一、 內容提示
這一講主要介紹1G420000電力工程管理與實務的1G421000項目管理專業(yè)知識的第3、4目。
二、 重點難點
電力生產的類型及其基本過程；發(fā)電工程施工組織設計編制的內容和要求。
三、 大綱要求
掌握電力生產的類型及其基本過程；
掌握發(fā)電工程施工組織設計編制的內容和要求；
四、內容講解
1G421030 掌握電力生產的類型及其基本過程
1G421031 電力生產的類型
(1)火力發(fā)電
(2)水力發(fā)電
(3)核能發(fā)電
●核電的優(yōu)點：成本低廉，不受燃料運輸的限制，污染環(huán)境輕微。
●核電的展望：大力發(fā)展水電、核電與可再生能源，替換一部分火電，是今后的方向。
(4)地熱發(fā)電
●地熱能類型：蒸汽型、熱水型、干熱巖型、地壓型和巖漿型。用得多的是蒸汽型和熱水型。
●地熱發(fā)電的優(yōu)點
(5)太陽能發(fā)電
通過水或其他介質和裝置將太陽輻射能轉換為電能的發(fā)電方式。
1)太陽能發(fā)電基本途徑
先將太陽輻射能轉換為熱能，再按照某種發(fā)電方式將熱能轉換為電能，即太陽能熱發(fā)電。
通過光電器件將太陽光直接轉換為電能，即太陽能光發(fā)電。
2)太陽能熱發(fā)電類型
①太陽能熱動力發(fā)電
②太陽能熱直接轉換
③太陽能光發(fā)電類型
(6)風能發(fā)電
通過風力發(fā)電機組將風能轉換成電能，是風能利用的基本形式。風力發(fā)電機組主要由風力機、傳動變速機構和發(fā)電機等組成。
(7)潮汐能發(fā)電
(8)波浪能發(fā)電
波浪能與常規(guī)能源相比，具有如下優(yōu)點：
●可以再生，取之不盡，用之不竭。
●分布廣泛，可在大面積范圍內就地開發(fā)，就地開采。
●清潔干凈，沒有污染。
波浪能的局限性：
●分散性，能量密度低。
●實時性，能量在一定時間時有時無。
●地域性。
(9)海洋溫差發(fā)電
1G421032 火力發(fā)電的生產過程
火力發(fā)電廠的主要生產系統(tǒng)包括汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
(1)汽水系統(tǒng)
●汽水系統(tǒng)：給水在鍋爐中加熱、蒸發(fā)、過熱后送往汽輪機。
包括有鍋爐、汽輪機、凝汽器及給水泵等組成的汽水循環(huán)和水處理系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等。水在鍋爐中加熱后蒸發(fā)成蒸汽，經過熱器進一步加熱成為過熱蒸汽，然后經管道送人汽輪機。蒸汽在汽輪機中膨脹做功后排入凝汽器，冷凝成水；水再經凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器等升壓、加熱和除氧后，送回鍋爐，形成一個閉合的汽水循環(huán)回路。在汽輪機中，蒸汽不斷膨脹，高速流動蒸汽沖動汽輪機的轉子，帶動發(fā)電機發(fā)電。從能量的角度看，汽水系統(tǒng)將燃燒所產生的熱能傳給蒸汽，然后再將蒸汽的熱能轉換成機械能。
●輔助汽水系統(tǒng)：包括補給水、冷卻水、疏水排污、輔助蒸汽和供熱等系統(tǒng)。
(2)燃燒系統(tǒng)：包括鍋爐的燃燒部分及燃料輸送、空氣、煙氣、除灰渣系統(tǒng)。
3)電氣系統(tǒng)：分為向外供電系統(tǒng)和廠用電系統(tǒng)。
●向外供電系統(tǒng)：發(fā)電機生產的電能，大部分經主變壓器升壓后，經配電裝置向外供電。
●廠用電系統(tǒng)：發(fā)電機生產的電能，有小部分經降壓變壓器降壓后由配電裝置送向廠內各用電點。
(4)控制系統(tǒng)：熱工生產過程自動化和機-爐-電集中控制。
1)數據采集系統(tǒng)
2)閉環(huán)控制系統(tǒng)：包括機-爐協調控制系統(tǒng)、汽機數字電液控制系統(tǒng)。汽機旁路控制系統(tǒng)和汽動泵控制系統(tǒng)。
①自動程序控制系統(tǒng)：控制電廠主輔機的起、停。
②保護聯鎖系統(tǒng)。
1G421033 水力發(fā)電的生產過程
(1)水力發(fā)電：
