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二十一世纪我国电力工业面临的机遇与挑战电力与自动化工程学院2009年1月10日主要内容世界电力工业发展概况我国电力工业发展概况21世纪我国电力工业面临机遇与挑战上海电力可持续发展的相关问题一、世界电力工业的发展120多年电力系统发展经过了直流—交流—交直流输电的过程。第一、直流输电：1881年纽约的爱迪生电力照明公司开创了集中电站发电之先河4台250马力锅炉，6台蒸汽机1台直流发电机组110V直流，二线制地下电力网，1平方英里59个用户一、世界电力工业的发展该直流系统的局限性：电压低，输电距离短交直流的论战及交流输电的发展变压器的应用交流输电应运而生19－20世纪之交，交流系统胜利带来了20世纪交流高电压和电力系统的大发展一、世界电力工业的发展第二、交流输电：1889年，美国的首例单相交流输电出现于相距21公里的俄勒冈市与波特兰之间。1891年，第一条三相交流输电线路在德国投入运行，12KV输送距离179公里。一、世界电力工业的发展交流输电的发展时间（年）电压等级（KV）192216519232201935287195333019655001967765目前1000一、世界电力工业的发展第三、高压直流输电再次出现与发展1954年，当瑞典国家电力局的一条约100公里长，110KV直流海底电缆送电时，对交流的优先考虑第一次受到挑战，该电缆是世界上第一条高压直流线路，它联结荷兰的波罗的海岛与瑞典大陆，并在电缆的送电端和受电端采用了汞弧阀技术。采用交流电缆输电的局限性(电缆电容大,无法远距离输送交流电)。一、世界电力工业的发展第四、现代电力系统是交直流混合的系统直流系统优点：只需两根导线(交流为三相)不存在同步和稳定性问题不同频率的电网并列运行(日本南北两岛)，远距离的输电方面有突出优点。随着电力电子技术的发展，大功率晶闸管的出现和成功应用，直流输电被应用于跨海峡输电和长距离输电。一、世界电力工业的发展当代电力系统是直流输电线路嵌入交流电力系统网络，增加了快速、灵活的可控环节。上海及华东地区目前直流输电线路(500KV)葛洲坝南桥三峡华新三峡政平120万KW300万KW300万KW现代电力系统是采用交直流混合输电的系统南方电网三直五交二、我国电力工业的发展1949年，中华人民共和国成立，从此翻开了中国电力工业崭新而光辉的一页。中国电力工业从1882年至1949年经过67年，装机容量达到185万KW，年发电量43亿度，分别居世界21、25位。（外高桥电厂４＊３０＋２＊９０）2007年，上海用电量大约为1300亿度，为1949年全国发电量的30多倍！人均水平低二、我国电力工业的发展1978年，改革开放以来，我国电力工业持续快速发展，全国（大陆)发电装机容量和发电量分别以年增长率8.3%和7.3%的速度发展。1995年底全国装机容量超过2亿KW，发电量达1万亿度，居世界第二，仅次于美国。2007年底全国装机容量7.1亿千瓦发电量3.25万亿度其中火电5.5亿千瓦占77.73%水电1.45亿千瓦占20.36%其它能源约占2%目前华东电网约1.6亿千瓦三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战第一、从装机容量和发电量的发展看21世纪中国电力工业所面临的发展机遇与严峻挑战。充足可靠的电力供应是现代物质社会的基础。人均国民生产总值与人均发电装机容量有着直接关系。人均指标通常作为衡量现代化的粗略判据。所有发达国家国民产值达到5000至6000美元，人均装机超过1KW。2050年我国人口达到15亿，每人装机容量为1KW来考虑，我国至少需15亿KW装机容量。在十五届三中全会上江泽民指出在下一世纪中叶，我国要达到世界中等发达国家水平的目标三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战目前,我国的装机容量约为7亿多KW,至少还缺8亿KW----电力行业有工程前景和技术前景。我国水能资源中国水能蕴藏量10MW以上的河流3000多条，水能资源丰富程度世界第一。全国水力资源普查结果表明，我国水能理论蕴藏量为676GW，其中实际可开发的水能资源为3.78亿KW，平均年发电量为1.92万亿度，总计约占世界总量的1/6。