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第4章电力工业的特点与发展引言重点电力是工业的血液电力工业的特点国外电力工业的发展中国电力工业的发展国内外电力工业的比较中国的电力体制改革4.1电力工业的特点与电力生产的特征4.1.1电力工业的特点电力行业具有三个基本特点：一是公用事业，二是技术密集的行业，三是资金密集的行业。公用事业作为公用事业，由相应的权利和义务。一般来说，在一些国家都有明确的法令做出规定。电力企业是不允许谋取超额利润，也不允许破产的。收取电费的价格一般是采取成本电价制，即按发、供电的实际成本加一定的资金利润率来确定电价，而不是像一般商品那样，价格受市场供求规律来决定的。•技术密集的行业由于电力工业的产品是无形的，因此，对生产的控制和调节必须依赖仪表和自动控制装置。即使是早期的电力工业，为防止电气设备的过电流，也都采用自动调整和保护装置。而现代电力系统规模庞大，技术复杂，更不是积极加强人的劳动强度就所能控制。必须实行高度自动化。百多年来电力工业的发展可以说是一系列发明创造的发展。一个完整的电力系统，其生产需要实行严格的统一调度，系统内的各个发电厂和输变电所和地区供电所必须接受中央调度的安排和生产分配计划，接受中央调度所值班调度员的命令。电力系统的发、输、变、配电容量是大致固定的，而电力系统的用电负荷却是随时变化的，往往实际系统用电负荷小于已接入系统的发电装置的总容量。•资金密集的行业在美国、日本及很多国家、电力工业都是资本最大的行业，在各行业中，电力的固定资产占总资本的92%，其它行业如化工、制造、冶金等大约占45%左右，因此，日本称电业为“装置性产业”。一方面说明发展电业需要大量资金，并且初投资很大，但在设备投产之后，产品的市场是固定的，销售比较稳定，投资回收比较稳定；另一方面说明设备性能是否良好对电业经营有决定性的作用。各国的经验证明，一个电力系统如果系统坚强、结构合理，很少发生稳定破坏、电压崩溃、电网瓦解等大面积停电事故；反之，如果系统薄弱、结构紊乱，即使采取其它很多具体的技术措施，也不能免于发生这些重大的大面积停电事故。4.1.2电力生产的特征•电力生产的过程自1882年世界上出现第一个工业供电系统算起，电力系统发展已有一百多年了。但整个电力工业生产的过程至今仍用五个字来表示：发、送、变、配、用。•电力生产的特点电力生产有三个特点：平衡性——发电、用电同时完成且两者平衡；瞬时性——开关一合，电就以每秒钟300000km的速度送到用户，发电、用电瞬间完成；功率特殊性——电力系统所特有的无功功率。为保持电网电压在一定的水平和电网稳定，必须保持无功功率的平衡。电力生产过程示意图1、发电；2、4、变电；3、送电；5、配电；6、用电•电力生产的特征1、大电网。现代电网具有一个稳固的500kV及以上电压等级系统构成的主网架，系统的容量、跨越的区域越来越大。2、强联系。各个电网之间有较强的联系，而且这种联系越来越紧密。3、多环网。以多重环形网络向城市供电，提高对大城市供电的可靠性，使超高压电网进入城区。4、少变压。减少变压的次数，使电压等级简化，提高供电电压。5、重安全。为确保电网的安全稳定经济运行，为提高供电可靠性，配置整套与一次系统相适应的安全稳定抑制系统、以电子计算机为核心的高度自动化监控系统、气象（包括雷电）监测系统和为上述各系统和电网运行管理服务的通信系统。6、高素质。现代化电网具有一支雄厚的既有理论又有丰富实际经验，素质较高的生产、管理、科研队伍。4.2电力工业发展概况•1799年意大利物理学家伏特发明第一个化学电池。•1870年，比利时的格拉姆制成往复式蒸汽发电机供工厂电弧灯用电。•1875年，巴黎北火车站建成世界第一个火电厂，用直流发电供附近照明。•1879年，旧金山建成世界第一座商用发电厂，两台发电机供22盏电弧灯，收费10美元/灯周。同年先后在法国和美国装设了实验性电弧路灯。•1880年，爱迪生发明白炽灯,开创了电照明的新时代。