浅谈我国电力系统发展动态
张晓芬
摘要:本文介绍了我国电力系统的发展现状与我国加入WTO 以后的发展前景, 分析发达国家电力系统发展中的不足之审视我国电力系统存在的问题, 总结经验教训, 完善我们的电力系统, 明确我们自己的发展空间, 努力成为推动我国电业顺利发展的合格的技术人才。
一、电力供需动态情况
近几年来, 我国国民经济持续高速发展, 作为民经济的基础和代表先进生产力的电力工业, 更得到了长足的发展,2002年底, 全国装机容量已2.7 0亿千瓦, 人均拥有装机容量只有0.22千, 人均电力消费约935千瓦时, 大致为世界平均平(2230千瓦时的42%)。2003年, 我国发电机量已超过三亿千瓦, 位居世界第二, 而人均水平只有0·3千瓦。我国电力供应总量不足的问题然存在今年春节后, 全国的日用电量一直在高位行, 每天都在55亿度左右,6月11全国用电总量创新高, 达59·67亿度电。超过去年夏季的最高58亿度的历史最高值。一季度全国用电达4800亿千瓦时, 比去年同期增长16·4%。一季度除吉、辽宁、黑龙江、新疆、海南电网外, 其他省级电网律拉闸限电, 形势比去年严峻得多。预计今年全缺电将高达3000万千瓦左右, 将是近几年电力口最大的一年。我国电力严重不平衡, 已严重制了国民经济的发展, 破坏了人们的生存质量。国家电网公司负责人表示, 今年我国电力投资将进入第一个爆发性增长年, 预计增长35%左, 而电力缺口加大、电价上涨迫切、GDP 用电单耗持续上升等三大难题在短期内难以解决。
二、电源点建设的动态情况
配电网络电源点落后于城市建设的发展, 由于城市规模和商业的建立, 电源点容量及电能输受到限制, 尤其是配电电线的传输通道因成本高而受限制。加入世界贸易组织后, 电力市场的垄断将会打破, 发电市场的竞争将会加剧, 电价也会出现一定的下调, 对电力企业的整体盈利状况会有一定的影响, 并直接导致两极分化, 逐步淘汰机组规模小、发电效率低的小型电力企业。电力环保领域, 国内产业也将受到较大的冲击, 如在烟气脱硫方面, 目前我国在30万千瓦以上的机组领域, 技术尚不成熟。在30千万以下, 尤其是20千瓦以下, 也只有少数公司掌握了核心技术。在发电设备领域, 我国尚未掌握一些亚临界的发电机组的关键技术, 大容量的火电、水电和核电以及新能源机组主要以购买国外机组为主。大规模电网建设与改造工程, 无疑对刺激电力设备市场, 扩大内需提供了良好契机。有关专家认为, 一方面, 我国输变电设备市场前景空前看好, 各个电压等级的各类输变电产品市场容量扩大。电备制造类上市公司如东方电机、特变电工、东电子、阿继电器、国电南自等将在市场需求的扩中获得发展机遇; 另一方面, 我国电力设备无论整机还是零配件生产水平, 都与发达的国家存在定差距, 除了30万kw 及以下机组要求国产化设外, 目前兴建的许多电站都使用进口电力设备。家对技术含量较高的电力设备进口一直采取优政策, 电力设备总体进口关税税率并不高, 某些机设备进口甚至采用零关税。逐步降低关税税是加入世界贸易组织的重要条件之一, 因此电力备的关税水平有下调的空间, 这将有助于电力企降低投资成本, 并促进全国联网工程的早日实。
三、输电技术的动态发展
对输变电企业, 国产输配电设备由于其生产集度低、规模小、成本高, 加入WTO 后在价格和质等方面将受较大冲击。近年来,FACTS 技术已经在美国、日本、瑞典、西等国重要的超高压输电工程中得到应用。有表性的FACTS 设备有:可控串联补偿器、静止同补偿器、统一潮流控制器等。灵活交流输电技术CTS ———Flexible AC Transmission Systems,国际简FACTS, 是近年来发展起来的一种集现代电力技、微处理与微电子技术、通讯技术和控制技术为体综合而成的用于控制交流输电的新技术。它以电力电子技术为基础并具有其他静止控制器交流传输设备, 它们能够增强电网的可控能力, 大提高供电系统的稳定性及可靠性, 并增大输电量。由此可见FACTS 就是基于电力电子变换器术并直接用于电网的一类快速控制功率设备的合, 它们能实现灵活快速调节电网的无功、有功、流输电系统的阻抗、电压、相位的参数调节, 大幅提高线路输送能力。