《我国电力科技现状与发展趋势|我国经济发展现状》

我国电力科技现状与发展趋势|我国经济发展现状

第30卷第18期2006年9月电网技术powersystemtechnologyvol.30no.18

sep.2006

文章编号：1000-3673（2006）18-0001-07中图分类号：tm85文献标识码：a学科代码：470·4037

我国电力科技现状与发展趋势

郭剑波

（中国电力科学研究院，北京市海淀区100085）

presentsituationanddevelopmenttrendofpowerscienceandtechnologyinchina

guojian-bo

（chinaelectricpowerresearchinstitute，haidiandistrict，beijing100085，china）

abstract：onthebasisofpieflydescribingthedevelopmentcourseofelectricpowerindustryinchinaandsummarizingitsfeaturesanddevelopmenttrend，thepresentsituationofpowerscienceandtechnologyinchinaanditsdevelopmenttrendareanalyzedindetail.duetopersistentandfastgrowthofelectricpowerdemandinchinaandlargepowerdemandscale，theauthorpointsoutthatatpresentthedevelopedpowerscienceandtechnologyinchinashouldpossessfollowingfeatures：itshouldbereliable，practicableandeasytobespreadoutandapplied;evidenteconomicbenefitcanbepoughtaboutbyuseofit;itshouldbeofstate-of-arttechnologyandisadaptabletothedevelopmentofmodernscienceandtechnology;thedevelopedpowerscienceandtechnologyshouldbeenergysavingandinfavorofenvironmentalprotection.

keywords：powersystem；powerscienceandtechnology；developmenttrend

摘要：在简述我国电力工业发展历程，总结我国电力工业的特点和发展趋势的基础上，详细分析和论述了我国电力科技的现状和发展趋势。由于我国电力需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模大，作者提出当前我国电力科技的发展趋势及特点是：可靠性要求高、实用性强；经济效益突出、便于推广应用；加强技术先进研究、适应科学技术的发展趋势；节能、环保技术发展前景广阔。关键词：电力系统；电力科技；发展趋势

月，装机突破300gw；2004年5月底，装机容量

突破400gw。2005年12月又跨越了500gw大关。截至到2005年底，发电量2414twh，比上年增长13.3%；其中水电364twh，火电1985.7twh，核电53twh。今后10~20年，我国电力工业仍将保持持续、快速增长的态势。预计到2020年，我国装机总容量将超过1000gw。

1949年以前，东北丰满、水丰等水电站及其配套的154~220kv输电线组成了当时中国最大的电网，装机容量646mw。此后，以东北松虎、松李220kv输电工程为起点，逐步在各地形成省级和跨省级电网。1972年建成的330kv刘天关输变电工程使跨省的西北电网出现，并出现了更高一级电压。1981年建成了第一个500kv输变电工程——平武工程（595kv）。随后，华中、东北、华北、华东4个跨省500kv电网和西北330kv跨省电网逐步形成。1989年±500kv葛洲坝—上海直流输电工程的建成，首次实现两大区的联网。截至2004年底，我国220kv及以上输电线路长度达226776kv，比上年增长9.3%，变电设备容量达到70186mva，比上年增长17.2%。2005年7月，随着西北－华中背靠背直流工程的投运，我国大区电网间实现了互联。2005年9月，我国第一个750kv输变电工程正式投入运行，标志着我国电网技术又迈上一个新的台阶。今后10~20年我国大区电网间互联将进一步加强，并逐步形成以特高压交流（1000kv）和特高压直流（±800kv）为骨干网架的国家电网。

0引言

1882年上海电气公司的成立标志着中国电力工业的诞生，1949年全国装机容量为1.85gw。1949年以后，我国电力工业发展迅速，平均每年以10%以上的速度增长。1987年我国发电装机容量突破100gw；1995年3月，装机容量突破200gw；1996年，发电装机容量居世界第2位；2000年4

1我国电力工业的特点和发展趋势

（1）电力需求和装机容量持续、快速增长。近2年，我国电力需求增长迅猛。尽管电力工业保持了2位数的增长率，但仍然在2004年出现

2郭剑波：我国电力科技现状与发展趋势vol.30no.18

了大面积的电力短缺。到2006年底，我国装机总容量将达到580gw，全国电力供需形势将趋于缓和，缺电范围和时段将减少，表现为季节性、时段性缺电的特点，供需紧张可能仅出现在华东、华北、南方区域电网的局部地区。今后10~20年我国每年平均新增装机容量将达30gw。

