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1、第一章第一章 发电厂概述发电厂概述u 本章导学本章导学:电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行产业，是一个庞大而复杂的系统工程。先行产业，是一个庞大而复杂的系统工程。电能易于传输、转换与控制，在人类社会中被广泛地、电能易于传输、转换与控制，在人类社会中被广泛地、大量地采用。生产、生活离不开电能。停电会造成减产和人大量地采用。生产、生活离不开电能。停电会造成减产和人民生活的极大不便，大面积的停电就是灾难，在世界各地相民生活的极大不便，大面积的停电就是灾难，在世界各地相继发生的电力系统大停电事故证明了此点。继发生的电力系统大停电事故证明
2、了此点。发电厂是将一次能源转换成电能的工厂。发电厂是将一次能源转换成电能的工厂。我国电力工业的现状我国电力工业的现状1u 1.1 能源开发与利用能源开发与利用 1.2 水力发电水力发电 1.3 火力发电火力发电 1.4 风力发电风力发电 1.5 太阳能发电太阳能发电 1.6 其他新能源发电其他新能源发电 u 重点：水力和火力发电厂的生产原理与过程重点：水力和火力发电厂的生产原理与过程2第一节第一节 能源开发与利用能源开发与利用一、能源资源一、能源资源u 能源资源是指为人类提供能量的天然物质。包括能源资源是指为人类提供能量的天然物质。包括煤、石煤、石油、天然气、太阳能油、天然气、太阳能等。等。目
3、前人们能利用的能源仍以煤炭、石油、天然气为主，目前人们能利用的能源仍以煤炭、石油、天然气为主，在世界一次能源消费结构中，这三者的总和约占在世界一次能源消费结构中，这三者的总和约占93%左右。左右。u 能源按其来源可以分为四类：能源按其来源可以分为四类：第一类：太阳能。第一类：太阳能。第二类：以热能形式储藏于地球内部的地热能。第二类：以热能形式储藏于地球内部的地热能。第三类：是地球上的铀、钍等核裂变资源和氘、氚、锂第三类：是地球上的铀、钍等核裂变资源和氘、氚、锂等核聚变资源。等核聚变资源。第四类：是月球、太阳等星体对地球的引力。（潮汐）第四类：是月球、太阳等星体对地球的引力。（潮汐）3能能源源一
4、次一次能源能源常规常规能源能源可再生能源：水力可再生能源：水力非可再生能源：煤、石油、天然气、核裂变非可再生能源：煤、石油、天然气、核裂变新能源新能源可再生能源：太阳能、风能、生物质能、海洋可再生能源：太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能能、地热能非可再生能源：核聚变材料非可再生能源：核聚变材料二次二次能源能源电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、沼气、电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、沼气、蒸气、热水蒸气、热水表表1-1 能源分类能源分类 凡从自然界可直接取得而不改变其基本形态的能源称为凡从自然界可直接取得而不改变其基本形态的能源称为一次能源。由一次能源经过加工或转换成另一种形
5、态的能源一次能源。由一次能源经过加工或转换成另一种形态的能源称为二次能源。称为二次能源。4二、资源的有效利用二、资源的有效利用u 从人类发展的历史过程来考察，人类生产和生活从人类发展的历史过程来考察，人类生产和生活始终面临着一个无法避免的和不可改变的事实，即资始终面临着一个无法避免的和不可改变的事实，即资源稀缺。源稀缺。如何实现资源的有效配置，是研究的核心问题。如何实现资源的有效配置，是研究的核心问题。u 我国坚持能源开发与节约并重，并在当前把节能、我国坚持能源开发与节约并重，并在当前把节能、节电放在首位。节电放在首位。5我国能源利用概况我国能源利用概况678我国的电力现状我国的电力现状 20
6、10年年9月月20日，国家能源局和中电联在人民日，国家能源局和中电联在人民大会堂共同为大会堂共同为中广核中广核集团岭澳核电站二期工程集团岭澳核电站二期工程1号机号机组成为我国电力装机容量突破组成为我国电力装机容量突破9亿千瓦标志性机组授亿千瓦标志性机组授牌，标志着我国电力工业特别是非化石能源发电上牌，标志着我国电力工业特别是非化石能源发电上了一个新台阶。了一个新台阶。对比对比2002年底的年底的3.57亿千瓦，电力体制改革亿千瓦，电力体制改革8年年来，我国电力工业取得了举世瞩目的成就，有力地来，我国电力工业取得了举世瞩目的成就，有力地支撑了国民经济快速健康发展对电力的需求。但要支撑了国民经济快
