1-2电力工程基础-(NXPowerLite)专用课件.ppt
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1、2024/5/24 周五1-51三、发电厂三、发电厂新能源发电新能源发电新能源发电新能源发电 新新能能源源发发电电是是利利用用太太阳阳能能、风风能能、地地热热、潮潮汐汐、海海浪浪、海海洋洋温温差差、沼沼气气、垃垃圾圾、燃燃料料电电池池等等能能源源生生产产电电能能的的发电厂。发电厂。2024/5/24 周五2-51u太阳能发电厂p利用太阳光能和热能来生产电能就是太阳能发电。利用太阳光能和热能来生产电能就是太阳能发电。p太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源,不产生任何的环境污染。清洁能源,不产生任何的环境污染。p太阳能发电分光热发电和
2、光伏发电;太阳能发电分光热发电和光伏发电;p在太阳能的有效利用当中,大阳光伏发电技术是近些在太阳能的有效利用当中,大阳光伏发电技术是近些年来发展最快,最具活力的技术研究领域。年来发展最快,最具活力的技术研究领域。p在太阳能光伏技术应用中,尚待解决的技术问题还有在太阳能光伏技术应用中,尚待解决的技术问题还有很多,如:如何降低太阳能电池的生产成本;如何提很多,如:如何降低太阳能电池的生产成本;如何提高太阳能电池的光电转化效率;高效率、低成本的电高太阳能电池的光电转化效率;高效率、低成本的电能储存技术;如何实现太阳能电池的最佳输出匹配等。能储存技术;如何实现太阳能电池的最佳输出匹配等。这些问题涉及了
3、现代科技的许多领域:材料科学、半这些问题涉及了现代科技的许多领域:材料科学、半导体技术、电池技术、电网技术、以及电子技术、自导体技术、电池技术、电网技术、以及电子技术、自动化控制技术等。动化控制技术等。2024/5/24 周五3-51太阳能电厂p光光伏伏发发电电是是根根据据光光生生伏伏打打效效应应原原理理,利利用用太太阳阳电电池池将将太太阳阳光光能能直直接接转转化化为为电电能能。不不论论是是独独立立使使用用还还是是并并网网发发电电,光光伏伏发发电电系系统统主主要要由由太太阳阳电电池池板板(组组件件)、控控制制器器和和逆逆变变器器三三大大部部分分组组成成,它它们们主主要要由由电电子子元元器器件件
4、构构成成,不不涉涉及及机机械械部部件件,所所以以,光光伏伏发发电电设设备备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。p太太阳阳能能光光伏伏发发电电的的最最基基本本元元件件是是太太阳阳电电池池(片片),有有硅硅太太阳阳电电池池和和薄薄膜膜电电池池。硅硅是是“提提纯纯硅硅”,其其纯纯度度为为“11个个9”,比比半半导导体体或或者者说说芯芯片片硅硅片片“只只少少两两个个9”,根根据据提提纯纯硅硅结结晶晶后后里里头头的的成成分分不不同同分为分为单晶硅、多晶硅、非晶硅等。单晶硅、多晶硅、非晶硅等。p单单晶晶硅硅太太阳阳能能电电池池的的光光电电转转换换率率为为15左左
5、右右,最最高高达达到到了了24,使使用用寿寿命命一一般般可可达达15年年,最最高高达达25年年,比比转转换换率率仅仅12左左右右的的多多晶硅太阳能电池的综合性能价格比高。晶硅太阳能电池的综合性能价格比高。2024/5/24 周五4-51单晶硅单晶硅效率效率:12 15%单位面积峰值功率单位面积峰值功率:120 Wp/m2价格价格.40-50元元/Wp光伏电池光伏电池多晶硅多晶硅效率效率:10 12%单位面积峰值功率单位面积峰值功率:100 Wp/m2价格价格.30-40元元/Wp非晶硅非晶硅效率效率:%单位面积峰值功率单位面积峰值功率:50 Wp/m2价格价格.50-60元元/Wp可以卷折可以
