电力系统的发展及其所面临的问题.docx

1、电力系统的发展及其所面临的问题华南理工大学广州学院电气工程系专业概论与发展课程论文题目系 部专业 班级姓 名学号 指导教师 评分电力系统的发展及其所面临的问题电气工程系电气工程及其自动化09电气（6）班张泽雄200930084754刘耀丹2010年06月01日电力系统的发展及其所面临的问题1831年，法拉第发现了电磁感应现象并且建造了第一个发电机原型，从此电力的出现改变了 人们的生活，随着电力的不断发展、电力需求的增长，人们开始提出建立电力生产中心的设想，通 过电力生产中心向各个单元提供电能。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的 电能得到更广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化

2、，开创了电力时代，发生了第二次技术革 命，同时电力系统的出现促进了发电、变电、输电、配电和用电等环节的发展，使各个环节独自发 展到了一个新高度，同时共同促进电力系统进一步的发展。一、发电19世纪70年代，欧洲进入了电力革命时代。不仅大企业，就连小工厂也都纷纷采用新的动 力一一电能。最初，一台发动机设备只供应一栋房子或一条街上的照明用电， 人们称这种发电站为 “住户式”电站发电量很小。随着电力需求的增长，人们开始提出建立电力生产中心的设想一一发电厂。1882年，爱迪生在美国纽约珍珠街建立拥有6台发动机的发电厂，供应圣马厂邮局，桥西 的城市大教堂和桥头旅馆等用电，发电厂利用蒸汽机驱动直流发电机，电

3、压为门0伏，电力可供 1000个爱迪生灯泡用。同年末纽约珍珠街爱迪生公司发电厂也装上了同型机组，这是美国的第一 座发电厂，内装 6台发动机，可供6000个爱迪生灯泡用电，于是，后来在俄国彼得堡的芬坦克河上出现了水上发电站，发电站建在驳船上，为涅夫斯基大 街照明供电。传统的发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂、原子能发电厂、地热能发电 厂、垃圾发电厂等等。目前在我国电力结构中，火力发电占 75.6%，水力发电占23.5%，核能发电占0.9%，还有少量是利用风能、太阳能、地热能和海洋能等新能源及可再生能 源发电。从我国发电能源结构中可以看出，我国的发电主要是依靠火力发电，在前期粗放型的经

4、济 发展中，火力发电为经济的发展提供了巨大的动力， 但是随着经济的发展，可持续发展战略的提出，火力发电这一高耗能、高污染的发电方式以不能满足日益严格的 环境要求，因而国家需要不断地优化发电能源结构，实现能源的多样化O拒不完全统计，小功率发 电机组在生产一度电时将消耗360克煤，而大功率机组在在生产一度电时消耗290克煤，因而压 缩小机组以提高发电效率，小机组将由大机组代替，同时把发展水电摆在重要位置，还要把天然气 发电、其他新能源发电提到重要议程上来。十一五规划以来，我国的电源结构持续优化，清洁能源发电比例持续提高。火电机组继续向 大容量、高参数、环保型方向发展。截至 8月底，全国投运百万千瓦

5、超超临界机组27台，是世界上拥有百万千瓦超超临界机组最多的国家； 30万千瓦及以上机组占全部火电机组的比重已从2000年的33.86%提高到2009年底的69.43%。今年水电装 机容量突 破2亿千瓦，是世界上水电装机规模最大的国家。核电在建施工规模 2129万千瓦，在建施工规模居世界首位。截至2010年8月底，全国并网风电装机容量2294万千瓦，并网风电装机和发电量连续四年翻倍增长。然而在如此之大的装机容量面前，今年用电淡季出现电荒，进入4月份，浙江、江西、湖 南、重庆、陕西等多个省市电力供需存在缺口。 5月以来，湖南电网最大电力缺口达456万千瓦，浙江电网最大电力缺口 200万千瓦o部分省

6、市实施拉闸限电，深受电荒煎熬。 原因在于价格机制起了主导作用，作为原燃料的电煤价格不断上涨，运输成本增加，电煤价格直线 上升，而发电企业卖给电网的电价却不变。在发电企业的“上网价”和用户的“销售价”之间的差 价，成就了电网的超额利润。近五年，国家电网累计实现利润1336亿元，资产总额达到21192 亿元，增长81.2%，净资产收益率4.87%，提高了 2.77%。而电厂却在越发越亏的环境中不得已 停机，而大容量大面积的停机必然造成大面积的电荒。这便是电力系统中各环节的独立发展与综合 发展所遇到的问题， 因而只有解决这一矛盾才能推进电力系统的进一步发展。二、变电电力系统中，发电厂将天然的一次能源

