1、電力系統的構成及電力生產環節電力系統是由電力生產各個環節的設備與電力用戶的用電設備（電力消費環節），以及相應的輔助系統，按規定的技術和經濟要求構成的，從而完成電能從生產、輸送、分配直至使用整個過程的統一系統。電力系統中包括發電、變電、輸電和配電、用電設備，他們構成電力系統的一次系統，實現電能的生產和消費全過程。電力系統還包括繼電保護和安全自動裝置，調節自動化設備和通信設備，以及計算機和電子信息化設備等相應的輔助設備，它們構成了二次系統，以保證整個電力系統的安全可靠運行和經濟運營。電力系統中將一次能源轉換成電能（即從事電能生產）的部分稱發電廠，根據采用的一次能源不同分別為火力發電廠、水力發電廠和

2、核電廠等。電力系統中從事電能輸送、變換和分配的部分稱為電力網，它包括輸電網和配電網。輸電網和配電網有不同的電壓等級，不同容量的發電廠和電力用戶應分別接入不同電壓等級的輸電網和配電網。大型發電廠應接入超高壓輸電網（330kV和500kV）,大中型發電廠可接入高壓輸電網（220kV）,小型發電廠可直接接入配電網。配電網也分為高壓配電網、中壓配電網和低壓配電網，電力用戶也按其容量的大小分別接入不同電壓等級的配電網。電力系統構成的示意圖如下圖所示。電力系統構成示意圖（一）電力系統的組成和基本特征電力系統是由發電廠、電力網、用電設備和相應的輔助系統（繼電保護、安全自動、測量、調度自動化和通信等裝置），按

3、規定的技術和經濟要求組成的整體。火力發電廠、水力發電廠和核電廠發出的電力，按其容量的不同和所需輸送距離的不同，分別接入110、220kV和500kV交流電力網以及高壓直流輸電線路。在電力網的構成中，不同電壓的輸電線路和配電線路通過相應電壓等級的變電所相互連接，在配電網的低壓側接有動力負荷和證明負荷等各種用電設備。這就形成了發電、輸電和配電設備，以及用電設備在內的統一的電力系統。電力系統的基本特征包括電力系統電壓等級、電力系統頻率、電力網結構和電力系統流量等。1、電力系統頻率電力系統頻率是電力系統中發電廠的同步發電機所產生的交流正弦基波電壓的頻率。頻率質量是電能質量的一個重要指標。在穩態運行的條

4、件下，各發電機同步運行，整個電力系統的頻率是相等的。它是電力系統一致的運行參數。世界上，電力系統采用的額定頻率有50Hz和60Hz這兩種。我國和世界多數國家均采用50Hz電力系統，只有美國、加拿大、古巴、朝鮮等少數國家采用60Hz電力系統，日本的東部地區為50Hz電力系統中部和西部地區為60Hz電力系統，兩種不同頻率的電力系統以直流變頻站互聯。電力系統中的發電和用電設備，都是按照額定頻率設計和制造的，只有在額定頻率附近運行時，才能發揮最好的功能。只有當電力系統中所有發電設備發出的有功功率之總和與電力網中電力負荷吸收和消耗的有功功率相等時，系統頻率才能保持不變。2、電力系統的電壓等級電壓等級是電

5、力系統及電力設備的額定電壓級別系列，額定電壓是指電力系統及電力設備規定的正常工作電壓。電力系統各個結點的實際運行電壓容許在一定程度上偏離額定電壓。在上述容許偏離的電壓范圍內，各種電力設備和整個電力系統仍能正常運行。我國國家標準規定的電力系統額定電壓等級為分3、6、10、35、63、110、220、330、500、750kV。一般認為，在一個電力系統中，相鄰兩級電壓之比取1.73.0是比較合理的，并且在上述電壓等級中，35kV與63kV，63kV與110kV不宜在同一地區性用電力系統中并存。3、電力網結構電力網結構與電壓等級、電源和負荷點的容量和數目，以及他們之間的地理位置及供電可靠性要求等因素

