能源和電力

發(fā)電廠或電站（簡稱發(fā)電廠或電站）是將一次能源轉(zhuǎn)化為電能（二次能源）的工廠。根據(jù)所用能源的種類，發(fā)電廠可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電廠、太陽能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠等。在研究階段，有是磁流體發(fā)電、燃料電池等。大多數(shù)發(fā)電廠的生產(chǎn)過程的共同特點是原動機(jī)將各種形式的一次能源轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。太陽能發(fā)電、磁流體發(fā)電和燃料電池直接將一次能源轉(zhuǎn)化為電能。

火力發(fā)電

以煤、石油、天然氣、油頁巖等為燃料的發(fā)電廠通常稱為火力發(fā)電廠。按發(fā)電方式可分為：汽輪機(jī)發(fā)電（蒸汽發(fā)電）、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、“熱電聯(lián)產(chǎn)”火力發(fā)電廠。提供電力和熱量。

汽輪機(jī)發(fā)電又稱蒸汽發(fā)電。它利用燃料（煤、石油、天然氣等）在鍋爐中燃燒，使鍋爐中的水變成高溫高壓的蒸汽，帶動汽輪機(jī)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。有專門用于火力發(fā)電廠發(fā)電的凝汽式汽輪機(jī)機(jī)組，也有供熱的抽汽式汽輪機(jī)機(jī)組和背壓式汽輪機(jī)機(jī)組。

在凝汽式火力發(fā)電廠中，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽帶動汽輪機(jī)做功，并帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。做功的蒸汽排入冷凝器冷卻成水后送回鍋爐。在冷凝器中，大量熱量被循環(huán)水帶走，因此熱效率低，只有30%~40%。

在火力發(fā)電廠中，在汽輪機(jī)中做功的一部分蒸汽從中段被抽出并供應(yīng)給熱用戶?；蛘咴谒恢聞悠骷訜嶂?，熱水被供應(yīng)給用戶。這樣循環(huán)水帶走的熱量損失減少，熱效率高達(dá)60%-70%。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠也是一種熱電廠，它使用燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒天然氣來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種類型的發(fā)電廠是明確的電源，并迅速開始。因此，它可以用作剃須電源，??以承擔(dān)每日載荷曲線上的峰值負(fù)載。氣速組合周期可以顯著提高熱效率。

水力發(fā)電

使用河流的水位勢能發(fā)電的方法稱為水力發(fā)電。它的輸出與流量和下降成正比，并且是典型的可再生能源。根據(jù)采集水的不同方式，水電廠被分為徑流，大壩，河床水電廠和抽水儲存發(fā)電廠。

徑流水電廠是一家發(fā)電廠，在該電廠中，低堰建在高滴的快速河上，水頭是由轉(zhuǎn)移通道創(chuàng)建的，因此水通過penstock進(jìn)入渦輪機(jī)以發(fā)電。

水壩型水電廠是一家發(fā)電廠，可在河床上建造彈幕，以存放水并升高上游水位，以形成水頭供發(fā)電。大壩類型的水力發(fā)電廠可以分為兩種類型：大壩類型和河床類型。水力發(fā)電工廠的強(qiáng)大屋位于大壩后面，水壓由大壩體承擔(dān)。水庫中的水由penstocks引入車間，并驅(qū)動水力發(fā)電器發(fā)電。適用于高和中等狀況。河床水力發(fā)電廠的強(qiáng)大和大壩都集成了，該動力室也充當(dāng)保留水，適合于低水頭，例如20-30 m以下的情況。大壩型水力發(fā)電廠形成儲層，可以根據(jù)規(guī)劃用水量的存儲容量的規(guī)模來調(diào)整每日，每周，年度或多年的水庫。