居世界第一位.已规划开发12个水电基地。三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战•金沙江（石鼓--宜宾）总装机50.33GW(5033万千瓦)•雅砻江（两河口--江口）总装机19.4GW(锦屏)•大流河（双江口--铜街子）总装机17.72GW•乌江（六冲河、三盆河、东风、彭水）总装机7.475GW•长江中上游（宜宾—宜昌、清江）总装机28.897GW•南盘江红水河（鲁布革、天生桥—大藤峡）总装机12.392GW•澜沧江（云南省境内）总装机22.25GW•黄河上游（龙羊峡—青铜峡）总装机15.757GW•黄河中游北干流（河口镇—禹门口）总装机6.408GW•湘西（沅、资、澧水及主要支流）7.735GW•闽浙赣（福建、浙江、江西三省）14.871GW•东北（辽宁、吉林、黑龙江省内）11.983GW中国十二个水电基地三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战2020年水电建设目标•到2020年，我国需要新增水电装机容量在1亿KW以上，部分在黄河中上游，大部分在川渝和西南地区。•要尽快开发东中部水电基地，争取在2020年前开发完毕。•以西部开发、“西电东送”为契机，采取有效的激励措施加快已经规划的12个水电基地的建设，将有可能超过“十五”计划和2015年远景规划的水电建设目标，使2020年全国大中型水电装机容量达到200GW左右。•世界上下一个最大的水电工程将在雅鲁藏布江三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战第二、我国电力工业的发展正面临着来自国际环境保护的挑战煤电的发展带来了严重的环保问题。污染治理是一个比增加装机和发电更为棘手的问题，现时最为迫切的是控制二氧化硫的排放我国二氧化硫的平均浓度为0.03ppm(个别地区甚至已多达15ppm)比日本多３倍。酸雨引起森林和农作物破坏，水变质，土壤退化已成为十分严重的问题。三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战我们不能走粗旷型发展经济的道路，只能靠电力新技术大幅度得提高发电效率，降低能源消耗，加大其他新能源和替代能源的比例，来实现这一战略目标。国际上通常以能源强度作为衡量能源效率的一个标准。能源强度可定义为1000美元的国内生产总值所消耗的能源。三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战近年来我国能源强度虽逐年下降但与国际先进水平相比仍然非常高。按1993年的统计，我国能源强度是1927KG标准煤，而日本只有145KG标准煤，比日本高出一个多数量级，同时是世界平均能源强度的4.5倍。这一方面说明我国总体技术水平还非常落后，同时也可看得出我国节能的潜力非常大。减少燃煤污染的关键是把煤变成电特大型锅炉（1000T/h)US90%UK80%PRC33%（19934.4/13.3)三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战第三、我国电力工业在全国联网和大容量输电方面所面临的挑战随着三峡枢纽及输变电工程的建设,我国电网已进入跨大区,跨独立省(区)联网,充分发挥联网的送电效益和联网效益的新阶段。从地理上将逐步形成北、中、南三个跨区互联电网。三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战其格局为:）北部电网:由华北、东北、西北和山东组成2）中部电网:包括华中、华东、川渝3）南部电网:由广东、广西、贵州、云南、香港、澳门、海南电网组成1在北、中、南三大电网形成过程中，为取得更大的联网效益。三大电网必然出现互联预计在2020年左右基本形成全国统一联合电网。(exep.XJXZTW)三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战几大电网的互联必将对电力系统带来一系列的技术问题。从国外经验看，波兰、捷克、匈牙利同期接入西欧UCPTE电网后，即观察到低阻尼的频率与功率振荡。