第1章 能源與發(fā)電

1、第一章第一章 能源和發(fā)電能源和發(fā)電第第1 1章章 能源和發(fā)電能源和發(fā)電 第第1 1節(jié)節(jié) 能源和電能能源和電能一、能源的類型有哪些？一、能源的類型有哪些？一次能源一次能源:煤炭、水能煤炭、水能二次能源：二次能源：電力電力常規(guī)能源常規(guī)能源煤炭煤炭水水能能石油、石油、新能源新能源可再生能源可再生能源不可再生能源不可再生能源含能體能源（可直接存儲的能源）煤炭、石油含能體能源（可直接存儲的能源）煤炭、石油過程性能源過程性能源:（無法直接存儲的能源）集中的物質(zhì)運(yùn)動（無法直接存儲的能源）集中的物質(zhì)運(yùn)動過程，或稱能量過程，是在流動過程中產(chǎn)生的能量。如流過程，或稱能量過程，是在流動過程中產(chǎn)生的能量。如流水、海流

2、、潮汐、風(fēng)、地震、直接的太陽輻射、電能等水、海流、潮汐、風(fēng)、地震、直接的太陽輻射、電能等按獲得的方法分：按獲得的方法分：按被利用的程度分按被利用的程度分:按能否再生分：按能否再生分：按能源本身的性質(zhì)分：按能源本身的性質(zhì)分：第第1 1節(jié)節(jié) 能源和電能能源和電能 二、我國的能源資源二、我國的能源資源煤炭煤炭我國是世界上煤炭產(chǎn)量最多、增長速度最快的國家。我國是世界上煤炭產(chǎn)量最多、增長速度最快的國家。水能資源水能資源我國水能資源蘊(yùn)藏量與可開發(fā)的水能資源均占我國水能資源蘊(yùn)藏量與可開發(fā)的水能資源均占世界第一世界第一其他能源：其他能源：石油、天然氣等。石油、天然氣等。第第1 1節(jié)節(jié) 能源和電能能源和電能三、

3、電能三、電能 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能的應(yīng)用不僅影響到社會隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能的應(yīng)用不僅影響到社會物質(zhì)生產(chǎn)的各個側(cè)面，也越來越廣泛地滲透到人類物質(zhì)生產(chǎn)的各個側(cè)面，也越來越廣泛地滲透到人類生活的每個層次。生活的每個層次。 一旦失去電能，我們的世界將一旦失去電能，我們的世界將 電氣化程度已成為衡量社會物質(zhì)文明發(fā)展水平電氣化程度已成為衡量社會物質(zhì)文明發(fā)展水平的重要標(biāo)志！的重要標(biāo)志！!第第1 1節(jié)節(jié) 能源和電能能源和電能四、發(fā)電廠四、發(fā)電廠1、發(fā)電廠的概念、發(fā)電廠的概念發(fā)電廠：生產(chǎn)電能的工廠，把各種天然能源轉(zhuǎn)化電能。發(fā)電廠：生產(chǎn)電能的工廠，把各種天然能源轉(zhuǎn)化電能。2、發(fā)電廠的分類、發(fā)電廠的分類按一

4、次能源取得的方式不同分類：按一次能源取得的方式不同分類： 火力發(fā)電廠：火力發(fā)電廠：70以上以上 水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠： 核電廠核電廠： 其它形式電廠其它形式電廠： 風(fēng)力電廠、太陽能電廠、地?zé)犭姀S、潮汐電廠風(fēng)力電廠、太陽能電廠、地?zé)犭姀S、潮汐電廠等。等。三峽大壩第二節(jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠燃料的化學(xué)能燃料的化學(xué)能熱熱 能能機(jī)械能機(jī)械能電電 能能火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換過程：火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換過程：第二節(jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠一、了解以下火電廠的類型：一、了解以下火電廠的類型：按燃料分類：按燃料分類：按蒸汽壓力和溫度分類：按蒸汽壓力和溫度分類： 燃煤電廠燃煤電廠 燃油電廠燃油電廠 燃?xì)怆姀S燃

