中國電力工業(yè)介紹及發(fā)電機運行原理初步

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1、中國電力工業(yè)介紹及發(fā)電機運行原理初步 授 課 提 綱 提 綱 ： 1、 電 力 系 統(tǒng) 初 步 認 識 2、 火 電 工 業(yè) 初 步 認 識 3、 汽 輪 發(fā) 電 機 的 簡 化 運 行 原 理 4、 火 電 行 業(yè) 形 勢 和 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 、 火 電 廠 運 行 原 理 5、 上 發(fā) 廠 的 產 品 和 技 術 、 競 爭 對 手 情 況 6、 為 什 么 要 造 大 容 量 、 高 參 數(shù) 的 發(fā) 電 機 一 、 電 力 系 統(tǒng) 和 電 力 工 業(yè) 從 電 力 和 文 明 談 起第 二 次 工 業(yè) 革 命 以 電 力 的 廣 泛 應 用 為 顯 著 特 點 。英 國 人 法 拉 第 發(fā)

2、 明 發(fā) 電 機 （ 1831） ， 比 利 時 人 格 拉姆 發(fā) 明 電 動 機 （ 1870） 。電 力 工 業(yè) 和 電 器 制 造 業(yè) 迅 速 發(fā) 展 起 來 。 人 類 跨 入 了電 氣 時 代 。 電 力 和 文 明 （ google earth 夜 間 地 圖 ： 全 球 晚 上 十 點 ） 電 力 系 統(tǒng) 構 成 電 力 系 統(tǒng) （ electric system,power） 學 術 上 電 力 系統(tǒng) 是 指 電 能 的 生 產 、 輸 送 、 分 配 和 應 用 組 成 的 整體 稱 為 電 力 系 統(tǒng) 。 設 備 上 講 由 電 廠 內 的 發(fā) 電 機 、 電 力 網(wǎng) 內

3、的 變 壓 器和 輸 電 線 路 以 及 用 戶 的 各 種 用 電 設 備 ， 按 照 一 定的 規(guī) 律 連 接 組 成 的 統(tǒng) 一 整 體 。 行 業(yè) 里 人 們 通 常 也 將 電 力 行 業(yè) 稱 為 電 力 系 統(tǒng) ， 包括 電 網(wǎng) （ grid） ， 電 廠 （ power station） 等 。 電 力 系 統(tǒng) 構 成 電 力 行 業(yè) ： 電 力 設 備 電 力 系 統(tǒng) 一 次 設 備 ： 電 能 生 產 、 輸 送 、 分 配 和 消費 所 需 要 的 發(fā) 電 機 、 變 壓 器 、 電 力 線 路 、 斷 路 器 、母 線 和 用 電 設 備 。 也 稱 為 電 氣 一 次

4、系 統(tǒng) 。 特 點 ：能 量 系 統(tǒng) 、 主 系 統(tǒng) 、 高 電 壓 、 大 電 流 。 電 力 系 統(tǒng) 二 次 設 備 ： 由 對 電 工 一 次 系 統(tǒng) 進 行 監(jiān) 視 、控 制 、 保 護 和 調 度 所 需 要 的 自 動 監(jiān) 控 設 備 、 繼 電保 護 裝 置 、 遠 動 和 通 信 設 備 等 。 特 點 ： 信 息 系 統(tǒng) 、輔 助 系 統(tǒng) 、 低 電 壓 、 小 電 流 。 電 力 設 備 ： 發(fā) 電 機 發(fā) 電 機 是 電 廠 真 正 與 電 力 系 統(tǒng) 對 接 的 關 鍵部 件 ， 是 電 力 系 統(tǒng) 的 起 點 。 電 站 三 大 主 機 ：發(fā) 電 機 、 汽 輪 機