（2）电网在资源优化配置中将发挥重要作用，远距离输电规模宏大。

由于资源分布状况、电力需求增长趋势和技术条件的限制，今后相当长一段时间内，我国发电一次能源仍将主要依赖煤炭和水能。可开发水电资源近2/3主要分布在西部的四川、云南、西藏3省区，煤炭保有储量的2/3分布在山西、陕西、内蒙3省区；而约占2/3的用电负荷分布在沿海和京广铁路沿线以东的经济发达地区，这些地区发电能源资源严重不足。为解决发电资源分布与用电负荷分布极不均衡的矛盾，需要大容量、远距离输电。根据目前的规划研究，到2020年，中远距离输电的规模将可能达到250gw左右，其中2/3以上的输电距离可能超过1000km。

（3）实现全国联网和跨国联网，电网庞大、复杂。

目前，我国电网除西北采用330kv/750kv电压序列外，其它电网均采用220kv/500kv电压序列。东北、华北和华中实现了同步联网，华中与西北、华东和南方电网通过直流实现联网，形成了北起东北伊敏、南抵四川二滩的链型同步电网。随着电力工业的发展，我国电网将成为世界上最庞大、最复杂和技术最先进的电网，其特征是：拥有世界上最大规模的电站——三峡电站（最终装机将达22.4gw）；世界上最大的电源基地——西南水电基地（外送规模将达70gw左右）；拥有世界上平均海拔最高的750kv电网；将建设百万伏级交流和±800kv直流输电工程，拥有当今世界上最高运行电压的交直流电网；将构成以特高压交直流为骨干网架的国家电网，形成世界上最大规模的远距离输电（通过特高压交直流电网传送的容量可能超过200gw）；可能形成世界上规模最大的同步电网（华北—华中—华东同步电网）；是世界上直流输电规模最大的国家（容量在1gw以上的直流输电工程有20多个，比世界上此类规模的直流输电工程总和还多）；形成国家、大区和省3级电力市场；按国家、大区、省、地（市）、县5级调度。

（4）自动化水平逐步提高、安全性和可靠性受到充分重视，先进的继电保护装置、变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统以及电网安全稳定控制系统得到广泛应用。

随着电网网架结构的加强和电网自动化水平的提高，我国电网安全稳定事故大幅下降。从20世纪70年代的19次/a，下降到80年代的5.2次/a，90年代下降到2.7次/a。1997年以后，未发生主网稳定事故，电网供电可靠性也有较大提高，平均供电可靠性为99.820%。

（5）经济、高效和环保。

随着大容量机组的应用、电网的发展以及先进技术的广泛采用，煤耗与网损逐年下降。20世纪90年代以后，供电煤耗以平均每年3.6g/kwh的速度下降。到2004年，供电煤耗为379g/kwh，电网线损率为7.6%。新建火电厂将广泛采用大容量、高效、节水机组，采用脱硫技术并控制nox的排放。到2020年，在人口密集地区，将建设60gw的天然气发电机组和40gw的核电机组。在电网建设方面，将采用先进技术提高单位走廊输电能力、降低网损，加强环境和景观保护，城市电网将逐步提高电缆化率、推广变电站紧凑化设计。

（6）我国电力工业的产业政策是。大力发展水电，优化发展火电，加快发展核电，因地制宜地积极发展风电、太阳能等可再生能源发电，加快发展电网。同时，坚持建设与节约并重，把节约用电放在优先位置，加强电力需求侧管理，提高资源利用效率；大力推进技术进步和产业升级，提高关键设备制造和供应能力。

2我国电力科技的现状及发展趋势

（1）高参数、大容量、高效率、环保型、节水型是火电技术的发展方向和工作重点。

我国能源生产和消费结构中，煤炭所占比例将保持在75%左右的水平。预计到2020年，我国装机容量的63%、发电量的70%将依靠煤电。为了适应电力需求的持续、快速增长，提高火电机组效益、保护环境、节约资源，我国将大力发展600mw及以上超（超）临界机组，推广利用洁净煤发电技术，减少so2、nox、co2和粉尘的排放；在缺水地区将积极采用空冷机组；鼓励热电联产和热、电、冷技术的推广，以提高能源的综合利用率。

2002年，开发超超临界技术被列为国家863重大项目攻关计划，2003年列入国家重大技术装备研制

第30卷第18期电网技术

3

计划。目前，我国已累计开工建设4个1000mw级超超临界项目共计10台机组，超超临界机组的发电效率比目前主要采用的亚临界机组高出10%，比超临界机组高出6%~8%，可将单位千瓦煤耗降至275g。

