1、電力系統及其自動化技術電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史電力系統簡介電力新技術和發展趨勢第1頁，共39頁。電力系統及其自動化技術一、電力系統發展簡史歐美電力發展史1800年物理學家伏特發明第一個化學電池，人們開始獲得連續的電流1831年法拉第發現電磁感應原理，制造了最早的發電機法拉第盤1866年西門子制成第一臺使用電磁鐵的自激式發電機1870年比利時人格拉姆制成了環形電樞自激發電機供工廠電弧燈用電1875年巴黎北火車站建成世界上第一個火電廠，用直流發電供附近照明1879年舊金山建成世界上第一座商業發電廠，兩臺發電機共22盞電弧燈。同年先后在法國和美國裝設了試驗性電弧路燈1879年愛迪生發明

2、了白熾燈1881年英國建成了世界上第一座小型水電站1882年愛迪生在紐約建成世界上第一座正規發電廠，裝有六臺蒸汽直流發電機，共662kW，通過110V地下電纜供電，最大送電距離1英里，供59家用戶，1284盞白熾燈，建成了一個簡單的電力系統。第2頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史歐美電力發展史（續）1882年法國人德普勒在慕尼黑博覽會上表演了電壓為15002000V的直流發電機組經57km線路驅動電動泵1884年英國人制造了第一臺汽輪機1885年制成交流發電機和變壓器，于1886年3月用以在馬薩諸塞州的大巴林頓建立了第一個交流送電系統，電源側升壓至3000V，經1.2km到受

3、端降壓至500V，顯示了交流輸電的優越性1891年德國在勞芬電廠安裝了第一臺三相100kW交流發電機，通過第一條三相輸電線路送電至法蘭克福1894年建成尼亞加拉大瀑布水電站。1896年采用三相交流輸電送至35km外的布法羅。結束了1880年來交、直流電優越性的爭論1903年威斯汀豪斯電氣公司裝設了第一臺5000kW汽輪發電機組，標志著通用汽輪機組的開始。1907年美國人Edward和Harold發明了懸式絕緣子，為提高輸電電壓開辟了道路第3頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史歐美電力發展史（續）1916年美國建成第一條90km的132kV線路1922年美國在加州建成第一條220

4、kV線路二戰期間德國試驗4分裂導線，解決了380kV線路電暈問題，并制成440kV汞弧閥整流器，建成了從Elbe到Berlin的100km地下直流電纜，大大促進了超高壓交流輸電的發展和直流輸電的振興。戰后美國于1955、1960、1963、1970和1973等年份分別制成并投運30、50、100、115和130萬千瓦汽輪發電機組1954年瑞典首先建成了380kV線路，采用2分裂導線，距離960km，將北極圈內的Harspranget水電站電力送至瑞典南部。1954年前蘇聯建成第一座核電站，1973年法國制成120萬kW核反應堆1964年美國建成第一條500kV交流輸電線路1965年加拿大建成第

5、一條765kV交流輸電線路第4頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史歐美電力發展史(續)1965年前蘇聯建成第一條400kV的470km直流輸電線路，送電75萬千瓦1970年美國建成400kV的1330km直流輸電線路，送電144萬千瓦1989年前蘇聯建成第一條最高電壓1150kV的1900km交流輸電線路結論：三相導線中損耗為：減小損耗的最合理的途徑就是提高電壓。輸電技術全部發展史的特征便是不斷提高線路電壓。第5頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力工業發展史 新中國成立前的我國電力工業中國的電力工業始于1882年，至今年已有127年的歷史； 新中國成立前

6、，全國發電裝機容量僅為184.86萬千瓦，年發電量只有43.1億kWh，分別居當時世界第21位和第25位；輸電電壓很低，輸電電壓等級繁多，全國沒有形成統一的電壓級標準。第6頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)1882年英籍商人R.W.Little等人招股籌銀5萬兩，創辦上海電氣公司，安裝1臺16馬力蒸汽發電機組，裝設了15盞弧光燈。1882年7月26日下午7時，電廠開始發電，電能開始在中國應用，幾乎與歐美同步，并略早于日本。1888年湖廣總督張之洞從國外購進發電機組，供廣州總督府照明用電。1890年華僑商人黃秉常等開辦廣州電燈公司，安裝了2臺美國產的100馬

