溫度和溫度，改善自然生態(tài)。6.水電廠建設投資較大，工期較長。7.水電廠建設和生產(chǎn)都受到河流的地形、水量及季節(jié)氣象條件限制，因此發(fā)電量也受到水文氣象條件的制約，有豐水期和枯水期之別，因而發(fā)電不均衡。8.由于水庫的興建，淹沒土地，移民搬遷，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一些不利，還可能在一定程度破壞自然界的生態(tài)平衡。28精選ppt三、抽水蓄能電廠1.工作原理一種特殊形式的發(fā)電廠，叫做抽水蓄能電廠，如圖2-9所示。在抽水蓄能電廠中，必須兼?zhèn)涑樗桶l(fā)電兩類設施。在電力負荷低谷時〔或豐水時期〕，利用電力系統(tǒng)的富裕電能〔或季節(jié)性電能〕，將下游水庫中的水抽到上游水庫，以位能形式儲存起來；待到電力系統(tǒng)負荷頂峰時〔或枯水時期〕，再將上游水庫中的水放下，驅動水輪發(fā)電機組發(fā)電，并送往電力系統(tǒng)，這時，用以發(fā)電的水又回到下游水庫。29精選ppt圖2-9抽水蓄能電廠示意圖30精選ppt2.抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用〔1〕調峰：電力系統(tǒng)的峰荷上升與下降變動比較劇烈，抽水蓄能機組響應負荷變動的能力很強，能夠跟蹤負荷的變化，在白天適合擔任電力系統(tǒng)峰荷中的尖峰局部。例如，我國廣東抽水蓄能電廠，裝機容量為8×300MW，在電力系統(tǒng)調峰中發(fā)揮了重要作用。〔2〕填谷：在夜間或周末，抽水蓄能電廠利用電力系統(tǒng)充裕電能抽水，使火電機組不必降低出力〔或停機〕和保持在熱效率較高的區(qū)間運行，從而節(jié)省燃料，并提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。填谷作用是抽水蓄能電廠獨具的特色，常規(guī)水電廠即使是調峰性能最好，也不具備填谷作用。31精選ppt〔3〕備用：抽水蓄能機組啟動靈活、迅速，從停機狀態(tài)啟動至載滿負荷僅需1~2min，而由抽水工況轉到發(fā)電工況也只需3~4min，因此抽水蓄能電廠宜于作為電力系統(tǒng)事故備用。〔4〕調頻：抽水蓄能機組跟蹤負荷變化的能力很強，承、卸負荷迅速靈活。當電力系統(tǒng)周波偏離正常值時，它能立即調整出力，使周波維持在正常值范圍內(nèi)，而火電機組卻遠遠適應不了負荷陡升陡降。〔5〕調相：抽水蓄能電廠的同步發(fā)電機，在沒有發(fā)電和抽水任務時，可用來調相。由于抽水蓄能電廠距離負荷中心較近，控制操作方便，對改善系統(tǒng)電壓質量十分有利。32精選ppt3.抽水蓄能電廠的功能〔1〕降低電力系統(tǒng)燃料消耗〔2〕提高火電設備利用率〔3〕可作為發(fā)電本錢低的峰荷電源〔4〕對環(huán)境沒有污染且可美化環(huán)境〔5〕抽水蓄能電廠可用于蓄能33精選ppt第四節(jié)核能發(fā)電廠核能發(fā)電廠是利用反響堆中核燃料裂變鏈式反響所產(chǎn)生的熱能，再按火力發(fā)電廠的發(fā)電方式，將熱能轉換為機械能，再轉換為電能，它的核反響堆相當于火電廠的鍋爐。一、核能發(fā)電廠的組成二、核能發(fā)電廠的系統(tǒng)三、核能發(fā)電廠的運行34精選ppt一、核能發(fā)電廠的組成核能發(fā)電廠，又稱為核電廠。核電廠的系統(tǒng)和設備通常由兩大局部組成：核系統(tǒng)和設備，又稱核島；常規(guī)系統(tǒng)和設備，又稱常規(guī)島。目前世界上使用最多的是輕水堆核電廠，即壓水堆核電廠(示意圖、參數(shù))和沸水堆核電廠(示意圖、參數(shù))。35精選ppt圖2-10壓水堆核電廠的示意圖36精選ppt表2-1壓水堆核電廠的主要參數(shù)37精選ppt圖2-11沸水堆核電廠的示意圖38精選ppt表1-2沸水堆核電廠的主要參數(shù)主要參數(shù)名稱參數(shù)值堆熱功率（MW）3840凈電功率（MW）1310凈效率（%）34.1燃料裝載量（t）147燃料元件尺寸（外徑×長度）（mm）12.5×3760燃料元件的排列8×8燃料組件數(shù)784控制棒數(shù)目（根）193一回路系統(tǒng)數(shù)目4壓力容器內(nèi)水的壓力（MPa）7.06壓力容器的直徑（m）6.62壓力容器的總高（m）22.68壓力容器的總重（t）78539精選ppt二、核能發(fā)電廠的系統(tǒng)1.