国家电网目前正在推行全国联网。东北和华已于2001年度实现了交流弱联网, 联络线功率十万千瓦。遇到的问题是两大区域电网之间的频震荡, 其频率抵达0·3HZ, 靠调整两大区的各发电机励磁系统电力系统稳定器(PSS)解决。03年9月又实现了华北和华中两大网交流弱相, 联络线功率限四十万千瓦。遇到的问题是更低的振荡, 频率抵达0·13HZ 。至此, 从我国最北的龙江南到西南四川的二滩水电厂从电气上已联一体, 共四千多公里。从分析计算可知黑龙江省障有可能引起远在数千里之外的二滩水电站跳。华东和华中联网采用高压直流输电, 可以控制频振荡的传播, 是合理而前瞻的方案。对南方电力系统来说, 交直流并行输电形成了特色, 对系统分析、运行和调度都提出了复杂的新课题。要实现全国莲网, 必须研究广域安全防御措施:做好远方故障的预警报告, 实施紧急控制, 将故障影响范围限制到最小范围, 尽可能保证重要负荷, 并且在最段时间内恢复正常供电。
电华东分公司已在国内率先装设了广域测量系统(PMU),以卫星同步(GPS)时标实时采集全网范围重要节点的信息, 该系统已通过了专家评审, 并将在全国范围内推广。
四、配电网的动态发展
配电网的发展是随城市建设规模及用电负荷迅速增长和供电可靠性要求而提出的, 由于城市规划与电力的条块分割, 形成了不相适应配电网结构, 使配电网规划及发展不适应城市的需求, 而且长期以来配电网的建设未得到应有的重视, 建设资金短缺, 设备技术性能落后, 事故频繁发生, 严重影响了人民生活和经济建设的发展, 随着电力的发展和电力市场的建立, 配电网的薄弱环节显得越来越突出, 反映在如下几点:
1·早期建设的线路导线细、年久失修, 高能耗设备多, 线损率高, 由于导线半径小及无功缺额较大, 合线损损耗大, 个别地区配电网损耗达到30%,一般地区在l5%~20%,造成能源大量浪费和环境污染。
2·改革开放以来, 城市建设速度迅速, 负荷增长率高, 但电力配套建设不及时, 输电线半径小, 线路长, 瓶颈效应比较突出, 出现卡脖子现象严重, 电能输不出去, 往往因此而引起停电事故。
3·出线通道影响与城市规划不相适应, 有的地方改用地下电缆, 施工及投资不允许, 采用架空导线环境, 条件受限, 有的采用绝缘导线, 网络复杂较为普遍。
4·电网结构复杂, 环网联络接点较多, 使供电不可靠因素增大, 由于配电网投资不足, 设备老化和技术性能低劣, 供电事故频繁, 往往是一点故障引发全线甚至大面积停电事故。
5·城市电网改造涉及面广, 要求较高, 停电难度大。重要场所的用户停电, 影响社会治安及经济市场。
五、继电保护的动态发展
继电保护是发电设备和电站、变电站及配电系统综合自动化监控调度电网系统稳定运行、线路安全提高电力传输和供电的可靠性不可缺少的重要组成部分之一, 起着保证整个电力系统安全稳定运行的重要作用, 是电网安全的哨兵。随着计算机技术近20年来的飞速发展, 微机自动化装置在电力系统中得到了越来越广泛用, 常规保护装置正逐步从电力系统中退出原占据的舞台。正在普及应用的微机型继电保护自检功能, 有强大的逻辑处理能力、数值计算能和记忆能力, 并且具备很强的数字通信能力, 这切都是电磁继电器、晶体管继电器所难以匹敌。此外, 微机保护以软件计算实现保护功能, 使继电保护摆脱了传统保护原理的束缚, 能够充分用现代工程数学、信息技术、人工智能等学科的果, 结合继电保护的工程实践, 研制性能更加优、更能满足实际需要的保护装置。现在因为有了量功能, 加入了电压测量, 而有了电压测量值, 继保护的实现方法就有了更大发展余地, 这必然会发并研究出更适用于配电网的保护方法。伴随着我国电力建设的蓬勃发展, 在电力监控配网自动化过程中, 城网、农网改造拉动中低压统控制保护, 给继电保护行业的发展带来新的机。随着科研工作的不断深入, 在运行管理水平进步提高的基础上, 继电保护必将能适应我国电力统的发展对保护灵敏性、选择性、快速性和可靠的新要求。继电保护事业必将得到大力发展。
六、我国电力发展前景
