能源技术概论讲义(11)

第五章 电能及发电技术

教学目的和要求：了解电能的基本情况，掌握活力发电、水力发电及先进发电技术的基本原理。

教学手段：多媒体教学与黑板教学相结合

教学方法：案例教学与课堂讲述相结合、理论与实际相结合、启发式教学与课堂讨论相结合。

课时时数：6学时 课时分配：

教学学时 第1-3学时 教学章节 第一节、第二节 教学重点与难点 电能概述、火力发电 第4-6学时 第三节、第四节 水力发电、先进发电技术 备注 作业与思考：

简述我国发电技术的概况及发展趋势。

主要教学内容

第一节 电能概述

一、电能的重要性

电能是与电荷流动与聚集有关的一种能量。它是由其他依次能源转换而来的二次能源。由于电能输送、控制、转换和使用都非常方便，又不污染环境，是一种非常优质的二次能源。

电力工业起源于19世纪后期。世界上第一台火力发电机组是1875年建于巴黎北火车站的直流发电机，用于照明供电。

1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，这是世界上最早出售电力的电厂。 1882年，美国纽约珍珠街电厂建成发电，装有6台直流发电机，总容量是

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900马力（670kW），以110V直流为点灯照明供电。

经过100多年的发展，到1980年，全世界发电装机总量达到20.24 亿kW，年发电量达到82473亿 kW·h；1997年全世界发电装机容量达到32亿kW，年发电量达到138487亿 kW·h.据预测，在2000-2030年，全世界将建成500亿 kW的发电装机容量，而总装机容量将增长到2030年的71.57亿 kW。

20世纪划时代的进步标志就是电能在社会生产和人民生活中的普遍应用。国民经济电气化的重要意义在于：

（1） 电气化石实现工业自动化和农业现代化的基础。

（2） 用电能替代其他能源可大大降低单位产值的能耗，节约能源。 （3） 电气化为迅速提高现代社会的生活水平及文明程度奠定了物质基础。 （4） 发展电能是新能源的广泛应用和建立可持续发展能源系统的必然结

果。

正式由于电能的重要性，作为提供电力的电力工业必须优先发展，其发展速度要高于国民经济的其他部门。

二、电能的生产

电能可以通过多种途径产生，其中最主要的途径是通过发电机将机械能直接转换成电能。

另外，可在燃料电池中将化学能直接转换成电能；在太阳能电池中由辐射能直接转换成电能；核能转换为电能则是在所谓的核电池中实现的。磁流体发电、热点偶温差发电则可将热能直接转变成电能。不过后集中获得电能的方式目前仍处在研究、开发阶段。

三、电能的输送和分配

发电厂产生的巨大的电能必须输送到用户。由发电厂、电力网和电力用户所组成的大系统则称之为电力系统。

电力网按其供电范围、电压高低可分为地方电力网和区域电力网。地方电力

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网的电压等级一般不超过110kV，供电距离躲在100km以内。区域电力网则将范围较广地区的发电厂联系起来，而且书店线路长（有的超过1000km），电压高，输送功率大，用户类型多。

由焦耳定律可知，输电线路的损耗是和通过电路的电流的平方成正比。因此为了减少长距离输电线路的电能损耗，就必须减少输电线路的电流，即应提高输送电压。但输送电压越高，则输电线路投资越大，因此输配电线路的电压等级是一个需根据多方面因素决定的综合问题。

为了供电力用户使用，在用电终端还需将输电的高电压再降低下来，因此接受、输送和分配电能就成为变电所的任务。故变电所是电力网的重要组成部门，是电力系统中的中间环节。变电所根据其重要性和功能又可分为枢纽变电所、中间变电所和终端变电所。

四、电能的储存

（一）蓄电池

（二）电力场和感应电场

五、世界电力工业的基本情况

? 作业：请同学们查阅相关资料获得如下数据

（ ）年揭示发电量的分类构成 （ ）年世界各行业消费电量的情况 （ ）年世界电力平衡表

（ ）年主要发达国家和中国电力平衡表 （ ）年世界各国发电量的构成 （ ）年主要发达国家和中国的电力构 （ ）年主要发达国家的电力概况

六、中国电力工业

? 作业：请同学们查阅相关资料获得如下数据

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我国历年装机容量和发电量的构成 我国电力工业历年的主要经济技术指标 我国历年电力工业的各项人均指标 我国历年的电力消费弹性系数 我国用电量的构成（ 年）

第二节 火力发电

一、概述

电能是由各种一次能源按不同的转换方式获得的。具有一定的转坏规模，能持续不断地对外提供电能的工厂就成为发电厂。根据一次能源种类和转换方式的不同，又可分为不同类型的发电厂。例如：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力发电厂、地热发电厂和太阳能发电厂等。

火力发电厂就是利用各种染料燃烧的热能来提供电能的工厂。一般从燃料到电能需经过如下的能量转换过程：燃料化学能?热能?机械能?电能。

二、火力发电厂的热力系统

（一）凝汽式电厂的热力系统 （二）热电厂的热力系统 （三）火力发电厂的供水系统

三、火力发电厂的热经济指标

（一）凝汽式发电厂的热经济指标 1、热耗率 2、标准燃料耗率

（二）热电厂的热经济指标 ? 燃料利用系数

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四、我国火力发电的发展方向

1、发展高参数的大机组 2、采用先进的煤炭洁净燃烧技术 3、进一步提高燃煤电厂的效率 4、关停和改造小火电 5、积极发展热电联产

6、发展燃气——蒸汽联合循环机组 7、加紧建设坑口电厂

第三节 水力发电

一、中国水能资源的特点

水能资源最显著特点是可再生、无污染。开发水能对江河的综合治理和综合利用具有积极作用，对促进国民经济发展，改善能源消费结构，缓解由于消耗煤炭、石油资源所带来的环境污染有重要意义。因此，世界各国都把开发水能放在能源发展战略的优先地位。

我国水能资源有以下特点：

1、资源总量丰富，但人均资源量并不富裕。 2、水电资源分布不均匀，与经济发展的现状不匹配。 3、江河来水量年内和年际变化大。

二、水电站概述

与火力发电不同之处是，水能直接转换成电能，不需要经过热能转换的中间环节。因此，对水电建设而言，其一次能源建设和二次能源建设是同时完成的。

将水能直接转换成电能的过程是在水电站中完成的。水电站主要由水库、引水道和电厂组成。

由于集中河道落差是水电站发电的必备条件，因此按集中河道落差方式的不

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