当“从东向西”或“从西向东”送功率超过100万KW时，就有振荡产生。而美国1996年7至8月两侧连锁式大电网稳定破坏和大停电事故表明，这类事故是当前和未来电网互联的最大威胁。我国三峡输电系统都是大容量级的，这些远距离输电系统的建设无疑都将对我国现有的电力系统技术进行挑战。三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战随着电网规模的扩大和网架结构日益复杂，国内外发生电网大面积停电事故频繁。(美加,莫斯科,我国)2005年9月受“达维”台风影响。海南省电力设施遭到严重破坏，主网崩溃造成全省大面积停电。2006年7月华中（河南）电网发生大面积停电事故。华中电网损失负荷379.4万KW，河南省电网减供负荷276.5万KW。2007年3月大连电网由于暴风雪导致大量线路覆冰故障跳闸，引发大连电网大面积停电事故，减供负荷230万KW。三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战2007年底南方冰雪灾害天气造成大面积停电故障2007年6月20日，在上海进行了“电力突发公共事件应急联合演练”，由上海市副市长胡延照任总指挥、市政府副秘书长周波任指挥长，国电及上海市电力公司有关负责人参与演练，操练黑启动方案（海南电网黑启动方案存在的问题）。三、21世纪电力工业面临的机遇与挑战第四、来自电力管理体制改革与电网技术的挑战。核心：电力行业引入竞争机制，打破垄断，提高效率、降低成本和电价，与国际电力市场接轨。(英澳阿根廷电价下降20-30%)我国电力体制改革进程：国家电力部国家电力公司厂网分开，竞价上网（目前仅10%的电量）电力市场两大电网公司（国家电网公司、南方电网公司），五大发电集团（华能、国电、华电、中电投、大唐）难度电网可靠性？30万公里/秒的物理系统四、上海电力可持续发展的相关问题一、电源规划与安全问题二、电力发展中的环保问题三、电力发展中的能效问题四、绿色能源与核电四、上海电力可持续发展的相关问题1.上海用电需求预测2007年底上海发电装机1441.8万KW500KV变电站9座变电容量1750万KVA220KV变电站91座变电容量3660万KVA最高外来电约800万KW峰谷差约800万KW2008年最高电力负荷2243/2310(还原)万KW一、关于本市电源规划与安全问题四、上海电力可持续发展的相关问题预计：2010年最高电力需求为2650-2700万千瓦2020年最高电力需求为4000-4200万千瓦最终用电负荷为5100-5400万千瓦(3300-3500万人口，人均1.5千瓦)，同时考虑7%-8%的备用，则上海的电力供应能力应该达到5800万千瓦左右其中本地发电能力应达到3800-4000万千瓦来规划和控制厂址资源;其余为外来电约2000万千瓦四、上海电力可持续发展的相关问题2.市外来电的资源和安全从长远来看，本市可通过交流和直流两种方式接受市外来电。但本市最终市外来电能力不应大于2200万千瓦，实际运行时考虑直流送电功率大些，交流系统正常宜轻载运行，电网的安全裕度放在交流系统。四、上海电力可持续发展的相关问题3.关于500kV系统安全裕度本市500kV系统安全标准是：主网架不仅要满足正常负荷输送的要求，还应该能够承受N-2事故冲击而不影响电力供应；主要变电设备应该能承受N-1事故冲击而不影响电力供应。市外来电落点和本市500kV发电厂应该直接接入大的负荷点，或通过专线直接接入大的负荷点，以尽量降低500kV主环网的潮流。远景按最高电力需求5400万千瓦预计，上海必须有超过4200万千瓦的500kV降压容量，14座及以上500千伏变电站。四、上海电力可持续发展的相关问题4.关于220kV系统安全性本市220kV主要输电网络还是要尽量采用架空线方式，以利于扩建和改造。必须考虑多台100万千瓦级机组接入200kV系统等问题，适时对220kV主网线路进行进一步的扩容改造。四、上海电力可持续发展的相关问题5.关于崇明三岛的电力供应三岛远景考虑120-150万人，按人均2千瓦配置，因此三岛的电力需求有可能达到240-300万千瓦左右。崇明岛应该按照120万千瓦左右规划、适应建设最清洁、环保和高效的燃煤发电厂，以体现崇明生态岛的特点。长兴岛可按照本岛用电负荷的变化，建设60-90万千瓦的燃煤机组。横