《电力工程基础》习题与解答

第一章 发电厂概述习题与解答

一、简答题

1、简述水力发电、火力发电和风力发电的能量转换过程。

答：水力发电是将水流的动能转换为机械能，再将机械能转换为电能的过程。火力发电是将燃料的化学能转换为热能，再将热能转换为机械能，然后再将机械能转换为电能的过程。风力发电是将空气的动能转换为机械能，再将机械能转换为电能的过程。

2、火电厂按照原动机不同可分哪几类？火电厂的三大主机是什么？

答：火电厂按照原动机不同可分为汽轮机电厂、燃气轮机电厂、蒸汽—燃气轮机联合循环电厂。锅炉、汽轮机、发电机是常规火力发电厂的三大主机。

3、简述蒸汽动力发电厂的生产过程。

答：燃料送入锅炉燃烧放出大量的热能，锅炉中的水吸收热量成为高压、高温的蒸汽，经管道有控制地送入汽轮机，蒸汽在汽轮机内降压降温，其热能转换成汽轮机转轴旋转机械功，高速旋转的汽轮机转轴拖动发电机发出电能，电能由升压变压器升压后送入电力系统，而做功后的乏汽（汽轮机的排汽）进入凝汽器被冷却水冷却，凝结成水由给水泵重新打回锅炉，如此周而复始，不断生产出电能。

4、常规燃煤火电厂对环境的污染主要体现在哪些方面？

答：主要是烟气污染物排放、灰渣排放、废水排放，其中烟气排放中的粉尘、硫氧化物和氮氧化物经过烟囱排入大气，会给环境造成污染。

5、目前比较成熟的太阳能发电有哪些形式？ 答：太阳能热发电和太阳能光发电。 6、简述闪蒸地热发电的基本原理。

答：来自地热井的热水首先进入减压扩容器，扩容器内维持着比热水压力低的压力，因而部分热水得以闪蒸并将产生的蒸汽送往汽轮机膨胀做功。如地热井口流体是湿蒸汽，则先进入汽水分离器，分离出的蒸汽送往汽轮机做功，分离剩余的水再进入扩容器（如剩余热水直接排放就是汽水分离法，热能利用不充分），扩容后得到的闪蒸蒸汽也送往汽轮机做功。

7、简述双循环地热发电的基本原理。

答：地下热水用深井泵加压打到地面进入蒸发器，加热某种低沸点工质，使之变为低沸点工质过热蒸汽，然后送入汽轮发电机组发电，汽轮机排出的乏汽经凝汽器冷凝成液体，用工质泵再打回蒸发器重新加热，重复循环使用。为充分利用地热水的余热，从蒸发器排出的地热水去预热器加热来自凝汽器的低沸点工质液体，使其温度接近饱和温度，再进入蒸发器。

8、可用于发电的海洋能有哪几种类型？

答：可用于发电的海洋能主要为：潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水浓度差能。

二、问答题

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1、水电站常见的类型有哪几种？抽水蓄能式水电站具有什么特点？

答：水电站常见的类型有：河床式水电站、坝后式水电站和引水式水电站。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，它利用电网内富余的电能，机组采用电动机运行方式，将下游（低水池）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，将高水池的水能用来发电。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。

2、水力发电有哪些主要特点？ 答：水力发电主要有以下特点：

（1）水能是可再生能源，一般也不会造成水体污染； （2）水力发电不排放有害气体、烟尘和灰渣，没有核废料； （3）水力发电的效率高，常规水电厂的发电效率在80%以上； （4）水力发电可同时完成一次能源开发和二次能源转换；

（5）水力发电的生产运行成本低，无需燃料、运行人员较少、管理和运行简便、运行可靠性较高；

（6）水力发电机组起停灵活，输出功率增减快、可变幅度大，是理想的调峰、调频和事故备用电源；

（7）水力发电资源一般远离用电负荷中心，开发投资大，工期长；

（8）无水库调节或水库调节能力较差的水电站，其发电受丰枯季节变化的影响较大，与用户用电需要不相适应；一般采用水、火、核电站联合供电方式；

（9）水电站的水库可以综合利用，可获得较高的综合经济效益和社会效益。 （10）建有较大水库的水电站，有的水库淹没损失较大，移民较多，并影响野生动植物的生存环境。

3、什么是锅炉？其作用是什么？

答：锅炉本体实际上就是一个庞大的热交换器，由“锅”和“炉”两部分组成的。锅是指锅炉的汽水系统，完成水变为过热蒸汽的吸热过程。炉是指锅炉的燃烧系统，完成煤的燃烧放热过程。其作用是：燃料在炉膛内燃烧将其化学能转变为烟气热能；烟气热能加热给水，水经过预热、汽化、过热三个阶段成为具有一定压力、温度的过热蒸汽。

4、风力发电机主要由哪些部件组成？各有什么作用？

答：风力发电机由风轮、升速齿轮箱、发电机、偏航装置（对风装置）、控制系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，低速转动的风轮通过传动系统由升速齿轮箱增速，以便与发电机运转所需要的转速相匹配并将动力传递给发电机。由于风向经常变化，为了有效地利用风能，必须要有对风装

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置，它根据风向传感器测得的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮转动，使机舱始终对准来风的方向。由于风能是随机性的，风力的大小时刻变化，必须根据风力大小及电能需要量的变化及时通过控制系统来实现对风力发电机的起动、调节（转速、电压、频率）、停机、故障保护（超速、振动、过负荷等）以及对电能用户所接负荷的接通调整及断开等。

5、太阳能光发电的基本原理是什么？太阳能电池发电系统一般由哪些设备组成？ 答：光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳能电池（光伏）将太阳能直接转化成电能。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能产生电子—空穴对，从而产生光生电压。太阳能电池（光伏电池）发电系统一般由太阳能电池方阵、防反充二极管、储能蓄电池、充电控制器、逆变器等设备组成。

6、利用生物质能发电的关键技术在哪方面？生物质能发电主要特点是什么？ 答：利用生物质能发电关键在于生物质原料的处理和转化技术。采用生物质能发电特点是：

（1）生物质能发电的重要配套技术是生物质能的转化技术，且转化设备必须安全可靠、维护方便；

（2）利用当地生物资源发电的原料必须具有足够数量的储存，以保证连续供应； （3）发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行的方式；

（4）利用当地生物质能资源就地发电、就地利用，不需外运燃料和远距离输电； （5）城市粪便、垃圾和工业有机废水对环境污染严重，用于发电，化害为利，变废为宝；

（6）生物质能发电所用能源为可再生能源，资源不会枯竭、污染小、清洁卫生，有利于环境保护。

三、读图题

1、如图1-1所示为某一水电站的示意图，请回答图中标注所代表的设备或设施名称。

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图1-1 某一水电站的示意

答：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。 2、如图1-2所示为某一蒸汽动力发电厂的生产过程原理示意图，请回答图中标注所代表的设备名称。

图1-2 某一蒸汽动力发电厂的生产过程原理示意

答：1－锅炉；2－汽轮机；3－发电机；4－凝汽器；5－凝结水泵； 6－回热加热器；7－给水泵。

3、如图1-3所示为某一独立运行的风力发电系统的功能模块示意图，请回答图中标注所代表的功能模块名称。

2 直流负载 风力 发电机组 控制器 3 交流负载 1 176523～4图1-3 独立运行的风力发电系统的功能模块

答：1－耗能负载；2－蓄电池组；3－逆变器。

4、如图1-4所示为某一塔式太阳能发电系统原理示意图，请回答图中标注所代表的设备名称。

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