5、氣電廠 余熱電廠余熱電廠中低壓電廠中低壓電廠高壓電廠高壓電廠超高壓電廠超高壓電廠亞臨界壓力電廠亞臨界壓力電廠超臨界壓力電廠超臨界壓力電廠超超臨界壓力電廠超超臨界壓力電廠第二節(jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠按原動機(jī)分類：按原動機(jī)分類：凝汽式汽輪機(jī)電廠凝汽式汽輪機(jī)電廠燃汽輪機(jī)電廠燃汽輪機(jī)電廠-（船舶）燃?xì)廨啓C(jī)（船舶）燃?xì)廨啓C(jī)（Gas Turbine）是一種以連續(xù)流動的氣體作為工質(zhì)、把熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)是一種以連續(xù)流動的氣體作為工質(zhì)、把熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械。械功的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械。-也是內(nèi)燃機(jī)，直接旋轉(zhuǎn)也是內(nèi)燃機(jī)，直接旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)電廠內(nèi)燃機(jī)電廠-（汽車）內(nèi)燃機(jī)是將液體或氣體燃料與（汽車）內(nèi)燃機(jī)是將液

6、體或氣體燃料與空氣混合后，直接輸入汽缸內(nèi)部的高壓燃燒室燃燒爆空氣混合后，直接輸入汽缸內(nèi)部的高壓燃燒室燃燒爆發(fā)產(chǎn)生動力。發(fā)產(chǎn)生動力。一般指活塞式內(nèi)燃機(jī)一般指活塞式內(nèi)燃機(jī)蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)電廠蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)電廠凝汽式發(fā)電廠凝汽式發(fā)電廠熱電廠熱電廠按輸出能源分類：按輸出能源分類：鍋爐鍋爐燃料燃料汽輪機(jī)汽輪機(jī)蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)冷凝器冷凝器水水蒸汽蒸汽抽汽抽汽供熱供熱熱電廠生產(chǎn)流程熱電廠生產(chǎn)流程凝汽式電廠生產(chǎn)流程凝汽式電廠生產(chǎn)流程蒸汽蒸汽鍋爐鍋爐燃料燃料汽輪機(jī)汽輪機(jī)蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)冷凝器冷凝器水水第二節(jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠二、火電廠電能生產(chǎn)過程二、火電廠電能生產(chǎn)過程

7、燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)汽水系統(tǒng)汽水系統(tǒng)電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)燃料的化學(xué)能燃料的化學(xué)能熱熱 能能機(jī)械能機(jī)械能電電 能能第二節(jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠1、燃燒系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)運(yùn)煤系統(tǒng)運(yùn)煤系統(tǒng)磨煤系統(tǒng)磨煤系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)風(fēng)煙系統(tǒng)風(fēng)煙系統(tǒng)灰渣系統(tǒng)灰渣系統(tǒng)運(yùn)煤運(yùn)煤煙囪與灰?guī)鞜焽枧c灰?guī)斓诙?jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠2、汽水系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)給水系統(tǒng)給水系統(tǒng)補(bǔ)給水系統(tǒng)補(bǔ)給水系統(tǒng)循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水系統(tǒng)過熱器過熱器鍋鍋爐爐過熱蒸汽過熱蒸汽汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)排排汽汽凝凝汽汽器器凝結(jié)水凝凝結(jié)結(jié)水水循循環(huán)環(huán)水水泵泵凝結(jié)水泵凝結(jié)水泵低壓加熱器低壓加熱器除氧器除氧器高壓加熱器高壓加熱器給給水水給水泵給水泵生水生水水處水處理

8、設(shè)理設(shè)備備補(bǔ)充補(bǔ)充給水給水冷冷卻卻水水圖圖1-3 火電廠汽水系統(tǒng)示意圖火電廠汽水系統(tǒng)示意圖冷水塔冷水塔第二節(jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠3、電氣系統(tǒng)、電氣系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、勵磁裝置、廠用電、升電氣系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、勵磁裝置、廠用電、升壓變電站等。壓變電站等。汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)廠用電廠用電升壓變電站升壓變電站電網(wǎng)電網(wǎng)勵磁裝置勵磁裝置汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)（包括勵磁機(jī)）汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)（包括勵磁機(jī)）火電廠的電能生產(chǎn)過程見電力錄像！火電廠的電能生產(chǎn)過程見電力錄像！第二節(jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠三、火電廠的特點(diǎn)三、火電廠的特點(diǎn)1、布局靈活，裝機(jī)容量可根據(jù)需要決定。、布局靈活，裝機(jī)容量可根據(jù)需要決