6、有關。（二）電力系統容量電力系統容量是指系統中各類發電廠機組額定容量的總和，也稱為系統裝機容量。電力系統裝機容量和覆蓋的地域大小反映了電力系統的規模。到2002年底，我國已形成了覆蓋全國大部分省區的統一調度或聯合調度的6個跨省區域電力系統，即東北、華北、華東、華中、西北和南方電力系統，其中華東、華北、華中和南方電力系統的裝機容量超過了40000MW（三）電力系統的負荷電力負荷是指連接在電力系統上的一切用電設備所消耗的功率，分為有功負荷和無功負荷。有功功率是指用電設備在把電能轉化為其他能量形式（機械能、光能、熱能等）的過程中真實消耗掉的功率，例如電燈（電能轉換為光能）、電爐（電能轉換為熱能）以及

7、電動機用來帶動水泵、風機、車床及軋鋼設備等機械（電能轉換為機械能）所消耗的功率就是有功功率。無功功率是指電動機、變壓器運行時，在電池能量轉換過程中建立磁場所消耗的功率。因此，無功功率和有功功率同等重要，沒有無功功率，電動機就轉不動，變壓器也不能變壓。所以，為了滿足有功負荷和無功負荷的需要，電力系統要供給足夠的有功功率和無功功率。發電廠的發電機即發有關功率，又發無功功率。裝在大型變電所里的同步調相機、禁止無功補償器等是只能提供無功功率的無功電源。按照用電重要程度不同，我國國家建設標準將電力不好分為一、二、三級。一級負荷是指中斷供電將造成人身傷亡或將在政治、經濟上造成重大損失的負荷，如：造成重大設

8、備損壞，有害物溢出污染環境，或重要交通樞紐無法工作，以及造成經常用于國際活動的場所秩序混亂等；二級負荷是指中斷供電將在政治、經濟上造成較大損失的負荷，如造成主要設備損壞，產品大量報廢或大量減產以及造成人員集中的公共場所秩序混亂等；三級負荷是指不屬于一、二級負荷的其他負荷，對于一級負荷都要有兩個獨立電源供電，以保證對其供電的連續性。由于目前電能還不能大規模儲存，因而電力系統中發電機發出的功率與用電設備消耗的功率要始終保持平衡。系統負荷是隨時間不斷變化的，這種變化通常用負荷曲線來表示。為了滿足系統負荷的需要，除做好負荷預測工作外，電力系統還應具備一定數量的發電備用容量，以便隨時保持電力的供需平衡。

9、四）電力系統的優越性隨著國民經濟的發展，發電廠和電力網的不斷建設以及供電范圍的逐步擴大，電力系統的規模越來越大，一些電力系統之間還通過網絡線并網，形成聯合電力系統。電力系統和聯合電力系統的主要好處如下：1、更經濟合理的開發利用大型動力資源大型礦口火電廠、大型水電廠和核電廠一般都離負荷中心較遠，送電容量又大，往往需要建設330kV及以上的超高壓輸電線路，并要求受端是較大容量的電力系統。因為在受災容量較大的條件下，送端電場安裝大型機組，在接入電力系統后，運行比較安全。2、減少裝機容量和備用容量由于不同供電地區存在的時差、季節差以及電力消費習慣的差別，形成大型電力系統和聯合電力系統以后，可以錯開負荷

10、高峰，全系統總的日負荷高峰或季節負荷高峰都比各地區系統的日負荷高峰或季節負荷高峰之和要小。此外，系統中各發電廠的機組可以按地區系統輪流檢修，錯開檢修時間，當機組故障時，各地區系統可以互相支援，因而全系統總的檢修或事故備用容量都比各地區系統的檢修或事故備用容量之和要小。所以，系統可以減少總的裝機容量和備用容量。3、有利于采用大容量發電機組和發展大容量電廠安裝大機組和建設大型發電廠是節省基建投資、加快建設速度、降低發電成本和燃料消耗量以及提高勞動生產率的重要措施。但對于較小容量的電力系統，大機組會造成系統運行和檢修困難。一般認為，單臺機組流量不宜超過系統總容量的10%20%。因此，系統容量增大，按

11、照比例，可裝設較大容量機組，提高投資效益和運行經濟性。4、提高供電安全可靠性電力系統流量增大，系統發生故障時，不僅各地區系統的電力可以相互支援，而且對整個系統的影響也較小，從而能提高系統的供電可靠性。不過，電力系統的個別環節發生故障，如果不及時消除，就有可能使故障擴大，造成電力系統的大面積停電事故。因此，為保證供電可靠性，電力系統必須結構合理，提高各個環節的安全可靠性，提高整個系統的自動化水平。5、提升運行經濟性電力系統中的各個發電廠并列運行，按最低供電成本或最少燃料消耗量的準則，實行水、火、核電廠之間的經濟調度與電力的合理分配，可以獲得系統運行的最大經濟效益。在聯合電力系統中，由于各個電力系

