电能的生产

电能的生产 电气学院 电能的开发和应用，是人类征服自然过程中取得的具有划时代意义的光辉成就。电能由一次能源经加工转换成的能源，是现代工农业生产、科学技术研究及人民生活等各个领域中广泛应用的主要能源与动力。 一、电能的生产形式 基于一次能源种类和转换方式的不同，发电厂可分为不同类型，例如火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、风力发电厂、太阳能发电厂、地热发电厂和潮汐能发电厂等等。目前世界上已形成规模，具有成熟开发利用技术，并已大批量投入商业运营的发电厂，主要是火力发电厂(简称火电厂)、水力发电厂(简称水电厂)和原子能发电厂(简称核电厂)，风力及太阳能发电厂作为新能源技术也逐步进行商业化开发，在电能生产中的比例也逐渐增加。 中国发电机组的装机总容量已经超过13亿千瓦，其中绝大多数都是常规火力发电机组，约占近70%，其次是水电机组，约占20%，其它核电、风电、太阳能等约占10%。截至2013年底，全国发电种类装机总量如下所示。 二、我国的发电集团 中国五大发电集团是指中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司五大发电集团。 中国华能集团公司是经国务院批准成立的国有重要骨干企业，是国家授权投资的机构和国家控股公司的试点，是世界500强企业。截至2009年6月底，中国华能在全国26个省、市、区及海外拥有运营的全资、控股电厂130座，装机容量8896.7万千瓦,煤炭、金融、科技研发、交通运输等产业初具规模。 中国大唐集团公司是2002年12月29日在原国家电力公司部分企事业单位基础上组建而成的特大型发电企业集团，是中央直接管理的国有独资公司，是国务院批准的国家授权投资的机构和国家控股公司试点。 中国华电集团公司（简称“中国华电”）是2002年底国家电力体制改革时组建的五家全国性国有独资发电企业集团之一。注册资本120亿元人民币，主营业务为：电力生产、热力生产和供应；与电力相关的煤炭等一次能源开发；相关专业技术服务。 中国国电集团公司是经国务院批准，于2002年12月29日在原国家电力公司部分单位的基础上组建的全国五大发电集团之一。 中国电力投资集团公司是2002年12月29日在原国家电力公司部分企事业单位基础上组建的全国五大发电集团之一，经国务院同意进行国家授权投资的机构和国家控股公司的试点。集团公司注册资本金人民币120亿元。 各大集团下属的发电厂及发电形式由于过于繁多，详情请参见： （五大电力集团公司下属电厂明细） 三、国外发电集团发展现状 暑期社会实践中，了解到四川江油火电厂四台发电机组有三台进口自法国阿斯通电气公司。那么法国的电力行业发展状况如何呢？ 法国电力作为世界最大电力生产厂家之一，于1997年实现了310亿美元的营业额。它拥有100000兆瓦以上的装机容量，在法国的生产能力为4580亿元千瓦时，为3000万以上的用户供电。 近年来，法国电力公司国际业务的发展明显加快，在当今电力市场上起很大作用，尤其在欧洲、拉丁美洲和亚洲。英国国家电力供应公司(National Grid Transco)。是英国最大的能源与公用事业公司 谈到发达的电力行业，不得不提到老美。美国电力系统已形成 3个并列运行的联合电力系统。①东部联合电力系统,包括互联系统协调小组(ISG)、宾夕法尼亚-新泽西－马里兰州联合电力系统(PJM)和东部联合电力系统(CANUSE),共有189家电力公司参加，总装机容量达43500万千。②西部联合电力系统，包括WSCC协作区的4个联合电力系统，总装机容量为10800万千瓦。③得克萨斯联合电力系统。3个联合系统彼此之间是单独运行的。目前特高压输电的研究工作正在进行，共建有3个特高压试验站，即AEP和ASEA在印第安纳州的试验站，GE公司和EPRI的 1000～1500千伏试验系统，以及BPA的1200千伏试验线路。可分别对变电所的主要设备、特高压线路的电气和机械性能进行试验研究。 视角转向欧洲，作为欧洲最大的电力集团，德国意昂集团是由德国费巴公司和维尔格公司合并而成。2000年6月16日Veba（费巴）和 Viag（维尔格）合并成为E. ON 。2000年7月13日Bayernwork和Preussen Elekla联合建立E. ON Energie，使之成为欧洲最大的电力公司。2000年8月7日E. ON 开始向欧洲和美洲销售电子元件产品。 亚洲，东京电力公司成立于1951年，是日本一家集发电、输电和配电于一体的大型电力企业。东京电力公司一向很重视发展大容量、高效率机组，至1997年度底止，600MW及以上火电大机组（不含燃气蒸汽联合循环机组）占火电总容量（含联合循环机机组）的55%。