9、定。2、一次性建造投資少，設(shè)備年利用率高。、一次性建造投資少，設(shè)備年利用率高。3、動力設(shè)備多，機(jī)組操作復(fù)雜。、動力設(shè)備多，機(jī)組操作復(fù)雜。4、耗煤多，污染大。、耗煤多，污染大。第三節(jié)第三節(jié) 水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠水的位能水的位能機(jī)械能機(jī)械能電電 能能三峽工程簡介：三峽工程簡介：總庫容為總庫容為393億億m3，裝機(jī)容量為，裝機(jī)容量為1820萬萬kW，年平均發(fā)電量為年平均發(fā)電量為847億億kWh。三峽已成三峽已成為世界上為世界上最大的水最大的水力發(fā)電廠！力發(fā)電廠！!三峽工程鳥瞰圖三峽工程鳥瞰圖第三節(jié)第三節(jié) 水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠 了解水電廠的類型了解水電廠的類型 堤壩式堤壩式引水式引水式混合式混合式按運(yùn)

10、行方式分：有調(diào)節(jié)、無調(diào)節(jié)按運(yùn)行方式分：有調(diào)節(jié)、無調(diào)節(jié)壩后式壩后式河床式河床式按集中落差分按集中落差分堤壩式水電廠示意圖：堤壩式水電廠示意圖：上上 游游下下 游游堤壩式水電廠：在河流中落差較大的適宜地段攔河堤壩式水電廠：在河流中落差較大的適宜地段攔河建壩，形成水庫，將水積蓄起來，抬高水位，形成建壩，形成水庫，將水積蓄起來，抬高水位，形成發(fā)電水頭。發(fā)電水頭。引水式水電廠示意圖：引水式水電廠示意圖：引水式水電廠建在山區(qū)水流湍急的水道上或河床坡引水式水電廠建在山區(qū)水流湍急的水道上或河床坡度較陡的地方。由引水渠道形成水頭，一般不需修度較陡的地方。由引水渠道形成水頭，一般不需修壩或只修低堰。壩或只修低堰。

11、一種特殊的水電廠一種特殊的水電廠抽水畜能電廠抽水畜能電廠我國規(guī)劃在缺少水電的華北、華東、東北地區(qū)興建較多的我國規(guī)劃在缺少水電的華北、華東、東北地區(qū)興建較多的2001000MW抽水蓄能電廠。抽水蓄能電廠。作用：作用： 調(diào)峰調(diào)峰 填谷填谷 備用備用 調(diào)頻調(diào)頻 調(diào)相調(diào)相抽水畜能電廠的作用：抽水畜能電廠的作用：總結(jié)：總結(jié)：水電廠的特點(diǎn)：水電廠的特點(diǎn)：1、可綜合利用水資源。、可綜合利用水資源。2、發(fā)電成本低，效率高，無污染。、發(fā)電成本低，效率高，無污染。3、運(yùn)行靈活，、運(yùn)行靈活，4、水能可以存儲和調(diào)節(jié)。、水能可以存儲和調(diào)節(jié)。5、初期投資大，工期長。、初期投資大，工期長。6、受水文天氣影響，可能影響環(huán)境。

12、、受水文天氣影響，可能影響環(huán)境。第四節(jié)第四節(jié) 核能發(fā)電廠核能發(fā)電廠 核電廠又稱原子能發(fā)電廠，是利用原子核內(nèi)的核電廠又稱原子能發(fā)電廠，是利用原子核內(nèi)的變化所釋放的核能轉(zhuǎn)變成電能的工廠。變化所釋放的核能轉(zhuǎn)變成電能的工廠。工作原理：工作原理： 核燃料核燃料(鈾鈾U)在反應(yīng)堆內(nèi)發(fā)生核裂變，釋放出在反應(yīng)堆內(nèi)發(fā)生核裂變，釋放出大量熱量，由水或氣體作為冷卻劑帶出，在蒸汽大量熱量，由水或氣體作為冷卻劑帶出，在蒸汽發(fā)生器中把水熱變?yōu)檎羝苿悠啺l(fā)電機(jī)作功獲發(fā)生器中把水熱變?yōu)檎羝苿悠啺l(fā)電機(jī)作功獲得電能。得電能。 汽輪機(jī)汽輪機(jī)蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)冷凝器冷凝器水水核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器蒸汽發(fā)生