7、速健康发展对电力的需求。但要清醒看到，成绩的背后还存在诸多问题，科学发展清醒看到，成绩的背后还存在诸多问题，科学发展仍然任重道远。仍然任重道远。9电源结构不断优化电源结构不断优化 电源结构加快调整，火电机组向大容量、高参数、电源结构加快调整，火电机组向大容量、高参数、环保型发展。环保型发展。30万千瓦及以上机组占全部火电机组万千瓦及以上机组占全部火电机组的比重已从的比重已从2000年的年的38.86%提高到提高到2009年底的年底的69.43%。截至目前，我国水电装机超过截至目前，我国水电装机超过2亿千瓦，占总装亿千瓦，占总装机容量的机容量的22.5%，是世界上水电装机规模最大的国家。，是世界
8、上水电装机规模最大的国家。核电装机已经突破千万千瓦，列世界第九位；核电装机已经突破千万千瓦，列世界第九位；截至目前，核电在建施工规模约截至目前，核电在建施工规模约2640万千瓦，居万千瓦，居世界第一位。风电装机容量实现连续四年翻番，截至世界第一位。风电装机容量实现连续四年翻番，截至2010年年8月底，已接近月底，已接近2300万千瓦，列世界第二位。万千瓦，列世界第二位。10电网建设明显加强电网建设明显加强 全国全国35kv及以上输电线路长度增长及以上输电线路长度增长69%，先后建成了，先后建成了750kv、1000kv特高压、正负特高压、正负800kv直流输电线路。直流输电线路。2009年底全
9、国年底全国220kv及以上输电线路回路长度达及以上输电线路回路长度达39.94万万公里，电网规模已超过美国，列世界首位。特别是晋东南公里，电网规模已超过美国，列世界首位。特别是晋东南南阳南阳荆门荆门1000kv特高压交流试验示范工程正式投产，特高压交流试验示范工程正式投产，800kv向家坝向家坝-上海特高压直流示范工程投入运行，上海特高压直流示范工程投入运行，800kv云南云南-广东特高压直流工程投产运行，使我国直流、广东特高压直流工程投产运行，使我国直流、交交流最高电压等级分别由流最高电压等级分别由500kv和和750kv提高到提高到800kv和和1000kv，远距离大容量输电能力增强，为全
10、国资源优化配置，远距离大容量输电能力增强，为全国资源优化配置提供了更高等级的网络平台。提供了更高等级的网络平台。今年今年7月青藏联网工程全线开工以及新疆与西北电网联网月青藏联网工程全线开工以及新疆与西北电网联网工程拟于工程拟于11月投运，标志着我国深入实施西部大开发战略、月投运，标志着我国深入实施西部大开发战略、加强西部地区电网基础设施建设，加大加强西部地区电网基础设施建设，加大“西电东送西电东送”通道规通道规模又迈出重要的一步。模又迈出重要的一步。11科技水平显著提高科技水平显著提高 特高压输电技术取得重大突破，并实际应用。直特高压输电技术取得重大突破，并实际应用。直流输电、灵活交流输电技术
11、达到国际先进水平，超流输电、灵活交流输电技术达到国际先进水平，超超临界机组、大型风冷、循环流化床、大型脱硫脱超临界机组、大型风冷、循环流化床、大型脱硫脱硝等先进技术进一步推广，核电技术的装备自主化硝等先进技术进一步推广，核电技术的装备自主化不断实现重大突破，随着岭澳核电站二期不断实现重大突破，随着岭澳核电站二期1号机组建号机组建成投产，我国将全面掌握二代改进型百万千瓦级核成投产，我国将全面掌握二代改进型百万千瓦级核电站技术，基本形成电站技术，基本形成自主品牌自主品牌的核电站设计自主化的核电站设计自主化和设备制造国产化能力。电力装备制造业的国产化和设备制造国产化能力。电力装备制造业的国产化率也大
12、幅提升率也大幅提升。12新能源新能源发电迅猛发展发电迅猛发展 我国风电装机连续四年成倍增长，我国风电装机连续四年成倍增长，2009年风电、年风电、生物质发电装机分别达到生物质发电装机分别达到1760万千瓦和万千瓦和109万千瓦。万千瓦。截至截至2009年底，包括水电、核电以及风电、生物质年底，包括水电、核电以及风电、生物质发电等新能源在内的清洁能源装机容量共计发电等新能源在内的清洁能源装机容量共计2.24亿亿千瓦，占总装机的千瓦，占总装机的25.4%。13绿色发展能力增强绿色发展能力增强 采用先进适用技术加大污染防治，绿色发展能力显著增强。采用先进适用技术加大污染防治，绿色发展能力显著增强。2