我国电网基本是以行政区划为基础, 由小到大步发展起来的。进入21世纪, 随着经济发展和部大开发战略的实施, 电力需求快速增长, 电力不断加强, 我国电网发展开始进入全面推进西东送、南北互供和全国联网, 实现更大范围资源化配置的新阶段。随着我国“加入世界贸易组进程的加快, 电力工业改革的市场环境将更加善, 为外资通过各种渠道进入我国发电市场开辟广阔的空间, 而国内潜力巨大的发电市场则为外提供了用武之地。在电力发展方面, 我国坚持统一规划, 电网和源统一规划, 适度超前建设, 保证电网安全。在网管理方面, 我国始终坚持“安全第一、预防为的方针, 加快建立和完善重大电网事故的应急理机制。首先, 应当保证现已配置的继电保护装置、安全自动装置能够快速正确动作, 不断提高其正确动作率, 确保各个开关装置不拒动、不误动。并且要考虑在并网运行的主要发电机组上安装电力系统稳定控制装置(PSS),以提高系统的稳定性。其次, 应当尽快研制开发并推广应用实时、在线的快速解列装置, 以便在一旦电力系统出现失稳迹象时, 能够及时有效地解列故障点, 保证电网迅速、可靠地过渡到稳定状态。第三, 在有条件的情况下, 应适当加快推广应用灵活交流输电(FACTS)技术, 促进本土化的步伐, 以便实现对交流输电功率潮流的灵活控制, 大幅度提高电力系统的稳定水平。“十五”期间我国电力规划发电装机净增4500万kw, 投产规模7500万kw, 到2005年全国装机达到3·5亿kw, 预计投资7000亿元。
综上所述, 我国电力市场发展前景是无限广阔的。中国是电力生产与消费大国, 年发电量位居世界第二位。为保持国民经济一定的增长速度, 电力工业应当保持5%左右的发展水平。目前, 我国电力工业正经历着前所未有的变革, 电力投资爆发性增长, 电源点建设规模逐年增加、变电输电技术日新月异, 设备更新换代, 电网建设与改造每五年都有新计划, 加入WTO 也将极大地推动我国的改革开放进程, 由此产生的深远影响不仅直接作用于竞争性领域, 对电力这样的垄断性行业也将产生积极作用。
浅谈我国电力系统发展动态
张晓芬
摘要:本文介绍了我国电力系统的发展现状与我国加入WTO 以后的发展前景, 分析发达国家电力系统发展中的不足之审视我国电力系统存在的问题, 总结经验教训, 完善我们的电力系统, 明确我们自己的发展空间, 努力成为推动我国电业顺利发展的合格的技术人才。
一、电力供需动态情况
近几年来, 我国国民经济持续高速发展, 作为民经济的基础和代表先进生产力的电力工业, 更得到了长足的发展,2002年底, 全国装机容量已2.7 0亿千瓦, 人均拥有装机容量只有0.22千, 人均电力消费约935千瓦时, 大致为世界平均平(2230千瓦时的42%)。2003年, 我国发电机量已超过三亿千瓦, 位居世界第二, 而人均水平只有0·3千瓦。我国电力供应总量不足的问题然存在今年春节后, 全国的日用电量一直在高位行, 每天都在55亿度左右,6月11全国用电总量创新高, 达59·67亿度电。超过去年夏季的最高58亿度的历史最高值。一季度全国用电达4800亿千瓦时, 比去年同期增长16·4%。一季度除吉、辽宁、黑龙江、新疆、海南电网外, 其他省级电网律拉闸限电, 形势比去年严峻得多。预计今年全缺电将高达3000万千瓦左右, 将是近几年电力口最大的一年。我国电力严重不平衡, 已严重制了国民经济的发展, 破坏了人们的生存质量。国家电网公司负责人表示, 今年我国电力投资将进入第一个爆发性增长年, 预计增长35%左, 而电力缺口加大、电价上涨迫切、GDP 用电单耗持续上升等三大难题在短期内难以解决。
二、电源点建设的动态情况
