《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義路長(zhǎng)威XX

《國(guó)內(nèi)發(fā)、供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX2024/3/29《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX第一章國(guó)內(nèi)發(fā)電、供電系統(tǒng)現(xiàn)狀介紹目前，國(guó)內(nèi)發(fā)電系統(tǒng)由五大發(fā)電集團(tuán)組成：華能集團(tuán)公司、華電集團(tuán)公司、國(guó)電集團(tuán)公司、大唐集團(tuán)公司、中國(guó)電力投資集團(tuán)公司國(guó)內(nèi)供電系統(tǒng)兩大電網(wǎng)公司：國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司（廣東、廣西、云南、海南、貴州）。1949年，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H為184.9萬千瓦，居世界第二十一位?，F(xiàn)在，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到9.5億千瓦，居世界第二位。

1998年，電力實(shí)行“政企分開”，原電力部撤消，成立國(guó)家電力公司。2002年12月繼續(xù)深化電力體制改革，實(shí)行“廠網(wǎng)”分開?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX在已投運(yùn)的電廠中，最大的火電廠為鄒縣電廠（240萬kW），最大的水電站為二灘水電站（330萬kW），最大的核電站為大亞灣核電站（180萬kW）。全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)3億kW。五大發(fā)電集團(tuán)簡(jiǎn)介：

華能集團(tuán)是經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成立的國(guó)有重要骨干企業(yè)，也是自主經(jīng)營(yíng)、自負(fù)盈虧，以經(jīng)營(yíng)電力為主的世界500強(qiáng)企業(yè)。注冊(cè)資本金200億元，經(jīng)營(yíng)的電廠達(dá)154座，裝機(jī)容量10438萬千瓦。華電集團(tuán)公司注冊(cè)資本120億，裝機(jī)容量將達(dá)到80000MW，資產(chǎn)總額2928億元人民幣，年發(fā)電量2900億千瓦時(shí)。擁有國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大、國(guó)產(chǎn)化程度最高的100萬千瓦機(jī)組，積極開發(fā)建設(shè)風(fēng)電、核電、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能等清潔能源?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX國(guó)電集團(tuán)公司：經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，于2002年12月29日組建全國(guó)五大發(fā)電集團(tuán)之一，裝機(jī)容量達(dá)22170.2萬千瓦，員工人數(shù)11萬余人，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)20%，資產(chǎn)總額達(dá)4006.81億元。大唐集團(tuán)公司注冊(cè)資本金51.63億元，總資產(chǎn)645.36億元，發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到10017.23萬千瓦，是世界億千瓦級(jí)特大型發(fā)電公司，在倫敦、香港、上海三地上市的電力企業(yè)。

《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX中國(guó)電力投資集團(tuán)公司：20０２年１２月２９日經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)組建的全國(guó)五大發(fā)電集團(tuán)之一，資產(chǎn)總額３７７６億元，年發(fā)電量２５１５億千瓦時(shí)，營(yíng)業(yè)收入達(dá)１０１２億元，注冊(cè)資本金人民幣１２０億元。國(guó)內(nèi)供電系統(tǒng)兩大電網(wǎng)公司：國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司（廣東、廣西、云南、貴州、海南）.國(guó)家電網(wǎng)公司：前身“國(guó)家電力公司”，2000年實(shí)行“廠網(wǎng)分開”后，原國(guó)家電力公司電網(wǎng)業(yè)務(wù)由國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)行，注冊(cè)資本金2000億元，擁有職工150.8萬，資產(chǎn)總額12141億元。售電量22748億KWh,輸電線路長(zhǎng)度5532萬公里，變電容量19萬KVA，是全球最大的公用事業(yè)企業(yè)。2010年《財(cái)富》世界500強(qiáng)企業(yè)國(guó)家電網(wǎng)位列第八?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司：經(jīng)營(yíng)范圍為廣東、廣西、云南、貴州和海南五?。▍^(qū)），職工總數(shù)30萬人，總裝機(jī)容量為1.6億千瓦，220千伏及以上變電容量3億千伏安、輸電線路總長(zhǎng)度7.7萬公里。年售電量達(dá)5239億千瓦時(shí)，總資產(chǎn)達(dá)4425億元。目前我國(guó)發(fā)電應(yīng)以火力發(fā)電（74.6%）、水力發(fā)電（22.5%）為主，風(fēng)力發(fā)電（1.8%）核能發(fā)電（1.0%）為輔，積極開發(fā)新能源發(fā)電（如太陽(yáng)能熱發(fā)電、太陽(yáng)能光發(fā)電、磁流體發(fā)電、潮汐發(fā)電、海洋溫差發(fā)電、波浪發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等)?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX

