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  • 中国电力工业

    中国电力工业将煤炭、石油、天然气、核燃料、水能、海洋能、风能、太阳能、生物质能等一次能源经发电设施转换成电能,再通过输电、变电与配电系统供给用户作为能源的工业部门。生产、输送和分配电能的工业部门。

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      中国电力工业自1882年第一座 火电厂投产至1949年,发展缓慢,基础薄弱。50年代以来,经过40年的建设,中国电力工业由小到大,从沿海到内地,从城市到农村,从主要依靠国外设计、提供设备到基本立足国内,建成了 火力发电水力发电和其他新能源 发电的各种发电厂。到1989年,500千瓦及以上发电厂全国总计6600座;正在兴建中的两座核电站即将投产(其中,秦山核电站于1991年12月并网发电);建成了覆盖全国绝大部分地域的 电力系统,输电线路443141公里,变电设备 37138万千伏安,形成了一套比较完整和相当规模的电力工业体系(统计数据均未包括台湾省,下同。台湾省电力工业概况见 台湾电力公司)。
       概况  中国最早应用电能是作为照明电源。1879年4月11日,上海市虹口一家英商公司的一台7.46千瓦(10英制马力) 柴油发电机组试运转成功。5月17~18日,由这台机组供电的弧光灯在外滩照亮。中国首座商用火电厂是上海电光公司的 乍浦路火电厂。该厂于1882年 7月26日正式发电,发电机组容量为12千瓦,可供19盏弧光灯的照明用电。它比世界上最早的公用电厂(伦敦,1882年1月12日)仅晚6个月。中国水力发电始于1912年,在云南昆明附近的螳螂川上建成 石龙坝水电站,投产初期装有2台240千瓦的 水轮发电机组

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      1949~1988年,中国电力的年平均增长率达13.2%。1953~1957年,在恢复原有发供电设备的基础上,建设了一批新电厂,每年平均装机50万千瓦。1958~1965年,每年平均装机达150万千瓦以上。在此期间,装机容量和发电量的平均年增长率分别为17%和18%,电力工业超前于国民经济的发展, 电力弹性系数达到2.0以上,保证了工农业的迅速发展。1966~1975年,电力工业未能以应有的速度发展, 电力弹性系数下降到 1.3以下,不能适应国民经济发展的需要,从1970年起出现缺电的局面。1978年以来,电力工业重新得到持续发展,每年平均装机容量达到450万千瓦以上。
      1990年,全国总计发电装机容量为1.35亿千瓦,年发电量达 6105亿千瓦时。其中水力发电装机容量3458.33万千瓦,占25.6%。全国总计发电装机容量和总发电量分别由1949年占世界第21位和25位上升到1990年均列于世界第 4位。1949~1989年中国电力工业总装机容量和年总发电量见表1。
      1949年中国的输电线路主要是 110千伏及其以下的电压等级,仅东北有1条220千伏级线路。到1989年,中国电网除已有220千伏骨干线路外,还建成了330千伏输电线路3097公里、500千伏输电线路7114公里,构成输电干线。1989年,中国第一条±500千伏 直流输电线路(葛洲坝-上海,1080公里)建成投入运行,实现 华中电力系统与华东电力系统互联,形成中国第一个跨大区的 联合电力系统
       电能生产与能源构成  电能是二次能源,是由一次能源转化而来。因此,电能的生产受制于一次能源的构成和技术经济发展的水平。中国煤炭资源丰富,截止1988年1月,经勘探证实的储量为8594亿吨。中国是世界最大的煤炭生产国和消费国。1988年国内煤炭消费量达982.8兆吨,其中发电用煤占25.6%。1988年火力发电的燃料消费量为 168.0兆吨标准煤( Mtce),其中煤炭占86.8%,石油11.5%,天然气0.7%,其他1%。中国在70年代建设了一批燃油电站。80年代以来,中国政府采取压缩发电用燃油,实行以煤代油的政策。配合煤炭基地的开发,建设了一批大型矿区和坑口电厂,燃煤机组在火电总装机中的比重不断增长。中国水能资源的理论蕴藏量为6.76亿千瓦,可开发水能资源3.78亿千瓦,居世界第一位。由于水能资源的地理分布特点、经济发展水平和开发的技术难度,使得开发利用程度很低,迄今只开发了8.6%的水能资源。为加快水电建设,80年代以来,中国集中力量开发水能资源丰富、经济指标较好的河段,如长江中上游、红水河和黄河中上游等河段。水力发电在中国电能生产中蕴藏着巨大的潜力。由于煤炭和水能资源的地理分布不均,需要在东南沿海和东北等用电负荷集中地区,建设一批 核电站以补充电力,如 秦山核电站(见图)。和广东 大亚湾核电站(见图)。在中国电能生产的发展过程中,火电始终占主导地位,这与中国煤炭、石油、水能等动力资源的合理开发利用,以及国家工业布局和产业政策有关。石油、天然气等矿物资源需珍惜使用,核能和新能源尚难大规模开发利用,这就决定了中国电能生产以煤炭和水能资源为主的能源构成(表1)。