7、力柴油發電機，供商店和公共場所照明用電。1898年清光緒皇帝宣布變法，京師大學堂創建，設有電學、化學等課程。1903年11月在北京建立京師高等實業學堂，設機械、電氣、礦冶、應用化學等四科，1938年改稱北京大學工學院。1952年工科并入清華大學電機系，為中國電氣事業培養了科技和教育人才。第7頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)1912年云南昆明石龍壩水電站建成，裝機容量為2240kW，是中國第一座水電站，同年，由昆明耀龍電燈公司建成電壓為23kV從石龍壩水電站到昆明的輸電線路，線路長32km，是當時中國最高輸電電壓的輸電線路，也是中國第一條萬伏級輸電電壓的輸

8、電線路。1916年上海華生電器廠建成，1917年相繼建成中國第一臺變壓器、8kW直流發電機、60A電鍍用直流發電機，1926年制成中國第一臺150kW交流同步三相發電機。1931年9.18事變后，日本侵占東北三省強行接管東北各地電力設施，在長春成立“滿洲電業株式會社”。為瘋狂掠奪東北的豐富資源，在東北建設了水豐和豐滿水電廠，撫順、阜新等火電廠，并建設了一定規模的電力系統，共建設了220kV輸電線路5條共765km,154kV線路7條共832km，110kV線路4條共340km，還有一些66kV及以下輸電線路。至1949年,東北發電裝機容量共82.39萬kW 。第8頁，共39頁。電力系統及其自動

9、化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)1949年新中國成立前華北的平（京）津唐地區發電裝機共14.66萬kW，77kV輸電線路共350km，其余為33kV及以下電壓輸電和配電。1949年新中國成立前華東的三省一市均只有孤立電網，上海最高輸電電壓為33kV輸電線路共137km，江蘇最高輸電電壓為33kV共69.11km，安徽只有淮南輸電電壓最高，為22kV，浙江杭州當時最高輸電電壓只有13.2kV 。1949年新中國成立前華中地區的四省全部為孤立電網，全部發電裝機容量為7.56萬kW，湖北最高為6.6kV，河南為3.3kV及以下電壓輸電和配電，四川最高電壓為33kV，廣東為13.2kV，廣西

10、為3.3kV，山東為33kV。第9頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續) 新中國成立后的我國電力工業1949年新中國成立，我國電力工業迅速發展。到1978年，全國電力裝機容量已達5712萬千瓦，比1949年增長近30倍；年發電量2566億千瓦時，增長近59倍。1987年，裝機容量達1億千瓦；1995年，裝機容量達2億千瓦；2000年，裝機容量達3億千瓦；2004年，裝機容量達4億多千瓦；2007年，裝機容量達7億多千瓦第10頁，共39頁。電力系統及其自動化技術第11頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)三年恢復時期（19491

11、952年）從1949年到1952年，發電標準煤耗率由1020克千瓦時降低到727克/千瓦時，發電設備年利用小時由2330小時提高到3800小時，線損率由23.35%降低到11.29%。在基本建設戰線上，原定兩三年內增加發電設備容量32萬千瓦，至1953年也超額完成了任務。“一五”計劃時期（19531957年）5年內完成裝機246.9萬千瓦，5年內的平均年增長率，裝機容量為18.9%年發電量為21.9%。由于高速度發展的結果，1957年全國發電設備容量達463.50萬千瓦，年發電量達193.35億千瓦時，使中國的年發電量在世界的排名從1949年的第二十五位上升到1957年的第十三位。第12頁，共

12、39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)“二五”計劃時期（19581962年）由于“大躍進”刺激的結果，1958-1960年期間新增火電機組563.02萬千瓦，僅1959年就新增324.86萬千瓦，涌現出一批進度快、工效高的工程。在電力安裝方面，1958年，上海閘北電廠安裝第一臺6000千瓦汽輪發電機，只用了5天半時間；楊樹浦電廠安裝1臺6000千瓦機只用了4天零21小時；望亭電廠安裝兩臺6000千瓦機組，第一臺用了2天零21小時，第二臺用了1天零11小時。在水電建設方面，如云南水槽子電站9000千瓦機組安裝全部工期38天；廣東流溪河電站從第一臺1萬千瓦機組發電起，5