新能源發(fā)電

新能源發(fā)電簡(jiǎn)介：新能源是在新技術(shù)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地開發(fā)利用的一次能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮艿取Ｋ鼈兌紝儆诳稍偕鍧嵞茉?。無論從世界還是從中國(guó)來看，一次化石能源都是有限的，中國(guó)的一次化石能源儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界的平均水平，大約只有世界總儲(chǔ)量的10％。 從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，新能源將是未來人類的主要能源來源。

新能源發(fā)電是把新能源轉(zhuǎn)換為電能的過程?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX一、太陽(yáng)能發(fā)電有兩種，光伏發(fā)電和光熱發(fā)電。光伏效應(yīng)：指的是光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。光太陽(yáng)能電池：太陽(yáng)光照射太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)光的光子在電池里激發(fā)出電子空穴對(duì)，電子和空穴分別向電池的兩端移動(dòng)，如果外部構(gòu)成通路，就形成電流。主要應(yīng)用于：航天、微波中繼站、海島燈塔、邊遠(yuǎn)地區(qū)用電。上海崇明前衛(wèi)村光伏電站（1051KW）示范工程并網(wǎng)發(fā)電。

上海世博園館（中國(guó)館、主題館、未來館、世博中心）太陽(yáng)能發(fā)電（4687KW）并網(wǎng)發(fā)電。

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光熱發(fā)電：是通過聚光裝置利用太陽(yáng)光加熱工作介質(zhì)至沸點(diǎn)，使其由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)蒸汽，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。我國(guó)在光熱發(fā)電領(lǐng)域起步較晚，北京延慶的中國(guó)第一個(gè)光熱發(fā)電示范站--八達(dá)嶺1000KW塔式光熱電站并網(wǎng)發(fā)電。二、風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電是一個(gè)能量變換的過程：風(fēng)的動(dòng)能先被風(fēng)力機(jī)的槳葉捕獲并轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再經(jīng)過一個(gè)含齒輪箱（增速）的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī)；發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換。

由于海上風(fēng)力資源風(fēng)豐富，海上的風(fēng)速相對(duì)較高且穩(wěn)定，非常具有開發(fā)價(jià)值，因此近海風(fēng)電是國(guó)際風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX中國(guó)第一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)于1986年4月在山東榮成并網(wǎng)發(fā)電。目前國(guó)內(nèi)有上海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)（10萬千瓦）示范工程接入電網(wǎng)。我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)2000萬kW。三、海洋能發(fā)電：是利用海洋所蘊(yùn)藏的能量進(jìn)行發(fā)電。主要包括：潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽差能等。潮汐能：是由于月球和太陽(yáng)等天體的引力使海洋水位發(fā)生潮汐變化而產(chǎn)生的能量。潮汐發(fā)電：它是利用潮水的漲、落產(chǎn)生的水位差所具有的勢(shì)能來發(fā)電。迄今仍在運(yùn)行發(fā)電的有江廈、海山和白沙口等三座潮汐電站《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX就全世界而言，潮汐能源的開發(fā)利用程度還很低。目前制約潮汐能發(fā)電的因素主要是成本因素，由于常規(guī)電站廉價(jià)電費(fèi)的競(jìng)爭(zhēng)，建成投產(chǎn)的商業(yè)用潮汐電站不多。

波浪發(fā)電：原理是將波浪能通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、氣壓或液壓的能量，然后通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電。由受波體、中間轉(zhuǎn)換裝置、發(fā)電裝置組成?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX四、生物質(zhì)能發(fā)電：主要是讓生物質(zhì)發(fā)熱,利用其產(chǎn)生的熱能發(fā)電。生物質(zhì)資源范圍廣泛、數(shù)量巨大，而且存在分散，不像礦物性燃料那樣集中。其主要有：木柴燃料、農(nóng)作物廢棄物、畜禽糞便、能源植物、城市廢物。山東單縣生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)第一個(gè)建成，于2006年12月1日投產(chǎn)發(fā)電，該廠年消耗農(nóng)林廢棄物25萬噸，年發(fā)電量2億千瓦時(shí)。五、地?zé)岚l(fā)電：是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。目前能夠被地?zé)犭娬纠玫妮d熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。1977年羊八井電站第一臺(tái)機(jī)組投入運(yùn)行，到1986年裝機(jī)容量已達(dá)1.3萬kW。它由5眼地?zé)峋┧?，單井產(chǎn)量為75～160m3／h，水溫為145～170℃。