水力發(fā)電是利用江河水流在高處與低處之間存在的位能進行發(fā)電。它的基本生產過程是：從河流較高處或水庫內引水，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，通過水輪機的水流到河流較低處或水庫下游；水輪機械再帶動發(fā)電機旋轉，將機械能轉變?yōu)殡娔?，然后經升壓變壓器和送電線路，將電能送到負荷中心，降壓后供給工農業(yè)和居民用電需要。
（2）水力發(fā)電的生產過程如下圖所示。
(3)水力發(fā)電有下列特點：
1)水能是可再生能源。
①水力發(fā)電是清潔的電力生產，不排放有害氣體、煙塵和灰渣，沒有核廢料。
②水力發(fā)電的效率高。
③水力發(fā)電與火力發(fā)電等不同，可同時完成一次能源開發(fā)和二次能源轉換。
④水力發(fā)電的生產成本低廉。
⑤水輪發(fā)電機組啟停靈活，輸出功率增減快、可變幅度大，是電力系統(tǒng)理想的調峰、調頻和事故備用電源。
⑥受河川天然徑流豐枯變化的影響大。
2)水電站的水庫可以綜合利用。
①建有較大水庫的水電站，有的水庫淹沒損失較大，移民較多，并改變了人們的生產生活條件；水庫淹沒影響野生動植物的生存環(huán)境；水庫調節(jié)徑流，改變了原有水文情況，對生態(tài)環(huán)境有一定影響。這些問題需妥善處理。
②水能資源在地理上分布不均，建壩條件較好和水庫淹沒損失較少的大型水電站站址往往位于遠離用電中心的偏僻地區(qū)，施工條件較困難，需要建設較長的輸電線路，增加了造價和輸電損失。
1G421034 核能發(fā)電的生產過程
(1)壓水堆核能發(fā)電的生產過程
壓水堆核電廠主要由核島、常規(guī)島和電廠配套設施組成。核島是壓水堆核電廠的核心，其作用是生產核蒸汽。它包括反應堆廠房(安全殼)和反應堆輔助廠房以及設置在它們內部的系統(tǒng)、設備。核島的系統(tǒng)、設備主要有壓水堆本體、一次冷卻劑系統(tǒng)(通常又稱為反應堆冷卻劑系統(tǒng)或一回路、主系統(tǒng))以及為支持一次冷卻劑系統(tǒng)正常運行和保證反應堆安全而設置的輔助系統(tǒng)。壓水堆常規(guī)島主要包括核汽輪發(fā)電機組及其廠房和設置在廠房內的二回路系統(tǒng)及設施，其內容與常規(guī)火電廠類似。核電廠中除核島和常規(guī)島外的其他建筑物和構筑物以及系統(tǒng)稱為電廠配套設施。
壓水堆核能發(fā)電的工作原理是：反應堆冷卻劑流過反應堆堆芯吸收核裂變產生的熱能，沿管路進入蒸汽發(fā)生器的U形管內，將熱量傳遞給U形管外側的二回路水，使其變?yōu)轱柡驼羝?。被冷卻的冷卻劑再由主泵送回反應堆，完成冷卻劑的閉式循環(huán)。蒸汽發(fā)生器二次側產生的蒸汽推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電，做完功后的乏汽排入主凝汽器，被循環(huán)水冷凝成凝結水，由凝水泵和給水泵打回蒸汽發(fā)生器，完成汽輪機工質的閉式循環(huán)。
我國已建成的秦山一期、秦山二期、大亞灣、嶺澳核電廠以及在建的田灣核電廠，均為壓水堆核電廠。
(2)重水堆核能發(fā)電的生產過程
重水堆核電廠是以重水堆為動力源的核電廠。重水堆是以重水作慢化劑的反應堆。重水的中子吸收截面小，慢化性能好，中子利用率高，故可以直接利用天然鈾作核燃料。重水堆可以用重水或輕水作冷卻劑，以輕水作冷卻劑的重水堆如日本的普賢核電廠(Fugen，165MW)，以重水作冷卻劑的重水堆又分為壓力容器式的和壓力管式的，壓力容器式的如阿根廷的阿圖查重水堆核電廠，但這兩種堆型卻沒有得到進一步的發(fā)展。世界上惟一得到廣泛應用的重水堆核電廠，是加拿大開發(fā)和生產的CANDU型重水堆核電廠，其反應堆以重水作慢化劑和冷卻劑，并以壓力管代替壓力容器，稱為壓力管式重水堆。我國已建成的秦山三期核電廠即為CANDU—6型重水堆核電廠。
CANDU型核電機組的生產過程：反應堆為水平壓力管式，有兩個熱傳輸環(huán)路，每個環(huán)路有兩臺熱傳輸泵和兩臺蒸汽發(fā)生器。反應堆的兩側(A側和C側)各安裝一臺熱傳輸泵和一臺蒸汽發(fā)生器。
1G421035 風力發(fā)電的生產過程
(1)風力發(fā)電是用風輪機將風能變成旋轉能，由發(fā)電機轉換成電能。風力發(fā)電生產過程如下圖所示：
(2)系統(tǒng)組成