5、、 鍋 爐 電 力 設 備 ： 電 網(wǎng) 輸 配 電 設 備 :變 壓 器 、 斷 路 器 、 開 關 發(fā) 電 分 類 火 力 發(fā) 電 煤 、 石 油 、 天 然 氣 等 固 體 、 液 體 、 氣 體 燃 料 燃 燒 時 產 生 熱能 發(fā) 電 ， 是 目 前 的 主 要 發(fā) 電 形 式 。 1、 布 局 靈 活 ， 裝 機 容 量 的 大 小 可 按 需 要 決 定 。2、 建 造 工 期 短 ， 一 般 為 水 電 廠 的 一 半 甚 至 更 短 。 一 次 性建 造 投 資 少 ， 僅 為 水 電 廠 的 一 半 左 右 。3、 煤 耗 量 大 ， 加 上 運 煤 費 用 和 大 量 用

6、水 ， 其 生 產 成 本 比水 力 發(fā) 電 要 高 出 34倍 。4、 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 。5、 汽 輪 機 開 、 停 機 過 程 時 間 長 ， 耗 資 大 ， 不 宜 作 為 調 峰電 源 用 。6、 對 空 氣 和 環(huán) 境 的 污 染 大 。 發(fā) 電 機 分 類 水 力 發(fā) 電 （ 天 然 水 流 的 落 差 能 量 ， 水 輪 機動 力 ） 運 行 中 不 消 耗 燃 料 ,運 行 管 理 費 和 發(fā) 電 成 本遠 比 燃 煤 電 站 低 。 水

7、力 發(fā) 電 在 水 能 轉 化 為電 能 的 過 程 中 不 發(fā) 生 化 學 變 化 ， 不 排 泄 有害 物 質 ， 對 環(huán) 境 影 響 較 小 ， 清 潔 能 源 。 水力 發(fā) 電 機 一 般 采 用 立 式 。 發(fā) 電 機 分 類 核 電 （ 與 火 電 相 似 ， 能 量 源 不 同 ） 利 用 核 反 應 堆 中 核 裂 變 所 釋 放 出 的 熱 能 進行 發(fā) 電 的 方 式 。 與 火 電 相 比 ， 只 是 以 核 反應 堆 及 蒸 汽 發(fā) 生 器 來 代 替 火 力 發(fā) 電 的 鍋 爐 ，以 核 裂 變 能 代 替 礦 物 燃 料 的 化 學 能 。 發(fā) 電成 本 低 ， 對

8、 環(huán) 境 影 響 小 ， 發(fā) 電 功 率 大 ， 對安 全 性 要 求 高 。 法 國 核 電 占 發(fā) 電 總 量 的 90 以 上 發(fā) 電 分 類 風 力 發(fā) 電 潮 汐 能 發(fā) 電 太 陽 能 發(fā) 電 （ 光 伏 發(fā) 電 ） 生 物 質 能 發(fā) 電 （ 沼 氣 、 燃 料 酒 精 、 氣 化 發(fā) 電 等 ） 二 、 火 力 發(fā) 電 介 紹 火 電 廠 的 分 類1、 按 燃 料 分 類 燃 煤 發(fā) 電 廠 、 燃 油 發(fā) 電 廠 、 燃 氣 發(fā) 電 廠 、 余 熱 發(fā) 電 廠 、 垃圾 發(fā) 電 廠 2、 按 供 出 能 源 分 類 凝 汽 式 發(fā) 電 廠 ： 只 向 外 供 應 電 能 的

9、 電 廠 熱 電 廠 ： 同 時 向 外 供 應 電 能 和 熱 能 的 電 廠3、 按 發(fā) 電 裝 機 容 量 的 多 少 分 類 小 容 量 發(fā) 電 廠 ： 裝 機 總 容 量 在 100MW以 下 的 發(fā) 電 廠 ； 中 容 量 發(fā) 電 廠 ： 裝 機 總 容 量 在 100250MW范 圍 內 的 發(fā) 電 廠 ； 大 中 容 量 發(fā) 電 廠 ： 裝 機 總 容 量 在 250600MW范 圍 內 的 發(fā) 電 廠 ； 大 容 量 發(fā) 電 廠 ： 裝 機 總 容 量 在 6001000MW范 圍 內 的 發(fā) 電 廠 ； 特 大 容 量 發(fā) 電 廠 ： 裝 機 總 容 量 在 1000MW以