13、009年我国平均供电煤耗达到年我国平均供电煤耗达到340克克千瓦时，全国电网线损千瓦时，全国电网线损率率6.72%，煤电机组供电煤耗达到世界先进水平。，煤电机组供电煤耗达到世界先进水平。2009年电年电力二氧化硫排放力二氧化硫排放948万吨，提前超额完成国家万吨，提前超额完成国家“十一五十一五”规规划的年排放量划的年排放量1000万吨以内的目标要求，电力工业绿色发展万吨以内的目标要求，电力工业绿色发展能力逐步增强。能力逐步增强。14第二节第二节 水力发电水力发电 水电站是将水能转变成电能的工厂，其能量转换的基本过水电站是将水能转变成电能的工厂，其能量转换的基本过程是：程是：按利用能源的种类，水
14、电站分为：按利用能源的种类，水电站分为：（1）常规水电站，按集中落差的方法分为：堤坝式、引水）常规水电站，按集中落差的方法分为：堤坝式、引水式和混合式；式和混合式；（2）调节电力系统峰谷负荷的抽水蓄能式水电站；）调节电力系统峰谷负荷的抽水蓄能式水电站；（3）利用海洋水流的机械能进行发电的水电站，即潮汐电）利用海洋水流的机械能进行发电的水电站，即潮汐电站、波浪能电站、海流能电站。站、波浪能电站、海流能电站。水能水能水轮机发电机机械能机械能电能电能15一、坝式水电站一、坝式水电站u在河道上拦河筑坝抬高上游水位，集中发电水头，利在河道上拦河筑坝抬高上游水位，集中发电水头，利用水库调节流量生产电能。用
15、水库调节流量生产电能。u按水电站厂房与坝的相对位置，分为河床式和坝后式。按水电站厂房与坝的相对位置，分为河床式和坝后式。河床式：河床式：如葛洲坝水电站如葛洲坝水电站 坝后式：我国水电站采用最多的一种，如三峡水电站。坝后式：我国水电站采用最多的一种，如三峡水电站。16河床式水电站示意图河床式水电站示意图 17引水式水电站示意图引水式水电站示意图二、引水式水电站二、引水式水电站 河流多弯曲或河道坡降较陡，修筑较短的引水明渠或隧道河流多弯曲或河道坡降较陡，修筑较短的引水明渠或隧道集中水头，用引水管把水引入河段下游的水电站。还可以利集中水头，用引水管把水引入河段下游的水电站。还可以利用相邻两条河流的高
16、程差，进行跨河流引水发电。用相邻两条河流的高程差，进行跨河流引水发电。引水式电厂的引水系统引水式电厂的引水系统18三、混合式水电站三、混合式水电站u 混合式水电站：建坝集中部分水头又用引水系统，共同混合式水电站：建坝集中部分水头又用引水系统，共同集中水头，具有坝式和引水式两方面的特点。集中水头，具有坝式和引水式两方面的特点。u 梯级水电站：为合理地分段开发利用水能。在河段上建梯级水电站：为合理地分段开发利用水能。在河段上建若干水电站，一个接一个，采用不同的类型。若干水电站，一个接一个，采用不同的类型。四、抽水蓄能式水电站四、抽水蓄能式水电站u 特殊形式的水电站。电力系统内负荷处于低谷时，利用网
17、特殊形式的水电站。电力系统内负荷处于低谷时，利用网内富余的电能，采用机组为电动机运行方式，将低水池的水内富余的电能，采用机组为电动机运行方式，将低水池的水抽送到高水池，能量蓄存在高水池中。在电力系统高峰负荷抽送到高水池，能量蓄存在高水池中。在电力系统高峰负荷时，机组改为发电机运行方式，将高水池的水能用来发电时，机组改为发电机运行方式，将高水池的水能用来发电u 抽水蓄能电站既是电源又是负荷，是系统内唯一的削峰填抽水蓄能电站既是电源又是负荷，是系统内唯一的削峰填谷电源，具有调频、调相、负荷备用、事故备用的功能。谷电源，具有调频、调相、负荷备用、事故备用的功能。19抽水蓄能式水电站抽水蓄能式水电站（
18、蓄能）（蓄能）抽水蓄能式水电站（发电）抽水蓄能式水电站（发电）20五、水电站的主要动力设备五、水电站的主要动力设备u 主要由挡水建筑物、泄水建筑物、排沙设施、发电引水系主要由挡水建筑物、泄水建筑物、排沙设施、发电引水系统、发电系统以及其他引水设施和过坝设施等组成。统、发电系统以及其他引水设施和过坝设施等组成。u 主要动力设备主要动力设备水轮机。能转换成旋转机械能的水力原水轮机。能转换成旋转机械能的水力原动机。动机。u 按照水流作用于水轮机转轮时的能量转换方式：按照水流作用于水轮机转轮时的能量转换方式：冲击式水轮机：仅利用水流的动能转换为机械能的水轮机。冲击式水轮机：仅利用水流的动能转换为机械能
19、的水轮机。反击式水轮机：同时利用水流的压能、动能转换成机械能反击式水轮机：同时利用水流的压能、动能转换成机械能的水轮机，是应用最广泛的一种水轮机。的水轮机，是应用最广泛的一种水轮机。211、冲击式水轮机、冲击式水轮机 根据水流冲击转轮的部位和方向，分为水斗式、斜击式和根据水流冲击转轮的部位和方向，分为水斗式、斜击式和双击式。后两种效率低、适用水头较小的小型水电站。双击式。后两种效率低、适用水头较小的小型水电站。水斗式水轮机，是冲击式水轮机中应用最广泛的机型，有水斗式水轮机，是冲击式水轮机中应用最广泛的机型，有转轮、喷嘴、喷针、折向器、主轴和机壳。转轮、喷嘴、喷针、折向器、主轴和机壳。图图 水斗