典型的風力發(fā)電系統(tǒng)是由風能資源、風力發(fā)電機組、控制裝置、蓄能裝置、備用電源及申能用戶組成。風力發(fā)電機組是實現由風能到電能轉換的關鍵設備。由于風能是隨機性的，風力的大小時刻變化，必須根據風力大小及電能需要量的變化及時通過控制裝置來實現對風力發(fā)電機組的啟動、調節(jié)(轉速、電壓、頻率)、停機、故障保護(超速、振動、過負荷等)以及對電能用戶所接負荷的接通、調整及斷開等。
1G421036 燃氣一聯合循環(huán)發(fā)電的生產過程
(1)整體煤氣化燃氣-蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)：就是使煤在氣化爐中氣化成為中熱值或低熱值煤氣，然后通過凈化處理，把粗煤氣中的灰分和含硫物質(H2S等)除盡，供到燃氣一蒸汽聯合循環(huán)的發(fā)電機組中去燃燒做功，借以達到以煤代油(或天然氣)，實現煤的潔凈發(fā)電的目的。
(2)增壓流化床燃氣一蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)：增壓流化床燃氣一蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的實質就是燃煤的增壓鍋爐型燃氣一蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電設備。它是將燃氣輪機的燃燒室與產生蒸汽的鍋爐合二為一的。
1G421037 送變電生產過程
(1)由于發(fā)電廠和負荷中心往往相距很遠，要將發(fā)電廠生產的大量電能輸送到負荷中心，就需要將發(fā)電廠的電能經升壓變壓器，由輸電線路送到
負荷中心附近的降壓變電站，降壓后由配電線路送到用戶的用電設備。另一方面，為了保證安全可靠、經濟合理地供電，需將孤立運行的發(fā)電廠用輸電線路聯結起來，組成統(tǒng)一的電力系統(tǒng)。通常將發(fā)電廠、變電所、用電設備之間用線路聯結起來的整體，叫做電力系統(tǒng)。
(2)電力系統(tǒng)中除發(fā)電機和用電設備外的部分，即輸變電設備及各種不同電壓等級的線路所組成的部分，叫做電力網。
(3)送電線路(也稱輸電線路)與配電線路的劃分主要是按照它們各自的性質，并依照它們在電力系統(tǒng)中的作用和功能來區(qū)分。從電源向電力負荷中心輸送電能的線路稱為輸電線路。
目前我國采用的輸電電壓等級為35kV～500kV，通常稱35kV一220kV的線路為高壓輸電線路，330kV～500kV的線路為超高壓輸電線路。擔負分配電能任務的線路，稱為配電線路，lkV以下的線路稱為低壓配電線路，lkV～lOkV線路稱為高壓配電線路。
(4)輸電線路按結構又可分為電纜線路和架空線路。
(5)架空線路的構成元件主要有導線、避雷線、絕緣子、桿塔、基礎、拉線、橫擔、金具和接地裝置等。它們的作用是：
(6)電力變壓器(以下簡稱變壓器)是用來改變交流電壓、傳遞電能的電氣設備。
(7)除此之外，還有各種開關設備，電流互感器和電壓互感器，無功功率補償裝置，各種儀表、保護裝置以及各種高低壓配電柜等。
(8)送、變電的生產過程
例：在電力生產中，將化學能轉化為熱能，再將熱能轉化為機械能，由機械能轉變?yōu)殡娔艿倪^程稱為( )。
A. 火力發(fā)電
B．水力發(fā)電
C. 核能發(fā)電
D．地熱發(fā)電
答案：A
例：火力發(fā)電廠的主要生產系統(tǒng)包括( )。
A. 蒸汽系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、熱工系統(tǒng)
B. 汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)
C. 汽水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、熱工系統(tǒng)
D．化學水處理系統(tǒng)，熱工系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)、蒸汽動力系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)
答案：B
例：核能發(fā)電廠通常由( )等部分組成。
A. 加熱系統(tǒng)
B．核島
C. 常規(guī)島
D．電力配套設施
E．冷卻系統(tǒng)
答案：BCD