10、 上 的 發(fā) 電 廠 。 什 么 是 超 臨 界 、 超 超 臨 界 ？SHC-水 氫 冷 超 超 臨 界 ， 靜 態(tài) 勵 磁 方 式 不 分 體 超 高 壓 發(fā) 電 廠 ： 蒸 汽 壓 力 一 般 為 13.83MPa（ 141kgf/cm2） 、 溫 度 為 540/540 的 發(fā) 電 廠 ，單 機 功 率 小 于 20MW； 亞 臨 界 壓 力 發(fā) 電 廠 ： 蒸 汽 壓 力 一 般 為 16.77MPa（ 171kgf/cm2） 、 溫 度 為 540/540 的 發(fā) 電 廠 ，單 機 功 率 為 300MW直 至 1000MW不 等 ； 超 臨 界 壓 力 發(fā) 電 廠 ： 蒸 汽 壓

11、 力 大 于 22.11MPa（ 225.6kgf/cm2） 、 溫 度 為 550/550 的 發(fā) 電 廠 ，機 組 功 率 為 600MW及 以 上 。 超 超 臨 界 壓 力 發(fā) 電 廠 大 于 31 MPa、 大 于 593 火 電 廠 的 運 行 原 理 將 燃 料 （ 煤 ） 燃 燒 的 熱 能 通 過 鍋 爐 產 生 高溫 高 壓 水 蒸 氣 ， 推 動 汽 輪 機 做 功 產 生 旋 轉機 械 能 ， 經(jīng) 發(fā) 電 機 轉 變 為 電 能 ， 最 后 通 過變 壓 器 將 電 能 送 入 電 網(wǎng) 。 包 括 燃 燒 系 統(tǒng) 、 汽 水 系 統(tǒng) 、 電 氣 系 統(tǒng) 、 控 制 系

12、統(tǒng) 。 燃 燒 系 統(tǒng) ： 主 要 由 鍋 爐 的 燃 燒 室 （ 即 爐 膛 ） 、 送 風 裝 置 ，送 煤 裝 置 、 灰 渣 排 放 裝 置 、 脫 硫 脫 硝 裝 置 等 。 主 要 功 能 是完 成 燃 料 的 燃 燒 過 程 ， 將 燃 料 所 含 能 量 以 熱 能 形 式 釋 放 出來 ， 用 于 加 熱 鍋 爐 里 的 水 。 汽 水 系 統(tǒng) ： 主 要 由 給 水 泵 、 循 環(huán) 泵 、 加 熱 器 、 凝 汽 器 、除 氧 器 、 水 冷 壁 及 管 道 系 統(tǒng) 、 汽 輪 機 等 組 成 。 其 功 能 是 利用 燃 料 的 燃 燒 使 水 變 成 高 溫 高 壓 蒸

13、 汽 ， 送 入 汽 輪 機 中 ， 并使 水 進 行 循 環(huán) 。 主 要 流 程 有 汽 水 流 程 、 補 給 水 流 程 、 冷 卻水 流 程 等 。 電 氣 系 統(tǒng) ： 主 要 由 汽 輪 發(fā) 電 機 、 發(fā) 電 機 引 出 線 系 統(tǒng) 、 主變 壓 器 、 電 廠 主 接 線 、 配 電 設 備 、 開 關 設 備 、 廠 用 電 系 統(tǒng) 、通 信 設 備 、 照 明 設 備 等 組 成 。 基 本 功 能 是 保 證 按 電 能 質 量要 求 向 負 荷 或 電 力 系 統(tǒng) 供 電 。 控 制 系 統(tǒng) ： 三 大 主 機 及 輔 機 的 控 制 系 統(tǒng) 。 發(fā) 電 機 運 行 原