20、式水轮机水斗式水轮机1转轮；2喷嘴；3转轮室；4机壳；5调节手轮；6针阀222、反击式水轮机、反击式水轮机 有混流式、斜流式、轴流式、贯流式，构造上有相同特点，有混流式、斜流式、轴流式、贯流式，构造上有相同特点，主要由水轮机室、导水机构、转轮和泄水机构四大部分组成。主要由水轮机室、导水机构、转轮和泄水机构四大部分组成。（1）水轮机室）水轮机室 引水机构，形状像一个大的蜗牛壳，常称蜗壳，将引水管引水机构，形状像一个大的蜗牛壳，常称蜗壳，将引水管来的水流沿圆周方向均匀导向转轮。来的水流沿圆周方向均匀导向转轮。蜗壳外形蜗壳外形23（2）导水机构）导水机构 使水流沿着有利的方向进入水轮机的转轮，并依靠
21、调整导使水流沿着有利的方向进入水轮机的转轮，并依靠调整导叶的开度改变水流流道断面，调节进入转轮的流量，从而改变叶的开度改变水流流道断面，调节进入转轮的流量，从而改变水轮机的输出功率。导水机构关闭导叶，可使水轮机停止运行。水轮机的输出功率。导水机构关闭导叶，可使水轮机停止运行。（3）转轮）转轮 是实现能量转换的核心部件，浸没在水流中。是实现能量转换的核心部件，浸没在水流中。从导叶出来的旋转水流进入转轮，经扭曲的转轮叶片组成从导叶出来的旋转水流进入转轮，经扭曲的转轮叶片组成的流道改变方向后流出转轮体，转轮叶片正反面形成压力差，的流道改变方向后流出转轮体，转轮叶片正反面形成压力差，水流对叶片产生反作
22、用力，在轮周方向的分力推动叶片旋转，水流对叶片产生反作用力，在轮周方向的分力推动叶片旋转，将水流的将水流的压力能压力能转换成转轮旋转的转换成转轮旋转的机械能机械能。24（4）尾水管）尾水管 水流流过水轮机的最后部件，连接转轮与下游水面的泄水流流过水轮机的最后部件，连接转轮与下游水面的泄水机构，也称吸出管。由于转轮出口的水流还有剩余动能未被水机构，也称吸出管。由于转轮出口的水流还有剩余动能未被利用，尾水管的作用就是回收部分动能提高水轮机的效率，并利用，尾水管的作用就是回收部分动能提高水轮机的效率，并将水排至下游。将水排至下游。尾水管示意图 25六、水力发电的特点六、水力发电的特点 （1）水能是可
23、再生能源，发过电的天然水流本身并没有损）水能是可再生能源，发过电的天然水流本身并没有损耗，一般也不会造成水体污染，仍可为下游用水部门利用。耗，一般也不会造成水体污染，仍可为下游用水部门利用。（2）水力发电是清洁的电力生产，不排放有害气体、烟尘）水力发电是清洁的电力生产，不排放有害气体、烟尘和灰渣，没有核废料。和灰渣，没有核废料。（3）发电效率高，常规水电厂的发电效率在）发电效率高，常规水电厂的发电效率在80%以上。以上。（4）可同时完成一次能源开发和二次能源转换。）可同时完成一次能源开发和二次能源转换。（5）生产成本低廉。无需购买、运输和贮存燃料；所需运）生产成本低廉。无需购买、运输和贮存燃料
24、；所需运行人员较少、劳动生产率较高；管理和运行简便，运行可靠行人员较少、劳动生产率较高；管理和运行简便，运行可靠性较高。性较高。（6）水力发电机组起停灵活，输出功率增减快、可变幅度）水力发电机组起停灵活，输出功率增减快、可变幅度大，是电力系统理想的调峰、调频和事故备用电源。大，是电力系统理想的调峰、调频和事故备用电源。26 （7）开发投资大，工期长。如三峡工程，）开发投资大，工期长。如三峡工程，1994年年12月开工，月开工，计划计划2009年竣工，总概算为年竣工，总概算为900亿人民币。亿人民币。（8）受河川天然径流丰枯变化的影响。）受河川天然径流丰枯变化的影响。（9）水电站的水库可以综合利
25、用，承担防洪、灌溉、航运、）水电站的水库可以综合利用，承担防洪、灌溉、航运、城乡生活和工矿生产用水、养殖、旅游等任务。获得最优的城乡生活和工矿生产用水、养殖、旅游等任务。获得最优的综合经济效益和社会效益。综合经济效益和社会效益。（10）较大水库的水电站，淹没损失较大，对生态环境有一）较大水库的水电站，淹没损失较大，对生态环境有一定影响。定影响。（11）水能资源在地理上分布不均，建坝条件较好和水库淹）水能资源在地理上分布不均，建坝条件较好和水库淹没损失较少的大型水电站站址往往位于远离用电中心的偏僻没损失较少的大型水电站站址往往位于远离用电中心的偏僻地区，施工条件较困难并需要建设较长的输电线路，增
