• 锅炉和汽轮机的部分属于能源学院研究的范畴

• 发电机即电气学院电控部分

• 发电机以后的部分才是国家电网公司管辖的范围

• 中间小的虚线框是电网

• 外面大的虚线框是电力系统

1.1.2 电力系统发展简史和我国电力系统

一、电力系统发展简史

• 理论奠基与初步实践
• 1831年：法拉第发现电磁感应定律，为电力的应用奠定了理论基础。
• 1882年：爱迪生在纽约建成珍珠街电站，是世界上第一个直流电力系统，总容量约670千瓦，电压为110V。

• 交流电的胜利与发展
• 19世纪90年代：三相交流输电系统研制成功，因其在升降压和远距离传输上的优势，迅速取代了直流输电，成为电力系统大发展的里程碑。
• 20世纪初至60年代末：最高交流输电电压从12.44kV提高到765kV。
• 1985年：前苏联建成了1150kV的特高压线路。

• 现代直流输电技术
• 20世纪50年代末：现代**高压直流输电（HVDC）**技术出现，奠定了当今交直流混合电网的基础。
• 目前直流输电的最高电压等级已达到±800kV。

• 全球规模
• 2007年：全球总发电容量约44.5亿千瓦，总发电量约19.55万亿千瓦时。
• 目前，世界上最大的汽轮发电机组单机容量已达到130万千瓦（1300MW）。

二、我国的电力系统

早期发展

• 1882年：上海建成我国第一个火力发电厂，容量仅12kW。

• 1912年：云南建成我国第一个水电厂——石龙坝水电厂。

装机容量的飞速增长

• 1949年：全国装机容量仅185万千瓦，世界排名第25位。

• 1987年：突破1亿千瓦。

• 2005年：突破5亿千瓦。

• 2013年：总装机容量达到12.47亿千瓦，超过美国，跃居世界第一。

• 至2017年底，全国发电装机容量达到17.77亿千瓦。

发电量的快速提升

• 2017年：全国全口径发电量达到6.42万亿千瓦时。

电源装机结构（2017年底）

• 火电：占比最高，为 62% (11.06亿千瓦)。

• 水电：占 19% (3.4亿千瓦)。

• 并网风电：占 9.0% (1.6亿千瓦)。

• 并网太阳能：占 8% (1.3亿千瓦)。

• 核电：占 2% (3582万千瓦)。

电网概况与主要成就

• 电压等级不断提升：
• 2005年：首个750千伏输变电工程投运。
• 2009年：晋东南-南阳-荆门1000千伏特高压交流示范工程投运。
• 2010年：向家坝-上海±800千伏特高压直流示范工程投运。

• 全国电网格局：
• 全国已形成以500kV和330kV为主网架的6个跨省联合电力系统。
• 这6个大区电网分别是：
• 国家电网公司运营的：华北、东北、华东、华中、西北电网。
• 南方电网公司运营的：南方电网（覆盖广东、广西、云南、贵州、海南五省区）。

1.1.3 电力系统的负荷和负荷曲线

一、电力系统负荷

• 定义：电力系统负荷是指将电能转化为其他形式能量（如机械能、热能、光能等）的用电设备。系统中所有用电设备消耗功率的总和称为综合用电负荷。

• 负荷分类：根据用户对供电可靠性的要求不同，负荷可分为三级：
• 一类负荷：非常重要的负荷，中断供电将造成人身伤亡、重大设备损坏或重大政治影响。
• 二类负荷：较为重要的负荷，中断供电将造成较大损失。
• 三类负荷：一般性负荷。

• 相关负荷概念：
• 供电负荷 = 综合用电负荷 + 网络损耗（网损）。
• 发电负荷 = 供电负荷 + 发电厂厂用电（电场的成本）

• 负荷特点：多变性
• 负荷会随时间、电压和频率的变化而变化。
• 随时间的变化规律，通过负荷曲线来描述。
• 随电压、频率的变化规律，通过负荷特性来描述。

二、负荷曲线

• 定义：负荷曲线是表示在某一个时间段内，负荷随时间变化的规律的曲线。

• 分类：可以按照负荷种类（有功、无功）、时间长短（年、月、日）或计量地点等进行分类。

• 作用：负荷曲线是电力系统规划和运行的重要依据。
• 安排日发电计划。
• 确定系统运行方式。
• 计算平均负荷、负荷率等重要指标。
• 为新增发电机组、安排设备检修计划提供依据。

• 关键指标计算
• 日耗电量 ()：

• 平均负荷 ()：

• 负荷率：反映负荷曲线的平坦程度，负荷率越高，负荷波动越小，设备利用越经济。

• 年持续负荷曲线
• 定义：将一年中系统负荷的数值，按照其持续的小时数从大到小顺序排列绘制而成的曲线。
• 最大负荷利用小时数 ()：一个重要的经济技术指标，表示如果发电设备全年都以最大负荷运行时，要送出与实际相同的电量所需要的小时数。