•1882年7月，英国人利特尔（Little）在上海成立上海电气公司，供招商码头电弧灯照明，也是中国第一个商用发电厂。•1882年，法国人德普勒（Deprez）在慕尼黑博览会上表演了电压1500V～2000V直流发电机经57km线路驱动电动泵（最早的直流输电）。•1885年，制成交流发电机和变压器，于1886年3月用以在马萨诸塞州的大巴林顿建立了第一个单相交流输电系统，电源侧升压至3000V，经1.2km线路，端电压降至500V,显示了交流输电的优越性。•1891年，德国在劳芬电厂安装了第一台三相100kW交流发电机，并通过第一条三相输电线路送电至法兰克福。•1907年美国工程师爱德华（Edward）和哈罗德（Harold）发明了悬式绝缘子，为提高输电电压开辟了道路。•1916年，美国建成第一条90km的132kV线路。•1922年，在加州建成200kV线路，1923年投运。•1929年，美国制成第一台20kW汽轮机组。•1934年，美国建成432km的287kV线路。•1932年，苏联建成第聂伯水电站，单机6.2万kW。•1920年时世界装机为3000万kW，其中美国占2000万kW。•战后，美国于1955、1960、1963、1970和1973等年份分别制成并投运30万kW,50万kW,100万kW、115万kW和130万kW气轮发电机组。•二战期间开发的核技术还为电力提供了新能源。1945年苏联研制成功第一台5000kW核电机组。1973年法国试制成功120万kW核反应堆。•1954年，瑞典首先建立了380kV线路，采用2分裂导线，距离960km,将北极圈内的哈斯普朗特（Harspranget）水电站电力送至瑞典南部。•1964年，美国开始研制500kV交流输电线路。•1965年，加拿大建成765kV交流线路。•1965年苏联建成±400kV的470km高压直流架空输电线路，送电75kW。•1970年美国造成±400kV的1330km高压直流输电线路，送电144万kW。日本关西电力公司与京都大学和神户大学合作，进行不用输电线的微波输电试验研究。4.3中国电力工业发展简介•1879年5月上海公共租界装设的10kW直流发电机是中国使用电照明之始。•1882年英商创办的“上海电气”是在中国的第一家公用电业公司，后改为上海电力公司，由美国人经营。•1888年（清光绪14年）4月，始由中国自建电厂，以15kW发电机供皇宫用电。•1911年民族资本经营电力共12275kWh。•1949年，全国仅装机185万kW，发电量43亿kWh。•1941－1942年日本在东北建成154kV和220kV输电线路。清光绪八年（1882年）华东第一座上海电气公司电厂在南京路江西路转角处建成投产，图为该电厂向外滩一带供电的电弧路灯。清光绪三十一年（1905年）江苏镇江大照电灯有限公司全景、发电车间。•到1949年全国解放，仅有发电设备1848.6MW（台湾省除外），发电量43亿kWh，分别居世界第21位和第25位，每人平均有8kWh，而且技术水平相当落后，唯有东北装有50MW以上的机组和220kV的高压线路。•新中国成立后，政府对电力工业发展非常重视，但年均增长速度都处于世界前列。到1996年百万千瓦以上容量的电厂已有19座，还建设了大亚湾和泰山两座核电站。•电网规模持续扩大，除了台湾和香港外，已形成了华北、东北、华东、华中、西北和南方互联等6个跨省大网，6个独立电网（山东、福建、海南、新疆、西藏和台湾）和西南弱联系的跨省电网。表4-1中国装机容量、发电量及主要三种发电类型的情况年份装机容量发电量总量亿千瓦火电％水电％核电％总量亿千瓦火电％水电％核电％19800.658769.230.8300680.619.419850.870569.730.3410777.522.519901.378973.926.1621379.820.2199315829075.424.20.33837481.618.10.319952.1274.924.11.0988080.018.71.319962.3675.024.01.01070081.916.81.319972.576231.01132020003.067-67.5302.531400075-77203-3.5•四大电网500kV超高压线路网架已经形成。