13、器 U型管型管高壓水高壓水核電廠生產(chǎn)流程核電廠生產(chǎn)流程發(fā)展核電的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展核電的優(yōu)點(diǎn)：1 1核電是高效能源，消耗資源少核電是高效能源，消耗資源少 火電站利用化石燃料的燃燒所釋放出的化學(xué)能來發(fā)電，火電站利用化石燃料的燃燒所釋放出的化學(xué)能來發(fā)電，核電站則利用核燃料的核裂變反應(yīng)所釋放的核能來發(fā)電。核電站則利用核燃料的核裂變反應(yīng)所釋放的核能來發(fā)電。核能要比化學(xué)能大得多，所以核電站所消耗的核燃料比同核能要比化學(xué)能大得多，所以核電站所消耗的核燃料比同樣功率的火電廠所消耗的石化燃料要少得多。樣功率的火電廠所消耗的石化燃料要少得多。 例如：例如：一座百萬千瓦級的煤電廠每年要消耗約一座百萬千瓦級的煤電廠每年要消耗

14、約300300萬噸原煤，萬噸原煤，而一座同樣功率的核電站每年僅需補(bǔ)充而一座同樣功率的核電站每年僅需補(bǔ)充約約3030噸核燃料，后者僅為前者的十萬分噸核燃料，后者僅為前者的十萬分之一。之一。發(fā)展核電的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展核電的優(yōu)點(diǎn)：2 2核電站的清潔能源，環(huán)境影響小核電站的清潔能源，環(huán)境影響小 目前的環(huán)境污染問題大部分是由使用石化燃料引起的。石目前的環(huán)境污染問題大部分是由使用石化燃料引起的。石化燃料的燃燒排放大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和化燃料的燃燒排放大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和飄塵，造成全球氣溫升高，酸雨頻降并破壞臭氧層，對人類飄塵，造成全球氣溫升高，酸雨頻降并破壞臭氧層，對人類和環(huán)境造成極

15、大威脅和損害。和環(huán)境造成極大威脅和損害。 核電站不會造成這種環(huán)境污染，因?yàn)樗皇褂没剂?。核電站不會造成這種環(huán)境污染，因?yàn)樗皇褂没剂稀：穗姀S核電廠火電廠火電廠發(fā)展核電的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展核電的優(yōu)點(diǎn)：3 3核電是安全能源，發(fā)生事故的可能性小核電是安全能源，發(fā)生事故的可能性小核電是世界上最安全的行業(yè)之一。全世界核電是世界上最安全的行業(yè)之一。全世界50年來年來500多座核多座核電反應(yīng)堆在其總共電反應(yīng)堆在其總共1萬萬2千多堆的運(yùn)行歷史中，只在上世紀(jì)七千多堆的運(yùn)行歷史中，只在上世紀(jì)七八十年代發(fā)生過兩起堆芯熔化的嚴(yán)重事故?，F(xiàn)在核電站的安八十年代發(fā)生過兩起堆芯熔化的嚴(yán)重事故?，F(xiàn)在核電站的安全性能更好，發(fā)生事故

16、的可能性更小。全性能更好，發(fā)生事故的可能性更小。核電站各部分的運(yùn)核電站各部分的運(yùn)行狀況在中央控制行狀況在中央控制室內(nèi)一目了然室內(nèi)一目了然 。山東海陽核電站簡介（了解）山東海陽核電站簡介（了解） 山東海陽核電站已于山東海陽核電站已于20072007年年1212月月3131日日開工，工程設(shè)計、設(shè)開工，工程設(shè)計、設(shè)備采購、現(xiàn)場工程建設(shè)準(zhǔn)備全面鋪開，這標(biāo)志著歷時備采購、現(xiàn)場工程建設(shè)準(zhǔn)備全面鋪開，這標(biāo)志著歷時2424年年的海陽核電站項(xiàng)目正式啟動。的海陽核電站項(xiàng)目正式啟動。 據(jù)悉，山東海陽核電項(xiàng)目機(jī)組建設(shè)將選用美國西屋聯(lián)合據(jù)悉，山東海陽核電項(xiàng)目機(jī)組建設(shè)將選用美國西屋聯(lián)合體的第三代百萬千瓦級壓水堆技術(shù)，這項(xiàng)

