发电厂概述--运筹学

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1、发电厂概述1第一节能源开发与利用一、能源资源能源资源是指为人类提供能量的天然物质。它包括煤、石油、天然气、水能等，也包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核能等新能源。能源资源是一种综合的自然资源。纵观社会发展史，人类经历了柴草能源时期、煤炭能源时期和石油天然气能源时期，目前正向新能源时期过渡，并且无数学者仍在不懈地为社会进步寻找开发更新更安全的能源。但是，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93%左右。2第一节能源开发与利用能源按其来源可以分为

2、四类：第一类是来自太阳能。除了直接的太阳辐射能之外，煤、石油、天然气等石化燃料以及生物质能、水能、风能、海洋能等资源都是间接来自太阳能。第二类是以热能形式储藏于地球内部的地热能，如地下热水、地下蒸汽、干热岩体等。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。第四类是月球、太阳等星体对地球的引力，而以月球引力为主所产生的能量，如潮汐能。3第一节能源开发与利用能源按使用情况进行分类，如表1-1所示。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态的能

3、源称为二次能源。在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛应用的能源，称为常规能源。那些虽古老但采用了新的先进的科学技术而加以广泛应用的能源称为新能源。凡在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源，称为可再生能源。经过亿万年形成的，在短期内无法恢复的能源称为非可再生能源。4第一节能源开发与利用能源一次能源常规能源可再生能源：水力非可再生能源：煤、石油、天然气、核裂变新能源可再生能源：太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能非可再生能源：核聚变材料二次能源电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、沼气、

4、蒸汽、热水表1-1能源分类5第一节能源开发与利用二、资源的有效利用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，即资源稀缺。即使人类可通过自己的劳动来改变自然界的物品，创造更多的物质财富，但是在一定的时期内，物质资料生产不可能生产出无穷无尽的物质生活资料，不可能完全满足人类的一切需要。因此，需要的无限性和物质资料的有限性，将伴随人类社会发展的始终。如何实现资源的有效配置，是我们研究的核心问题。6第二节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程是：水能

5、→机械能→电能。按利用能源的种类，水电站可分为：（1）将河川中水能转换成电能的常规水电站，也是通常所说的水电站，按集中落差的方法它又有三种基本形式，即堤坝式、引水式和混合式；（2）调节电力系统峰谷负荷的抽水蓄能式水电站；（3）利用海洋能中的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。7第二节水力发电图1－1水电站示意图1－水库；2－压力水管；3－水电站厂房；4－水轮机5－发电机；6－尾水渠道8第二节水力发电一、坝式水电站在河道上拦河筑坝建水库抬高上游水位，集中发电水头，并利用水库调节

6、流量生产电能的水电厂，称为坝式水电站。按照水电站厂房与坝的相对位置的不同，坝式水电站可分为河床式和坝后式两种基本型式。二、引水式水电站在河流中上游，河流多弯曲或河道坡降较陡的河段，修筑较短的引水明渠或隧道（无压或有压）集中水头，用引水管把水引入河段下游的水电站，这称作引水式水电站（无压或有压）。还可以利用相邻两条河流的高程差，进行跨河流引水发电。如图1－3所示。9第二节水力发电图1－2河床式水电站示意图10第二节水力发电图1－3无压引水式水电站示意图11第二节水力发电三、混合式水电站如果条件适宜，则可较经

7、济地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，称为混合式水电站。一条河流上的天然落差往往很大，一般水电站开发利用有一定的限制，就要合理地分段开发利用。在河段上有若干水电站，一个接一个，可以采用不同的类型，称为梯级水电站。12第二节水力发电四、抽水蓄能式水电站抽水蓄能电站是特殊形式的水电站。当电力系统内负荷处于低谷时，它利用网内富余的电能，采用机组为电动机运行方式，将下游（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时，机组改为发电机运行方式，将高水池的水

8、能用来发电（如图1－5所示）。因此，在电力系统中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。13第二节水力发电图1－5抽水蓄能式水电站14第二节水力发电五、水电站的主要动力设备常规水电站主要由挡水建筑物、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。这里，仅介绍发电设备中的主要动力设备——水轮机。水轮机是将水能转换成旋转机械能的水力原动机。