我国电力发展的趋势 目前,我国电力装机容量居世界第三,年发电量居世界第二,但我国的人均电力占有量只 居世界第 80 位.我国的国民经济高速增长,预计在 21 世纪中叶达到中等发达国家的水平,故 人均用电水平的增加是不可避免的.人口的不断增长和现代化进程使我国对电力需求不断增 加.按照人均 1 kW 的目标,2050 年我国发电装机容量需达 1 500 GW 左右,比现在净增 1 300 GW,按常规的发展模式几乎不可能达到这个目标,因此需要寻求新的发展途径.到 21 世纪,可 再生能源和新型发电技术将成为电力发展的主要潮流,以弥补一次能源的不断减少,同时,能 源的高效利用技术、环保兼容的能源技术将广泛利用,发展新型的输配电技术及电能质量控 制 技术也是必然趋势. 2.1 火电方面 我国的能源资源特点决定了火电要继续发展.我国的石油和天然气储量有 限,探明程度低,资源宝贵,作为重要的工业原料不能用于发电,故以煤为主的能源结构在相当 长的时期内难以改变,但由于我国的煤炭资源分布不均而造成了长期的北煤南运,西煤东调的 局面.随着我国火电的不断增长,所需煤炭亦不断增加,这就给全国的运输系统带来很大的压 力.到 21 世纪,将实行输煤与输电并举,大力发展坑口电厂,减轻运输压力及负荷中心地区的 环境污染,并以电力输出为主,带动其他产业的发展,促进当地经济的繁荣,在火电技术上,火 电机组向着大容量、低煤耗、低污染的方向发展.随着我国电网容量的不断增大,对 600 MW、 1 000 MW 的大机组需求将日益增多. 采用超临界技术势在必行.锅炉设计煤种应考虑劣质煤,并降低煤耗,以缓解电力高速发 展带来的煤炭供应紧张,同时也要进一步降低发电成本.大量的煤烟是我国空气污染的主要污 染源,为了更好地减少火电厂对大气所造成的污染,洁净煤技术(clean coal Technology)是惟一 的选择,并将会得到长足的发展. 2000-2010 年期间,国家规划每年新增火电机组 15 GW 以上.到 2010 年,火电装机容量将 达 350400 GW,仍占全国装机容量的 65%左右.随着现代化技术的发展,火电仍会继续增加, 但所占比重会逐渐降低. 2.2 水电方面 我国具有丰富的水能资源,开发水电可作为缓解能源紧张,优化能源结构,解 决缺电及实现电力可持续发展的基本战略,同时世界上电力发展水平较高的国家都是优先发 展水电,所以,21 世纪我国的水电开发将出现新的曙光.预计到 2000 年底,我国的水电装机容 量将达 80 GW,而到 2010 年,水电装机容量应达 150160 GW 的水平,使我国水电占全国装机 容量的比重达到 30%5.届时我国将大力开发西部的水能资源,建设西南、西北水电基地,实 现西电东送,达到东西优势互补,缩小我国东西部的经济差距,其中西南部的红水部、澜沧江、乌江等水电基地向华南、华中送电;中南的长江三峡,金沙江水电基地向华东、华中送电;西 北 的黄河上游和北干流水电基地向西北、华北送电.此外,从电网发展需要在东部的天荒坪、羊 湖、张河湾等地将建设一批抽水蓄能电站.可见,到 21 世纪我国的水电开发工程规模大,技术 难度高,而且水电机组要向高水头、大容量、多机型的方向发展. 2.3 核电方面 2000-2010 年期间,随着核电技术的不断发展、核电设备的国产化,我国的核 电将步入一个高速发展的时期,成为电力供应的适当补充;到 2020 年,核电将初具规模,并与 火电、水电共同成为我国发电构成中重要的组成部分.据悉,我国秦山核电二期工程预计在 2003 年建成投产;广东岭澳 2100 MW 压水堆核电站和辽宁 21 000 MW 压水堆核电站,以 及秦山三期 2600 MW 重水堆核电站将在 2010 年前后建成投产.预计到 2010 年,我国的核 电装机容量将达 20 GW,其中,整个大亚湾核电站的发电能力将为 3 600 MW.