《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX電網(wǎng)建設(shè)電能從生產(chǎn)到用戶一般要經(jīng)過發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等環(huán)節(jié)，電能不能大規(guī)模儲(chǔ)存，發(fā)電、輸電、配電和用電在同一瞬間完成。電網(wǎng)主要設(shè)備：對(duì)于交流輸電，輸電網(wǎng)是由升壓變壓器、高壓輸電線路、降壓變壓器組成的。在輸電網(wǎng)中輸電線路、桿塔、絕緣子串、架空線路等稱為輸電設(shè)備；變壓器、電抗器、電容器、開關(guān)、刀閘、避雷器、電壓互感器、電流互感器、母線等變電一次設(shè)備。繼電保護(hù)、監(jiān)視、控制和電力通信等變電二次設(shè)備?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX

配電網(wǎng)主要由電壓相對(duì)較低的配電線路、開關(guān)設(shè)備、互感器和配電變壓器等構(gòu)成。配電網(wǎng)幾乎都是采用三相交流配電網(wǎng)。電網(wǎng)發(fā)展面臨的形勢(shì)：經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)作為重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的電力工業(yè)發(fā)展，尤其是電網(wǎng)發(fā)展提出更高的要求。當(dāng)前，我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展總體滯后，城市和農(nóng)村供電水平不高，資源優(yōu)化配置和抵御嚴(yán)重自然災(zāi)害的能力不強(qiáng)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，工業(yè)化、城市化水平繼續(xù)加快，2008年發(fā)生的嚴(yán)重冰雪災(zāi)害和特大地震災(zāi)害，進(jìn)一步凸顯了加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)的重要性和緊迫性?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX氣候變化和低碳經(jīng)濟(jì)：國(guó)際社會(huì)對(duì)氣候變化問題的高度關(guān)注，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和提高能源效率成為世界各國(guó)獲得國(guó)際話語(yǔ)權(quán)、彰顯國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，電網(wǎng)作為能源供應(yīng)體系的重要環(huán)節(jié)，勢(shì)必在節(jié)能減排領(lǐng)域承擔(dān)更加艱巨的任務(wù)。能源資源優(yōu)化配置與清潔能源發(fā)展：我國(guó)能源資源主要分布在西部、北部和西南等經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)，而能源消費(fèi)主要集中在東中部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。位于西部和北部的大煤電基地、西南大水電基地與東部負(fù)荷中心的距離一般為《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX800－3000公里，距離遠(yuǎn)，因此，依托特高壓輸電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力外送，成為我國(guó)現(xiàn)代化能源運(yùn)輸?shù)闹匾獌?nèi)容。清潔能源：水電、風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電等。多元化服務(wù)需求：根據(jù)用戶需要及峰谷電價(jià)，調(diào)整用電時(shí)間，提高用戶經(jīng)濟(jì)性和安全性；用戶可以根據(jù)自己的用電習(xí)慣、電價(jià)水平以及用電環(huán)境，設(shè)定參數(shù)，自動(dòng)優(yōu)化用電方式，達(dá)到最佳用電效果。《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX

智能電網(wǎng)：智能電網(wǎng)是世界電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)概念：是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為支撐，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。主要內(nèi)涵是：①堅(jiān)強(qiáng)可靠：是指擁有堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架、強(qiáng)大的電力輸送能力和安全可靠的電力供應(yīng)。發(fā)生故障時(shí)，能夠快速檢測(cè)、定位和隔離故障，并指導(dǎo)作業(yè)人員快速確定停電原因，恢復(fù)供電?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX②經(jīng)濟(jì)高效：是指提高電網(wǎng)輸送效率，降低成本，促進(jìn)能源資源的高效利用；③清潔環(huán)保：降低能源消耗和污染物排放；④透明開放：電力市場(chǎng)化提供透明、開放的平臺(tái)⑤友好互動(dòng)：友好兼容各類電源和用戶的接入與退出，激勵(lì)電源和用戶主動(dòng)參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)。另外能兼容大量分布式電源的接入。儲(chǔ)能設(shè)備、太陽(yáng)能電池板等小型發(fā)電設(shè)備廣泛分布于用戶側(cè)，可以在用電低谷時(shí)接納電網(wǎng)富余電能，并可以與小型發(fā)電裝置一起在用電高峰時(shí)向電網(wǎng)輸送電能，以達(dá)到削峰填谷，減小發(fā)電裝機(jī)容量。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)在技術(shù)上要實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化：①信息化：能采用數(shù)字化的方式清晰表述電網(wǎng)特性及狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)各類信息精確、高效采集與傳輸，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息的高度集成、分析和利用；《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX②自動(dòng)化：提高電網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行與管理水平電動(dòng)汽車與充電設(shè)施——汽車“無油”時(shí)代目前，全球能源形勢(shì)異常嚴(yán)峻，發(fā)展新能源汽車迫在眉睫?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)：減少城市大氣污染，改善空氣質(zhì)量；由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力、風(fēng)力、光、熱等，解除人們對(duì)石油資源日漸枯竭的擔(dān)心。電動(dòng)汽車還可以充分利用晚間用電低谷時(shí)富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其經(jīng)濟(jì)效益。電動(dòng)汽車的研究和應(yīng)用成為汽車工業(yè)的一個(gè)“熱點(diǎn)”，世界各國(guó)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。電動(dòng)汽車在我國(guó)正在進(jìn)入快速發(fā)展新階段?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX電動(dòng)汽車分類純電動(dòng)汽車：完全由蓄電池提供動(dòng)力的汽車，有可充電電池作為儲(chǔ)能方式，用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輛的行駛?；旌蟿?dòng)力汽車：指裝有兩種或兩種以上的動(dòng)力源的汽車，當(dāng)前混合動(dòng)力汽車一般是指用內(nèi)燃機(jī)車和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車。燃料電池電動(dòng)汽車：采用燃料電池作為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車。外接充電式混合動(dòng)力汽車：以電力驅(qū)動(dòng)，同時(shí)搭配汽油或柴油內(nèi)燃機(jī)引擎，并可外接電源對(duì)汽車進(jìn)行充電的汽車?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX今后三年內(nèi)我國(guó)要形成50萬輛純電動(dòng)、充電式混合動(dòng)力和普通型混合動(dòng)力等新能源汽車產(chǎn)能，新能源汽車銷量占乘用車銷售總量的5％左右。2015年，我國(guó)純電動(dòng)汽車保有量有望達(dá)到266萬輛，達(dá)到乘用車總量的10%。電動(dòng)汽車充電設(shè)施：主要包括充電站、充電樁、換電站。其中充電站的充電模式有整車充電方式、更換電池方式。常規(guī)充電模式交流充電，充電時(shí)間4-8小時(shí)，充電電流不超過32A快速充電模式直流充電模式，充電時(shí)間20分鐘到1小時(shí)，充電電流不超過0.2C–1C，要求的電池容量較大，為200–500安時(shí)。

