第三章 电力系统及其自动化技术(续)

四、电力网电网的构成和功能电力网络由不同电压等级的电力线路、变压器和相应的配电装置构成。电力网络的功能是输送和分配电能并进行电压变换。电力网可分为输电网和配电网，大型电力网的结构通常以电压等级进行分层；输电网将发电厂的电能通过高压输电线送到负荷中心，其额定电压通常为220～750kV，它是电力系统的主干网；配电网将电能通过配电线路送到电能用户，可以分为高压、中压、和低压配电网；高压配电网的电压一般为35～110kV或更高；中压配电网的电压一般为1～35kV；低压配电网的电压一般为380/220V。1电气工程专业导论30000MW30000MW10000MW40000MW20000MW10000MW40000MW10000MW四、电力网2电气工程专业导论10/12/20223电气工程专业导论“西电东送”

“西电东送”是我国电力发展的基本格局能源分布－主要集中在我国西部水电资源－西南、西北地区，约占全国的2/3

煤炭资源－“三西”（山西、蒙西、陕西）主要负荷京广铁路以东及沿海地区超（特）高压、大容量、远距离输电全国统一联网4电气工程专业导论中国西电东送示意图北通道5电气工程专业导论北通道

山西、蒙西地区向京津唐、河北南网、山东送电

2020年，送电20GW，基本上采用500kVAC。（西北电网采用750kV－330kVAC）送电山东，可能采用HVDC西电东送的总体安排—三个通道6电气工程专业导论中国西电东送示意图中通道7电气工程专业导论中通道川电外送

2005年送1.5GW2015年送5GW2020年送20GW以上送电方式：近期通过三万线（三峡通道）送电华东：HVDC

送电华中：AC（500kV或

750kV）8电气工程专业导论中国西电东送示意图南通道9电气工程专业导论南通道:南通道由南方电网公司负责，将贵州乌江和桂、滇、黔三省区交界处的南盘江、北盘江、红水河的水电资源，以及黔、滇两省坑口火电厂的电能开发出来送往广东。

电源主要是云电（水），贵电（火）根据国务院规定：

2005年，“西电东送”10GW（其中，云贵送电广东7GW，三峡送电广东3GW）

2015年，20GW2020年，25GW

送电方式：2005年建成3直6交，2020年形成

6直8交。10电气工程专业导论2005年建成的三个直流输电工程：天广交直流并联系统（2000年）；贵广±500kV直流输电系统（2005年）；三广±500kV直流输电系统（2004年）。南方电网已形成国内第一个远距离、大容量、超高压、交直流并联运行的大电网。11电气工程专业导论国家电网公司国家电网公司是中国最大的电力企业，前身为包括全国电网和所有发电厂的“国家电力公司”。国家电网公司注册资本金2000亿元，经营区域覆盖26个省、自治区、直辖市，覆盖国土面积的88%以上。公司实行总经理负责制，总经理是公司的法定代表人。12电气工程专业导论国家电网公司目前并管理5家区域电网公司，25家省、直辖市自治区。华北电网有限公司：天津市、河北省、山西省、北京市、山东、内蒙古华中电网公司：湖北省、湖南省、江西省、河南省、四川省、重庆市华东电网公司：上海市、江苏省、浙江省、安徽省、福建省西北电网公司：陕西省、甘肃省、宁夏、青海省、新疆、西藏东北电网公司：辽宁、吉林、黑龙江、蒙东13电气工程专业导论南方电网公司：2002年12月29日正式挂牌成立并开始运作南方电网覆盖5省区：粤、桂、滇、黔、琼，东西跨度近2000km。14电气工程专业导论云南、贵州电网4回500kVAC和±500kV直流与广东相连；广东电网通过400kV和110kV分别与香港、澳门相连；海南电网是一个220kV海岛电网，目前尚未与主网相连。截止2003年底：

500kV输电线总长度12008km500kV变电容量5116万kVA220kV输电线总长度24356km220kV变电容量7365万kVA15电气工程专业导论南方电网网内的电源型式繁多，品种齐全，拥有：水、煤、核、抽水蓄能、油、气、风力

等。

2003年底总装机容量6902万kW，其中广东、广西、云南、贵州、海南分别为：

3866、761、913、920、188万kW。

2003年南方五省(区）全社会用电量3315亿

kWh；全网（不含海南）统调负荷3851万kW16电气工程专业导论南方电网的发展规划第一阶段：到2005年，主网形成“6交3直”，九条大通道，西电东送广东1088万kW。2006年实现海南联网。第二阶段：2006年～2010年（“十一五”规划），新建西部至广东负荷中心的HVDC通道两回，AC通道两回，“西电东送”再增加1030万kW。第三阶段：2011年～2020年，结合西部水电资源（澜沧江、乌江、金沙江、怒江等）开发，小湾、糯扎渡、景洪、构皮滩等大型水电站的送出工程，南方电网将得到更大的扩展，届时建成东西贯通、南北互联的大电网。17电气工程专业导论南方电网的管理机构根据国务院《电力体制改革方案》，由广东省政府、国家电力公司和海南省政府共同出资，组建成立中国南方电网有限责任公司，由中央管理，国家计划单列。18电气工程专业导论四、电力网电力线路电力线路分为架空线路和电缆线路。架空线路主要由导线、避雷线（又称架空地线）、杆塔、绝缘子串合金具等部分组成。导线用来传导电流，输送电能；避雷线用来将雷电流引入大地，保护线路免遭直击雷的破坏；杆塔用来支撑导线和避雷线；绝缘子用来使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态；金具用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各主要元件的金属器件的总称。19电气工程专业导论一.导线要求：导电好、机械强度大、抗腐蚀能力强铝—L—常用，机械强度不够，钢芯铝线材料钢—G—导电性差，做避雷线铜—T—最好，但贵铝合金—HL结构多股线绞合—J排列：1、6、12、18普通型：LGJ铝/钢比5.6—6.0加强型：LGJJ铝/钢比4.3—4.4轻型：LGJQ铝/钢比8.0—8.1LGJ-400/50—数字表示截面积扩径导线—K扩大直径，不增加截面积LGJK-300相当于LGJQ-400和普通钢芯相区别，支撑层6股分裂导线——每相分成若干根，相互之间保持一定距离400-500mm,防电晕，减小了电抗，电容增大四、电力网23电气工程专业导论绝缘子要求：足够的电气与机械强度、抗腐蚀材料：瓷质与玻璃质元件类型：针式（35KV以下），悬式（35KV以上）片树：35KV，110KV，220KV，330KV，500KV 37131924金具作用：连接导线和绝缘子线夹：悬重、耐张导线接续：接续、联结保护金具绝缘保护四、电力网电力线路电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹，敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线路。特点：造价高，故障定位和检修困难；占地面积少，供电可靠；不影响城市环境。26电气工程专业导论线路的输送距离和输送容量27电气工程专业导论四、电力网变电站的功能和构成变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压的电网联系起来。——枢纽、中间、地区、终端。枢纽:枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330kV及以上，联系多个电源，出现回路多，变电容量大。枢纽变电站对电力系统运行的稳定和可靠性起到重要作用。中间:中间变电站位于系统主干环行线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般为330～220kV，汇集2～3个电源和若干线路。全站停电后，将引起区域电网的解列。地区:地区变电站是一个地区和一个中、小城市的主要变电站，电压等级一般为220kV，全站停电后将造成该地区或城市供电的紊乱。终端:工业或民用变电站。28电气工程专业导论四、电力网变电站的功能和构成变电站主要设备：变换电压的变压器；开闭电路的开关设备；汇集和分配电能的母线；计量和控制用的互感器、仪表、继电保护装置；防御过电压的防雷装置，如：避雷器、避雷针等；通信装置；无功补偿装置。29电气工程专业导论变电站自动化的基本功能输电线路保护电力变压器保护母线保护电容器保护自动重合闸继电保护构成1、微机保护的功能10/12/202230变电站自动化的基本功能实时数据采集与处理：模拟量采集状态量的采集脉冲量的采集数字量采集运行监视功能：变电站的运行工况和设备状态进行自动监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视和模拟量的数值监视