6、卷折薄膜型薄膜型PV市场分额市场分额,2003 2024/5/24 周五5-51太阳能发电示意图N型硅P型硅防反射膜负荷2024/5/24 周五6-512024/5/24 周五7-512024/5/24 周五8-51太阳能发电2024/5/24 周五9-51太阳能电厂2024/5/24 周五10-51太阳能电厂2024/5/24 周五11-512024/5/24 周五12-512024/5/24 周五13-51u地热发电厂p地热发电就是利用地表深处的地热能来生产电能。地热发电就是利用地表深处的地热能来生产电能。p地球的内部非常热,其地心温度大约为地球的内部非常热,其地心温度大约为4000400
7、0,热,热能持续不断地在流向地面,从地表辐射出去并消失能持续不断地在流向地面,从地表辐射出去并消失在太空中。在太空中。p地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术,是一门新兴的能源工业。型发电技术,是一门新兴的能源工业。p地热发电的基本原理与普通火力发电相似,也是根地热发电的基本原理与普通火力发电相似,也是根据能量转换原理,首先把地热能转换为机械能,然据能量转换原理,首先把地热能转换为机械能,然后又把机械能变为电能。后又把机械能变为电能。p现在大量应用的地热发电系统主要有两大类:地热现在大量应用的地热发电系统主要有两大类:地热蒸汽发电系统
8、和双循环发电系统。蒸汽发电系统和双循环发电系统。p另外,在研究的地热发电系统还有全流发电系统和另外,在研究的地热发电系统还有全流发电系统和干热岩发电系统。干热岩发电系统。p目前世界地热发电中多数为地热蒸汽发电,因为它目前世界地热发电中多数为地热蒸汽发电,因为它技术成熟,运行安全可靠。技术成熟,运行安全可靠。2024/5/24 周五14-51地热发电示意图火山火山地下水地下水蒸汽包蒸汽包汽轮机汽轮机发电机发电机冷却塔冷却塔循环水泵循环水泵2024/5/24 周五15-512024/5/24 周五16-51西藏羊八井地热发电厂西藏羊八井地热发电厂2024/5/24 周五17-51u风力发电厂p 风
9、力能源是由于太阳对大气层造成的温差和地球风力能源是由于太阳对大气层造成的温差和地球表面不规则而引起。利用风力的动能就叫风力发电。表面不规则而引起。利用风力的动能就叫风力发电。p我国风能资源丰富,陆地理论储量亿千瓦,可我国风能资源丰富,陆地理论储量亿千瓦,可 开发的装机容量约开发的装机容量约.亿千瓦,居世界首位,亿千瓦,居世界首位,商业化、规模化发展潜力巨大。全国累计安装小型商业化、规模化发展潜力巨大。全国累计安装小型风力发电机近万台,用作解决西部无电地区农风力发电机近万台,用作解决西部无电地区农牧民生产生活用电。在广东、福建、内蒙古、新疆牧民生产生活用电。在广东、福建、内蒙古、新疆等地已建成个
10、风电场,总装机容量近万千等地已建成个风电场,总装机容量近万千瓦。瓦。2024/5/24 周五18-512024/5/24 周五19-512024/5/24 周五20-512024/5/24 周五21-51中国最大的风力发电厂中国最大的风力发电厂新疆达坂城风力新疆达坂城风力发电厂发电厂2024/5/24 周五22-51内蒙古风力发电厂内蒙古风力发电厂2024/5/24 周五23-51南南澳澳风风力力发发电电厂厂2024/5/24 周五24-51u潮汐发电站p潮汐运动中蕴藏着巨大的能量。潮汐能的大小与水体潮汐运动中蕴藏着巨大的能量。潮汐能的大小与水体大小及潮差大小有关;大小及潮差大小有关;p实验表
11、明,潮汐能量和海面的面积及潮差高度的平方实验表明,潮汐能量和海面的面积及潮差高度的平方成正比;成正比;p目前,利用潮汐发电是开发利用潮汐的主要方向。目前,利用潮汐发电是开发利用潮汐的主要方向。p潮汐发电与水力发电的原理相似,潮汐发电是利用潮潮汐发电与水力发电的原理相似,潮汐发电是利用潮差来推动水轮机转动,再由水轮机带动发电机发电;差来推动水轮机转动,再由水轮机带动发电机发电;p潮汐发电必须选择有利的海岸地形,修建潮汐水库,潮汐发电必须选择有利的海岸地形,修建潮汐水库,涨潮时蓄水,落潮时利用其势能发电;涨潮时蓄水,落潮时利用其势能发电;p单库单向型,只能在落潮时发电。单库单向型,只能在落潮时发电