13、個月時間內就將其余3臺共3.2萬千瓦機組安裝完畢；新安江電站第一臺7.25萬千瓦機組從1959年10月初正式安裝座環，10月底裝完蝸殼，12月上旬轉子吊入機坑，12月底機組全部安裝完畢，整個安裝僅用工期3個月。第13頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)三年調整時期（19631965年）至1965年末，全國擁有發電設備容量1507.63萬千瓦，年發電量676.04億千瓦時，其中火電為1205.67萬千瓦，571.90億千瓦時，水電為301.96萬千瓦，104.14億千瓦時。主要技術經濟指標：發電標準煤耗率477克千瓦時，供電標準煤耗率518克千瓦時，廠用電率6

14、.98%（其中水電0.207%，火電7.48%），線損率7.31%，設備年利用小時4920小時。第14頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)“三五”計劃時期（1966-1970年）“三五”期間，雖然整個電力工業處在 “文化大革命”動亂之中，但電業職工忠于職守，排除干擾，在后兩年中生產與建設都有所恢復。至1970年全國年發電量為1158.62億千瓦時，5年平均年增長率11.4%。1970年底全國擁有發電設備容量2377萬千瓦，5年平均年增長率僅為9.58%。1970年，全國計有33個10萬千瓦以上的電網，其中有將近一半電網嚴重缺電。第15頁，共39頁。電力系統及

15、其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)“四五”計劃時期（1971-1975）至1975年底，全國年發電量為1958.4億千瓦時年平均增長率11.1%。1975年底，全國共有發電設備空量4340.6萬千瓦，5年新增容量為1963.6萬千瓦，年平均增長率仍達12.8%。據1975年底統計，全國裝機容量在10萬千瓦以上的39個電網中，就有24個電網存在著不同程度的供電不足，全國缺電達500萬千瓦。 1969年22.5萬千瓦機組在劉家峽水電廠投運；1971年15萬千瓦機組在丹江口水電廠投運；1972年20萬千瓦超高壓機組在朝陽電廠投運；1973年30萬千瓦機組在劉家峽水電廠投運。 1974年

16、30萬千瓦超亞臨界燒油機組在望亭電廠投運1975年30萬千瓦燒煤機組在姚孟電廠投運；第16頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)“五五”計劃時期 （1976-1980年）1980年底，全國年發電量達3006.27億千瓦時，5年平均年增長率8.9%基本上完成了計劃的低限指標；至1980年的發電設備容量達6586.91萬千瓦，5年凈增2246.31萬千瓦，平均年增長率8.7%，仍沒有完成計劃的低限指標；從平均年增長率而言，也是前幾個五年計劃中最低的。第17頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)“六五”計劃時期（1981-1985年

17、）至1985年實現年發電量4106.89億kWh，平均年增長率達6.4%，都超過了原計劃指標；至1985年全國發電設備容量達8705.32萬kW，5年凈增21180.41萬kW，平均年增長率5.7%，也都超過了原計劃指標。在電網建設方面，至1985年全國容量在100萬kW以上的電網有11個，其中華東、東北、華北、華中四大電網擁有的裝機容量都已超過1000萬kW，11個電網合擁有裝機容量7234萬kW，占全國的82.3%。生產技術經濟指標提高，1985年的發電標準煤耗率達398克/千瓦時，廠用電率為6.42%，年利用小時為5308小時，線路損失率為8.18%。第18頁，共39頁。電力系統及其自動

18、化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)“七五”計劃時期（1986-1990）“七五”計劃時期的生產技術指標：1990年末達到；標準煤耗率392克/千瓦時（發電），427克/千瓦（供電），廠用電率6.90% （其中水電0.3%，火電8.22%），發電設備年利用小時5036小時（其中水電3800小時，火電5413小時），線路損失率8.06%。至1900年末，全國擁有500千瓦及以上的電廠6537座，總容量1.2883億千瓦，其中水電站4336座，3175萬千瓦，火電廠2201座，9708萬千瓦。 1990年，全社會年用電量6125.96億千瓦時。第19頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系