到 2020 年,高速发 展的核电将占全国总发电能力的 5%. 2.4 新能源方面 2.4.1 太阳能发电 太阳能发电由于无污染,无噪声,运行维护简单,使用寿命长,规模灵活, 既可一家一户地分散供电,又可大规模地集中供电或并网进行,应用几乎不受地域条件限制, 资源量又非常丰富,因而始终受到青睐.目前,全世界太阳能的使用量已达 65 MW,而且保持着 较快的增长速度.随着太阳能发电技术的飞速发展,发电成本亦会不断下降.预计到 21 世纪, 太阳能发电将广泛应用于交通、通信、电视、气象、石油、国防以及人民生活中.PV 技术, 即用太 阳能电池将太阳光能直接转变为电能的技术,预计在 2000 年后便可与常规发电技术竞争,同 时,光伏电池与建筑材料集合成复合材料用于敷设屋顶和墙体是 21 世纪 PV 技术的一个重要 发展方向;光热发电技术也将在 21 世纪得到长足的开发和利用.预计到 2000 年底,光伏发电 总容量将达 70 MW,同时在西藏拉萨将建设 30 MW 的太阳能光热发电站. 2.4.2 风能发电 目前,我国的风力发电处于一个大规模发展的前期,但我国的并网风力发 电技术的研究开发以及生产均落后于风电场建设的步伐,且国外的风电机组已占据我国的风 电市场.到 21 世纪,我国将建立风力发电的市场化机制,改变相应的政策,认真研究国外先进 技术及引进外资,大力发展风力发电,同时在正确评估风能资源的情况下,加大科研开发投资 力度,加速风电设备的国产化进程,进一步降低风电成本.预计到 2010 年,我国的风电场累积 装机容量将达 19 000 MW,并成为我国电力的一支方面军6. 2.4.3 地热能发电 地热能在我国总能源中所占比例很小,目前只是一种辅助能源,但在局 部地区却是主要能源.充分开发地热资源,对加速边远地区的文化、经济建设将起很大的作用. 未来的 510 年,我国西藏羊八井热田北部深层和羊易地热田及云南腾冲县热海地热田(3 处 的井底温度分别达到 262、202、260)将得到开发.上述高温热田的开发,将使我国建成 单机容量为 510 MW 的地热电站,从而推动我国地热发电技术的发展达到新的水平.同时, 除已开发的水热型地热资源外,其它 3 种类型(地质型、干热岩型、岩浆型)的地热资源也将 开 始研究和开发利用. 2.4.4 海洋能发电 海洋能发电具有很大的经济效益.由于海洋能发电站建在沿岸和海上, 不占有土地资源,不需迁移人口,而且还具有围垦土地、水产养殖和旅游观光等综合利益,故 海 洋能发电将是 21 世纪主要发电形式之一.目前,世界上最大的潮汐电站是法国的 240 MW 朗 斯电站,我国已在浙江三门县健跳港、福建福鼎县八尺门站址做了相当深度的前期论证和可 行 性研究工作,计划建设 12 座 1 万 kW 级的潮汐电站.此外,波浪能、潮流能、温差能和盐差 能 发电技术也将进一步发展利用.预计到 2020 年,各种形式的海洋能发电站出现在我国的沿海、河口及海湾上. 2.4.5 生物质能发电 我国国民经济的高效发展,将带动我国的农业和林业生产的发展,随 之也会给我们带来大量的生物质能资源:如薪材、秸材、稻壳等;人民生活水平的提高亦会 产生 大量的生活垃圾;工业的现代化发展也会带来大量的污水和废水,所以,下世纪的生物质能开 发将是大规模的.这些废物不仅得到最大限度的合理利用,而且对保护生态环境、促进经济建 设、提高人民生活水平等都将具有直接的经济效益.2.5 电网及输变电技术 随着国家电力装机容量的增加,预计到 2000 年底,华北、华东、华 中 等电网装机容量将超过 4 万 MW,到 2010 年,上述电网的装机容量要达 5 万 MW 以上.到那 时, 一个全国性大区电网互联的格局将随着三峡工程的西电东送,北电南送的建设发展而逐步形 成.因此,全国性的大区电网互联方式,输电线路更高一级电压输电技术,紧凑性输电技术,电 力电子技术,应用于输电电网安全经济运行技术,电网高度与自动化技术等,都是我国 21 世纪 电力进一步的研究方向.