14、理 介 紹發(fā) 電 機 是 電 機 中 的 一 類電 機 是 通 過 電 磁 場 為 媒 介 ， 實 現(xiàn) 機 電 能 量 轉 換 裝 置 ，以 旋 轉 機 械 為 主 ， 是 電 力 、 自 動 化 技 術 的 基 礎 。按 照 能 量 流 動 方 向 分 ： 為 電 動 機 和 發(fā) 電 機 。按 照 電 機 結 構 及 運 行 分 ： 同 步 電 機 與 異 步 電 機 “ 同 步 ” 概 念 ： 指 的 是 定 、 轉 子 磁 場 旋 轉 速 度 是 否一 致 ， 同 步 電 機 與 異 步 電 機 均 可 作 為 發(fā) 電 機 ，也 均 可 作 為 電 動 機 。特 種 電 機 ： 直 線

15、電 機 （ 磁 懸 浮 列 車 ） 、 形 狀 記 憶 金屬 、 電 動 汽 車 用 特 種 電 機 等 。 我 廠 的 汽 輪 發(fā) 電 機 屬 于 ：同 步 ， 2極 ， 發(fā) 電 機 ， 臥式 （ 陽 江 核 電 發(fā) 電 機 是 4極 ） 三 、 中 國 的 電 力 工 業(yè) 體 系 及 火 電 市 場電 網(wǎng) 公 司 ： 國 家 電 網(wǎng) 公 司 ， 南 方 電 網(wǎng) 公 司五 大 電 力 （ 發(fā) 電 ） 集 團 ： 中 國 華 能 集 團 、 國 電 集 團 、 中 國 華 電 集 團 、 中 國 大 唐 集 團 及 中 國 電 力 投 資 集 團主 要 電 氣 設 備 制 造 商 ：上 海 電

16、 氣 、 東 方 電 氣 、 哈 電 、 西 電 、 南 瑞 、 南 自 、 特 變 電 工 ， 各 外 資 、 合 資 公 司（ ABB、 SIEMENS、 GE、 MITSUBISH、 ALSTOM） .龐 大 的 產 業(yè) 群 火 電 市 場 火 電 憑 借 其 技 術 成 熟 、 成 本 低 、 建 設 速 度 快 等 優(yōu)勢 ， 在 未 來 十 年 內 ， 在 世 界 電 力 能 源 增 量 中 仍 然居 首 位 ， 我 國 更 加 明 顯 （ 煤 炭 資 源 豐 富 ） ， 中 長期 內 仍 然 是 發(fā) 展 的 重 點 。 2007 年 我 國 火 電 裝 機 容量 55442 萬 K

17、W， 約 占 總 容 量 77.73%；我 國 的 火 電 主 導 地 位 較 長 時 間 內 都 不 會 改 變 ！ 火 電 產 業(yè) 發(fā) 展 火 電 的 弊 端 ： 資 源 浪 費 和 污 染 ： 火 電 用 煤 占 原 煤 產 量 50 以 上 ， 火 電 用 水 占 工 業(yè) 用 水 的 40%； 排 放CO2 占 全 國 排 放 總 量 的 54%， 煙 塵 排 放 量 占 全 國 排 放 量 的 20%， 產生 的 灰 渣 占 全 國 的 70%， 給 資 源 和 環(huán) 境 帶 來 沉 重 壓 力 。 我 國 火 電 的 發(fā) 展 方 針 變 化 ： 50年 代 水 火 并 舉 80年 代