26、加了地区，施工条件较困难并需要建设较长的输电线路，增加了造价和输电损失。造价和输电损失。27美国大古力水电厂美国大古力水电厂28葛洲坝水电厂葛洲坝水电厂29龙羊峡水电厂龙羊峡水电厂30三峡水电厂三峡水电厂3132三峡工程简介三峡工程简介 三峡工程位于长江西陵峡中段，湖北宜昌三斗坪，三峡工程位于长江西陵峡中段，湖北宜昌三斗坪，距宜昌约距宜昌约45km 三峡坝顶高程三峡坝顶高程 185m，初期蓄水位，初期蓄水位 139m，正，正常蓄水位常蓄水位175m，坝顶全长，坝顶全长1983m；三峡左岸电站三峡左岸电站2003年首批年首批6台机组发电，台机组发电，2004年又有年又有4台机组发电，计划台机组发
27、电，计划2012年全部建成投产；年全部建成投产；三峡工程是世界最大规模的水电枢纽工程，也是三峡工程是世界最大规模的水电枢纽工程，也是治理长江的关键工程，具有防洪、发电、航运、灌治理长江的关键工程，具有防洪、发电、航运、灌溉等综合效益；溉等综合效益；33 三峡电站分为左岸电站，右岸电站及右岸地下三峡电站分为左岸电站，右岸电站及右岸地下电站等个独立电站；电站等个独立电站；左岸电站装机左岸电站装机1414台，右岸电站装机台，右岸电站装机1212台，计划台，计划地下电站装机地下电站装机 6 6 台（预留扩建）；台（预留扩建）；单机容量单机容量 700/756 MW700/756 MW，总装机容量（只计
28、地上，总装机容量（只计地上电站）电站）18.2/19.656 GW18.2/19.656 GW；初期；初期139m139m水位是单机发电水位是单机发电功率功率500MW500MW 供电范围：华东、广东、华中（含重庆以及通供电范围：华东、广东、华中（含重庆以及通过华中电网向华北电网送电）过华中电网向华北电网送电）；三峡电站年发电量三峡电站年发电量 84.7/91.5 84.7/91.5 TWhTWh （只计地上（只计地上电站）；电站）；3435第三节第三节 火力发电火力发电 用煤、石油、天然气或其他燃料化学能生产电能的工厂。用煤、石油、天然气或其他燃料化学能生产电能的工厂。我国电源以火电为主，至
29、我国电源以火电为主，至2004年底，火电装机容量为年底，火电装机容量为 32490万万kW,占发电装机总容量的占发电装机总容量的 73.7%。按使用燃料分为燃煤、燃油和燃气等。燃煤火电厂是我国按使用燃料分为燃煤、燃油和燃气等。燃煤火电厂是我国目前电能生产的主要方式。目前电能生产的主要方式。一、火电厂生产过程一、火电厂生产过程 按照原动机不同可分为汽轮机电厂、燃气轮机电厂、蒸汽按照原动机不同可分为汽轮机电厂、燃气轮机电厂、蒸汽燃气轮机联合循环电厂。燃气轮机联合循环电厂。能量转换能量转换化学能化学能热能热能燃烧原动机发电机机械能机械能电能电能36蒸汽动力发电厂原理图蒸汽动力发电厂原理图1锅炉；锅炉
30、；2汽轮机；汽轮机；3发电机；发电机；4凝汽器；凝汽器；5凝结水泵；凝结水泵；6回热加热器；回热加热器；7给水泵给水泵 锅炉将燃料的化学能转化为锅炉将燃料的化学能转化为蒸汽热能。蒸汽热能。汽轮机将蒸汽热能转化为机汽轮机将蒸汽热能转化为机械能。械能。发电机将机械能转化为电能。发电机将机械能转化为电能。锅炉、汽轮机、发电机是常锅炉、汽轮机、发电机是常规火力发电厂的三大主机。规火力发电厂的三大主机。燃煤电厂的生产过程燃煤电厂的生产过程 37我国大部分火电厂为凝汽式发电厂：燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主
31、）、控制系统等组成。锅炉凝汽器发电机汽轮机变压器输电线路38火电厂的发电热效率火电厂的发电热效率 指发出的电量与燃烧供给的热量之比，或为循环效率的指发出的电量与燃烧供给的热量之比，或为循环效率的基础上再考虑各设备的效率。通常用发电煤耗率（发电标准基础上再考虑各设备的效率。通常用发电煤耗率（发电标准煤耗）作为衡量个机组经济性的通用指标。煤耗）作为衡量个机组经济性的通用指标。发电煤耗率指每发发电煤耗率指每发1kW.h电需要消耗多少千克标准煤。电需要消耗多少千克标准煤。目前，国内大机组（目前，国内大机组（300MW和和600MW）的发电热效率在）的发电热效率在37%41%左右，相应的发电煤耗率在左右