全国发电设备容量1997年达2.5亿kW，年发电量达11320亿kWh。•到2000年达到全国装机容量达到3亿kW,年发电量达14000亿kWh，均居世界第二位。•2009年全国装机容量达到8.74亿kW，年发电量达36506亿kWh。2011年10.5亿千瓦，其中，水电2.3亿千瓦，火电7.6亿千瓦，核电1191万千瓦，风电4700万千瓦。•电力工业已经形成了一个完整的、初步现代化的工业体系。•四大电网500kV超高压线路网架已经形成，西北电网330kV线路网架已稳步扩大和完善，葛洲坝至上海500k直流输电于1989年投入运行，这标志着全国联合电网的建设迈出了第一步。为了提高运行水平，电力调度部门普遍采用了计算机技术等现代化监控手段。电力生产的安全、经济运行水平有了很大提高。全国发电设备容量1997年达2.5亿kW，年发电量达11320亿kWh。•到2009年全国装机容量达到8.74亿kW，年发电量达36506亿kWh。2011年10.5亿千瓦，2012年11.45亿千瓦，年发电量达,67506亿kWh。大电网已覆盖全国的全部城市和大部分农村。电力工业已经形成了一个完整的、初步的工业体系。4.4国内外电力工业比较(1)、装机容量与年发电量以2012年为例：•美国装机容量已达15亿kW；•俄罗斯1.8亿kW；•中国11.45亿千瓦亿kW；•日本2.2亿kW。(2)、单机容量•美国于1973年投入单机容量为130万kW的机组；•日本于1974年投入100万kW的机组；•前苏联1981年投入120万kW的机组；(3)、人均电量•目前发达国家人均电量有些已达20000kW，中国人均电量为2021.5kWh。(4)、煤耗•目前发达国家煤耗大致在330~360克／kWh，而我国平均在400~500克/kWh。(5).线损•目前线损，发达国家基本上在4~7%左右，我国平均在7~9%。(6)、自动化水平•目前世界各主要工业国家在电力系统中广泛应用计算机控制及屏幕显示作为管理工具，这样其自动化水平较高。•以运行管理人员为例：美国1974年对25个平均容量为118.7万kW的火电厂进行统计，其平均职工人数为0.131人/kW；日本鹿岛电厂装机容量为440万kW，平均职工人数为0.114人／kW。(7)、核电的发展美国2000年核电装机13600-16500万kW，日本5800~7800万kW；法国8600万kW；德国3000~3800万kW。(8)水电开发•瑞典水电开发早达100%，法国也基本开发完毕，美国也达30~40％。我国水利资源丰富，但开发比例较小，不到10%。新中国成立以来近60年中，我国的电力工业取得了长足的发展，电力的供应可基本满足现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防增长的要求。但中国人均用电量才900kwh/(人.年)，只相当于世界平均水平的1/3，而农村则更少，甚至还有6000万农户用不上电。•为了开创电力工业建设的新局面，尽快地把电力工业搞上去。根据国家的能源政策，在电源结构高速上要坚持优化火电结构，优先发展水电，适当发展核电，积极利用新能源的方针。要大力抓好大电厂、大容量、高参数、高效率大机组的建设；大力加强主电网的建设，形成坚强的电力网络结构，加快城市和农村电网的建设和技术改造。开拓电力销售市场，继续加强现有6个跨省电网展省一电网并注意发展系统间的互联，逐步形成全国的联合电网系统。西藏华中电网台湾南方电网内蒙电网华东电网东北电网新疆电网西北电网华北电网大煤电、大水电、大核电、大型新能源基地集约化开发和利用，对电网大范围优化配置电力资源提出更高要求。需要研究大规模、远距离、高效率电力输送技术，提升特高压装备制造水平及国产