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      1989年,全国电能生产的燃料消耗中,原煤为25074万吨、原油 1386万吨、燃气49.56亿立方米。全国电能生产主要的技术经济指标为:发电煤耗397克/千瓦时,供电煤耗432克/千瓦时,厂用电率6.81%,线损率8.18%,年设备利用小时为5171小时。
      火力发电  继1882年乍浦路火电厂建成发电以后,1896年上海虹口裴伦路发电厂建成,并于1907年在中国运行了第一台汽轮发电机(英国派生公司制造,800千瓦),1912年装机容量为6400千瓦。1929年,上海 杨树浦发电厂总装机容量为161000千瓦,是当时远东最大的电厂。
      50年代,中国建设的火电厂一般采用6000~25000千瓦中压机组(343×10 4帕,435℃)或高压机组(883×10 4帕,535℃)。第一台6000千瓦机组(苏联制造)于1953年在西安近郊灞桥电厂投入运行。1956年,第一台国产6000千瓦机组在安徽淮南田家庵电厂投入运行。第一台2.5万千瓦和5万千瓦机组(均为苏联制造)分别于1952年和1953年在辽宁阜新电厂和抚顺电厂投入运行。中国自行制造的第一台2.5万千瓦和5万千瓦机组于1959年分别在哈尔滨热电厂和辽宁电厂投入运行。同年,苏联制造的10万千瓦机组在阜新电厂投入运行。50年代中国最大的火电厂为阜新电厂,装机容量35万千瓦。60年代建设的火电厂,主要采用单机容量2.5~10万千瓦机组。第一台国产12.5万千瓦机组于1969年在上海 吴泾热电厂投入运行。60年代中国最大火电厂为辽宁电厂,装机容量60万千瓦。

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      70年代,中国制成20万千瓦和30万千瓦汽轮发电机组,分别于1972年和1974年在辽宁朝阳电厂和江苏望亭电厂投入运行。意大利制造的一台32万千瓦机组和法国制造的一台30万千瓦机组,分别于1978年10月和12月在天津 大港电厂和内蒙元宝山电厂并网发电。70年代中国最大的火电厂为 清河电厂,装机容量为110万千瓦。
      1985年11月,法国制造的60万千瓦机组在元宝山电厂并网发电。这是中国在大陆运行中的单机容量最大的火力发电机组。1986年,中国制造成功第一台60万千瓦机组安装于安徽平圩电厂,并于1988年发电。80年代后期,中国在大陆建设的火力发电厂广泛采用30万千瓦机组。80年代后期至90年代初,中国最大的火电厂是台湾省的兴达火力发电厂,装机容量为210万千瓦。  1989年,中国有50万千瓦以上的火电厂48座,装机容量合计3987.92万千瓦,发电量合计2218.86万千瓦时;100万千瓦以上的火电厂有12座(单位:万千瓦), 谏壁电厂(162.5,见图)、陡河电厂(155)、神头电厂(130)、清河电厂(130)、 徐州电厂(130)、 锦州电厂(120)、 大同电厂(120)、富拉尔基二电厂(120)、邹县电厂(120)、 姚孟电厂(120)、望亭电厂(110)、秦岭电厂(105)。