12、統的供電成本不同，實行經濟調度，可以獲得額外的經濟效益。二、電力生產的主要環節電力生產過程包括電能的生產、輸送和分配，因此嚴格地講，電力生產應包括發電、輸電和配電三個主要環節。然而，在很多情況下，人們把變電和用電也作為電力生產的主要環節。由于從發電到輸電和配電，電力需要經過多次的電壓變化，變電就成為了電力生產過程中必不可少的環節，但變電環節是存在于發電、輸電和配電三個主要環節之中的。用電本應是電能使用和消費的過程，但由于電力的特點是供、產、銷瞬時完成的，因此用電需求的變化和對用電需求的控制會時時影響著電力生產的過程。1、發電電力生產的發電環節是利用電能生產設備將各種一次能源或其他形式的能轉換為

13、電能。生產電能的主要方式有火力發電、水力發電、核能發電、地熱發電、風力發電、太陽能發電、潮汐能發電、生物智能發電和燃料電池發電等。除太陽能發電的光伏電池技術和燃料電池發電外，絕大部分發電方式的電能生產設備都是由動力部分和發電部分組成。動力部分將各種發電用能源轉化成機械能，發電部分則將傳遞過來的機械能經過電磁感應作用轉換為電能。目前世界各國電力工業發廣泛采用的發電方式是火力發電、水力發電和核能發電，而火力發電則包括燃煤發電、燃油發電和天然氣發電。在上述發電方式中，其發電部分大多采用交流發電機生產頻率為50Hz或60Hz的交流電，在某些特定條件下用直流發電機生產的直流電能，多就地用作控制用電源，緊

14、急備用電源和其他專用電源。在各種發電方式中，火力發電存在著污染物排放問題，其中粉塵、灰渣、氮氧化物和硫化物都可以通過采取一定的技術措施加以防治，但二氧化碳的排放問題是火力發電無法解決的。二氧化碳是使全球氣候變暖的“溫室效應”之根源。相比之下水力發電和核能發電盡管有其他方面的環保問題，但不存在二氧化碳的排放問題。近年來隨著環保意識的不斷增強，清潔發電技術發展迅速，如整體煤氣化聯合循環（IGCC）發電技術、加壓流化床聯合循環發電技術，以及風力發電技術等新能源發電技術已經開始走向商業化。為了提高能源利用效率，減少對環境的影響，采用微型燃氣，輪機和燃料電池發電的綠色分布是電源系統越來越受到人們的重視。

15、2、輸電電力生產的輸電環節是把電能從其生產之處傳輸到其使用和消費處，集成發電廠和發電中心把電能輸送到電力用戶或電力負荷中心。由于發電廠發出的電力是三相交流電，所以輸電大多采用三相交流輸電方式，輸電采用的電壓越高，則可輸送的距離就越遠，可輸送的電功率（容量）就越大，電力工業出現的初期，發電廠建在電力用戶附近，以發電機電壓直接向用戶送電。隨著電力生產規模和負荷中心規模的擴大，發電中心，如大型火電基地、水電基地和核電基地均遠離電力工作中心，并且輸電容量也越來越大，致使輸電電壓不斷提高，陸續出現了高壓輸電220kV,超高壓輸電（330、380、500、750kV）和特高壓輸電（1000kV及以上）。3

16、、配電電力生產的配電環節是從輸電環節接受電能，并根據各類用戶的不同需求，將電能分配到各行各業的用戶，以最少的消耗向用戶提供連續可靠、質量合格且價格合理的電能，配電環節應根據用戶的重要性和對電力的依賴程度分門別類加以對待。有些用戶對電力可靠性要求很高，電力中斷會造成重大經濟損失，甚至危及人的生命和國家安全。有些用戶則對電能質量要求很高。電能質量包括電壓質量，頻率質量和波形質量，配電環節提供給用戶的電力，其電壓和頻率、波動應在允許的范圍之內，波形的畸變也應符合標準。配電環節必須要有可靠的配電網絡，采用先進的配電自動化技術電能質量控制技術和現代電能計量技術，以便向用戶提供充足可靠、質量合格和價格合理的電能。4、變電變電是電力生產的重要組成部分，它基于上述電