配电网络电源点落后于城市建设的发展, 由于城市规模和商业的建立, 电源点容量及电能输受到限制, 尤其是配电电线的传输通道因成本高而受限制。加入世界贸易组织后, 电力市场的垄断将会打破, 发电市场的竞争将会加剧, 电价也会出现一定的下调, 对电力企业的整体盈利状况会有一定的影响, 并直接导致两极分化, 逐步淘汰机组规模小、发电效率低的小型电力企业。电力环保领域, 国内产业也将受到较大的冲击, 如在烟气脱硫方面, 目前我国在30万千瓦以上的机组领域, 技术尚不成熟。在30千万以下, 尤其是20千瓦以下, 也只有少数公司掌握了核心技术。在发电设备领域, 我国尚未掌握一些亚临界的发电机组的关键技术, 大容量的火电、水电和核电以及新能源机组主要以购买国外机组为主。大规模电网建设与改造工程, 无疑对刺激电力设备市场, 扩大内需提供了良好契机。有关专家认为, 一方面, 我国输变电设备市场前景空前看好, 各个电压等级的各类输变电产品市场容量扩大。电备制造类上市公司如东方电机、特变电工、东电子、阿继电器、国电南自等将在市场需求的扩中获得发展机遇; 另一方面, 我国电力设备无论整机还是零配件生产水平, 都与发达的国家存在定差距, 除了30万kw 及以下机组要求国产化设外, 目前兴建的许多电站都使用进口电力设备。家对技术含量较高的电力设备进口一直采取优政策, 电力设备总体进口关税税率并不高, 某些机设备进口甚至采用零关税。逐步降低关税税是加入世界贸易组织的重要条件之一, 因此电力备的关税水平有下调的空间, 这将有助于电力企降低投资成本, 并促进全国联网工程的早日实。
三、输电技术的动态发展
对输变电企业, 国产输配电设备由于其生产集度低、规模小、成本高, 加入WTO 后在价格和质等方面将受较大冲击。近年来,FACTS 技术已经在美国、日本、瑞典、西等国重要的超高压输电工程中得到应用。有表性的FACTS 设备有:可控串联补偿器、静止同补偿器、统一潮流控制器等。灵活交流输电技术CTS ———Flexible AC Transmission Systems,国际简FACTS, 是近年来发展起来的一种集现代电力技、微处理与微电子技术、通讯技术和控制技术为体综合而成的用于控制交流输电的新技术。它以电力电子技术为基础并具有其他静止控制器交流传输设备, 它们能够增强电网的可控能力, 大提高供电系统的稳定性及可靠性, 并增大输电量。由此可见FACTS 就是基于电力电子变换器术并直接用于电网的一类快速控制功率设备的合, 它们能实现灵活快速调节电网的无功、有功、流输电系统的阻抗、电压、相位的参数调节, 大幅提高线路输送能力。国家电网目前正在推行全国联网。东北和华已于2001年度实现了交流弱联网, 联络线功率十万千瓦。遇到的问题是两大区域电网之间的频震荡, 其频率抵达0·3HZ, 靠调整两大区的各发电机励磁系统电力系统稳定器(PSS)解决。03年9月又实现了华北和华中两大网交流弱相, 联络线功率限四十万千瓦。遇到的问题是更低的振荡, 频率抵达0·13HZ 。至此, 从我国最北的龙江南到西南四川的二滩水电厂从电气上已联一体, 共四千多公里。从分析计算可知黑龙江省障有可能引起远在数千里之外的二滩水电站跳。华东和华中联网采用高压直流输电, 可以控制频振荡的传播, 是合理而前瞻的方案。对南方电力系统来说, 交直流并行输电形成了特色, 对系统分析、运行和调度都提出了复杂的新课题。要实现全国莲网, 必须研究广域安全防御措施:做好远方故障的预警报告, 实施紧急控制, 将故障影响范围限制到最小范围, 尽可能保证重要负荷, 并且在最段时间内恢复正常供电。
电华东分公司已在国内率先装设了广域测量系统(PMU),以卫星同步(GPS)时标实时采集全网范围重要节点的信息, 该系统已通过了专家评审, 并将在全国范围内推广。
四、配电网的动态发展
配电网的发展是随城市建设规模及用电负荷迅速增长和供电可靠性要求而提出的, 由于城市规划与电力的条块分割, 形成了不相适应配电网结构, 使配电网规划及发展不适应城市的需求, 而且长期以来配电网的建设未得到应有的重视, 建设资金短缺, 设备技术性能落后, 事故频繁发生, 严重影响了人民生活和经济建设的发展, 随着电力的发展和电力市场的建立, 配电网的薄弱环节显得越来越突出, 反映在如下几点:
1·早期建设的线路导线细、年久失修, 高能耗设备多, 线损率高, 由于导线半径小及无功缺额较大, 合线损损耗大, 个别地区配电网损耗达到30%,一般地区在l5%~20%,造成能源大量浪费和环境污染。