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      水力发电  继石 龙坝水电站发电后,1925年中国自行设计施工的第一座水电站──四川泸县洞窝水电站发电,装有一台175千伏安机组。1934年台湾省日月潭一级水电站建成,发电设备容量为10万千瓦,是这一时期最大的水电站。1936年,石龙坝水电站已装水轮机6台,总容量2200千瓦,是当时中国自己经营管理的最大水电站。30年代末期开始,东北三省实行“水主火从”方针开发电力资源。 水丰水电站(1941)、 镜泊湖水电站(1942)、 丰满水电站(1943)先后发电。1949年,中国水力发电仅有16.3万千瓦。截至1989年,中国500千瓦及以上水电站2081座;25万千瓦及以上水电站24座。100万千瓦及以上水电站3座: 葛洲坝水电站(271.5万千瓦)、龙羊峡水电站(128万千瓦)和 刘家峡水电站(122.5万千瓦)。其中,长江上的葛洲坝水电站是80年代至90年代初期中国最大的水电站(见图),已于1988年底并网运行。中国开发水电站级数最多的河流是贵州省猫跳河,共建有36座水电站,总装机容量24万千瓦。1989年中国水电装机总容量为3458.3万千瓦,年发电量为1185亿千瓦时。

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      中国水电站大部分采用国产机组。运行中的各种水力发电机组的最大单机容量为:吉林省白山水电站的30万千瓦混流式水轮发电机组;湖北省葛洲坝水电站的17万千瓦轴流式机组;广东省 白垢水电站的1万千瓦灯泡式机组;浙江省百丈际水电站的1.25万千瓦冲击式水轮机组;北京密云水电站的1.3万千瓦斜流可逆式抽水蓄能式水轮机组。
      在中国,装机容量小于2.5万千瓦的水电站称为小型水电站,容量小于500千瓦的则称为农村 小水电。“小水电”遍布全国,蓬勃发展,这是中国水力发电建设的一个显著特点。中国有极其丰富的小水电资源,其理论蕴藏量为1.5亿千瓦,可开发资源为7000万千瓦,相应的平均年发电量可达2200亿千瓦时。截至1987年底,全国已建成小水电站7万余座,装机容量达1000万千瓦以上;全国有1580多个县建有小水电站,其中装机容量超过1万千瓦以上的县有300多个;许多县建成了为小水电配套的高低压配电线路,形成许多农村小电网,为农村电气化奠定了良好的基础。中国小水电的建设经验已引起国际能源界的重视。1980年以来,联合国在浙江省杭州市召开了8次有关小水电的国际会议,并在中国建立亚太地区国际小水电培训中心。
      其他能源发电  包括核能发电、地热发电、风力发电、海洋能发电、生物质能发电和太阳能发电。中国对这些能源发电正在加强研究试验工作,并为一些特殊场合提供了电力,但至今它们的发电量在总发电量中仍占很小的比例。
      ①核能发电:是电能生产发展的重要途径。中国自50年代后期开始进行核电技术的研究,但付诸实施起步较晚,至1978年才作了全面部署。浙江省海盐县秦山30万千瓦(一台机组)核电站已于1991年建成发电。1984年4月开始动工兴建广东省大亚湾180万千瓦压水堆核电站(90万千瓦机组2台,引进法国设备和技术)。台湾省因受一次能源制约,80年代初期即有三座核电厂投运,总装机容量为514万千瓦。
      ②地热发电:中国第一座地热发电试验站于1970年在广东丰顺邓屋建成。到1983年底已建成试验电站 7座,总装机容量8586千瓦。1977年台湾省宜兰清水池地热田地热电站建成并发电,装机容量为3000千瓦(1500千瓦机组 2台)。西藏 羊八井地热电站是中国最大的地热电站,到1989年总容量已达13000千瓦。
      ③风力发电:中国自50年代后期开展风力发电的研究工作。1957年吉林省白城曾试制66瓦微型风力发电机组。1983年底,各地试制出30多种不同类型和容量的风力发电机组。到1984年上半年,全国共安装风力发电机组1900多台,总容量约420千瓦。其中内蒙古自治区安装风力发电机1762台,总容量198.5千瓦。已试制和生产20、40和55千瓦风力发电机组,并正在制造100千瓦及以上机组。30、50、60、100、200瓦的微型风力发电机组已批量生产,用于牧区的照明及其他生活用电,在内蒙古、西藏、青海等牧区正迅速推广应用。其中内蒙古已有 1万台以上微型风力发电机组在运行。到1989年,共安装微型风力发电机组7万台。100瓦微型风力发电机组已有少量输往国外。中国已在新疆达坂城、北京八达岭、昌平(图3) 中国电力工业和浙江镇海笠山等处建立风力发电试验站。其中达坂城风力电站装机容量为2105千瓦,年发电量 550万千瓦时,是亚洲最大的风力电站(1989年10月并网)。
      ④海洋能发电:包括潮汐发电、 海水温差发电、波浪发电、海流能发电等形式。中国于50年代中、后期,在山东、江苏、浙江、广东、福建等沿海地区建设了实验性潮汐发电装置,70年代又建设一些试验电站。1980年5月,第一座由国家投资建设的试验电站── 江厦潮汐电站在浙江乐清湾内温岭建成。到1985年12月,5台机组(有500、700千瓦机组)总容量3200千瓦,年发电量1071万千瓦时。截至1989年,中国有 8座小型潮汐试验电站,总装机容量近10兆瓦。其他形式的海洋能发电技术均在不同程度地进行研究。
      ⑤生物质能发电:中国是将沼气作为能源应用最早的国家,主要用作农村的照明和炊事燃料,还可用于发电。北京大兴新能源研究中心已建成沼气发电的装置,容量为25千瓦。北京现正设计和筹建单机容量为 100千瓦的大型 沼气发电装置。垃圾发电是结合城市环境保护,综合利用、集中处理垃圾,将热量转换成电能的利 废措施。中国第一座垃圾发电站于1987年在广东深圳市建成,装机容量500千瓦(见图)。