2、监视控制的功能10/12/202231变电站自动化的基本功能自动低频减载备用电源自投控制（BZT）小电流接地选线3、自动控制装置功能10/12/202232变电站自动化的基本功能4、电压无功综合控制功能维持供电电压在规定范围内。各级供电母线电压的运行波动范围（以额定电压为基准）保持电力系统稳定和合适的无功平衡在电压合格的条件下实现使电能损耗最小10/12/202233变电站自动化的基本功能变电站内部的现场级通信变电站与上级调度的通信5、远动及数据通信功能10/12/202234四、电力网-变电站35电气工程专业导论四、电力网-变电站36电气工程专业导论四、电力网

—学生到变电站实习参观37电气工程专业导论四、电力网

—变压器38电气工程专业导论四、电力网配电系统的功能和构成配电系统是电力系统的一部分，由电压等级为110kV及以下的线路和设备构成，电力系统通过配电网络直接向用户供电，主要由配电变电站、配电线路等构成。主要包括：

1kV以下低压配电；1～35kV中压配电；35～110kV高压配电。39电气工程专业导论四、电力网电网调度和运行电力系统运行特点：电能目前不能大量存储；暂态过程非常迅速，以10-3～10-6s计；意外供电中断，给国民经济造成重大损失；电能质量要求十分严格。电力系统调度管理是指对电力系统全局安全经济运行和事故处理的问题进行计划、指挥、控制、协调等工作的总称。调度管理的任务：保证电网经济安全可靠运行提供合格的电能质量。40电气工程专业导论四、电力网电网调度和运行电网调度管理的内容：p89预测用电负荷；制订发电任务、运行方式和运行计划；安全监控和安全分析；指挥操作和处理事故。电力系统运行状态：正常运行状态警戒状态紧急状态系统崩溃恢复系统41电气工程专业导论正常运行状态(满足负荷要求，有一定的安全储备)警戒状态(预防性控制)恢复状态(重新并列)恢复对用户供电紧急状态(紧急控制)系统崩溃(切机、切负荷、断开线路)储备系数减小或干扰频率增大由于外界干扰使电压频率潮流越限解列安全不安全危险系统解列42电气工程专业导论四、电力网电网调度和运行电力系统分层调度管理：五级分层调度管理国家调度控制中心——国调大区电网调度控制中心——网调省电网调度控制中心——省调地市电网调度控制中心——地调调度基本原则：统一调度，分级管理，分层控制县级电网调度控制中心——县调43电气工程专业导论国调县调网调省调地(市)调枢纽变电站、换流站枢纽变电站、换流站变电站变电站变电站特大型电厂直属电厂省属电厂市属电厂县属电厂收集各大区网省网信息，监视重要监测点运行工况并统计分析制作报表进行大区互联系统的各种计算，校核计算结果正确性并向下传达处理有关信息，参与规划及各种指标制定和审查，做中、长期安全经济运行分析负责跨省网的超高压线路安全运行，按规定的发用电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和运行水平网调的具体任务包括实现电网的数据采集和监控、经济调度以及有实用效益的安全分析进行负荷预计，制定开停机计划和水火电经济调度的日分配计划，闭环或开环的指导自动发电控制省(市)间和有关大区电网的供/受电量计划编制和分析进行潮流、稳定、短路电流及离线或在线的经济运行分析计算，通过计算机数据通信校核各种分析计算结果的正确性并上报、下传。进行大区电网继电保护定值计算及其调整试验大区电网中系统性事故的处理大区电网系统性的检修计划安排。统计、报表及其它业务10/12/202244国调县调网调省调地(市)调枢纽变电站、换流站枢纽变电站、换流站变电站变电站变电站特大型电厂直属电厂省属电厂市属电厂县属电厂负责省内电网的安全运行监控、操作、事故处理和无功/电压调整,并按照规定的发电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和运行水平实现电网的数据采集和监控、经济调度以及有实用效益的安全分析进行负荷预测，负责省网的安全运行，编制省网的运行方式，制定开停机计划和水火电经济调度的日分配计划和设备检修计划并下发，闭环或开环的指导自动发电控制。地区间和有关省网的供/受电量计划编制和分析进行潮流、稳定、短路电流及离线或在线的经济运行分析计算，通过计算机数据通信校核各种分析计算结果的正确性并上报、下传。10/12/202245国调县调网调省调地(市)调枢纽变电站、换流站枢纽变电站、换流站变电站变电站变电站特大型电厂直属电厂省属电厂市属电厂县属电厂负责区内的运行监视，遥控、遥调操作、事故处理和无功/电压调整，与省调和县调交换实时信息。负责所辖地区的用电负荷管理及负荷控制监控110KV以下等级电网指挥系统的运行和倒闸操作。充分发挥本系统的发供电设备能力，保证系统的安全运行和对用户的连续供电。合理安排运行方式，在保证电能质量的前提下，使本系统在最佳方式下运行10/12/202246世界上典型的调度管理模式统一电网，统一调度我国和世界上主要国家电网的组织形式联合电网，统一调度美国PJM公司的组织形式联合电网，联合调度北美等少数地区的组织形式47电气工程专业导论四、电力网