17、被稱為體的第三代百萬千瓦級壓水堆技術(shù)，這項(xiàng)被稱為“AP1000AP1000方案方案”的技術(shù)是目前世界上設(shè)計最成熟、工藝最先進(jìn)的技的技術(shù)是目前世界上設(shè)計最成熟、工藝最先進(jìn)的技術(shù)。術(shù)。 一期工程將建設(shè)一期工程將建設(shè)2 2臺臺100100萬千瓦級核電機(jī)組萬千瓦級核電機(jī)組。海陽核電廠。海陽核電廠項(xiàng)目總投資項(xiàng)目總投資600600億元人民幣，億元人民幣，規(guī)劃容量為規(guī)劃容量為600600萬千瓦級核電萬千瓦級核電機(jī)組機(jī)組，該項(xiàng)目分三期實(shí)施，一期工程將于，該項(xiàng)目分三期實(shí)施，一期工程將于20102010年開始發(fā)電。年開始發(fā)電。 按照中國的按照中國的核電中長期發(fā)展規(guī)劃核電中長期發(fā)展規(guī)劃，到，到20202020年，全

18、國要建成年，全國要建成核電機(jī)組核電機(jī)組40004000萬千瓦，在建萬千瓦，在建18001800萬千瓦，核電機(jī)組裝機(jī)容量占萬千瓦，核電機(jī)組裝機(jī)容量占電力總裝機(jī)容量的比例將達(dá)到電力總裝機(jī)容量的比例將達(dá)到4 4，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、電力負(fù)荷集，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、電力負(fù)荷集中的沿海地區(qū)，核電將成為電力結(jié)構(gòu)的重要組成部分中的沿海地區(qū)，核電將成為電力結(jié)構(gòu)的重要組成部分。 第五節(jié)第五節(jié) 變電站變電站一、按其在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，可分為以下幾類：一、按其在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，可分為以下幾類： 樞紐變電站樞紐變電站 中間變電站中間變電站 地區(qū)變電站地區(qū)變電站 終端變電站終端變電站第五節(jié)第五節(jié) 變電站變電站1、

19、樞紐變電站、樞紐變電站（1）連接系統(tǒng)的）連接系統(tǒng)的高壓和中壓高壓和中壓的幾個部分，匯集多個大電的幾個部分，匯集多個大電源和大容量聯(lián)絡(luò)線，在系統(tǒng)中處于樞紐地位。源和大容量聯(lián)絡(luò)線，在系統(tǒng)中處于樞紐地位。 電壓等級最高，變電容量最大，是電力系統(tǒng)最上層變電壓等級最高，變電容量最大，是電力系統(tǒng)最上層變電站；電站；（2）電壓等級一般為）電壓等級一般為330500kV330500kV；（3）若全廠停電）若全廠停電 ，將引起系統(tǒng)解列，甚至癱瘓。，將引起系統(tǒng)解列，甚至癱瘓。第五節(jié)第五節(jié) 變電站變電站2、中間變電站、中間變電站特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）高壓側(cè)以交換潮流為主）高壓側(cè)以交換潮流為主 ，或使長距離輸電線路，或使長距離輸電線路分段。同時還要降壓給當(dāng)?shù)赜脩艄╇姡环侄?。同時還要降壓給當(dāng)?shù)赜脩艄╇姡唬? 2）匯集）匯集2323個電源；個電源；（3 3）電壓為）電壓為220330kV220330kV；（4 4）全所停電將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。）全所停電將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。第五節(jié)第五節(jié) 變電站變電站3 3、地區(qū)變電站、地區(qū)變電站（1 1）向地區(qū)用戶供電，是一個地區(qū)或中等城市的主）向地區(qū)用戶供電，是一個地區(qū)或中等城市的主要變電站；要變電站；（2 2）電壓等