抽水儲存水電廠可以存儲水并發(fā)電。當(dāng)使用低負(fù)載時，發(fā)電機(jī)仍然具有多余的功率，并且該設(shè)備在電動泵模式下工作，將下游水泵送到上游儲層以存放；當(dāng)系統(tǒng)的峰值負(fù)載到達(dá)時，該設(shè)備以渦輪生成器模式工作，以使所有用于發(fā)電的水以滿足峰值剃須需求。另外，它也可以用于相調(diào)制和頻率調(diào)制。

原子發(fā)電

原子發(fā)電廠（或核電站）使用核燃料（例如鈾235）將反應(yīng)堆中受控的核裂變能轉(zhuǎn)化為熱能的發(fā)電廠，該發(fā)電廠將水變成蒸汽，并驅(qū)動蒸汽輪機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)以發(fā)電。在反應(yīng)堆中，高壓水或重水被用作主持人和冷卻液，因此可以將其分為加壓的水反應(yīng)堆和重水反應(yīng)堆。

1993年和1994年，在我國設(shè)計和制造的第一個核電站是在我的國家設(shè)計和制造的，Qinshan核電站和Daya Bay核電站分別進(jìn)行了運(yùn)行。

新的能源發(fā)電

目前，除了使用燃料的化學(xué)能，水的勢能，核燃料的裂變和聚集能作為生產(chǎn)電力的主要方式外，世界還使用太陽能，風(fēng)能，地?zé)崮?，潮汐，潮汐，波浪，海洋溫度差，沼氣，垃圾，為電池等能源（例如電池）的電能產(chǎn)生也正在持續(xù)研究和應(yīng)用中。我國可用的資源也非常豐富。

1.太陽能發(fā)電

太陽能或太陽能熱能的使用是太陽能發(fā)電。通過光電轉(zhuǎn)換元件（例如光伏電池）將陽光直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方法也廣泛用于航空航天設(shè)備和人造地球衛(wèi)星中。

使用太陽能發(fā)電，有兩種形式的直接熱電轉(zhuǎn)換和間接熱電轉(zhuǎn)換。熱電發(fā)電，熱離子和磁性流體發(fā)電等屬于直接轉(zhuǎn)換發(fā)電。太陽能是濃縮或散射的。通過熱交換器，水變成蒸汽，以驅(qū)動蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電，這是一種間接的轉(zhuǎn)換方法，可以發(fā)電。

太陽能是一種無盡且取之不盡的廉價能源。使用太陽能發(fā)電。沒有任何燃料。生產(chǎn)成本低，沒有污染。目前，世界各地在太陽能發(fā)電設(shè)備制造和實用性方面也取得了重大進(jìn)展。在世界上，太陽能發(fā)電將具有廣泛的發(fā)展前景。

2.地?zé)岚l(fā)電

地?zé)岚l(fā)電是地球表面深處的地?zé)崮軄戆l(fā)電。使用地?zé)崮馨l(fā)電（傳熱流體是熱水和蒸汽）發(fā)電廠稱為地?zé)岚l(fā)電廠，如西藏羊八井地?zé)岚l(fā)電廠。地下水溫度在150℃左右，屬于低溫火力發(fā)電方式。

地?zé)岚l(fā)電廠的生產(chǎn)過程與火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程相似。只需用地井更換鍋爐和設(shè)備，從地井中抽出地蒸汽，過濾掉蒸汽中的固體雜質(zhì)，然后通過蒸汽管道推動汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)來發(fā)電。地球內(nèi)部包含的熱能是巨大的。據(jù)測算，全球可供開發(fā)利用的地?zé)崮芟喈?dāng)于數(shù)萬億噸煤?？梢?，開發(fā)利用地?zé)豳Y源的前景十分廣闊。

3、風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)能是由太陽在大氣中引起的地球表面的溫差和不規(guī)則性引起的。利用風(fēng)的動能發(fā)電稱為風(fēng)力發(fā)電。我國內(nèi)蒙古、甘肅、青藏高原等地區(qū)風(fēng)能資源豐富，建成了一些風(fēng)電場。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國對風(fēng)電的利用將會有進(jìn)一步的發(fā)展。