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第二章發(fā)、供電前沿技術(shù)前沿技術(shù)通常被認(rèn)為是高技術(shù)領(lǐng)域中具有前瞻性、先導(dǎo)性和探索性的重大技術(shù)，是未來高技術(shù)更新?lián)Q代和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。第一節(jié)新型發(fā)電技術(shù)1、核聚變發(fā)電原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)能釋放出大量的能量，稱為核能。核能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾個(gè)：（1）干凈清潔；（2）用之不竭；（3）經(jīng)濟(jì)；（4）安全。作為一種新能源，核能的和平利用，特別是核能發(fā)電在世界范圍內(nèi)發(fā)展非常迅速。核能發(fā)電分為裂變能和聚變能兩種。《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX2、燃料電池燃料電池是一種不經(jīng)過燃燒而以電化學(xué)反應(yīng)方式將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。燃料電池是名副其實(shí)的能量轉(zhuǎn)換裝置，原則上只要燃料和氧化劑可以連續(xù)不斷地從外界供給電池，反應(yīng)產(chǎn)物可以連續(xù)不斷地從電池排出，燃料電池就能連續(xù)放電。燃料電池和傳統(tǒng)發(fā)電相比，具有的優(yōu)勢(shì)：（1）能量轉(zhuǎn)換效率高，其有效能效可達(dá)60%-70%，理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%；（2）比能量或比功率高；（3）使用能力強(qiáng)，可以使用各種初級(jí)燃料，也可以使用發(fā)電廠不宜使用的低質(zhì)燃料，但需要專門加工?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX（4）污染小，噪聲低，大大減少污染排放；（5）可靠性高。近年來，燃料電池汽車的發(fā)展也很迅猛，其具有低排放、燃料多樣化、效率高和性能高等特點(diǎn)，在成本和整體性能上也明顯優(yōu)于其它電池的電動(dòng)汽車。3、高空風(fēng)力發(fā)電目前高空風(fēng)力發(fā)電主要有兩種構(gòu)架方式：第一種是在空中建造發(fā)電站，在高空發(fā)電，然后通過電纜輸送到地面；第二種類似放“風(fēng)箏”，通過拉伸產(chǎn)生機(jī)械能，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。高空風(fēng)是一種廣泛、相對(duì)可靠且潛力巨大，在距地面大約500～12000m的高度，有足夠的風(fēng)量滿足目前全球百倍的電力需要?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX如果能夠克服風(fēng)力間歇性問題，高空的風(fēng)力將可變成具有無限潛力的能源寶庫(kù)。目前高空風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目在國(guó)外也僅停留在試驗(yàn)階段，還面臨諸多技術(shù)難題。4、其他新型發(fā)電技術(shù)目前，還有一些其他新型發(fā)電技術(shù)尚在研究試驗(yàn)中。例如，海水抽水蓄能發(fā)電是將海洋作為下游或者上游水庫(kù)而節(jié)省建設(shè)費(fèi)用的新型抽水蓄能發(fā)電方式；煤炭氣化復(fù)合發(fā)電是利用高溫把煤炭氣化以提高能源利用率并減少有害氣體排放的發(fā)電方式；太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電是利用溫室效應(yīng)、煙囪效應(yīng)和渦輪旋轉(zhuǎn)發(fā)電技術(shù)組合形成全新的發(fā)電方式；《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX太空太陽(yáng)能發(fā)電是利用太陽(yáng)能電池板將太空中的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能并傳輸回地面使用等。第二節(jié)新型輸電技術(shù)新型輸電技術(shù)：新型直流輸電、半波交流輸電、分頻輸電、多相輸電、無線輸電等。1、新型直流輸電在高壓直流輸電系統(tǒng)中，只有輸電環(huán)節(jié)是直流電，發(fā)電和用電系統(tǒng)仍然是交流電。在輸電線路的始端，發(fā)電系統(tǒng)的交流電經(jīng)換流變壓器升壓后，送到整流器中去，整流器將高壓交流電變?yōu)楦邏褐绷麟?，而直流電通過輸電線路傳輸?shù)健秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX逆變器中。逆變器的結(jié)構(gòu)與整流器相同而作用相反，是把高壓直流電變?yōu)楦邏航涣麟?，再?jīng)過換流變壓器降壓后，電能就輸送到受端交流系統(tǒng)中。2、半波交流輸電半波交流輸電是指輸電的電氣距離接近1個(gè)工頻半波（對(duì)于50Hz系統(tǒng)來說為3000km）的超遠(yuǎn)距離的三相交流輸電。3、分頻輸電輸電系統(tǒng)的傳輸功率與電壓的平方成正比，與系統(tǒng)的電抗成反比，而電抗與工作頻率成正比。因此，降低輸電系統(tǒng)頻率顯然能成比例地提高系統(tǒng)的輸送功率極限?；谶@一思路，我國(guó)率先提出了分頻輸電系統(tǒng)，適合于原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低的水電《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX及風(fēng)電等可再生能源發(fā)電，經(jīng)遠(yuǎn)距離輸電接入系統(tǒng)的應(yīng)用。將發(fā)電機(jī)的低頻電能升壓后送至輸電線路，而線路電抗因低頻成比例的下降，達(dá)到分頻效果，因此可大幅度提高線路輸送容量；最后通過倍頻變壓器向工頻電力系統(tǒng)供電。4、多相輸電多相輸電是指相數(shù)多于3相的交流輸電技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)，例如：降低了線路線電壓和相電壓的比值；線路正序電抗下降，而輸送功率將大幅提高等。但是輸電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，短路類型多，繼電保護(hù)難以實(shí)現(xiàn)，限制了它的大規(guī)模應(yīng)用。5、無線輸電《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX

（1）微波輸電微波輸電是先通過微波轉(zhuǎn)換器將工頻交流電變換成微波（波長(zhǎng)介于無線電波和紅外線輻射間的電磁波），再通過發(fā)射站的微波發(fā)射天線送到空間，然后傳輸?shù)降孛嫖⒉ń邮照荆詈笸ㄟ^轉(zhuǎn)換器將微波變換成工頻交流電，供用戶使用。微波輸電技術(shù)與無線電通訊中所用發(fā)射與接收技術(shù)并無本質(zhì)區(qū)別。但是前者著眼于傳輸能量，而非附載于能量之上的信息。（2）激光輸電激光是一種頻率極高的高強(qiáng)度光束。由于激光方向性強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效率高，利用激光可攜帶大量的能量，激光能量到電能的轉(zhuǎn)換可通過光電池完成?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX目前，要實(shí)現(xiàn)無線輸電技術(shù)的工程應(yīng)用，還有許多技術(shù)問題需要深入研究，如電功率和微波（或激光）之間相互轉(zhuǎn)換時(shí)的電磁輻射問題等。隨著各項(xiàng)基礎(chǔ)理論技術(shù)的發(fā)展、可再生能源全面開發(fā)和智能電網(wǎng)的發(fā)展與完善，各種輸電方式都會(huì)在其適合的領(lǐng)域得到充分的發(fā)展。目前比較成熟的是輕型直流輸電，而其他的輸電技術(shù)制約于科學(xué)技術(shù)水平和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，還需要大量的理論研究和工程試驗(yàn)。第三節(jié)新型變電技術(shù)1、電力電子變壓器電力電子變壓器是一種通過電力電子變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的電壓變換和能量傳遞的新型變壓器?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX同傳統(tǒng)的變壓器相比，有三個(gè)顯著的特點(diǎn)：（1）體積小、環(huán)保效果好；（2）具有極高的供電質(zhì)量和效率，能夠提供滿足用戶要求的電能；（3）分散式變電。拿純凈水來打比方，如果在純凈水中，適當(dāng)?shù)募尤敫黝愑幸娴牡V物質(zhì)，就能滿足不同人群需要了，同樣，如果能夠安裝不同形式電能轉(zhuǎn)換（不同頻率、電壓等）的電力電子變壓器，就能滿足大家對(duì)各類電力的需求了。隨著在高頻大功率雙向電力電子開關(guān)器件和電力電子變壓器控制技術(shù)方面研究的進(jìn)展，預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來會(huì)越來越依賴電力電子變換技術(shù)對(duì)電力能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換與控制，使用電力電子變壓器替代傳統(tǒng)的配電變壓器，實(shí)現(xiàn)電能的“綠色變換”也會(huì)成為現(xiàn)實(shí)?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX第四節(jié)新型配電技術(shù)1、同步開斷技術(shù)

目前的高壓開關(guān)大都是機(jī)械開關(guān)，開斷時(shí)間長(zhǎng)、分散性大。這種慢過程的機(jī)械開斷容易引起操作過電壓，加速設(shè)備老化或者直接損害設(shè)備。同步開斷又稱智能開關(guān)，是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。在理論上應(yīng)用同步開斷技術(shù)可完全避免電力系統(tǒng)的操作過電壓。這樣，由操作過電壓決定的電力設(shè)備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設(shè)備（包括斷路器本身）的損壞也可大大減少?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX2、即插即用技術(shù)“即插即用”，就是為用戶擁有的分布式電源（如光伏電池、燃料電池等）及新型用電設(shè)備（如電動(dòng)汽車）等，提供便捷、安全、可靠的接入電網(wǎng)的方式，保證用戶設(shè)備與電網(wǎng)互聯(lián)后，均正常運(yùn)行。用戶可以在自身能源充足時(shí)，將風(fēng)電機(jī)組、光伏電池等電源接入電網(wǎng)售電而獲得收益；電動(dòng)汽車可以在任何地方任何時(shí)間方便地進(jìn)行充電?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX第五節(jié)新材料與超導(dǎo)電力技術(shù)一、新材料1、復(fù)合材料傳統(tǒng)輸電線路一般采用鋼芯鋁絞線,鋼芯較粗。如果采用復(fù)合材料（如碳纖維）作芯，能以更小的半徑獲得同樣的強(qiáng)度，并且更輕，可使載流量提高一倍。復(fù)合材料桿塔具有尺寸小、質(zhì)量輕、絕緣和抗腐蝕性能好，更堅(jiān)固耐用。2、納米材料表面污損的導(dǎo)線容易發(fā)生污閃事故，而憎水材料卻具有自清潔能力?！凹{米雜化”技術(shù)可幫助人們獲得具有更大憎水性的納米材料，將這種材料制成涂料涂在導(dǎo)線上，就為輸電線穿上了抵抗污染的“防護(hù)裝甲”。防止浮冰、減少線路冰害事故的發(fā)生。

