电力系统分析课件第一章电力系统的基本概念.ppt
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1、电力系统分析2/19/20231电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念学习注意事项学习注意事项v重点掌握的内容v一般掌握的内容v理解的内容v了解的内容v作业很重要2/19/20232电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1-1 引言(了解)(了解)v能源是人民生活和经济发展的重要基础,是战争争夺的主要资源。v18世纪 蒸汽机(热能机械能)第一次工业革命伊朗手中握有石油牌(漫画)伊朗手中握有石油牌(漫画)OIL2/19/20233电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念v19世纪电能开
2、始利用迈入电气化时代。u电能由于转化容易、输送方便、清洁、高效的优点,成为人类生产和生活不可缺少的部分。电电 厂厂2/19/20234电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念v我们身边的请思考:请思考:电能怎样产生的?电能怎样输送的?电能怎样产生的?电能怎样输送的?电力机车电力机车2/19/20235电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念发电厂高压输电变电所城市的光明。2/19/20236电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统中的图例电力系统中的图例(掌握)(掌握)2/19/
3、20237电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念注意:图中线路单线:三相注意:图中线路单线:三相简化单相!简化单相!书书p2 p2 图图1-11-12/19/20238电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念一、电力系统组成一、电力系统组成(重点掌握)(重点掌握)v电力系统:生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体。u发电机、变压器、输配电、用电设备v动力系统:电力系统和发电厂动力部分的总和。u汽轮机、锅炉、水轮机、大坝、核电厂的反应堆等v电力网:输送和分配电能,包括变压器和各种电压等级的输电线路。
4、v发电厂:生产电能v电力变压器:升高、降低电压;不同电压等级电网相联系。v用户:消费电能2/19/20239电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念图图1-2 1-2 动力系统、电力系统和电力网的示意图动力系统、电力系统和电力网的示意图(三者关系重要)10.5kV T2T3 T1220kV10kV35kV6kV锅锅炉炉汽轮机汽轮机380/220V电力网电力网电力系统电力系统动力系统动力系统发电厂发电厂2/19/202310电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念图图1-2 直流输电系统示意图直流输电系统示意图T1 T2直流
5、输电线换流站换流站交流系统交流系统2/19/202311电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念二、电力系统的能源构成二、电力系统的能源构成(了解)(了解)v一次能源u自然界以自然形态存在的、可以利用的能源,主要有风能、水力能、太阳能、地热能、化学能和核能等,其中有些可以直接利用,但通常需要经过适当加工转换后才能利用。v二次能源u由一次能源加工转换后的能源(热能,机械能和电能)2/19/202312电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念v根据一次能源的不同,对应不同类型发电厂u火力发电厂火力发电厂n燃料燃料热能热能机械能
6、机械能电能(锅炉、汽电能(锅炉、汽轮机、发电机)轮机、发电机)u水力发电厂水力发电厂n水能水能机械能机械能电能(水轮机、大坝)电能(水轮机、大坝)u核电厂核电厂n原子能原子能热能热能机械能机械能电能(核反应电能(核反应堆、汽轮机、发电机)堆、汽轮机、发电机)u其他发电形式其他发电形式建设中的秦山核电站外景建设中的秦山核电站外景 2/19/202313电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念三、电力工业的发展概况(了解)2/19/202314电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 几个名词几个名词1.总装机容量。指该系统中
7、实际安装的发电机组额定有功功率的总和,以千瓦(kW)103、兆瓦(MW)(一百万瓦)106、吉瓦(GW)(十亿瓦)109计。2.年发电量。电力系统的年发电量指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和,以兆瓦时(MW.h)、吉瓦时(GW.h)、太瓦时(TW.h)(一百亿千瓦)1010计。3.最大负荷。最大负荷一般指规定时间,如一天、一月或一年内,电力系统的有功功率负荷的最大值,以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)计。2/19/202315电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 电力工业发展历程v1831年法拉弟发现电磁感应定理,奠定了发电机的理论基础
8、。v1875年巴黎火车站的直流发电机(火力、直流、照明)。v1879美国旧金山实验电厂开始发电,出售电力。v1882年爱迪生纽约珍珠街建成了世界上第一座正规发电厂(6台直流发电机,共661.5kW,110V电缆、照明、送电距离为1.6km、曼哈顿地区59个用户)Power System2/19/202316电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念直流电直流电交流电交流电v1882年,爱迪生 v1882年,威斯康星州的阿普尔顿安装了首台水轮发电机v由此爱迪生专利授权下,成立很多电力公司,生产照明电。v问题:低压输电,I2R损耗巨大,爱迪生的直流电输送距离近!2