7、转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电 线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电 压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。所以变电所是 电力系统中通过其变换电压 接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环 节， 同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是变换电压，传输和分配电能。变电所由电力变压器、配电装置、二次系统及必要的 附属设备组成。变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统，所用电和直流系 统，远动和通信系统，必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成 。

8、其中，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信 系统等属二次系统。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行 质量、维护条件和供电可靠性。一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种基 本形式。主变压器是变电所最重要的设备，它的性能与配置直接影响到变电所的先进性、经济性 和可靠性。一般变电所需装 23台主变压器；330千伏及以下时，主变压器通常采用三相变压器，其容量按投入 510年的预期负荷选择。此外，对变电所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求 。变电所继电保护分系统保护（包括输电线路和母线保护

9、）和元件保护（包括变压器、电抗器及无功 补偿装置保护）两类。变电所的控制方式一般分为直接控制和选控两大类。前者指一对一的按纽控 制。对于控制对较多的变电所，如采用直接控制方式，则控制盘数量太多，控制监视面太大，不能 满足运行要求，此时需采用选控方式。选控方式具有控制容量大、控制集中、控制屏占地面积较小 等优点；缺点是直观f生较差，中间转换环节多o便使用。随着电网的发展，智能变电站的提出，主要是在全数字化变电站的基础上，引入智能的专家 决策系统和控制系统。针对分布式电源大量并网对电压质量影响问题，智能变 电站可与配电自动 化系统有机结合，建立大功率的智能储能系统。为了适应电力市场化和与用户互动性

10、的要求，可 将通信网络扩展到用户端，通过动态电价等手段调节用户用 电方式、增强用户用电积极性，合理用 电。同时将用户用电信息反馈到专家决策系统，实时调节控制策略，更好地为用户服务。三、 输电电能的传输。是电力系统整体功能的重要组成环节。发电厂与电力负荷中心通常都位于不同 地区。在水力、煤炭等一次能源资源条件适宜的地点建立发电厂，通过输电町以将电能输送到远离 发电厂的负荷中心， 使电能的开发和利用超越地域的限制。与其他能源输送方式相比较，输电具有损耗小、效益高、灵活方便、易于调节控制、减少环境 污染等优 占0八、输电线路按结构形式可分为架空输电线路和地下输电线路。 前者由线路杆塔、导线、绝缘子等

11、构成，架设在地面上；后者主要用电缆，敷设在地下（或水下） 。输电按所送电流T生质可分为直流输电和交流输电。19世纪80年代首先成功地实现了直流输电，后因受电压提 不高的限制（输电容量大体与输电电压的平方成比例） 19世纪末为交流输电所取代。交流输电的成功，迎来了 20世纪电气化时代。20世纪60年代以来，由于 电力电子技 术的发展，直流输电又有新发展，与交流输电相配合，形成交直流混合的电力系统。输电电压的高 低是输电技术发展水平的主要标志。 到20世纪90年代，世界各国常用输电电压有220千伏及以下的高压输电330765千伏的超高压输电，1000千 伏及以上的 特高压输电。随着电网的日益庞大，

12、输电不断面临新的问题，比如架空线路架设及维修比较方便，成本也 较低，但容易受到气象和环境如大风、雷击、污秽等的影响而引起故障，同时还有占用土地面积， 造成电磁干扰等缺点。地下线路没有上述架空线路的缺点，但造价高，发现故障及检修维护等均不 方便。目前我国用架空线路输电是最主要的方式，地下线路多用于架空线路架设困难的地区，如 城市或特殊跨越地段的输电。未来输电也将成为电力系统发展中研究的重要课题。四、 配电配电是指电力系统中直接与用户相连并向用户分配电能的环节。配电系统由配电变电所（通 常是将电网的输电电压降为配电电压）、高压配电线路（即1千伏以上电压）、配电变压器、低压 配电线路（1千伏以下电压

13、）以及相应的控制保护设备组成。配电电压通常有3560千伏和310千伏等o配电系统中的电压等级有 220/380V，3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。其中输电网为 500 kV、330 kV 220 kV 110kV，高压配电 网为110kV 66kV 中压配电网为20kV、10kV、6 kV，低压配电网为220V/380V。随着城市配网的不断壮大，配网中遇到的问题也越来越多，同时如何保证一个如此 庞大的配 电网在一个安全、稳定的前提下运行，今年随着电子技术的发展，提出了建立配电自动化及管理系 统。利用现代