—某电力系统地区调度室48电气工程专业导论四、电力网电网的安全稳定控制电力系统安全控制的主要内容包括对电力系统进行安全监视和安全分析，提出安全控制对策并予以实施。安全监视：利用数据采集和传输系统获得电力系统实时信息，供运行人员及时处理。安全分析：在安全分析的基础上，对预想事故的影响进行估算。分为静态安全分析和动态安全分析。安全控制：在电力系统各种运行状态下，为保证系统安全所进行的各种调节、校正和控制。包括：预防性安全控制、紧急状态下的安全控制和事故后的恢复控制。49电气工程专业导论四、电力网—电网的安全稳定控制电力系统故障主要包括单相接地短路、两相接地短路、两相短路、三相短路、断线等；故障可能引起的后果：短路故障点强大的短路电流及燃起的电弧，可能损毁设备；部分区域电能质量下降；短路电流的热效应和电动力效应会损坏设备或缩短设备寿命；电力系统稳定性遭到破坏，产生振荡，甚至引起系统瓦解。50电气工程专业导论四、电力网—电网的安全稳定控制电力系统非正常运行状态主要包括过负荷、过电压、非全相运行、振荡（非同步运行）、同步发电机短时失磁异步运行等。故障和非正常运行都能引起系统事故（如电压崩溃事故、频率崩溃事故）。事故是指系统的全部或部分的正常运行遭受破坏，造成对用户停止供电、少送电或电能质量下降，甚至造成人身伤亡、设备损坏等。继电保护装置就是能迅速反应电力系统中电气元件发生的各种故障及不正常运行状态，并有选择性地动作于跳闸或发出信号的一种自动装置。此外，自动重合闸、备用电源自动投入装置、按频率自动减负载、自动发电控制装置、自动励磁调节装置、电力系统安全稳定装置等自动装置都是保证电力系统安全稳定运行的重要自动化设备。51电气工程专业导论五、电力应用照明照明大致分为两种：一是由电能转化成热能，然后再转化成光能的光源，如白炽灯等。另一种是利用放电而转化成光能的光源，如荧光灯、高压汞灯、霓虹灯等。(d)(a)

(b)(e)(c)铝蒸镀面钨灯丝灯丝支架石英玻璃Ar气体+卤素化合物钼箔红外反射膜石英玻璃可见光红外线钨灯丝（a）（b）（c）（d）（e）荧光粉水银原子电子氩原子可见光镇流器~启辉器52电气工程专业导论五、电力应用电加热电加热是以电能为能源加热物料，并通过电炉、电焊机等来实现加热的一种方法。电加热大致分为两种：一是电能在电炉、电热器具上转变成热能后加热物料，如电炉、电弧炉、感应炉、微波炉、光波炉等。另一种是利用电能驱动热泵，把热能从温度较高的物体输送给温度较低的物体,如热泵等。应用:工业领域：冶炼、热处理、焊接等农业领域：温室培育等家庭生活：烹饪、取暖等53电气工程专业导论五、电力应用电力拖动电力拖动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种拖动方式，又称电气传动或电力传动。电动机功率开关控制器件电源传递机构工作机械机械连接电连接电力拖动的应用领域极其宽广，从一般的家用电器到工业机床设备、电动交通工具等，在国防、国民经济和人民生活的方方面面都有应用，是电能最主要的应用方式之一。54电气工程专业导论五、电力应用电力拖动电力牵引就是其中一个较大的应用领域。如：电气化铁路、地下铁道及其他电力牵引城市轨道交通、矿山电力机车、城市公共电车。55电气工程专业导论六、电力市场简介1.电力市场的兴起我国电力体制改革的三个阶段：第一阶段：1985年实施集资办电政策—20世纪90年代初期，解决缺电问题。第二阶段：20世纪90年代初期—1998年撤销电力工业部前，提出逐渐实施电力体制改革，方案为：政企分开、厂网分开、输供分离、实施公司化改组；统一开放、竞价上网、建立电力交易市场；依法管理、竞争有序，建立健全电力市场法规体系和监管体系。第三阶段：1998年撤销电力工业部—目前，实行“厂网分开、竞价上网”试点。56电气工程专业导论我国电力改革大事记♦1979年2月，水利电力部撤销，电力工业部成立，刘澜波任部长。这是建国以来第二次成立电力工业部。1981年3月，李鹏任电力部部长。♦

1982年3月，水利部和电力工业部再度合并为水利电力部，钱正英任部长。♦

1984年12月，中央、国务院领导就组建“华能国际电力开发公司”，利用外资办电、加快电力建设作出批示。♦

1985年5月，国务院批转国家经委等部门《关于鼓励集资办电和实行多种电价的暂行规定》的通知，集资办电政策正式推出。57电气工程专业导论我国电力改革大事记♦1987年1月，国务院会议决定，发行1987年电力建设债券30亿元，以解决电力建设资金短缺问题。♦

1987年9月，国务院提出“政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电”的电力改革与发展“二十字方针”。♦

1987年6月，时任国务院副总理的李鹏同志在全国施工工作会议上，以《学习鲁布革经验》为题，发表了重要讲话。随后国务院在全国推广鲁布革工程管理经验，18家企业被确定为建筑企业管理体制改革试点。58电气工程专业导论我国电力改革大事记♦1987年12月底，国务院批转国家计委关于征收电力建设资金暂行规定的通知，从1988年起在全国范围内征收电力建设基金。♦

1988年4月，七届人大一次会议通过国务院机构改革方案，决定撤销煤炭工业部、石油工业部、核工业部、水利电力部，组建能源部，黄毅诚任部长。♦

1988年10月，中国电力企业联合会成立。♦

1991年，中国南方电力联营公司组建，规划实施西电东送。1999年11月，该公司实行厂网分开，其电网部分资产重组后，改制为国家电力公司的分公司——国电南方公司。

59电气工程专业导论我国电力改革大事记♦1993年1月，国务院三峡工程建设委员会成立，同月，东北、华北、华中、西北、华东五大跨省电网组建电力企业集团。♦

1993年3月，八届人大一次会议通过国务院机构改革方案，决定撤销能源部等7个部委，组建电力工业部等6个部委。史大桢任电力部部长。这是建国以来第三次成立电力工业部。♦

1993年9月，电力部发布《电力行业股份制企业试点暂行规定》，并与国家体改委、国家经贸委联合发布《全民所有制电力企业转换经营机制实施办法》。

60电气工程专业导论我国电力改革大事记♦1994年1月，国务院批准山东华能发电、华能国际电力、山东国际电源和北京大唐4家电力企业作为首批到海外上市的预选企业。8月起，4家公司陆续在纽约和香港上市。♦1995年12月，八届人大十七次会议通过《中华人民共和国电力法》，并自1996年4月1日正式施行。♦