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      ⑥太阳能发电:中国于1958年开始研制太阳能电池,1971年首次应用于第二颗人造卫星上,1973年第一次在地面上应用于天津港 浮标灯供电。青藏铁路、油田井站、蒙民家庭等分别使用 720、560和170瓦太阳能发电装置。1985年,甘肃省榆中县园子乡建成中国最大的10千瓦太阳能电池实验电站。1985年中国已有 200千瓦太阳能电池发电装置在运行。

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       电力系统  中国的电力系统从50年代以来迅速发展。到1990年,已建成装机容量超过1500万千瓦的大区电力系统 4个(见图),其他超过百万千瓦的省电力系统9个(表2)。大区电力系统之间的联网工作也已开始。联系华东与华中两大电力系统的 ±500千伏直流输电工程已于1989年投运。全国用于电力系统监控调度的在线计算机约70台。此外,台湾省建立了装机容量为1659万千瓦的电力系统。

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      输变电线路建设  1897年上海裴伦路电厂以 5条输电线路供路灯用电。1900年形成第一个输配电网,电压2500伏,全长18公里,用铅包橡胶绝缘电缆架空敷设,有12个配电站。1908年,第一条中压22千伏输电线路建成,从云 南石龙坝水电站至昆明钟街变电所。1953年,中国自行设计施工的第一条220千伏输电线路(369公里)建成,从丰满水电站输送电能到虎石台变电所。1972年,第一条330千伏超高压输电线路建成,从刘家峡水电站至汉中,全长534公里,中间设有 串联电容补偿站,用以提高远距离输电系统的稳定性和输送容量。1981年,第一条500千伏超高压输电线路投入运行,从河南平顶山姚孟火电厂到湖北武昌凤凰山变电所,使中国成为世界上第8个拥有500千伏超高压输电的国家。1983年底,全部采用国产设备的东北董家到辽阳的 500千伏输变电工程调试结束。中国各级电压第一条输电线路投入运行情况见表3。到1989年,中国拥有高压、超高压输变电线路和设备情况见表4。