核島的核蒸汽供給系統(tǒng)核蒸汽供給系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)：〔1〕一回路主系統(tǒng)，包括壓水堆、冷卻劑主泵、蒸汽發(fā)生器和穩(wěn)壓器等。〔2〕化學和容積控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)一回路冷卻劑的容積控制和調節(jié)冷卻劑中的硼濃度，以控制壓水堆的反響性變化。〔3〕余熱排出系統(tǒng)，又稱停堆冷卻系統(tǒng)。〔4〕平安注射系統(tǒng)，又稱緊急堆芯冷卻系統(tǒng)。〔5〕控制、保護和檢測系統(tǒng)。40精選ppt2.核島的輔助系統(tǒng)核島的輔助系統(tǒng)包括下以子系統(tǒng)：(1)設備冷卻水系統(tǒng)，用于冷卻所有位于核島內(nèi)的帶放射性水的設備。(2)硼回收系統(tǒng)，用于對一回路系統(tǒng)的排水進行貯存、處理和監(jiān)測，將其別離成符合一回路水質要求的水及濃縮的硼酸溶液。(3)反響堆的平安殼及噴淋系統(tǒng)。平安殼噴淋系統(tǒng)那么保證事故發(fā)生引起平安殼內(nèi)的壓力和溫度升高時能對平安殼進行噴淋冷卻。(4)核燃料的裝換料及貯存系統(tǒng)。(5)平安殼及核輔助廠房通風和過濾系統(tǒng)。(6)柴油發(fā)電機組，為核島提供給急電源。41精選ppt3.常規(guī)島的系統(tǒng)常規(guī)島的系統(tǒng)與火電廠的系統(tǒng)相似，它通常包括：(1)二回路系統(tǒng)，又稱汽輪發(fā)電機系統(tǒng)，由蒸汽系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機組、凝汽器、蒸汽排放系統(tǒng)、給水加熱系統(tǒng)及輔助給水系統(tǒng)等組成。(2)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。(3)電氣系統(tǒng)及廠用電設備。42精選ppt三、核能發(fā)電廠的運行核電廠的運行和火電廠相比有以下一些新的特點：1.壓水堆核電廠的反響堆，只能對反響堆堆芯一次裝料，并定期停堆換料。2.反響堆的堆芯內(nèi)，核燃料發(fā)生裂變反響釋放核能的同時，也放出瞬發(fā)中子和瞬發(fā)射線。給電廠的運行和維修帶來了一定的困難。3.反響堆在停閉后，運行過程中積累起來的裂變碎片和、衰變，將繼續(xù)使堆芯產(chǎn)生余熱〔又稱衰變熱〕，因此堆停閉后不能立即停止冷卻，還必須把這局部余熱排出去。4.核電廠在運行過程中，會產(chǎn)生氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的放射性廢物。5.與火力發(fā)電廠相比，核電廠的建設費用高，但燃料所占費用較為廉價。43精選ppt第五節(jié)其他發(fā)電廠一、風力發(fā)電二、太陽能發(fā)電三、地熱發(fā)電四、潮汐發(fā)電44精選ppt一、風力發(fā)電：風力發(fā)電是利用風的動能來生產(chǎn)電能。風力發(fā)電的過程是利用風力使風機的轉子旋轉，將風的動能轉換成機械能，再通過變速和超速控制裝置帶動發(fā)電機發(fā)出電能。我國風力資源豐富，尤其在西北、東北和沿海地區(qū)，有著建設風力發(fā)電廠的天然優(yōu)勢。風能發(fā)電本錢低，風能是清潔的能源和可以再生的能源，風力發(fā)電必將會得到更大的開展。45精選ppt二、太陽能發(fā)電在新能源中，應用最廣，最有開展前途的是太陽能發(fā)電。太陽能發(fā)電可以分為太陽的熱能發(fā)電和太陽的光能發(fā)電。利用太陽的熱能發(fā)電