1996年6月，国家电网建设有限公司成立。♦

1996年12月7日，国务院下发“关于组建国家电力公司的通知”(国发[1996]48号)，并公布了《国家电力公司组建方案》及《国家电力公司章程》。1997年1月16日，国家电力公司正式成立。61电气工程专业导论我国电力改革大事记♦

1998年3月，九届人大一次会议通过《国务院机构改革方案》，决定撤销电力工业部，将电力工业部和水利部的电力行政管理职能移交国家经贸委。♦

1998年8月，国务院印发“国家经贸委职能配置、内设机构和人员编制规定”，明确国家经贸委电力司职责。♦

1998年9月，国务院批转国家经贸委、国家计委《关于停止执行买用电权等有关规定的意见》，这标志长达20年的电力短缺局面基本结束。♦

1998年10月，国务院办公厅转发国家计委“关于改造农村电网改革农电管理体制实现城乡同网同价请示”的通知，“两改一同价”正式启动。62电气工程专业导论我国电力改革大事记♦1998年12月，国务院转发国家经贸委“关于深化电力工业体制改革有关问题意见”的通知，明确浙江、山东、上海、辽宁、吉林、黑龙江等6省(直辖市)为“厂网分开、竞价上网”改革试点。♦

1999年1月，国务院批转国家经贸委“关于加快农村电力体制改革加强农村电力管理意见”的通知，提出用三年时间完成农电体制改革。♦

1999年5月，国家经贸委发布《关于做好电力工业政企分开改革工作的意见》，就改革省级电力行政管理体制、实现政企分开提出具体要求。63电气工程专业导论我国电力改革大事记♦2000年，国家电力公司首次跻身世界企业500强，名列第83位；2001年再次进入世界企业500强，名列第77位。♦

2001年6月，广东省电力体制政企分开厂网分开改革实施方案出台，8月电网集团公司——省广电集团有限公司，发电资产经营公司——省粤电资产经营公司正式挂牌。♦

2002年2月，国务院印发《电力体制改革方案》。3月，电力体制改革工作小组成立。64电气工程专业导论我国电力改革大事记♦

2002年12月29日，国家电网公司，中国南方电网有限责任公司，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等5家发电公司，中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司、中国葛洲坝水利水电工程集团公司等4家辅业集团公司同时挂牌。65电气工程专业导论厂网分开，发电和电网资产重组

五家发电公司：中国华能集团公司中国大唐集团公司中国国电集团公司中国华电集团公司中国电力投资集团公司中国南方电网有限公司（计划单列）下设华北、华东、东北、西北、华中五大区域电网公司。中国国家电网公司：66电气工程专业导论六、电力市场简介2.电力市场的概念电力市场是采用经济、法律等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系统中发电、输电、供电、用电等各组成员协调运行的管理机制和执行系统的总和。电力市场的基本特征：计划性和协调性开放性和竞争性垄断竞争67电气工程专业导论电力市场基本特征

（1）电力市场具有计划性和协调性。与普通的商品市场相比，电力市场具有计划性和协调性。一方面，电力系统的各个环节是相互联系的，电能的生产、输送和使用要求瞬时性，任何一个环节都会对电力系统产生影响，因此，要求电力市场中电力的生产、使用和交换具有计划性；另一方面，电力系统要求随时做到供需平衡，这就要求电力市场中的电力供应者之间、电力供应者和电力使用者之间相互协调，保持平衡。可见电力市场具有计划性和协调性。68电气工程专业导论电力行业为什么要垄断1.电力工业是规模效益明显的行业，在达到其最优规模效益点之前，垄断经营方式有利于其提高效益；同时，相当长的时期内，人们根据其规模效益的特征，认为在任何规模下，电力工业的垄断运营方式都有利于电力工业提高效益，电力工业在达到相当大的规模后仍然保持垄断经营方式。2.电力工业是资金密集型、技术密集型行业，形成电力工业的进入壁垒。由于投资电力工业需要巨大的资金，这使得广大中小投资者长期以来被排除在电力工业的门槛外。69电气工程专业导论电力行业为什么要垄断3.电力是国民经济的基础行业，对国民经济的发展和居民生活水平有巨大的影响，关系到国家和地区的经济安全和政治安全，各国（地区）政府出于促进经济发展或者维护安全，对电力工业采取程度不同的管制。4.电力不能大量存储，必须维持瞬时平衡，否则可能造成大面积的停电，带来巨大的损失。因此，电力工业在规划、投资、运营等各个环节具有非常强的计划性和协调性。70电气工程专业导论电力市场基本特征

（2）电力市场具有开放性和竞争性。与传统的电力系统相比，电力市场具有开放性和竞争性。由于电力市场的发电环节和供电环节两者之间具有不同的技术经济特性，决定了供电环节虽然具有自然垄断性，但发电环节却不具有自然垄断性。一些发达国家在发电环节中引入竞争机制、开放发电环节的成功经验已经用事实证明了这一点。我国电力工业实行厂、网分开，在同网、同质、同价的原则下，发电竞争上网的趋势已不可逆转。这也有力地说明了发电环节具有开放性和竞争性。71电气工程专业导论为什么要打破垄断1.电力工业在垄断经营的计划经济形式下完成了发展和壮大的过程，但是这种体制也逐渐使得电力工业缺乏活力，经营管理因循守旧，技术更新缓慢，难以提高服务质量。2.电力市场改革是世界经济发展的要求。全球经济快速一体化，资本、人才和其他生产要素在不同的国家和地区流动，在不同的行业之间流动，相互联系和影响越来越密切，国内、国际资本越来越迫切的希望能进入电力行业，并获得平等的竞争地位。72电气工程专业导论为什么要打破垄断3.技术进步使电力市场化运营成为可能。电力系统需要维持瞬时平衡，要在运营中体现计划性和协调性，以维持电力系统的安全和稳定。计算机技术、信息传输与处理技术、经济理论的发展，为电力市场改革奠定了坚实的基础。73电气工程专业导论六、电力市场简介2.电力市场的概念电力市场首先是一种管理机制，同时还是体现这种管理机制的执行系统。包括贸易场所、计量系统、计算机系统、通信系统等。电价是电力市场的杠杆和核心内容。电力市场主要采用经济手段对电力系统的各个环节进行管理，因此制定电价原则，计算贸易电价，采用电价作为经济杠杆进行调节是电力市场的一个主要内容。74电气工程专业导论转运业务是电力市场重要的贸易形式。随着高压和超高压输电网络的发展，电力系统日益成为多个地区电网互联的大电网，甚至形成国家电网和跨国电网。由于各地区的资源构成不同，劳动力价格和负荷水平有差异，造成各地区电网的发电成本不同，在各地区电网之间出现了经济功率交换，由发电成本低的电网向发电成本高的电网售电。当售电、购电双方的电网不相邻时，需要售电电网和购电电网之间的电网承担转供任务。电力市场公平竞争的原则是发电者和用户能自由选择贸易对象，因此，转运业务是电力市场重要的贸易形式。75电气工程专业导论六、电力市场简介电力市场的基本原则基本目标是：打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。电力市场最基本的原则是公平。为保证电力市场公平竞争的原则，必须做到：电力市场要有公开性（包括成本、定价、计量、计划等），以便监督；——公开性扩大自由选择权力，保证电网的开放；——开放性必须建立有关法律法规、标准、规约，使竞争规范化。——规范性76电气工程专业导论六、电力市场简介电价和电力市场运行模式制定电价的基本原则为：成本为主，合理利润，公平负担，促进用户合理用电。我国电力市场的主要措施和步骤：法律、重组、电监、发电竞争 我国电力市场两种可能的运行模式：统一市场：以发电厂、供电公司为单位统一在网级电力市场中竞争，建立各省设结算中心和调度中心；联合市场：以省为单位参加竞争（分层模式），保留现有的省级电力市场的所有职能（交易中心、调度中心、报价系统），省级电力市场的交易仍然由省网交易中心控制；网级电力市场进行网控发电公司/发电厂、网控负荷和各省网之间的市场竞争。77电气工程专业导论我国电力市场改革面临的主要问题电力供需基本平衡，部分地区供电紧张近几年来，许多省市供电紧张（北京、上海、重庆，等等），特别是夏天。电网结构存在薄弱环节影响竞争的公平性，一部分电厂长期窝电，一部分电厂可控制市场价格；影响系统的安全性，市场条件下系统运行方式相对复杂，电网的薄弱环节可能导致安全问题1-7878电气工程专业导论我国电力市场改革面临的主要问题由于历史原因，各电厂成本差异、核定上网电价差异大投资主体不同：国资，民营，合资，外资等等投产时间不同：机组类型不同：水电，火电，风电等保电协议的处理缺电期间，各级政府为吸引投资，制定了电力投资优惠政策，签订保电协议（保电量和电价），影响市场竞争的开展1-7979电气工程专业导论大用户直购电10/12/202280电气工程专业导论大用户直购电交易是