在环境保护方面，1997年国家修订了火电厂大气污染物的排放标准，增加了对so2排放浓度的限制，并提出了nox排放浓度限制。在1998年又进一步对so2污染控制区和酸雨控制区提出了更加严格的限制，要求2000年排放达标，并实行总量控制；新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂必须建设脱硫设施；2000年前已运行的燃煤含硫量大于1%的电厂要求减排，2010年前分批建成脱硫设施或采取其它减排措施。我国从70年代开始研究so2控制问题。目前采用的主要技术有：对300mw及以上的新装机组，以采用湿法（石灰石-石膏法）fgd为主；对300mw以下的中型机组，采用价格比较便宜的脱硫方式，如旋转喷雾脱硫、炉内喷钙脱硫、尾部烟气循环流化床脱硫等。深圳西部电厂300mw机组还安装了海水脱硫装置。我国低nox燃烧技术研究始于80年代初，通过对燃烧方式和新型燃烧器的设计研究降低nox的排放，如北京高井电站100mw机组采用的新型低nox圆型旋流燃烧器，可以降低nox的生成量50%以上。近些年新建的200mw及以上火电机组全部采用电除尘器。目前正在四川白马电厂建设300mw循环流化床发电技术示范工程，2×150mw整体煤气化联合循环发电技术正在山东烟台电厂试点研究。

（2）大力开发水电，以大型水电站和抽水蓄能电站为重点、因地制宜开发小水电。

我国水能资源蕴藏丰富，经济可开发容量395gw，年发电量1720twh，居世界首位。可开发量的3/4以上分布在西部地区，主要集中在四川、云南、西藏地区。按照大力开发水电的方针，预计到2020年水电装机容量可望达到260gw，届时东部和中部地区水电基本开发完毕。展望到2020~2030年，西部地区除西藏外水电也将基本开发完毕。

目前，我国已建设了当今世界最大的水利枢纽工程—三峡工程和世界最高的碾压混凝土大坝（216.5m）—龙滩大坝，在高坝建设技术、泄洪消能技术、大型地下洞群建设技术、高边坡及地基处理技术、巨型金属结构制作和安装技术等方面已取得重大突破，技术水平位于世界前列。我国水电技术

的研究重点主要是：①复杂自然条件下水电开发技术，包括：复杂地质条件下深埋长隧洞的关键技术，滑坡治理及高边坡工程关键技术，高水头大流量消能关键技术，深覆盖层处理技术以及先进的勘测技术等。②大坝安全及风险分析技术，包括：大坝监测、安全评价和预测预警技术，混凝土建筑物耐久性及安全检测技术，各种水工建筑物病害加固修复技术等。③大型水电站机组及自动控制新技术，包括：水情预报和梯级优化调度技术，大型水电站（尤其是抽水蓄能电站）自动控制系统，大型水电机组的先进调速器以及大型抽水蓄能机组的变频调速技术，大型水电机组的设备制造、在线监测与故障诊断、磨损测量评价与修复技术等。

（3）加快发展核电，引进消化与自主创新并举，重视核电安全。

目前，我国已具备自主设计、制造600mw压水堆核电站的能力，拥有多座核电站建设、运行管理的经验。我国自行设计建造的首座秦山核电站（电功率为310mw压水堆机组），于1991年12月15日并网发电。大亚湾核电站（2×900mw级压水堆机组）1994年投入商业运行。预计到2020年，我国核电装机容量将达40gw，约占总装机容量的4%左右。

除上述2核电站外，我国投入运行的核电站还有。由我国自主设计、自主建造、自主管理、自主运营的2×650mw商用压水堆核电站—秦山二期核电站；采用加拿大坎杜6重水堆核电技术建造的2台700mw级核电机组—秦山三期（重水堆）核电站；按照国际标准，实现了项目管理自主化、建筑安装施工自主化、调试和生产准备自主化，部分设计自主化和部分设备制造国产化（整体国产化率达到30%）的岭澳核电站一期工程（2×990mw）。中国与俄罗斯合作的田湾核电站于1999年10月20日正式开工，一期工程建设2台单机容量为1060mw的俄罗斯aes-91型压水堆核电机组。现已投产运行和正在建设的11套核电机组均属第二代核电机组。今后，我国将充分利用已积累的核电技术和经验并充分吸取国际先进技术和经验，争取在较短时间内达到自主设计和建造百万千瓦级大型核电机组的目标并早日进入第三代核电机组发展阶段。我国已建成的高温气冷堆试验核电站和正在建设的快堆试验核电站以及对一体化核蒸汽系统和闭式核燃料循环系统已进行的大量研究开发工作有力地推