32、，相应的发电煤耗率在300340g标准煤标准煤/kW.h左右。左右。考虑电厂的厂用电消耗，国内大机组的供电煤耗率在考虑电厂的厂用电消耗，国内大机组的供电煤耗率在312360g标准煤标准煤/kW.h左右。相当或接近世界先进水平。左右。相当或接近世界先进水平。2003年供电煤耗率平均为年供电煤耗率平均为380g/kW.h，约比世界先进水，约比世界先进水平差平差50g/kWh39火电厂的环境问题火电厂的环境问题1、烟气污染、烟气污染煤炭直接燃烧排放的煤炭直接燃烧排放的SO2、NOx等等酸性气体酸性气体不断增长，不断增长，使我国很多地区酸雨量增加。全国每年产生使我国很多地区酸雨量增加。全国每年产生14
33、0万吨万吨SO2。2、粉尘污染、粉尘污染对电站附近环境造成粉煤灰污染，对人们的生活及植物对电站附近环境造成粉煤灰污染，对人们的生活及植物的生长造成不良影响。全国每年产生的生长造成不良影响。全国每年产生1500万吨烟尘。万吨烟尘。3、资源消耗、资源消耗发电的汽轮机通常选用水作为冷却介质，一座发电的汽轮机通常选用水作为冷却介质，一座1000MW火力发电厂火力发电厂每日的耗水量约为每日的耗水量约为 十万吨。全国每年消耗十万吨。全国每年消耗5000万吨万吨标准煤标准煤。利用各种技术提高发电效率；对烟尘采用脱硫除尘处理利用各种技术提高发电效率；对烟尘采用脱硫除尘处理或改烧天然气；气轮机改用空气冷却。或改
34、烧天然气；气轮机改用空气冷却。近几年来，环保节能成为我国电力工业结构调整的重要近几年来，环保节能成为我国电力工业结构调整的重要方向，火电行业在方向，火电行业在“上大压小上大压小”的政策导向下积极推进产业的政策导向下积极推进产业结构优化升级，关闭大批能效低、污染重的小结构优化升级，关闭大批能效低、污染重的小火电火电机组，在机组，在很大程度上加快了国内火电设备的更新换代。很大程度上加快了国内火电设备的更新换代。40二、锅炉二、锅炉 火力发电厂的主要热力设备之一，作用：燃料在炉膛内火力发电厂的主要热力设备之一，作用：燃料在炉膛内燃烧将其化学能转变为烟气热能；烟气热能加热给水，水经燃烧将其化学能转变为
35、烟气热能；烟气热能加热给水，水经过预热、汽化、过热三个阶段成为具有一定压力、温度的过过预热、汽化、过热三个阶段成为具有一定压力、温度的过热蒸汽。热蒸汽。锅炉由锅炉本体和辅助设备两大部分组成。锅炉由锅炉本体和辅助设备两大部分组成。（1）锅炉本体实际上就是一个庞大的热交换器，由）锅炉本体实际上就是一个庞大的热交换器，由“锅锅”（汽水系统）和（汽水系统）和“炉炉”（燃烧系统）两部分。（燃烧系统）两部分。（2）锅炉的辅助设备主要包括供给空气的送风机、排除）锅炉的辅助设备主要包括供给空气的送风机、排除烟气的引风机、煤粉制备系统以及除渣、除尘设备等。烟气的引风机、煤粉制备系统以及除渣、除尘设备等。412、
36、锅本体、锅本体 （1）省煤器）省煤器 （2）汽包）汽包 （3）下降管）下降管 （4）水冷壁）水冷壁 （5）过热器）过热器 （6）再热器）再热器3、炉本体、炉本体 （1）炉膛）炉膛 （2）燃烧器）燃烧器 （3）空气预热器）空气预热器42三、汽轮机三、汽轮机1、工作原理、工作原理将蒸汽热能转换成机械能的高速旋转设备，具有功率将蒸汽热能转换成机械能的高速旋转设备，具有功率大、效率高、结构简单、运行平稳的优点，是火电厂及核电大、效率高、结构简单、运行平稳的优点，是火电厂及核电厂中采用的原动机。厂中采用的原动机。汽轮机利用工质的动能做功，即利用具有一定速度的工汽轮机利用工质的动能做功，即利用具有一定速度
37、的工质冲动其转动部分质冲动其转动部分，从而输出机械功。，从而输出机械功。2、组成及其工作过程、组成及其工作过程 本体由静止部分、转动部分、主汽门、调节汽门等成。本体由静止部分、转动部分、主汽门、调节汽门等成。辅助设备主要包括凝汽设备、回热加热设备、调节保安装辅助设备主要包括凝汽设备、回热加热设备、调节保安装置、供油系统等。置、供油系统等。本体及其辅助设备由管道和阀门连成一个整体，称为汽本体及其辅助设备由管道和阀门连成一个整体，称为汽轮机设备。汽轮机和发电机的组合称为汽轮发电机组轮机设备。汽轮机和发电机的组合称为汽轮发电机组。43汽轮机设备组合示意图汽轮机设备组合示意图 1主汽门；主汽门；2调节
38、阀；调节阀；3汽轮机；汽轮机；4凝汽器；凝汽器；5抽汽器；抽汽器；6循环水泵；循环水泵；7水泵凝结；水泵凝结；8低压加热器；低压加热器；9除氧器；除氧器；10给水泵；给水泵；11高压加热器；高压加热器；12供油系统；供油系统；13调节装置；调节装置；14保护装置保护装置443、汽轮机本体主要结构、汽轮机本体主要结构 静子主要包括汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等；静子主要包括汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等；转子主要包括主轴、叶轮、动叶、联轴器等。转子主要包括主轴、叶轮、动叶、联轴器等。四、汽轮机的调节与保护系统四、汽轮机的调节与保护系统1、汽轮机的调节系统、汽轮机的调节系统 根据用电负荷的大小自动