电力市场建设发展的必然趋势电力市场改革的三个主要目的：建立发电侧竞争市场实施输配电业务分开，放开售电侧市场实行政府监管下的电网公平开放和竞价交易

放开竞争性的发电侧环节和售电侧环节，也就是双边交易市场电力市场建设现状发电侧竞争市场初步建立，竞争上网（离竞价上网还有距离）输配分开改革是一项复杂而较长时间的工作，在目前输配分开难以加速情况下，可以在售电侧，通过引入大用户直购试点，探索售电侧市场建立的过程，为最终建立售电侧竞争市场做好准备

在国际上有关各国在建立售电侧市场的过程中，也是首先从大用户开始放开用户选择权，然后逐步向中小用户放开10/12/202281电气工程专业导论开展大用户直接购电交易的目的促进多个市场买方主体的形成打破单一购买市场格局，打破电网垄断赋予大用户在市场上选择发电商或售电商的权力提供发电商直接参与销售市场的竞争平台，逐步建立双边交易机制，形成完整的市场体系促进合理的电价形成机制的建立把综合电价通过市场行市场，分解形成透明的几个组成部分：上网电价输电价配电价销售价（批发和零售）促进合理市场交易机制的形成

让用户和发电商直接参与市场竞争，增强市场机制调节电力供需关系和合理价格能力，促进用户优化、节约用电实现市场优化配置资源10/12/202282电气工程专业导论大用户直购电交易试点情况第一阶段（电力体制改革之前）1998——2001年期间试点原因：电力需求持续不旺，发电企业（特别是独立发电企业）亏损需要开拓用电市场一些高耗能企业为了降低生产成本，或要求建立自备电厂，或要求实现电力直供大的试点地区如：湖北宜昌，河南省等这个时期试点特点：交易主要在当地政府主导和组织的点对点交易价格在当地政府协调下由供需双方确定向当地电网企业支付输配电服务费，该费没有测算过开展直供交易的发电企业和大用电户目的很简单：减低成本、开拓市场10/12/202283电气工程专业导论2、广东台山市试点点对多方式，即广东粤电台山发电有限公司——台山市广海湾华侨投资开发实验区6家企业（其中三家为铝业公司）参加直购电交易电量：在这些企业原核定上网电量计划外，另行在区域电力市场中安排电量交易部分直购电量交易由台山发电厂与试点大用户直接进行，电量、价格由双方协商确定政府经过对台山试点测算，确定输配电价为0.16131元/千瓦时（输配价0.12385元/千瓦时，线损电价为0.03746元/千瓦），电网企业不再收取专项和辅助服务费用，大用户要缴纳一定的保证金电厂对大用户之间的电费，委托电网公司收取，由电网公司与电厂一并结算。

广东2008年平均输配电价0.18093元/千瓦时10/12/202284电气工程专业导论3、部分省的地方政府以变相理由组织直购电交易以支持震后经济恢复建设为由的四川省，再启直购电四川87户发电企业和35家用电企业纳入直购电调控范围：没有调节能力的水电站按全年发电量的14%调控，有调节能力的水电站按全年发电量的7%调控；火电企业按全年发电量的8%调控。水电厂最高限价为批复上网电价的85%，火电厂为批复上网电价的95%；水、火电厂的最低限价均为批复上网电价的50%。内蒙电力市场双边交易试点的名义

10/12/202285电气工程专业导论前期大用户直购电试点成效对我国电力体制改革影响深远试点工作稳妥、规范，简化相关复杂问题或因素，突出可操作性，为促进合理的输配电价的出台进行了探索式的尝试试点促进了当地经济发展，体现在：大用户用电成本降低，提升企业效益，有利于提升当地投资环境和招商引资促进节能和技术升级10/12/202286电气工程专业导论大用户直购电目前存在的问题法规不完善依据《电力法》，一个供电营业区职能设立一个供电营业机构，大用户直购电实际上赋予了发电企业的供电营业功能价格机制不健全现行电价作为政府宏观调控的一种调节手段，考虑了很多因素形成严重的交叉补贴现象，例如：工业对居民和农村的补贴，不同地区用户的补贴电网基本建设基金供电辅助服务费存在发电企业和供电企业的信用风险电网构架与技术条件不完备供电的安全与稳定存在不公平交易10/12/202287电气工程专业导论六、电力市场简介电力市场下的电力系统电力市场给电力系统的科学研究、发展建设和运营管理等方方面面带来机遇和挑战。主要技术问题：如何灵活控制潮流？最优输送？电网的安全、稳定运行？如何实现统一调度？88电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势我国发展能源的指导方针是：大力（优先）发展水电，继续发展火电，适当发展核电，积极发展新能源发电，同步发展电网，促进全国联网。电力技术属于传统技术的范畴，技术创新和出现重大突破的机会要比信息科学、生命科学、材料科学等新兴学科少得多。但是，应该看到，电力技术与其他学科的相互交叉和渗透的趋势越来越明显。电力研究的一些前沿课题反映了这种趋势。89电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