在发展燃气蒸汽联合循环方面，追求高效率，因此在机组的容量、燃气温度方面都有进步。已投运的机组，单机容量达到1440MW，燃气温度1300℃，热效率达49%（按高位发热量计）。 而作为世界领先的发电解决的电气公司，阿尔斯通是全球轨道交通、电力设备和电力传输基础设施领域的优秀企业，以创新环保的技术而闻名。阿尔斯通参与中国建设50多年，是中国轨道交通、电力设备和电力传输基础建设领域长期可靠的合作伙伴。阿尔斯通与中国合作伙伴一起帮助客户在获得更高经济效益、更强竞争力的同时，积极推动环境保护。阿尔斯通在中国拥有30余家实体和业务机构，员工人数约1万人。2013年10月1日，阿尔斯通公司最大的水电设备生产基地在天津正式开业。 四、新能源发电 按1978年12月20日联合国第33届大会第148号决议，新能源和可再生能源共包括14种能源：太阳能、地热能、风能、潮汐能、海水温差能、波浪能、木柴、木炭、泥炭、生物质转化、蓄力、油页岩、焦油砂及水能。 “十二五规划”提出了到2020 年我国能源科技的发展目标：在新能源技术领域，建成具有自主知识产权的大型先进压水堆示范电站;风电机组整机及关键部件的设计制造技术达到国际先进水平;发展以光伏发电为代表的分布式、间歇式能源系统，光伏发电成本降低到与常规电力相当;开展多塔超临界太阳能热发电技术的研究，实现300 MW 超临界太阳能热发电机组的商业应用;实现先进生物燃料技术产业化综合利用。 目前，我国新能源发电还处于起步阶段，主要表现在以下几个方面: 1. 新能源发电具有间歇性，因而必须对其发电量做出合理准确的预测，而我国在这方面还比较欠缺。 2. 与传统火力发电相比，可再生能源发电的启动和运行较快，为适应电网的互联性，需要对其运行过程做出调整。 3. 并网输电网络升级费用投入巨大，如何优化配置可再生能源发电设备、减少费用开支，是摆在管理者面前的一个重大问题。 随着全球范围内能源危机的冲击和环境保护及经济持续发展的要求，开发利用新能源和可再生能源成为大多发达国家和部分发展中国家21世纪能源发展战略的基本选择。 太阳能发电：美国是世界上太阳能发电技术开发较早的国家，太阳能槽式发电系统已经积累了10多年联网营运的经验，1×104kW 塔式和5～25kW 盘式太阳能发电系统正处于示范阶段。法国、西班牙、日本、意大利等国太阳能发电的应用也有一定发展。太阳能光伏发电最早用于缺电地区，从80年代开始，联网问题得到很大重视。目前，在世界范围内已建成多个兆瓦级的联网光伏电站，光伏发电总装机容量约1×103M W 。  风力发电：风力发电经历了从独立系统到并网系统的发展过程，大规模风力田的建设已成为发达国家风电发展的主要形式。目前，风力田建设投资已降至1000美元/kW，低于核电投资且建设时间可少于一年，其成本与煤电成本接近，因而具有很大的竞争潜力。世界上最大的风力田位于美国加利福尼亚州，年发电约221×108kW.h。全世界风电装机容量已达17706MW。美国将在俄勒冈州至华盛顿州沿线建立一个世界最大的风力发电基地，德国计划30年后用风力发电取代核电，风力发电在德国供电系统中的比重将占到25 %。 地热能发电：地热发电的相关技术已经基本成熟，进入了商业化应用阶段。美国拥有世界上最大的盖塞斯地热发电站，装机容量达2080MW。菲律宾的地热发电装机容量也高达1050MW，占该国电力装机总容量的15 %。目前全世界地热发电站约有300座，总装机容量接近1×104MW，分布在20多个国家，其中美国占40%。 五、微电网——新能源研究思路之一 由新能源组成的微电网在提高中国电网的供电可靠性，改善电能质量方面具有重要作用。中国的经济已进入数字化时代，优质、可靠的电力供应是经济高速发展的重要保障。在大电网的脆弱性日益凸显的情况下，将地理位置接近的重要负荷组成微电网，设计合适的电路结构和控制，为这些负荷提供优质、可靠的电力，不仅可省去提高整体可靠性与电能质量所带来的不必要成本，还可以减少这些重要负荷的停电经济损失，吸引更多的高新技术在中国发展。 微电网与大电网间灵活的并列运行方式可使微电网起到消峰填谷的作用，从而使整个电网的发电设备得以充分利用，实现经济运行。此外，对于中国已有的众多独立系统，在系统中加入基于电力电子技术的新能源并配以智能、灵活的控制方式，一方面可提高系统的智能化与自动化，另一方面也可为企业带来可观的经济效益。 参考文献 [1] 程浩忠 电力系统规划 中国电力出版社2008 [2] 陈慈萱 电气工程基础 中国电力出版社 2012 [3] 何仰赞 电力系统 华中科技大学出版社 2002 [4] 翟庆志 电机与新能源发电技术 中国农业大学出版社 2011 [5] 李林川 电能生产过程 科学出版社 2011 [6] 张世翔 电力企业信息化 中国电力出版社 2008