4郭剑波：我国电力科技现状与发展趋势vol.30no.18

动着我国迈向第四代核能利用系统的进程。我国在热核聚变方面取得的研究成果和积极参与国际合作的走向也是令人鼓舞的。

（4）可再生能源发电迅速发展，风电和太阳能将作为重点。

截至2004年底，我国风电装机为780mw，加上生物质能、太阳能等其他可再生能源，总的发电容量也不到1000mw，仅占全国装机总容量的2.3‰。我国风能资源仅次于美国和前苏联居世界第三位。已探明风能储量为3226gw，可开发利用253gw，近海可利用750gw。预计到2020年，风力发电可实现大规模开发利用，总装机容量将达20gw，目前，我国已实现了兆瓦级风电发电机组的本土化生产。我国风电需要研究的技术主要包括：风资源测量、大型发电机组的设计和制造技术、海上风能资源勘测和风电场建设、大规模风电利用和风电接入电力系统的技术。

目前，我国光伏发电装机容量累计超过100mwp。在广东深圳建成了亚洲最大的太阳能光伏发电系统，总容量为1mw，预计年发电能力约为980mwh。预计到2010年我国光伏累计安装容量将达到600mw。在国家863计划的支持下，我国正在进行碟式太阳热发电系统研究。在光伏技术研究开发方面，我国先后开展了晶硅高效电池、非晶硅薄膜电池、碲化镉（cdte）、铜铟硒（cis）、多晶硅薄膜电池以及相关材料的研究。随着材料技术的发展，光伏发电的效率将大幅度提高，预计2010年将达20%，2020年达25%，成本也将降低，预计2010年将达20元/wp，2020年达8元/wp。目前我国正在研究在西北戈壁大规模开发太阳能的计划，第一座兆瓦级碟群太阳能电站也有望在2010年前后兴建。

（5）开展特高压交直流技术研究和应用，为资源优化配置提供支持、解决电网发展的瓶颈问题。

为解决发电资源分布与用电负荷分布极不均衡的矛盾，减轻运输和环保压力，满足大容量、远距离输电的需要，解决输电线路走廊紧张和受端电网短路电流超标等问题，我国正在研究和应用1000kv交流特高压和±800kv直流特高压输电技术。500kv电压等级在我国已出现25年。2005年9月投运的西北750kv输变电示范工程是目前我国运行电压等级最高的交流输变电工程，海拔高度在1735~2873m之间，由我国自己设计、制造、建设和运行

管理，设备国产化率达到90%以上。由于地处高海拔地区，该工程外绝缘相当于沿海地区的特高压。西北750kv输变电工程的投运，为我国发展百万伏级特高压技术打下了良好基础。

我国于l986年开始了特高压输电技术的系统性研究。先后开展了特高压技术系统分析与规划设计、输电线路对环境的影响、特高压外绝缘特性、特高压输变电设备研制等方面的研究。1996年在武汉高压研究所户外场建成了我国第一条特高压试验研究线段，线段长度200m。1999年试制成功一台1000kv/150mva单相发电机变压器。我国已起草了百万伏级输变电设备技术规范，输变电设备制造企业和研究所具备自己开发研制百万伏级输变电设备的条件和基础，特高压建立试验基地正在建设中。目前正结合中国特高压交流技术应用的特点，开展大容量、远距离输电条件下特高压系统特性、无功和电压控制、过电压与绝缘配合、高海拔和重污秽等恶劣自然环境下特高压的外绝缘、电磁环境、特高压输变电设备研制、大件运输和建设安装等方面的研究，并将研究成果用于特高压交流输变电示范工程的规划和设计。预计第一个特高压交流输变电示范工程将于2008年建成投运。

20世纪50年代我国就开始了直流输电的研究，1987年12月建成了我国自行研制的浙江宁波至舟山跨海直流输电工程（±100kv，100mw，55kv）。目前我国已成为世界上最大的直流输电国家，已投运的直流输电工程已达8个，直流输电容量为15.52gw，直流输电线路长度为4920km。1989年通过引进设备建设了葛洲坝—上海±500kv直流输电工程（1200mw，1045km）。我国投运的直流输电工程设备国产化率分别为：三常为30%，三广和贵广为50%，灵宝换流站达到了100%。建设中的三沪和贵广二回直流输电工程国产化率将达70%。我国已具备自己设计、制造、建设和运行管理超高压直流输电工程的能力。为满足西南水电开发和外送的需求，我国正在研究±800kv特高压直流输电技术，±800kv特高压直流试验基地已开工建设。预计2010年前后我国将建成世界上第一个特高压直流输电工程，这标志着我国正从直流输电大国向直流输电强国迈进。

（6）加强提高电网输电能力的技术研究和应用，提高电网效益，缓解线路走廊紧张的压力。

输电距离长、输送规模大是我国电网发展过程

2005，2：5-9.收稿日期：2006-05-19。作者简介：

郭剑波（1960—），男，教授级高工，博士生导师，中国电力科学研究院副院长兼总工程师，长期从事电力系统规划、运行和电网可靠性研究工作。

（责任编辑宋书芳）