1高压交流输电技术三相高压交流输电技术常规的三相交流输电在远距离输电工程中占主导地位，在未来相当长的时间内仍然是输电和联网的主要方式；前苏联建成了900km的1150kV特高压输电线路并经过了试运行，后因无电可送等原因而降压为500kV运行；未来交流输电发展的重点将是采用新技术充分利用线路走廊输送更多的电力。90电气工程专业导论

特高压

91电气工程专业导论第一部分：特高压是什么？

按照国际惯例，特高压是指交流1000千伏及以上和直流±800千伏以上的电压等级。英文缩写UHV(ultra-highvoltage)。92电气工程专业导论输电电压的分类交流输电电压一般分高压、超高压和特高压国际上，高压（HV）通常指35～220千伏电压。超高压（EHV）通常指330千伏及以上、1000千伏以下的电压。特高压（UHV）定义为1000千伏及以上电压。高压直流（HVDC）通常指±600千伏及以下的直流输电电压，

±600千伏以上的电压称为特高压直流（UHVDC）。

93电气工程专业导论输电电压与线路输电能力

＊理论上，输电线路的输电能力与线路电压的平方成正比，与输电线路的波阻抗成反比。

在估算线路的送电能力时，可以认为电压升高一倍，功率输送能力提高4倍。若考虑输电线路的波阻抗变化情况，其输送能力的提高将大于4倍。

94电气工程专业导论第二部分：特高压电网

特高压电网是指交流1000kV

、直流±800kV及以上电压等级的输电网络。

95电气工程专业导论全国电网

华东、华北、华中、东北4个区域电网和南方电网已经形成了500kV的主网架;

西北电网在330kV网架的基础上，正在建设750kV网架。第一条750kV的官厅至兰州东输变电工程运行安全稳定。

全国电网结构图96电气工程专业导论特高压电网发展目标

特高压电网建成后，国家电网供电区域将形成以1000千伏交流输电网和±800千伏直流系统为骨干网架，具有坚强的超高压输电网和可靠的高压输电网，以及高压直流输电和配电网构成的分层、分区，结构清晰的现代化大电网。97电气工程专业导论第三部分：为什么要发展特高压？输煤与输电特高压输电与超高压输电98电气工程专业导论

发展远距离、大容量的特高压输电，是由我国能源资源和负荷分布特点决定的

在负荷中心建电厂虽然可以缓解当地电力需求，但是电厂所需的电煤需要远距离运输，甚至多次转运，造成电煤价格过高，大大增加了发电成本。同时，东部环保容量已经接近饱和，新增大量火电厂，将会给当地环境带来更加严重的负面影响。当前,原有的煤炭长距离运输、就地发电、自求平衡的能源供应方式已难以为继。因此,建设远距离、大容量的特高压输电系统,形成特高压电网。铁路运输大通道互为支撑,相互补充,分工合理的能源运输方式是输送能源的必然选择.99电气工程专业导论

中国存在着特高压输电的需求

（1）500KV输电线路输电能力比较低（2）国内用电负荷的持续增长（3）“西电东送、南北互供”输电容量的持续增加（4）更多高效率的特大型发电机组投入运行、更多的大容量规模发电厂和发电基地的建设100电气工程专业导论（1）500KV输电线路输电能力比较低第一条500KV超高压输电线路自1981年投运以来，已有20余年。经过长期建设，跨省区域电网已形成或正在形成500KV骨干电网。在输电网发展过程，500KV超高压输电在相当长时间内被当作电厂送出的配套工程，形成了各个电厂点对点、分散接入电力系统的局面，使得500KV输电线路平均距离长，中间没有电压支持，点对点的阻抗，包括线路、变压器和发电机阻抗在内的阻抗大。结果，500KV输电线路输电能力与国外相比较低。101电气工程专业导论

（1）500KV输电线路输电能力比较低

已有的500KV输电线路加装FACTS控制装置等可以减少线路阻抗，提高一定的输电能力，但它是以提高线路电流的办法来提高输电能力。近几年，全国电网线损率一直在7.6%~7.8%之间波动。若仅采用FACTS控制装置等物理技术措施提高500KV输电能力，由于电流增加，电网线损率还可能进一步增加。随着地区负荷密度的增加，输电容量的要求越来越大，若继续采用500KV交流输电加±500KV直流输电（直流输电损耗约为7%~8%））为主的点对点进行大容量输电，不但电网线损率增加，而且输电线路密度将增加，有些地区将很难选择合适的线路走廊和变电站站址。同时500KV电网的短路电流水平进一步增加。例如:华东、华北电网已经出现部分500kV母线的短路水平超过断路器的最大遮断电流能力,严重影响了电网安全。102电气工程专业导论（2）国内用电负荷的持续增长

2004年全国用电量是1981年的7.08倍，其间用电量年均增长8.88%，2000年~2004年用电量年均增长12%，峰电功率估计平均增长可达13%~13.5%。根据有关方面预测，2004年~2020年中国用电需求仍将保持较高增长率，2005年~2010年年均用电增长率在6%以上，2011年~2020年年均用电增长率5%。按照新的更高输电电压等级引入的一般规律，当电网内用电增长达到现有输电网电压等级引入时的4倍以上时，开始建设更高电压等级的输电工程是经济合格的。因此，选择合适的线路路径着手建设特高压输电工程是合适的。103电气工程专业导论（3）“西电东送、南北互供”输电容量的持续增加

根据有关规划的预测，西电东送、南北互供、全国联网的平均大容量输电距离，将超过500KM。西电东送、南北互供的输电容量在未来的15年将超过100~200GW。根据大量的理论研究和计算分析，500KM及其以上距离的输电网选用1000KV级特高压输电是经济合理的。104电气工程专业导论（4）更多高效率的特大型发电机组投入运行、更多的大容量规模发电厂和发电基地的建设