19、統發展簡史中國電力發展史(續)“八五”計劃時期（1991-1995年）“八五”期間共投產發電機組7500萬千瓦，其中水電1300萬千瓦。“八五”期間年均投產1500萬千瓦，這在中國電力發展歷史上是從來沒有過的，裝機容量突破了兩億大關。1995年全國發電設備容量達到21722.42萬千瓦，全國年發電量達到10039億千瓦時。“九五”計劃時期（1996-2000年）“九五”期間電力科技事業蓬勃發展。初步實施跨大區電網互聯工程；開始實施潔凈煤發電工程；實施節能節電工程，供電煤耗下降34g/kWh，線損率下降1%。到2000年末，發電裝機超過到3億千瓦，年發電量達到1.4萬億千瓦時 ；第20頁，共39

20、頁。電力系統及其自動化技術 中國經濟高速增長確保存量電力需求有保障，而持續旺盛的制造業投資則奠定了強勁的潛在需求，雙方動因使得中國以工業用電為主的電力需求的高速增長態勢仍將持續，電力彈性系數持續1.25-1.35左右。 “十五”期間，全國發電裝機容量和發電量年均增長率達到10.1%和12.8%，電力彈性系數1.36。2005年全國發電裝機容量達5.15億千瓦。 預計“十一五”期間，隨著經濟高速發展、電力需求將進一步上升。但是，由于當前中國電力產業由早先“硬短缺-電源短缺，發電能力不足”特征向“軟短缺-電網不足，電能輸送受限”轉變，未來一段時期國家對于電力產業投資將主要集中在電網建設方面，電源擴

21、張的緊迫性大大緩解 截至2010年年底，中國發電總裝機容量將為8.18億千瓦，到2020年，中國發電總裝機容量預計達到11.86億千瓦，中國發電總裝機容量將超過美國躍居世界第一位。 第21頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展簡史中國電力發展史(續)總結：目前基本上進入大電網、大機組、大電廠、高電壓輸電、高度自動控制的新時代；全國總裝機7.9億kW（2008年)，發電量為34268億kWh （2008年）均居世界第二位；全國人均裝機為0.6 kW，人均發電為2580 kWh，相當于世界人均用電量的1/2，相當于發達國家人均用電量的1/6 ；減小損耗的最合理的途徑就是提高電壓。輸電技術

22、全部發展史的特征便是不斷提高線路電壓 2009年至2010年，全國電力供需總體平衡，部分區域略有富余。但受氣候、來水、電煤供應和電網“卡脖子”等不確定性因素影響，可能會出現局部短時電力供應緊張問題.第22頁，共39頁。電力系統及其自動化技術我國電力系統的現狀及展望我國現有發電裝機容量在20000MW以上的電力系統11個，其中東北、華北、華東、華中電網裝機容量均超過30000MW，華東、華中電網甚至超過40000MW，西北電網的裝機容量也達到20000MW。南方電力聯營系統連結廣東、廣西、貴州、云南四省電網，實現了西電東送。其它幾個獨立省網，如四川、山東、福建等電網和裝機容量也超過或接近1000

23、0MW各電網中500KV（包括330KV）主網架逐步形成和壯大。 220KV電網不斷完善和擴充，到2000年底220KV以上輸電 線路總長達598053km，變電容量達642280MVA。其中500 KV線路（含直流線路）達26837km，變電容量達94470MVA第23頁，共39頁。電力系統及其自動化技術我國電力系統的現狀及展望1990年我國第一條從葛洲壩水電站至上海南橋換流站的 500KV直流輸電線路實現雙極運行，使華中和華東兩 大區電網實現非同期聯網。隨著500KV網架的形成和加強，網絡結構的改善，電力系 統運行的穩定性得到改善。近10年間省及以上電網現代 化的調度自動化系統基本實現了實