12、。单库双向型:单库双向型:在涨、落潮时都能发电。在涨、落潮时都能发电。双库双向型:可以连续发双库双向型:可以连续发电,但经济上不合算,未见实际应用。电,但经济上不合算,未见实际应用。2024/5/24 周五25-51潮汐发电站p全国潮汐能资源的理论蕴藏量为全国潮汐能资源的理论蕴藏量为1.91.910108 8kwkw,可开发,可开发利用的装机容量为利用的装机容量为2157215710104 4kwkw,可开发的年电量为,可开发的年电量为618xl0618xl08 8kwkwh h,占世界潮汐能总量的,占世界潮汐能总量的1 11010。p中国沿海已建成中国沿海已建成9 9座小型潮汐电站,座小型潮
13、汐电站,19801980年建成的江年建成的江厦潮汐电站是我国第一座双向潮汐电站,也是目前世厦潮汐电站是我国第一座双向潮汐电站,也是目前世界上较大的一座双向潮汐电站,其总机容量为界上较大的一座双向潮汐电站,其总机容量为32003200千千瓦,年发电量为瓦,年发电量为10701070万度。万度。p江厦潮汐试验电站位于浙江省温岭县江厦港的下游。江厦潮汐试验电站位于浙江省温岭县江厦港的下游。该港为乐清湾北端的一个封闭式半日浅海潮港,平均该港为乐清湾北端的一个封闭式半日浅海潮港,平均潮差为潮差为5.08m5.08m,最大潮差达,最大潮差达8.39m8.39m。它是我国最大的一。它是我国最大的一座单库双向
14、开发、生产和科研相结合的中间试验电站。座单库双向开发、生产和科研相结合的中间试验电站。2024/5/24 周五26-51潮汐发电原理2024/5/24 周五27-512024/5/24 周五28-51潮汐发电站2024/5/24 周五29-51潮汐发电站2024/5/24 周五30-51浙江温岭江厦潮汐发电站浙江温岭江厦潮汐发电站2024/5/24 周五31-511.1.电力系统的运行特点电力系统的运行特点q电能不能大量的存贮电能不能大量的存贮 大大容容量量电电能能的的储储存存问问题题还还没没有有解解决决,因因而而电电能能的的生生产产和和使使用用是是同同时时完完成成的的,即即任任一一时时刻刻,
15、系系统统中中的的发发电电量量取取决决于于同同一一时时刻刻用用户户的的用用电电量量,因因此此,必必须须保保持持电电能能的的生生产产、输输送送和和使使用用处处于于一种动态的平衡状态。一种动态的平衡状态。q电力系统的过渡度过程非常短暂电力系统的过渡度过程非常短暂 电电能能以以电电磁磁波波形形式式传传播播,有有极极高高的的传传输输速速度度,电电力力系系统统中中的的过过渡渡过过程程也也非非常常迅迅速速。如如开开关关的的切切换换操操作作、电电网网的的短短路路等等,系系统统中中的的过过渡渡过过程程时时间间以以毫毫微微秒秒计计,为为了了保保证证电电力力系系统统的的正正常常运运行行,必必须须设设置置比比较较完完
16、善善的的自自动动控控制制与与保保护护系系统统,对对系系统统进进行行灵灵敏敏而而迅迅速速的的监监视视、测测量量和和保保护护,以以把把系系统统的的切切换换、操操作作或或故故障障引起系统的变化限制在一定的范围之内。引起系统的变化限制在一定的范围之内。q与各行业和人民生活密切相关与各行业和人民生活密切相关 只有国家实现了电气化,才能实现国民经济的现代化。只有国家实现了电气化,才能实现国民经济的现代化。四、四、对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求2024/5/24 周五32-512 2.对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求q提供充足的电能提供充足的电能q保证安全可靠的供电保证安全
17、可靠的供电 规定将负荷规定将负荷(或说用户或说用户)分为三级分为三级(或称三类或称三类):1)一级负荷)一级负荷 中断供电将造成人身伤亡;中断供电将在政治、经济中断供电将造成人身伤亡;中断供电将在政治、经济上造成重大损失,如重大设备损坏,重大产品报废,重要原上造成重大损失,如重大设备损坏,重大产品报废,重要原材料生产的产品大量报废,国民经济中重点企业的连续生产材料生产的产品大量报废,国民经济中重点企业的连续生产被打乱,需要长时间才能恢复;中断供电影响有重大政治、被打乱,需要长时间才能恢复;中断供电影响有重大政治、经济意义的用电单位正常工作。经济意义的用电单位正常工作。重要的铁路枢纽、重要的通信