900MW和800MW机组已投入运行，600MW及以上容量机组正在广泛地应用，并将成为主力机组。全国1000MW及以上规模容量电厂已超过100个，三峡水电厂装机容量达18200MW。今后，将主要发展高效率的600MW和900MW机组，建设大容量规模火电厂和发电中心，开发西部大型水电站或梯级水电站群，建设基于1000MW机组的大型核电站。因此，简化电厂升压变电站结构，按照电厂分布情况，构建安全、合理的送端电网，不采用分散的电厂直接接入受端系统，而采用特高压电网输电，不但可解决500KV输电能力低的问题，而且可提高整个电力系统的安全性、可靠性和经济性。105电气工程专业导论特高压电网根据超高压电网形成的过程和规律和特高压输电的作用，以及中国发电资源和负荷中心的地理分布特点，中国特高压输电预计将从特高压远距离大容量输电工程或跨省区电网的强互联工程开始，随着用电负荷的持续增长，更多高效率的特大型发电机组投入运行、更多的大容量规模发电厂和发电基地的建设，“西电东送、南北互供”输电容量的持续增加，将逐渐发展为国家特高压骨干网，从而逐步形成国家特高压电网。106电气工程专业导论

为什么要发展特高压？

一、特高压的优点？二、特高压交流输电技术的主要特点？107电气工程专业导论一、特高压的优点﹡输送容量大﹡送电距离长﹡线路损耗低﹡占用土地少﹡工程投资省108电气工程专业导论采用1000千伏线路输电与

采用500千伏线路输电的比较

1000千伏交流线路的自然输送功率约为500千伏线路的4～5倍；在输送相同功率的情况下:特高压交流线路可将最远送电距离延长3倍；损耗只有500千伏的25%至40%；采用1000千伏线路输电,可节省60%的土地资源；单位输送容量综合造价不足500千伏输电方案的3/4。109电气工程专业导论各电压等级单回线路自然功率输送能力电压（KV）22033050076511001500功率（MW）132295885221051809940110电气工程专业导论优化资源配置

“经济输送距离”指的是某一电压等级输电线路最经济的输送距离是多少。

500kV超高压输电线路的经济输送距离一般为600～800公里，而1000kV高压输电线路因为电压提高了，线路损耗减少了，它的经济输送距离也就加大了，能达到1000～1500公里甚至更长，这样就能解决前面说到的把西部能源搬到中东部地区使用的问题。111电气工程专业导论优化资源配置

建设特高压电网有利于实现大范围坚强联网，获得减少备用、水火互济等联网效益；将推动大煤电、大水电、大核电及大可再生能源基地的集约化开发，实现大范围优化配置资源，降低发电成本尤其是燃煤发电的总体成本；同时，能保证经济发达、人口密集地区电力需求增长需要，减小燃煤发电压力和环保压力，促进西部大开发，增加对西部地区的资金投入，变资源优势为经济优势，促进资源密集、经济欠发达地区的经济社会和谐发展。112电气工程专业导论呼盟煤电基地2160锡盟煤电基地1200晋东南煤电基地外送规模2000陕北煤电基地外送规模1440宁夏灵武煤电基地外送规模1320蒙西煤电基地外送规模3000我国部分煤电基地建设设想方案闽、浙赣

1416湘西

791南盘江红水河

1312乌江

867黄河北干流

609大渡河

1805雅砻江

1940金沙江

4789长江上游

2831澜沧江

2137黄河黑?

龙?江鸭绿江辽河第二

?松花

江河黄河淮洪泽湖江长富春江闽江

鄱阳湖赣江汉水清江洞庭湖资水沅水澧水乌江长江岷江大渡河雅砻江

金沙江黄河大通河青海湖洛河渭河南?江盘红

水河北江东江澜沧江怒江雅鲁藏布江通天河塔里木河车尔臣河孔雀河葛洲坝271。5隔河岩

120三峡1768天生桥

120天生桥

132岩滩

120漫湾

125二滩

330龙羊峡

128李家峡

200刘家峡

116白山

150滦河水电基地Hydropowerbases东北1131黄河上游

1415

第四部分：世界上已建成投入运行的

交流特高压线路

前苏联特高压电网日本特高压电网115电气工程专业导论1、前苏联特高压电网

1981年开始动工建设1150kV交流特高压线路，分别是埃基巴斯图兹——科克契塔夫494公里，科克契塔夫——库斯坦奈396公里。

1985年8月，世界上第一条1150kV线路埃基巴斯图兹——科克契塔夫在额定工作电压下带负荷运行，后延伸至库斯坦奈。

1992年1月1日，通过改接，哈萨克斯坦中央调度部门把1150kV线路段电压降至500kV运行。在此期间，埃基巴斯图兹——科克契塔夫线路段及两端变电设备在额定工作电压下运行时间达到23787小时，科克契塔夫——库斯坦奈线路段及库斯坦奈变电站设备在额定工作电压下运行时间达到11379小时。从1981年到1989年，前苏联还陆续建成特高压线路1500公里，总体规模达到2400公里。目前全部降压至500kV运行。116电气工程专业导论

2.日本特高压电网

1988年秋动工建设1000kV特高压线路。1992年4月28日建成从西群马开关站到东山梨变电站的西群马干线138公里线路，1993年10月建成从柏崎刈羽核电站到西群马开关站的南新泻干线中49公里的特高压线路部分，两段特高压线路全长187公里，目前均以500kV电压降压运行。1999年完成东西走廊从南磐城开关站到东群马开关站的南磐城干线194公里和从东群马开关站到西群马开关站的东群马干线44公里的建设，两段特高压线路全长238公里。目前日本共建成特高压线路426公里，由于国土狭小，日本特高压线路全部采用双回同杆并架方式。117电气工程专业导论第五部分：中国特高压电网的建设与发展118电气工程专业导论中国特高压交流电网试验示范工程

2009年1月6日22时，我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000千伏交流输变电工程：晋东南——南阳——荆门特高压试验示范工程正式投入运行。这是目前世界上运行电压最高、输送能力最大、代表国际输变电技术最高水平的特高压交流输变电工程。中国电网登上国际高压输电技术的颠峰。特高压交流试验示范工程线路图119电气工程专业导论工程概况

1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程包括三站两线，起于山西晋东南变电站，经河南南阳开关站，止于湖北荆门变电站。工程全线单回路架设，全长640千米，先后跨越黄河和汉江。变电站采用1000千伏、3×100万千伏安特大容量变压器，变电容量600万千伏安，采用1000千伏气体绝缘全封闭组合电器、双断路器接线。工程额定电压1000千伏，最高运行电压1100千伏，本期输送能力280万千瓦。工程静态投资56.88亿元，动态投资58.57亿元，实际投资控制在国家批复概算之内。该工程是我国发展特高压输电的起步工程、实现电网发展方式转变的标志性工程、引领国际高压输电技术进步的领跑工程。120电气工程专业导论荆门特高压的投产,相当于

鄂再添一个“葛洲坝电站”

1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程满负荷运行后，可为湖北省新增北方火电容量300万千瓦，每年可为湖北节约电煤700余万吨。对于电煤外购比重达97%的湖北来说，该工程相当于为其“支援”了一个葛洲坝电站。121电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