風(fēng)力發(fā)電的過程是當(dāng)風(fēng)使旋轉(zhuǎn)的葉片轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過增速裝置帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

風(fēng)能是一種非常豐富的自然資源。目前，風(fēng)力發(fā)電在穩(wěn)定性和可靠性以及降低成本方面都取得了長足的進(jìn)步。兆瓦級風(fēng)力發(fā)電裝置具有較為成熟的制造技術(shù)和運(yùn)行經(jīng)驗。這些成果為這種節(jié)能、無污染的風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

4、潮汐發(fā)電

利用海水潮起潮落的動能和勢能發(fā)電，就是潮汐發(fā)電。世界上可用的潮汐能超過千瓦，我國沿海地區(qū)儲存的潮汐能也有千瓦。世界上容量最大的潮汐發(fā)電廠之一已投入運(yùn)行。

潮汐發(fā)電廠一般建在沿?；蚝涌诘貐^(qū)。與水電站建壩一樣，潮汐電站也需要一個應(yīng)在一定的地形條件下建立潮壩，形成足夠的潮差和較大的蓄水面積。潮汐電站一般為雙向潮汐電站。它可以在漲潮和退潮時發(fā)電。漲潮時，通過閘門將潮汐引入廠內(nèi)發(fā)電。退潮前蓄水，退潮后開閘放水發(fā)電。

發(fā)電設(shè)備的基本控制

發(fā)電設(shè)備最基本的控制主要是調(diào)頻（簡稱調(diào)頻，主要實現(xiàn)電力系統(tǒng)的有功控制）和調(diào)壓（簡稱調(diào)壓，主要實現(xiàn)電網(wǎng)的無功控制）。電源系統(tǒng)）。

電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組的原動機(jī)均裝有自動調(diào)速器（簡稱調(diào)速器），可自動將卡頓率控制在一定范圍內(nèi)。調(diào)速器的頻率調(diào)節(jié)功能，一般稱為頻率調(diào)節(jié)，是基本的頻率調(diào)節(jié)措施。作為單相交流系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的頻率相同。通過平衡電力系統(tǒng)有功功率的供需來控制頻率。

為使并列發(fā)電機(jī)組之間有確定的有功功率分配關(guān)系，調(diào)速器均采用差動調(diào)節(jié)特性，單靠一次調(diào)節(jié)通常不能滿足要求，有些發(fā)電量需要手動或自動切換一種自動頻率調(diào)節(jié)裝置。發(fā)電機(jī)調(diào)速器在工廠（稱為調(diào)頻工廠）的特性將頻率調(diào)整到所需的范圍，稱為頻率的二次調(diào)整。對于大型電力系統(tǒng)，需要多個電廠參與二次調(diào)整，還必須考慮調(diào)頻機(jī)組之間功率的經(jīng)濟(jì)分配和聯(lián)絡(luò)線換電的限制。這種頻率-功率聯(lián)合控制應(yīng)通過自動調(diào)頻系統(tǒng)來實現(xiàn)。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用恒定電壓提供電能，制造的所有電氣設(shè)備只有在規(guī)定的額定電壓下才能發(fā)揮其正常功能。因此，電力系統(tǒng)不僅要保持頻率在額定值，而且要保持受電端電壓在額定值。如上所述。與頻率控制不同，電力系統(tǒng)中的電壓因地點不同而不同，因此電壓控制是通過分布在電力系統(tǒng)中的電壓和無功設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)局部區(qū)域電壓的穩(wěn)定。為了使電壓保持在一個合適的值，所使用的電壓無功設(shè)備大致可分為無功調(diào)節(jié)設(shè)備和電壓調(diào)節(jié)設(shè)備。無功調(diào)節(jié)設(shè)備主要有發(fā)電機(jī)、同步調(diào)壓器、電力電容器、并聯(lián)電抗器、靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置等。調(diào)壓設(shè)備主要有分接變壓器、感應(yīng)調(diào)壓器等。

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