18、 積 極 發(fā) 展 煤 電 90年 代 優(yōu) 化 發(fā) 展 火 電 十 一 五 規(guī) 劃 （ 20062010） ： 在 保 護 環(huán) 境 和 做 好 移 民 工 作 的 前 提 下 積 極 開 發(fā) 水 電 ， 優(yōu) 化 發(fā) 展 火 電 ，推 進 核 電 建 設 ； 大 力 發(fā) 展 可 再 生 能 源 。 摘 自 能 源 發(fā) 展 “ 十 一 五 ” 規(guī) 劃 ， 國 家 發(fā) 改 委 ， 2007.4 中 國 火 電 發(fā) 電 機 的 寡 頭 時 代 汽 輪 發(fā) 電 機 ： 上 汽 、 東 電 和 哈 電 3足 鼎 立 。 復 雜 和 高 精 度 機 械 加 工 能 力 的 門 檻 使 汽 輪機 設 備 處 于

19、 高 度 寡 頭 壟 斷 ， 三 大 動 力 在 近20 年 引 進 吸 收 消 化 基 礎 上 ， 已 掌 握 了 100 萬 KW 超 超 臨 界 汽 輪 發(fā) 電 機 制 造 技 術 ， 整 機 國 產 化 率 超 過 80%。 阿 爾 斯 通 和 北 重 的 合 資 公 司 也 能 生 產600MW發(fā) 電 機 。 指 標 名 稱 計 量 單 位 汽 發(fā) 哈 電 東 電工 業(yè) 總 產 值 （ 現(xiàn) 價 ） 千 元 3,303,661 5,618,180 5,133,749 產 品 銷 售 收 入 千 元 3,167,848 5,824,864 5,538,586利 潤 總 額 千 元 560

20、,474 1,016,797 875,118從 業(yè) 人 員 平 均 人 數(shù) 人 1,062 5,996 6,394全 員 勞 動 生 產 率 千 元 /人 869 316 221人 均 實 現(xiàn) 銷 售 千 元 /人 2,982 972 866 人 均 創(chuàng) 利 千 元 /人 527 170 137 上 發(fā) 廠 與 競 爭 對 手 的 對 標 比 較 上 發(fā) 廠 國 內 外 市 場 競 爭 對 手1000MW（ 水 氫 ，3000轉 ）優(yōu) 勢 明 顯 歐 州 的 ALSTOM、 日 立 （ 東電 ） 、 東 芝 （ 哈 電 ） 、 三 菱400MW重 型 燃 機 市 場 劣 勢 ALSTOM、 G

21、E（ 哈 電 和 南 汽 ） 、三 菱 （ 東 電 ）百 萬 級 核 電（ 市 場 開 局 不 錯 ： 陽 江 核 電6臺 ） ALSTOM、 GE、 日 立 、 三 菱 、東 芝 、 俄 羅 斯 電 力 、 哈 電 和 東電600MW常 規(guī) 有 一 定 優(yōu) 勢 ALSTOM、 GE、 日 本 3家 、 哈電 、 東 電 、 北 重 國 內 電 力 需 求 情 況 電 力 供 需 總 體 基 本 平 衡 但 局 部 偏 緊 。 2007 年 我 國 發(fā) 電 裝 機 容 量 為 7.12 億 KW， 居 世 界 第 二 位 ； 全 年 用 電 量 超過 32400 億 千 瓦 時 ， 比 上 年

22、 增 長 14.8%。 火 電 發(fā) 展 進 入 新 一 輪 調 整 期較 長 時 間 內 仍 能 保 持 高 速 發(fā) 展 ， 未 來 15年 ， 煤 電 預 計 2000 3000萬 千 瓦/年 發(fā) 展 。 火 電 發(fā) 展 的 機 遇 和 挑 戰(zhàn) 發(fā) 改 委 火 電 “ 上 大 壓 小 ” 政 策 ， 十 一 五 期 間 關 停 小 火 電5000萬 千 瓦 ； 淘 汰 老 小 燃 油 機 組 700 1000萬 千 瓦 ； 以 實現(xiàn) 節(jié) 能 5000萬 噸 以 上 標 準 煤 、 減 排 160萬 噸 以 上 二 氧 化 硫的 目 標 。 大 型 、 高 效 、 清 潔 煤 機 組 的 市