多相交流输电多相交流输电以多相（相数大于3）交流电形式实现电能输送；特点：相同的线路走廊和占地面积，多相输电可提高由线路发热条件决定的负荷容量，可设计得更“紧凑”适合线路路径受限制的地区，可以接入三相交流输电系统，不需经过多相交流变电所；多相交流输电已经入工业性试验和试运行阶段。122电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势灵活交流输电灵活交流输电（FACTS）是基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位实施灵活快速调节的输电技术；出现背景：发展互联电网的需要；发展电力市场的需要；电力电子器件的快速发展使灵活交流输电的设想成为现实。灵活交流输电技术的核心就是利用电力电子器件可以按照控制系统的要求，应用现代换流技术和控制技术，实现电压、阻抗或相位大幅度灵活控制。123电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

2高压直流输电技术端对端直流输电该技术是一项成熟的远距离输电技术，预计端对端直流输电在未来仍是远距离输电和联网的重要方式。124电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

多端直流输电技术为了解决直流输电多电源供电、多落点受电问题，研究出多端直流输电技术。125电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势新一代直流输电技术未来直流输电技术的发展趋势是在应用可关断器件组成的换流器进一步改善输电性能的同时，大幅度简化设备，减少换流站的占地，降低造价，以便在技术经济上比其它输电方式更具竞争力；典型例子是：所谓轻型直流输电（HVDCLight），它采用IGBT等可关断的器件组成换流器；使用户外换流阀以节省阀厅的建设费用；应用连续调节交流滤波器、有源滤波器等技术大幅度减少户外场的占地。126电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

3新型输电线路

紧凑型线路紧凑型线路是指增加分裂导线数、缩短相间距离、合理排列相导线等措施以降低线路波阻抗，从而提高线路输送能力的输电线路。研究的主要目的是提高线路的输送能力，节省线路走廊；从20世纪60年代起，美国、前苏联、法国、巴西等国建成了各种电压等级的紧凑型线路，我国也建成了一条500kV的紧凑型线路，正在试运行中。127电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

气体绝缘线路气体绝缘输电线路（GIL）是以六氟化硫气体绝缘的、带有与导体同轴的接地金属外壳的输电线路，与电缆相比，其优点是绝缘击穿后可恢复、承载电流大；气体绝缘输电线路已在美国、德国的水力发电厂的出线等场合得到了应用。未来由于输电线路走廊的获得越来越困难，气体绝缘输电线路的研究和开发受到重视。128电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

超导输电线路超导输电线路是一种低损耗的输电方式；日本正在开发6kV、1000MVA的超导电缆；美国也制造出12.4kV、1250A的三相超导电缆系统；我国也有超导输电线路在南方电网试运行；超导电缆的价格很高，冷冻系统的可靠性有待检验，用于长距离输电工程的前景还不明朗。129电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

4洁净煤发电技术

当今我国的火力发电机组效率低，污染物排放量大，与先进国家相比有较大差距，所以要大力推广洁净煤发电技术，建设大型循环流化床锅炉，增压硫化燃气-蒸汽联合循环和整体煤气化燃气-蒸汽联合循环示范工程，采用高效脱硫脱硝装置，以使之达到世界先进水平。火电厂生产流程主要包括四大系统：燃烧系统、汽水系统、电气系统和控制系统。后面的两个系统和本专业关系密切。

130电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

5分布式发电技术当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC-internal-combustionengine)、微型燃气轮机（Micro-turbines）和各种工程用的燃料电池（Fuel

Cell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。131电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

应用背景输电线路建设费用增加。由于公众对输电线路可能产生的电磁影响的忧虑，开辟新的线路走廊越来越困难。例如，北美和西欧许多国家已决定一般不再兴建新的输电线路。于是，直接安置在用户近旁的分布式发电装置便成为一种替代方案。与大电网配合提高供电可靠性。分布式电源可大大地提高供电可靠性，可在电网崩溃和意外灾害（例如地震、暴风雪、人为破坏、战争）情况下，维持重要用户的供电。加拿大魁北克省1997年冰雪灾造成输配电线路灾难性破坏，引起大面积停电，许多重要用户长期不能恢复供电。132电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

微型燃气轮机

微型燃气轮机（Micro

Turbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96

000

r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500

℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。

133电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势

燃料电池燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。

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分散的电能储存技术

由于分布式的电源的应用及提高电网可靠性和调峰的需要，分散的储能系统的重要性日益增加。如：电池储能系统、超导储能系统、飞轮储能系统、燃料电池储能系统等。135电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势6定质电力技术定质电力（Custom

Power）技术是应用现代电力电子技术和控制技术为实现电能质量控制，为用户提供用户特定要求的电力供应的技术。在现代企业中，由于变频调速驱动器、机器人、自动生产线、精密的加工工具、可编程控制器、计算机信息系统的日益广泛使用，对电能质量的控制提出了日益严格的要求。这些设备对电源的波动和各种干扰十分敏感，任何供电质量的恶化可能会造成产品质量的下降，产生重大损失。重要用户为保证优质的不间断供电，往往自己采取措施，如安装不间断电源(UPS)，但是这并不是经济合理的解决办法。根本的出路在于供电部门能根据用户的需要，提供可靠和优质的电能供应。136电气工程专业导论七、电力新技术和发展趋势为提高配电网无功调节的质量，已开发出用于配电网的静止无功发生器。它由储能电路、GTO或IGBT变换电路和变压器组成。它的功能是快速调节电压，发生和吸收电网的无功功率，同时可以抑制电压闪变。这是“定质电力”的关键设备之一。此外，静止无功发生器和固态开关配合，可在电网发生故障的暂态过程中保持电压恒定。另一关键设备是动态电压恢复器（DVR），它由直流储能电路、变换器和级次串联在供电线路中的变压器构成。变换器根据检测到的线路电压波形情况，产生补偿电压，使合成的电压动态保持恒定。无论是短时的电压低落或过电压，通过DVR均可以使负载上的电压保持动态恒定。

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结论：电能高效洁净的生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为未来电力技术的主导发展方向！138电气工程专业导论谢谢大家！That'sall139电气工程专业导论3.4powergridStructureandFunctionpowergridiscomposedofpowerline,transformerandcorrespondingdistributiondevicesindifferentvoltagelevels.

Itsfunctionsaretransmitting,distributingpowerandexchangingvoltage.

powergridcanbedividedintotransmissionnetworkanddistributionnetwork.Large-scalepowergridusuallybelayeredbyvoltagelevels.Transmissionnetworkdeliversthepowerinpowerplanttoloadcenterthroughhighvoltagetransmissionline,whoseratedvoltageis220～750kV.Itisthebackboneofpowersystem