2·改革开放以来, 城市建设速度迅速, 负荷增长率高, 但电力配套建设不及时, 输电线半径小, 线路长, 瓶颈效应比较突出, 出现卡脖子现象严重, 电能输不出去, 往往因此而引起停电事故。
3·出线通道影响与城市规划不相适应, 有的地方改用地下电缆, 施工及投资不允许, 采用架空导线环境, 条件受限, 有的采用绝缘导线, 网络复杂较为普遍。
4·电网结构复杂, 环网联络接点较多, 使供电不可靠因素增大, 由于配电网投资不足, 设备老化和技术性能低劣, 供电事故频繁, 往往是一点故障引发全线甚至大面积停电事故。
5·城市电网改造涉及面广, 要求较高, 停电难度大。重要场所的用户停电, 影响社会治安及经济市场。
五、继电保护的动态发展
继电保护是发电设备和电站、变电站及配电系统综合自动化监控调度电网系统稳定运行、线路安全提高电力传输和供电的可靠性不可缺少的重要组成部分之一, 起着保证整个电力系统安全稳定运行的重要作用, 是电网安全的哨兵。随着计算机技术近20年来的飞速发展, 微机自动化装置在电力系统中得到了越来越广泛用, 常规保护装置正逐步从电力系统中退出原占据的舞台。正在普及应用的微机型继电保护自检功能, 有强大的逻辑处理能力、数值计算能和记忆能力, 并且具备很强的数字通信能力, 这切都是电磁继电器、晶体管继电器所难以匹敌。此外, 微机保护以软件计算实现保护功能, 使继电保护摆脱了传统保护原理的束缚, 能够充分用现代工程数学、信息技术、人工智能等学科的果, 结合继电保护的工程实践, 研制性能更加优、更能满足实际需要的保护装置。现在因为有了量功能, 加入了电压测量, 而有了电压测量值, 继保护的实现方法就有了更大发展余地, 这必然会发并研究出更适用于配电网的保护方法。伴随着我国电力建设的蓬勃发展, 在电力监控配网自动化过程中, 城网、农网改造拉动中低压统控制保护, 给继电保护行业的发展带来新的机。随着科研工作的不断深入, 在运行管理水平进步提高的基础上, 继电保护必将能适应我国电力统的发展对保护灵敏性、选择性、快速性和可靠的新要求。继电保护事业必将得到大力发展。
六、我国电力发展前景
我国电网基本是以行政区划为基础, 由小到大步发展起来的。进入21世纪, 随着经济发展和部大开发战略的实施, 电力需求快速增长, 电力不断加强, 我国电网发展开始进入全面推进西东送、南北互供和全国联网, 实现更大范围资源化配置的新阶段。随着我国“加入世界贸易组进程的加快, 电力工业改革的市场环境将更加善, 为外资通过各种渠道进入我国发电市场开辟广阔的空间, 而国内潜力巨大的发电市场则为外提供了用武之地。在电力发展方面, 我国坚持统一规划, 电网和源统一规划, 适度超前建设, 保证电网安全。在网管理方面, 我国始终坚持“安全第一、预防为的方针, 加快建立和完善重大电网事故的应急理机制。首先, 应当保证现已配置的继电保护装置、安全自动装置能够快速正确动作, 不断提高其正确动作率, 确保各个开关装置不拒动、不误动。并且要考虑在并网运行的主要发电机组上安装电力系统稳定控制装置(PSS),以提高系统的稳定性。其次, 应当尽快研制开发并推广应用实时、在线的快速解列装置, 以便在一旦电力系统出现失稳迹象时, 能够及时有效地解列故障点, 保证电网迅速、可靠地过渡到稳定状态。第三, 在有条件的情况下, 应适当加快推广应用灵活交流输电(FACTS)技术, 促进本土化的步伐, 以便实现对交流输电功率潮流的灵活控制, 大幅度提高电力系统的稳定水平。“十五”期间我国电力规划发电装机净增4500万kw, 投产规模7500万kw, 到2005年全国装机达到3·5亿kw, 预计投资7000亿元。
综上所述, 我国电力市场发展前景是无限广阔的。中国是电力生产与消费大国, 年发电量位居世界第二位。为保持国民经济一定的增长速度, 电力工业应当保持5%左右的发展水平。目前, 我国电力工业正经历着前所未有的变革, 电力投资爆发性增长, 电源点建设规模逐年增加、变电输电技术日新月异, 设备更新换代, 电网建设与改造每五年都有新计划, 加入WTO 也将极大地推动我国的改革开放进程, 由此产生的深远影响不仅直接作用于竞争性领域, 对电力这样的垄断性行业也将产生积极作用。