39、改变进汽量，调整汽轮机的输出根据用电负荷的大小自动改变进汽量，调整汽轮机的输出功率以满足用户数量上的需求；控制转速在额定范围以保证供功率以满足用户数量上的需求；控制转速在额定范围以保证供电质量。电质量。2、汽轮机是保护装置、汽轮机是保护装置 为保证汽轮发电机组的安全运行，在事故或异常情况下及为保证汽轮发电机组的安全运行，在事故或异常情况下及时切断汽源（关闭高中压主汽门和调节汽门），系统主要由超时切断汽源（关闭高中压主汽门和调节汽门），系统主要由超速（速（110%114%额定转速）保护和参数超限保护组成。额定转速）保护和参数超限保护组成。45火电厂外景火电厂外景锅炉外观全景锅炉外观全景46汽轮机
40、及发电机外观汽轮机及发电机外观主变压器侧面主变压器侧面47凉水塔凉水塔送风机及静电除尘装置送风机及静电除尘装置48 绥中发电厂装有绥中发电厂装有280280万万kWkW超临界压力汽轮发电机超临界压力汽轮发电机组，是组，是2020世纪末我国单机容量最大的火力发电厂世纪末我国单机容量最大的火力发电厂49第四节第四节 风力发电风力发电 风能指流动的空气所具有的能量，是由太阳能转化而来风能指流动的空气所具有的能量，是由太阳能转化而来的。是一种干净的自然能源、可再生能源，同时风能的储量十的。是一种干净的自然能源、可再生能源，同时风能的储量十分丰富。分丰富。据估算，全球大气中总的风能量约为据估算，全球大气
41、中总的风能量约为1017kW，其中可被，其中可被开发利用的风能约为开发利用的风能约为21010kW，比世界上可利用的水能大，比世界上可利用的水能大10倍。倍。一、风力发电机一、风力发电机 能量转换过程为：空气动能能量转换过程为：空气动能旋转机械能旋转机械能电能，发电设电能，发电设备的关键在于将截获的流动空气所具有的动能转化为机械能的备的关键在于将截获的流动空气所具有的动能转化为机械能的装置即风力机。装置即风力机。50 风力机形式多种多样，可分为两类：水平轴式，风风力机形式多种多样，可分为两类：水平轴式，风轮转轴与风向平行；垂直轴式，风轮转轴垂直于风向或地轮转轴与风向平行；垂直轴式，风轮转轴垂直
42、于风向或地面。面。目前应用广泛的是水平轴风力机，它须有对风装置，目前应用广泛的是水平轴风力机，它须有对风装置，随风向改变转动又有很高的塔架；而垂直轴风力机无须对随风向改变转动又有很高的塔架；而垂直轴风力机无须对风装置，可不要塔架。风装置，可不要塔架。51二、风力发电的运行方式二、风力发电的运行方式 风力发电机组由风力机和发电机及其控制系统所组风力发电机组由风力机和发电机及其控制系统所组成，其中风力机完成风能到机械能的转换，发电机及其成，其中风力机完成风能到机械能的转换，发电机及其控制系统完成机械能到电能的转换。控制系统完成机械能到电能的转换。运行方式通常可分为独立运行和并网运行。运行方式通常可
43、分为独立运行和并网运行。1、独立运行、独立运行 发电机组的独立运行是指机组生产的电能直接供给发电机组的独立运行是指机组生产的电能直接供给相对固定的用户的一种运行方式。独立运行的风力发电相对固定的用户的一种运行方式。独立运行的风力发电机输出的电能经蓄电池蓄能，再供应用户使用。机输出的电能经蓄电池蓄能，再供应用户使用。为了实现不间断的供电，风力发电系统可与其他动为了实现不间断的供电，风力发电系统可与其他动力源联合使用，互为补充，如风力力源联合使用，互为补充，如风力柴油发电系统联合柴油发电系统联合运行，风力运行，风力太阳能电池发电联合运行。太阳能电池发电联合运行。52独立运行的风力发电系统独立运行的
44、风力发电系统532、并网运行、并网运行 风力发电机与电网连接，向电网输送电能的运行方式，风力发电机与电网连接，向电网输送电能的运行方式，是克服风的随机性而带来的蓄能问题的最稳妥易行的运行方是克服风的随机性而带来的蓄能问题的最稳妥易行的运行方式，节约矿物燃料。式，节约矿物燃料。10kW以上直至兆瓦级的风力发电机皆以上直至兆瓦级的风力发电机皆可采用这种运行方式。可采用这种运行方式。在风能资源良好的地区，将几十、几百台或几千台单机在风能资源良好的地区，将几十、几百台或几千台单机容量从数十千瓦、数百千瓦直至兆瓦级以上的风力发电机组容量从数十千瓦、数百千瓦直至兆瓦级以上的风力发电机组按一定的阵列布局方式
