電能是現(xiàn)代工業(yè)的主要?jiǎng)恿?,在各行各業(yè)中都得到廣泛的應(yīng)用。電力系統(tǒng)是發(fā)電、輸電、變電以及用電設(shè)備的總稱,發(fā)電和輸電是電力系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié),本文主要介紹各種發(fā)電輸電方式的特點(diǎn)及其比較。
發(fā)電是將水力、火力、風(fēng)力、核能和沼氣等非電能轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。傳統(tǒng)的發(fā)電方式包括水力發(fā)電、火力發(fā)電等,今年來(lái)風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、海洋能發(fā)電、核能發(fā)電等新能源發(fā)電開(kāi)始逐漸發(fā)展起來(lái),成為新型清潔能源的發(fā)電方式。
水力發(fā)電的基本原理是利用水位落差 ,配合水輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力,也就是利用水的位能轉(zhuǎn)為水輪的機(jī)械能,再以機(jī)械能推動(dòng)發(fā)電機(jī),而得到電力。
火力發(fā)電指利用可燃物(中國(guó)多為煤)燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能,通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換成電能的一種發(fā)電方式。
利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。它與火力發(fā)電極其相似。只是以核反應(yīng)堆及蒸汽發(fā)生器來(lái)代替火力發(fā)電的鍋爐,以核裂變能代替礦物燃料的化學(xué)能。
風(fēng)力發(fā)電原理是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn),再通過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。
太陽(yáng)能的利用大致可以分為光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式,其中,光電利用(光伏發(fā)電)是近些年來(lái)發(fā)展最快,也是最具經(jīng)濟(jì)潛力的能源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。
用海洋所蘊(yùn)藏的能量發(fā)電。海洋的能量包括海水動(dòng)能(包括海流能、波浪能等)、表層海水與深層海水之間的溫差所含能量、潮汐的能量等(見(jiàn)潮汐電站、海洋能電站)。 海洋能通常指蘊(yùn)藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽差能等
輸電就是將電能輸送到用電地區(qū)或直接輸送到大型用電戶。目前基本采用高壓輸電,輸電網(wǎng)由35KV及以上的輸電線路與其相連接的變電所組成,它是電力系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)。輸電是連接發(fā)電廠和用戶之間的環(huán)節(jié)。
現(xiàn)代輸電工程中并存著兩種輸電方式,高壓交流輸電和高壓直流輸電,兩種方式各有自己的長(zhǎng)處和不足,在使用中一般同時(shí)使用它們,可以揚(yáng)長(zhǎng)避短取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。
直流輸電(HVDC)是將發(fā)電廠發(fā)出的交流電,經(jīng)整流器變換成直流電輸送至受電端,再用逆變器將直流電變換成交流電送到受端交流電網(wǎng)的一種輸電方式。
以交流形式輸送電能的方式。交流電可以方便地通過(guò)變壓器升壓和降壓,這給配送電能帶來(lái)了極大的方便;這是交流電與直流電相比所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
直流輸電的優(yōu)點(diǎn)
1、直流輸電不存在兩端交流系統(tǒng)之間同步運(yùn)行的穩(wěn)定性問(wèn)題,其輸送能量與距離不受同步運(yùn)行穩(wěn)定性的限制;
2、用直流輸電聯(lián)網(wǎng),便于分區(qū)調(diào)度管理,有利于在故障時(shí)交流系統(tǒng)間的快速緊急支援和限制事故擴(kuò)大;
3、直流輸電控制系統(tǒng)響應(yīng)快速、調(diào)節(jié)精確、操作方便、能實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)控制;
4、直流輸電線路沿線電壓分布平穩(wěn),沒(méi)有電容電流,不需并聯(lián)電抗補(bǔ)償;
5、兩端直流輸電便于分級(jí)分期建設(shè)及增容擴(kuò)建,有利于及早發(fā)揮效益。
直流輸電的缺點(diǎn)
1、變電設(shè)備比交流輸電要昂貴得多,而且換流器在工作時(shí)需要消耗較多的無(wú)功功率;
2、可控硅元件的過(guò)載能量較低;
3、直流輸電在以大地或海水作回流電路時(shí),對(duì)沿途地面地下或海水中的金屬設(shè)施造成腐蝕,同時(shí)還會(huì)對(duì)通信和航海帶來(lái)干擾;
4、直流電流不像交流電流那樣有電流波形的過(guò)零點(diǎn),因此滅弧比較困難。