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      1977年中国建成一条31千伏直流输电工业性试验电缆线路。浙江省镇海到舟山岛的跨海峡 ±100千伏直流输电第一期工程,输电容量5万千瓦,海底电缆长11公里,1989年 9月投入运行。换流站设备全部是国产。由中国自行设计、 施工的第一条±500千伏、长1080公里的直流输电线路,西起华中电网葛洲坝水电站的宋家坝变电所,东到华东电网上海市南郊换流站(见图),输送功率120万千瓦。第一期单极输电于1989年8月调试并投入运行,第二期工程于1990年投入运行。

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      电力网建设  50年代以前,中国只有东北、京津唐、台湾省建有规模不大的地区高压电网和上海市的33千伏电压等级的电网,其他各地大多是以城市为供电中心的孤立电厂和供电区。50年代,随着一批中型电厂的投产,建成一些110千伏、220千伏 地区电力系统。60年代到70年代末,许多电网发展成以220千伏为主干的全省统一电力系统或跨省电力系统。80年代以来,中国电网得到较大发展,一些500千伏和大量220千伏输变电工程相继完成,使原有各电网的结构发生很大变化,提高了输电能力,扩大了电网覆盖面积。由于历史的原因,中国电网现存两种电压等级系列。除西北电网采用330、110、35千伏电压系列外,其他各电网均采用500、220、110、35千伏电压系列。随着中国电力工业的发展,各省电力系统及大区电力系统的互联已成为必然趋势,规划中的西北电力系统与 华北电力系统、华南各省电力系统与西南各省电力系统的互联,将使中国电力系统建成联系更为紧密的500千伏网架。通过电网输送的强大电力,将在国民经济和人民生活中发挥出更大的作用,各行各业的用电量也将会更大幅度地增长。1949~1987年各行各业用电量增长情况及用电量构成见表5。

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       电力工程设计、施工和科研  中国有 8个水利电力专业设计院,共约2万人,拥有每年2500万立方米土石方和 500万立方米混疑土工程的设计能力。相应的水电施工队伍有25万人。曾完成中国最大的两个水电站──刘家峡水电站和葛洲坝水电站,包括330千伏、500千伏超高压升压站和 ±500千伏直流输电换流站的设计、施工、调试任务。火电专业设计院有31个,约2万人,有60个工程处、基建公司,共17万人的火电安装队伍,具有年投产500~800万千瓦火力发电装机容量的设计、施工、调试能力。此外,还有29个省市级以上输变电公司,拥有6万人的施工队伍,每年能承担装机容量500~1000万千瓦的相应输变电工程施工。这些设计、施工队伍还为几个国家设计安装单机容量20万千瓦的火电工程,33千伏、132千伏输变电工程以及一些配套供电工程,工程质量和服务质量受到好评。图4。

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      能源部拥有大型水利电力研究机构、热力工程研究机构、电力工程研究机构8个,还有几个大区以及27个省市电力试验研究所。这些机构拥有大型水工试验室、热工试验室、高压输电线路试验基地、电力系统试验室、高电压试验基地,以及通信与自动控制试验室等。能源部有部属水利电力或电力工程高等院校 9所、专科学校10所。全国有31所高等院校设有水利电力或电力工程专业。40年来,全国水电和电力科研机构以及有关高等院校的科技工作者和教师,承担了全国水电工程、火电工程、500千伏及以下输变电工程、±500千伏直流输电工程以及电力系统的科学研究和大型工程的现场调试等工作。他们对提高电力工程质量、电力系统的供电质量和运行可靠性,保证电力系统的经济、稳定运行发挥了重大的作用。中国的电力科研机构还同国外广泛开展科技学术交流和技术合作。
       参考书目
     黄晞编:《电力技术发展史简编》,水利电力出版社,北京,1985。
     孙嘉平、柳椿生、程忠智主编:《中国电力工业──庆祝发电装机容量超过一亿千瓦》,水利电力出版社,北京,1988。

     

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