45、成群安装而组成的风力发电机群体，按一定的阵列布局方式成群安装而组成的风力发电机群体，称为称为风力发电场，简称风电场风力发电场，简称风电场。风力发电场属于大规模利用。风力发电场属于大规模利用风能的方式，其发出的电能全部经变电设备送往大电网。风能的方式，其发出的电能全部经变电设备送往大电网。54三、风力发电的特点三、风力发电的特点 （1）风能是可再生能源，不存在资源枯竭的问题。）风能是可再生能源，不存在资源枯竭的问题。（2）风力发电是清洁电能生产方式，不会造成空气污染。）风力发电是清洁电能生产方式，不会造成空气污染。（3）风力发电机组建设工期短。）风力发电机组建设工期短。（4）运行简单，可完全做到
46、无人值守。）运行简单，可完全做到无人值守。（5）实际占地少。可解决偏远地区的供电问题。）实际占地少。可解决偏远地区的供电问题。（7）风能具有间歇性，风力发电须和一定的其他形式供能）风能具有间歇性，风力发电须和一定的其他形式供能或储能方式结合。或储能方式结合。（8）风能的能量密度低，同样单机容量下，风力发电设备）风能的能量密度低，同样单机容量下，风力发电设备的体积大、造价高，单机最大容量也受到限制。的体积大、造价高，单机最大容量也受到限制。（9）风力发电机组运转时发出噪声及金属叶片对电视机与）风力发电机组运转时发出噪声及金属叶片对电视机与收音机的信号接收会造成干扰，对环境有一定影响。收音机的信号
47、接收会造成干扰，对环境有一定影响。5556海上风力发电站海上风力发电站57 我国风能资源丰富，陆地理论储量亿千瓦我国风能资源丰富，陆地理论储量亿千瓦，可，可 开发的装机容量约开发的装机容量约.亿千瓦，居世界首亿千瓦，居世界首位，商业化、规模化发展潜力巨大。全国累计安装位，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小型风力发电机近万台，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、区农牧民生产生活用电。在广东、福建、内蒙古、新疆等地已建成个风电场，总装机容量近新疆等地已建成个风电场，总装机容量近万千瓦。万千瓦。58中国最大的风力发电厂中国最大
48、的风力发电厂新疆达坂城风力发电厂新疆达坂城风力发电厂59内蒙古风力发电厂内蒙古风力发电厂6061第五节第五节 太阳能发电太阳能发电 太阳能是可再生能源，资源丰富、遍地都有，既可免费太阳能是可再生能源，资源丰富、遍地都有，既可免费使用、又无需开采和运输，是清洁而无任何污染的能源。使用、又无需开采和运输，是清洁而无任何污染的能源。但是太阳能的能流密度较低，还具有间歇性和不稳定性，但是太阳能的能流密度较低，还具有间歇性和不稳定性，给开发利用带来不少的困难。给开发利用带来不少的困难。一、太阳能热发电一、太阳能热发电 将吸收的太阳辐射热能转换成电能。包括两大类型：将吸收的太阳辐射热能转换成电能。包括两大
49、类型：一是利用太阳热能直接发电；一是利用太阳热能直接发电；二是太阳热能间接发电，就是利用光二是太阳热能间接发电，就是利用光热热电转换，即电转换，即通常所说的太阳能热发电。通常所说的太阳能热发电。62典型太阳能热发电站热力循环系统原理图典型太阳能热发电站热力循环系统原理图63二、太阳能热发电系统二、太阳能热发电系统 1、塔式太阳能热发电系统、塔式太阳能热发电系统 2、抛物面槽式太阳能热发电系统、抛物面槽式太阳能热发电系统 3、抛物面盘式太阳能热发电系统、抛物面盘式太阳能热发电系统 4、平板式太阳能热发电系统、平板式太阳能热发电系统 5、太阳池热发电系统、太阳池热发电系统 6、太阳能热气流发电系统
50、、太阳能热气流发电系统64塔式太阳能发电系统原理图塔式太阳能发电系统原理图 1定日镜；定日镜；2接收器；接收器；3塔；塔；4热盐槽；热盐槽；5冷盐槽冷盐槽 6蒸汽发生器；蒸汽发生器；7汽轮发电机组；汽轮发电机组；8凝汽器凝汽器65抛物面槽式太阳能热发电系统原理图抛物面槽式太阳能热发电系统原理图66三、太阳能光发电三、太阳能光发电 指不通过热过程直接将太阳的光能转换成电能的太指不通过热过程直接将太阳的光能转换成电能的太阳能发电方式，可分为光伏发电、光感应发电、光化学阳能发电方式，可分为光伏发电、光感应发电、光化学发电、光生物发电，其中光伏发电是太阳能光发电的主发电、光生物发电，其中光伏发电是太阳