23、場 需 要 ； 超 臨 界 、 超 超 臨 界 、 IGCC（ 整 體 煤 氣 化 聯(lián) 合 循 環(huán) ） 核 電 產 業(yè) 的 迅 猛 發(fā) 展 （ 核 電 常 規(guī) 島 部 分 和 火 電 相 似 ） 國 家 的 經(jīng) 濟 刺 激 計 劃 及 國 務 院 關 于 加 快 振 興 裝 備 制 造 業(yè)的 若 干 意 見 印 度 、 越 南 、 中 東 、 巴 基 斯 坦 等 市 場 需 要 較 旺 盛 ， 但 國 外市 場 的 風 險 高 。 大 功 率 、 高 參 數(shù) 發(fā) 電 機 大 容 量 、 高 參 數(shù) 火 電 機 組 的 效 率 要 遠 遠 高 于 小 火 電 機 組 ，裝 機 容 量 為 100

24、萬 千 瓦 的 超 超 臨 界 機 組 發(fā) 電 耗 煤 為273g/KWh， 是 12MV 機 組 的 56.9%， 但 發(fā) 電 效 率 比 前 者高 75.8%， 供 電 效 率 更 是 前 者 的 2 倍 。 在 節(jié) 能 降 耗 和 環(huán) 保主 題 下 ， 限 制 和 關 停 小 容 量 機 組 ， 大 容 量 、 高 參 數(shù) 超 臨 界 、超 超 臨 界 鍋 爐 等 設 備 是 今 后 火 電 設 備 的 發(fā) 展 方 向 。 近 年 來 ， 伴 隨 著 我 國 電 力 裝 機 已 經(jīng) 有 了 大 幅 的 增 長 ， 高 參數(shù) 機 組 的 比 例 也 在 逐 步 提 高 ， 火 電 機 組

25、中 30萬 千 瓦 以 上 所占 的 比 例 從 2002年 的 41.7%提 升 至 2006年 的 50.4%， 供 電煤 耗 在 此 過 程 中 迅 速 降 低 。 從 最 近 兩 年 的 新 增 裝 機 來 看 ，基 本 上 都 是 60萬 千 瓦 及 其 以 上 容 量 的 超 臨 界 、 超 超 臨 界 機組 。 由 此 帶 來 的 影 響 是 發(fā) 電 設 備 市 場 份 額 向 東 方 電 氣 、 哈 動 力集 團 、 上 海 電 氣 這 三 大 龍 頭 企 業(yè) 集 中 。 提 高 能 源 利 用 效 率 我 國 電 力 工 業(yè) 在 快 速 增 長 的 同 時 ， 在 節(jié) 能 方

26、 面 成效 顯 著 ， 供 電 煤 耗 從 1981年 約 440g/kwh下 降 到2007年 的 357g/kwh， 但 距 離 發(fā) 達 國 家 平 均330g/kwh的 水 平 還 有 一 定 的 差 距 （ 其 中 日 本 、 德國 的 供 電 煤 耗 低 于 300g/kwh， 日 本 在 2002年 的 廠用 電 率 只 有 3.45 ） 。 改 善 目 前 的 能 源 格 局 有 兩 種 主 要 的 途 徑 ： 提 高 現(xiàn)有 能 源 的 使 用 效 率 和 大 力 發(fā) 展 替 代 新 能 源 。 替 代能 源 發(fā) 電 ， 主 要 包 括 核 電 、 風 電 、 太 陽 能 發(fā) 電 ，是 解 決 全 球 能 源 危 機 的 根 本 出 路 。 上 發(fā) 廠 任 重 而 道 遠 ！中 國 的 西 門 子 、 中 國 的 GE！