24、用化。以數據通信為特征的覆蓋全國各主要電網的電力專用通 信網基本形成。第24頁，共39頁。電力系統及其自動化技術第25頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力需求展望：現階段中國 人均占有裝機容量0.6kW,發電量2580 kWh現階段相當于發達國家20世紀60年代水平。2000年美 國人均占有裝機容量3.4kW，俄羅斯為1.1kW，日本為 2.2kW要求在21世紀前20年，年均新裝機容量應高于30000MW第26頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電源發展建設展望：加速開發西部水電基地：預計2010年西部水電開發率 到達30%，裝機達到110000MW，2020年水電開發率達 到45%，裝機

25、達到170000MW。加速核電發展：預計2010年核電裝機容量達到20000 MW。加速發展再生能源：主要是風能和太陽能發電預計 2010年風電和太陽能裝機容量達到10000MW。煤電仍是21世紀初期我國的主要能源形式：預計2010 年煤電裝機容量為400000MW，預計2020年煤電裝機容 量為600000MW。第27頁，共39頁。電力系統及其自動化技術電力系統發展展望：以三峽電力系統為中心，推進全國電力系統的形成；2020年將形成除新疆、西藏、臺灣之外的全國統一 的大區互聯電力系統；與鄰國發展跨國互聯電力系統已成為發展的基本趨 勢，是經濟全球化的一種形式。第28頁，共39頁。電力系統及其自

26、動化技術二、電力系統簡介1.電力系統構成 電力系統是由發電廠、輸配電系統(電力網絡)及負荷組成的統一整體，通常覆蓋廣闊的地域。發電廠輸電線路配電線路變壓器變壓器用戶220kV10kV380V12kV第29頁，共39頁。電力系統及其自動化技術二、電力系統簡介(續)2.主要生產環節電力工業主要生產環節發電利用各種能源資源，生產電能。輸電電力的輸送變電電壓等級的變換配電電能的分配供給用電電能消費電力工業還包括以下環節：規劃、勘測設計、施工建設、運行調度、維護改造、安全監察、科研開發、設備制造、教育培訓、法規標準、電力營銷（電力市場）等等。第30頁，共39頁。電力系統及其自動化技術二、電力系統簡介(續

27、)3.電力網絡 電力網絡由不同電壓等級的電力線路、變壓器和相應的配電裝置構成。電力網絡的功能是輸送和分配電能并進行電壓變換。電力網可分為輸電網和配電網，大型電力網的結構通常以電壓等級進行分層；輸電網將發電廠的電能通過高壓輸電線送到負荷中心，其額定電壓通常為220750kV，它是電力系統的主干網；配電網將電能通過配電線路送到電能用戶，可以分為高壓、中壓、和低壓配電網；高壓配電網的電壓一般為35KV110kV或更高(220KV)；中壓配電網的電壓一般為10KV20kV；低壓配電網的電壓一般為380/220V。第31頁，共39頁。電力系統及其自動化技術二、電力系統簡介4.電力系統的功能與作用電力系統

28、是由發電、變電、輸電、配電、用電等設備和相應的輔助系統，按規定的技術和經濟要求組成的同一系統。一個現代電力系統是由極寬闊的地域內的大量電力設備互聯在一起的。發電、變電、輸電、配電、用電等設備稱為電力主設備，也稱為一次設備，由主設備構成的系統稱為主系統，也稱為一次系統；測量、監視、控制、繼電保護、安全自動裝置、通信，以及各種自動化系統等用于保證主系統安全、穩定、正常運行的設備稱為二次設備，二次設備構成的系統稱為輔助系統，也稱為二次系統。第32頁，共39頁。電力系統及其自動化技術二、電力系統簡介電力系統的功能與作用電力系統的基本任務是安全、可靠、優質、經濟地生產、輸送與分配電能，滿足國民經濟和人民生活需要。為了發揮電力系統的功能和作用，應滿足以下基本要求：滿足用戶需求；安全可靠性要求；經濟性要求；環保和生態要求。第33頁，共39頁。電力系統及其自動化技術5.現代電力系統的特點電力系統技術上的發展是以“大機組、大電網、高電壓、高度自動化”為特征來描述；數字化、網絡化、信息化、智能化技術日益