到 2000 年底,全国 220 kV 及以上输电线路达到 17.12104km,变电 容量 398 GVA,其中 500 kV 线路达到 2.72104km7.到 2010 年,全国的发电装机容量预计达 到 0.50.55 TW.因此,各大区电网建设坚强的 500 kV 主网架至关重要.届时三峡水电站将向 华中、华东、四川送电;西南水电基地向两广电网送电;晋、陕、蒙、宁的火电基地的建设 也初具 规模,并向京、津、冀、鲁及华中地区送电.我国的电网将基本形成北、中、南 3 个跨大区互 联电 网,并将取得巨大的送电效益和联网效益,为我国的经济建设提供强大的电力后盾. 2.6 交流特高压输电 交流特高压是指比 500 kV 更高的交流电压.在我国的国民经济高速 发展,电力需求不断增加的态势下,必然相应出现一个新的电压等级以适应电力系统的发展. 我国能源与负荷中心的分布很不均衡,煤炭资源主要集中在华北和西北,水力资源 2/3 集中在 西南,而负荷中心则侧重在华东、华中和华南.随着跨世纪的三峡电站和长江流域的水力的开 发,华北、西北坑口火电厂的兴建,总的电力流向将是长距离、大容量的“西电东送”和“北电 南 送”,输送容量估计可达 5 00020 000MW,输送距离估计为 6002 000 km,从而形成全国各大 区电网的互联.其实,三峡水电站一投运,仅湖北的水容量用以发电即达 2 万 MW 以上.据几个 大区电网预测,大区电网内装机容量将急剧增加,中距离大容量输电在今后 15 年内也将超过 5 000 MW,如仍采用 500 kV 电压等级,短路电流将超过 63 kA.对于这些全国电网互联所需的 长距离、大容量输电以及网内的中距离、大容量输电,交流 500 kV 无论在传输长度、传输 容量 和限制短路电流方面都不能胜任,因此必将出现输电能力高于交流 500 kV 的交流高压输 电8,9.鉴此,笔者认为,国家有关部门应组织专家学者尽早开展特高压输电前期科研工作,借 鉴国外现有的特高压输电经验,结合我国实际情况,掌握特高压输电技术,研制特高压输电设 备,并在技术成熟的时候,建设我国第一条特高压输电线路. 另外,从当前世界电力运行来看,交流特高压和高压直流(一般为 800 kV)各有优缺点,各 电力公司都竞相改进各自的技术.因此,世界范围内交流特高压和高压直流将并行存在.在我 国,已经把直流输电作为一种非常重要的电能传输方式,并在全国联网中担任重要角色. 3 结 论 1)以煤炭发电为主的火电在 21 世纪相当长的时间里仍是我国电力生产的主角,但应降 低煤耗和大力推广洁净煤技术. 2)水电和核电是 21 世纪我国电力发展的一个重要组成部分.到 2020 年水电将占 30%, 核电占 5%. 3)太阳能、风能、地热能等新能源发电在我国边远地区将得到充分发展,并将促进当地经 济的高速增长. 4)海洋能将是 21 世纪的主要能源利用形式之一,充分开发海洋能将给我们带来巨大的 经济效益. 5)从我国电力工业需求的长远规划和发展来看,在 21 世纪,我国将采用特高压输电.6)能源的高效利用技术及环境保护兼容的发电技术在 21 世纪将重点研究和广泛利用. 7)高压直流输电作为一种非常重要的电能传输方式,将继续在我国电网中担任重要角 色. 参考文献: 1黄艳.世界电力发展现状及其趋势A.夏军.水利水电工程研究与实践C.武汉:武汉工业大 学出版社, 1998. 2史宝珍,袁益超.我国大型火电机组发展概况J.能源研究与信息. 1998,14(4): 8-12. 3冉莹,张运州.我国的能源结构与电力规划J.中国电力,1996,29(11): 33-39. 4张源.新能源发电的技术现状与发展J.中国电力,1996,29(11): 77-81. 5邴凤山.为下世纪前 10 年水电比重 30%提供科技支撑