9、/19/202317电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念v1884年发明变压器v1886年美国的乔治威斯汀豪斯建成了第一个单相交流输电系统。v1891年德国建成第一条三相交流送电线路(179英里、12000V)。v目前,世界上输电线路电压最高达到1150kV、输送距离最长达到1900km,一个电力系统的总装机容量达到22340万kW,最大的火电机组容量达到130万kW。乔治乔治威斯汀豪斯威斯汀豪斯尼古拉尼古拉特斯拉特斯拉 托马斯托马斯爱迪生爱迪生 2/19/202318电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 电网发展
10、形势电网发展形势v单机容量越来越大,电网电压越来越高,电网规模大u单机容量最大:n金沙江向家坝水电站,单机容量80万千瓦世界最大水轮发电机组。n台山核电站,单机容量为175万千瓦。u交流电压等级最高:1500千伏u直流电压等级最高:800千伏(云南至广东特高压)u美加电网、前苏联统一电网(前苏联东欧)u2005年,华中电网、华北电网、西北电网成功联网(除新疆电网、西藏电网、海南电网和台湾电网),一个交、直流联合电网成为世界最大电网u发电形势多种多样:火力、水力、核电、太阳能、地热、潮汐、风力v全世界发电装机容量:u预计2030年63.49亿千瓦2/19/202319电力系统分析电力系统分析 第
11、一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 我国电力工业我国电力工业v1882年英国人上海电气公司建立第一个12kW发电厂。v1949年前,仅有220kV、154kV东北电网。v1949年全国解放时全国发电的总装机容量为185万kW。年发电量为43亿kWh、分别名列世界第25、21位。v17个省级电网(220kV为主)u1972年我国第一条330KV输电线路(天水关中)u1982年河南平顶山湖北双河武昌(500kV)超高压时代u1988年浙江镇海舟山第一条直流输电(100kV)u1989年葛洲坝上海南桥直流输电(500kV)u7个跨省区电网u1997年三峡工程26台700MW机组;总装机
12、容量18200MW;世界最大水电站。和国际比较我国电力工业发展表2/19/202320电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念v1990年,全国发电装机容量已达到13789万kW,年发电量达到6213亿kWh,均名列世界第4位。v2003年全国发电装机容量为38450万kW(世界第二位),年发电量为19080.1亿kWh。v国内已经建成晋东南南阳荆门特高压交流1000kV;云南至广东800kv高压直流直流输电示范工程 v预计到2020年发电量为4.7万亿kWh;装机容量10.5亿kW 2/19/202321电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基
13、本概念电力系统的基本概念u晋东南南阳荆门1000kV输电线路工程,线路全长645公里,共有杆塔1285基,分别由山西、河南、湖北三省电力公司负责运行维护。u2009年2月20日上午,国家电网公司对长南I线、南荆I线1000kV特高压交流输电线路直升机首次带电航巡全面展开。该片区铁塔高度高、相间距大、线多、里程长,特高压线路部分线路地处山区。2/19/202322电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念u2009年12月28日,我国第一条800kV特高压直流输电工程-云南至广东特高压直流输电工程投产仪式。u云广特高压直流输电工程是世界上第一个800kV特高压直
14、流输电工程,也是我国特高压直流输电自主示范工程。工程西起云南楚雄洲禄丰县,东至广州增城市,途径云南、广西、广东三省(区),直流线路全长1373公里,额定直流电压800kV,额定输送容量500万kW。2/19/202323电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念三峡三峡2008年完成发电量808.12亿千瓦时,较上年增加31.28 2/19/202324电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念我国电力工业发展的数字2006-2008年各月累计总发电量及增长趋势 2006-2008年各月水、火电发电量比重2/19/202325
15、电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念截止到2008年底v我国发电设备装机容量达到79253万千瓦,同比增长10.34%。v水电17152万千瓦,约占总容量21.64%,同比增长15.68%;v火电60132万千瓦,约占总容量75.87%,同比增长8.15%;v水、火电占总容量的比例同比分别上升1.00个百分点和下降1.55个百分点;v风电并网总容量894万千瓦,同比增长111.48%。v全国电网220千伏及以上输电线路回路长度36.48万千米,同比增长11.10%,220千伏及以上变电设备容量138714万千伏安,同比增长17.80%。2/19/2023
16、26电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念我国电网分布规划西电东送,南北互供DCAC2/19/202327电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念西电东送西电东送2/19/202328电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念2020年电力工业发展方针年电力工业发展方针 20002000年年20102010年年20202020年年装机容量(万千瓦)装机容量(万千瓦)31932319327540075400105000105000水电水电79357935172441724426663266
17、63煤电煤电237122371253450534507709077090核电核电21021098498441844184其他其他未来电力发展0.6%0.6%3.9%3.9%2/19/202329电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念和国际比较和国际比较如如风电风电v2008年,全球风电总装机容量达120791MW,增幅(28.8%)高于过去十年的平均值,而2007年总装机容量仅为93823MW。v排名前五位的国家是:美国、德国、西班牙、印度、中国v欧洲风能协会1月20日发表报告说,金融危机正在成为欧洲风能大发展的重要动力,按照现有趋势,到2014年欧洲许多