14、电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息、离线信息、用户信 息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事 故情况下的监测、保护、控制和配电管理。它 是实时的配电自动化与配电管理系统集成为一体的系 统。 配电自动化及管理系统具有实时性好、自动化水平高、管理功能强之特点，能提高供电可靠性和电能质量、改善对用户的服务，具有 显著的经济优越。五、电力系统电力系统的发展不断地推进着发电、变电、输电、配电等技术的发展，同时各个环节的发展 必须建立在使电力系统更加安全、稳定的运行，便于电能生产与消费的集中管 理、统一调度和分 配，更大限度地满足地区国民

15、经济日益增长的用电需要。中华人民共和国的电力系统从50年代开始迅速发展o到1991年底，电力系统装 机容量为 14600万千瓦，年发电量为6750亿千瓦时，均居世界第四位。输电线路以220千伏、330千伏和 500千伏为网络骨干，形成4个装机容量超过1500万千瓦的大区电力系统和9个超过百万千瓦的 省电力系统。当各个环节组成一个系统，那么系统的运行中所有环节都处于执行其功能的状态，由于电力 负荷的随机变化以及外界的各种干扰（如雷击等）会影响电力系统的稳定，导致系统电压与频率的 波动，从而影响系统电能的质量，严重时会造成电压崩溃或频率崩溃。因而系统需要一个瞬间完成 的，并需保持平衡统一的调度指挥

16、系统。这一系统实行分级调度、分层控制。其主要工作有：预 测用电负荷；分派发电任务，确定运行方式，安排运行计划；对全系统进行安全监测和安全分 析；指挥操作，处理事故在电力系统中安全是放在首要位置的，安全生产是企业取得经济效益的基础，要使 供电企 业健康、稳定、持续的发展，就要不断强化供电企业的安全管理。根据国家颁布实施的安全生产 法、电力法等法律法规，制定严密的规章制度和严格的安全管理，同时抓制度建设，促进安 全生产日常管理规范化，以保障电网的安全运行。例如南方电网公司现场标准化作业指导书编制 导则及现场标准化指导书范本 安全管理评先考核细则、安全生产风险抵押金实施办法、反事故斗争工作方案、两票

17、管理规定 等管理规定。在电力系统的主体结构方面，燃料、动力、发电、输变电、负荷等各个环节的研究开发，大 大提高了电力系统的整体功能。同时传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术 和能源电力技术相结合，各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋 势。2009年5月，在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正 式发布 了 “坚强智能电网”发展战略。智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强 网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、 输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等

18、级，实现“电力流、信息流、业务流” 的高度一体化融合的现代电网。智能电网这一块，简单地说他涉及到三个环节，一个是发电环节，产生电的电源是哪几个方 面，对于新兴能源和绿色能源，包括太阳能，包括风电，这都属于发电系统环节内的。第二个就是 电力传输，简单来说，当电力发电出来的电通常是高压电，超过22伏，到了各个省份都有一个基 站，进入本省，就审计到特高压的环节，到继电的保护，这是第二个环节，也就是输电这个环节。 第三个是大家所熟知的，就是从上调下的电力系统的，至V省局到市局。整个国家的智能电网在 进行很大的变革，在变革当中就存在着机会，“十二五”规划的时候特别强调对智能电网的实施， 在特高压方面国家

19、实施了叫三纵三横，基本上涵盖了我们中国的东西两部分和南北两部分，因为 我们需要的是西电东输，东边的电力是非常缺乏的。未来智能电网的的发展将存在巨大的潜力以及经济效益，也是 未来电力系统发展的重点。六、结语电力的发展从最开始小容量的发电机向单个单元的供电， 发展到今天以发电厂通过高压输电向庞大的电网进行供电的电力系统。电力系统的出现使发电、变电、输电、配电等技术发 展到了一个全新的高度，同时各个技术环节之间产生的矛盾不断地推进着电力系统的改革以及优 化，智能电网的出现为电力系统更加安全、稳定的运行提供了方向，未来的电力系统将会更加节 能，更加满足用户需求的电能质量，电力系统将会发展到另一个高度。参考文献：变电站自动化发展趋势分析城市电力网规定设计规则国家电力信息网