《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX4、六氟化硫氣體在絕緣性和滅弧性能上都比空氣優(yōu)秀，因此大量用于電力系統(tǒng)的開關(guān)、變壓器等設(shè)備中。世界各國(guó)在替代性氣體中，在氮?dú)庵谢烊?0%六氟化硫的氣體，在進(jìn)一步增壓后能達(dá)到與100%六氟化硫同樣的絕緣特性。目前，世界上第一條完全采用該混合氣體的絕緣高壓線路在日內(nèi)瓦建成。二、超導(dǎo)電力技術(shù)1911年荷蘭科學(xué)家發(fā)現(xiàn)純水銀在4.2K（相當(dāng)于攝氏溫度-268.95°C）附近電阻突然消失，接著發(fā)現(xiàn)其它一些金屬也有同樣的現(xiàn)象。除了“零電阻效應(yīng)”外，處于超導(dǎo)狀態(tài)的超導(dǎo)體還具有“完全抗磁性”，即在導(dǎo)體內(nèi)部排斥一切磁場(chǎng)。超導(dǎo)體的零電阻效應(yīng)無疑相當(dāng)有吸引力，然而由于造價(jià)昂貴，絕對(duì)低溫的要求讓超導(dǎo)應(yīng)用望而卻步。《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的二硼化鎂（MgB2）超導(dǎo)體。二硼化鎂的實(shí)用化前景普遍被看好。它成材容易，成本低廉，性價(jià)比可達(dá)到銅導(dǎo)線的10倍，但載流能力在磁場(chǎng)下會(huì)變得不穩(wěn)定。1、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)超導(dǎo)線圈流過的電流可以非常大，并在其附近產(chǎn)生一個(gè)十倍乃至一百倍于普通發(fā)電機(jī)內(nèi)的強(qiáng)磁場(chǎng)。超導(dǎo)發(fā)電機(jī)利用這一原理可以大大提高輸出功率，單臺(tái)超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的發(fā)電容量就可達(dá)到10000MW（相當(dāng)于5至10臺(tái)常規(guī)發(fā)電機(jī)的規(guī)模），而且?guī)缀纬叽绱蠓葴p小，端電壓甚至提高到可以直接并網(wǎng)運(yùn)行，損耗卻下降50%以上?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX2、超導(dǎo)變壓器超導(dǎo)變壓器與常規(guī)變壓器結(jié)構(gòu)相似，只是高、低壓側(cè)繞組采用超導(dǎo)繞組。由于超導(dǎo)繞組在流過很大的電流時(shí)幾乎不發(fā)熱，因此超導(dǎo)變壓器損耗很低，尺寸也可以做得很小，還具有更長(zhǎng)時(shí)間的過載能力，單臺(tái)容量可以做得更大。目前，我國(guó)的超導(dǎo)變壓器在示范運(yùn)行階段。3、超導(dǎo)電纜

高溫超導(dǎo)電纜通過絕熱套將超導(dǎo)體封閉在液氮中以持續(xù)獲得臨界溫度，輸送同樣的電流時(shí)尺寸更小、電壓等級(jí)要求更低（絕緣成本低）、輸電容量可達(dá)普通線路的數(shù)十倍。許多國(guó)家已經(jīng)成功實(shí)施短距離的超導(dǎo)電纜輸電示范工程，并擬訂了相關(guān)的超導(dǎo)輸電規(guī)劃?！秶?guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX

再見《國(guó)內(nèi)發(fā)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》講義(路長(zhǎng)威XX

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