18、国家可使用风力发电将占本国总发电能力的10以上。v中国新装机容量的增长速度呈倍翻番,2008年总装机容量达12200MW,预计2010年,中国总装机容量将跃居世界第二位。2/19/202330电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念描述电网的指标描述电网的指标1.总装机容量2.年发电量3.最大负荷4.电压5.频率6.最高电压等级2/19/202331电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念四、现代电力系统的三流四、现代电力系统的三流大电力系统大电力系统(了解)(了解)v电力流系统:电能的转化和变换,传输、分配和使用。v信息
19、流系统:由传感器、通讯网络和计算机组成的,为了使得电力系统可靠稳定安全经济运行,进行调度自动化的能量管理系统电力信息系统监视控制保护v货币流系统:电能的市场行为的交易活动电力信息系统电力信息系统货币流系统货币流系统2/19/202332电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1-3 对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求(掌握)(掌握)v电力系统运行的特点:电能不能大量存储。与国民经济各部门紧密相关。暂态过程非常短暂。v电力系统运行的基本要求:(1)保证安全可靠供电;(2)要有合乎要求的电能质量;(3)要有良好的经济性;(4)保护生态环境。五、电力
20、发展趋势2/19/202333电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 电能电能 能不能大量存储?能不能大量存储?(了解)(了解)v最直接想到蓄电池v超导储能装置(SuperconductingMagneticEnergyStorage,简称SMES)v在美国,低温SMES系统早已在电力系统投入商业运行。美加大停电后,SMES的研究更加受到重视。v低温SMES在我国电力系统尚未投入实际应用的主要障碍是液氦的来源和价格问题。2/19/202334电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念高温高温SMESv高温超导线可以在液氮温
21、度下运行。如何挖掘这一潜力,不用或部分使用制冷机,对于研制性价比适合我国电力系统的分布式SMES系统具有重要意义。研制并不断完善仅使用液氮的高温SMES系统可能更加适合我国国情。v使用高温超导线材的超导磁场能量储存装置可以长期保存储存的能量,能量密度大,体积小,不受场地限制,可节省送变电设备,减少送变电损耗,提高电能质量。电能电能 能不能大量存储?能不能大量存储?(了解)(了解)2/19/202335电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念SMES原理原理v利用超导线圈通过整流逆变器将电网过剩的能量以电磁能形式储存起来,在需要时再通过整流逆变器将能量馈送给电
22、网或作其他用途。v超导线圈在超导状态下热损耗运行,其电流密度比一超导线圈在超导状态下热损耗运行,其电流密度比一般常规线圈高般常规线圈高 1-2 1-2 个数量级。因此不仅能长时间无损个数量级。因此不仅能长时间无损耗地储存能量,而且能达到很高的储能密度。它的储耗地储存能量,而且能达到很高的储能密度。它的储能效率高,响应速度快也是其它类型储能装置无法比能效率高,响应速度快也是其它类型储能装置无法比拟的。拟的。v它能够快速、高效地与系统交换有功功率和无功功率,它能够快速、高效地与系统交换有功功率和无功功率,灵活有效地提高电力系统的稳定性。灵活有效地提高电力系统的稳定性。2/19/202336电力系统
23、分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念v目前我国负荷三个等级:u第一级负荷 中断供电的后果是极其严重。u第二级负荷 中断供电将造成大量减产,使城市中大量居民的正常生活受到影响。u第三级负荷 停电影响不大,不会造成重大的损失。用电可靠性用电可靠性 (掌握)(掌握)2/19/202337电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念美加美加8.14大停电大停电2/19/202338电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 美加美加8.14大停电的原因大停电的原因v事故发生前的阶段。由于空调负荷及其他负荷
24、的增长,在8月14日以前的几天以及 8月14日中午,俄亥俄州北部许多节点的电压呈下降趋势。这表明8月14日的中午该地区已有无功不足的迹象,而且在中午12时以前系统中已有不寻常的电压波动,尽管此时系统仍然处于正常的运行状态。v短路引起的线路开断阶段。俄亥俄州的一条345kV输电线路在15:05触树短路接地后跳闸。v电压不稳定电压不稳定电压崩溃电压崩溃2/19/202339电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念损失损失v损失负荷6180万千瓦,停电29小时,影响5千万人口,直接损失10.5亿美元,间接损失约300亿美元。v停电造成的损失,更新电网的费用,估计花
25、费5001000亿美元。2/19/202340电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念我国我国2008年初的南方雪灾年初的南方雪灾2/19/202341电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念人们出行困难、农作物受损人们出行困难、农作物受损京珠高速公路湖南段车辆滞留现象严重 2/19/202342电力系统分析电力系统分析 第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 给我们的提示给我们的提示v天灾v电力部门的问题u按30年一遇,导线覆冰厚度不超过30mmu融冰技术?冰冻三尺也非一日之寒u融冰母线:在覆冰期间,将电力系
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- 电力系统 分析 课件 第一章 基本概念
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