18、枢纽、重要宾馆及经常用重要的铁路枢纽、重要的通信枢纽、重要宾馆及经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷等都属于电力系统中一级负荷的用电户。电力负荷等都属于电力系统中一级负荷的用电户。四、四、对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求2024/5/24 周五33-51q保证安全可靠的供电保证安全可靠的供电 2)二级负荷二级负荷 中中断断供供电电将将在在政政治治、经经济济上上造造成成较较大大损损失失者者。如如:主主要要设设备备的的损损坏坏,大大量量产产品品报报废废,连连续续生生产产过过程程被被打打乱乱需需较较长长
19、时时间间才才能能恢恢复复,重重点点企企业业大大量量减减产产等等。中中断断供供电电将将影影响响重重要要单单位的正常工作者。位的正常工作者。铁铁路路枢枢纽纽、通通讯讯枢枢纽纽等等用用电电单单位位中中的的重重要要电电力力负负荷荷,以以及及中中断断供供电电将将造造成成大大型型影影剧剧院院、大大型型商商场场等等大大量量人人员员集集中中的的重要的公共场所秩序混乱者,都属于二级负荷。重要的公共场所秩序混乱者,都属于二级负荷。四、四、对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求2024/5/24 周五34-513)三级负荷三级负荷 不属于一、二级负荷者,短时停电不会带来严重后果。不属于一、二级负荷者,短时
20、停电不会带来严重后果。n 为为保保证证供供电电的的可可靠靠性性,应应根根据据地地区区供供电电条条件件,对对各各级级负负荷荷的的供电方式区别对待供电方式区别对待:一一级级负负荷荷应应由由两两个个独独立立的的电电源源供供电电,有有特特殊殊要要求求的的一一级级负负荷荷,两两个个独独立立的的电电源源应应来来自自不不同同的的地地点点,发发生生故故障障时时两两个个独独立立电电源源互不受影响。互不受影响。二二级级负负荷荷的的供供电电系系统统,应应尽尽量量做做到到发发生生故故障障时时不不致致中中断断供供电电,或或中中断断供供电电后后能能迅迅速速恢恢复复。在在负负荷荷较较小小或或地地区区供供电电条条件件困困难难
21、时时,二级负荷可由一回二级负荷可由一回6kV及以上专用线供电。及以上专用线供电。三三级级负负荷荷对对供供电电电电源源无无特特殊殊要要求求。当当系系统统发发生生故故障障时时,如如出出现现电电力力不不足足的的情情况况,应应首首先先考考虑虑切切除除三三级级负负荷荷,以以保保证证一一、二二级级负荷的用电。负荷的用电。四、四、对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求2024/5/24 周五35-512.2.对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求q提供充足的电能提供充足的电能q保证安全可靠的供电保证安全可靠的供电q保证良好的电能质量保证良好的电能质量 电力系统不仅要满足用户对电能的需要,
22、还要保证电能有电力系统不仅要满足用户对电能的需要,还要保证电能有良好的质量。以电压、频率和波形来衡量。良好的质量。以电压、频率和波形来衡量。q良好的经济性良好的经济性 提高电力系统运行的经济效益,降低发电厂的煤耗,降低提高电力系统运行的经济效益,降低发电厂的煤耗,降低线路功率损耗,可以降低电能生产、输送的成本。合理地规划、线路功率损耗,可以降低电能生产、输送的成本。合理地规划、设计,合理地调度,实现发电厂和电力网的经济运行,例如,设计,合理地调度,实现发电厂和电力网的经济运行,例如,火电厂和水电厂发电量的优化配置,变压器的经济运行,各类火电厂和水电厂发电量的优化配置,变压器的经济运行,各类负荷
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