未来电力技术的发展趋势浅析

未来电力技术的发展趋势浅析

一、前言

在跨入21世纪之际，人类面临着实现经济和社会可持续发展（sustainable development)的重大挑战。在有限资源和环保严格要求的制约下发展经济已成为全球最重要的话题。所谓“可持续发展”是指当代的发展应以不损坏子孙后代的环境权益和生活质量为前提。由于人类的活动造成的全球气候变化便是当今世界关注的焦点，由于化石燃料利用产生的二氧化碳等温室效应气体引起的全球变暖的趋势还在发展。近年来自然灾害大幅增加、地表平均气温升高、冰川溶化便是证据。另一方面，人口增长和工业发展能源需求不断增加。据国际能源协会（IEA)统计，1971～1991年期间全世界一次需求量每年平均增加2·４％，电力每年平均增长４·１％。预计，１９９１～２０１０年间，全球一次能源需求每年平均增长２·１％，发展中国际由于人口快速增长，工业化发展和城市化进程等因素，对能源需求的增长更快。目前发展中国家有７０％人口（２０亿）缺电，今后这些地区的能源短缺将更加严重。为了维持当代的发展，化石燃料利用的势头不减。

我国人口众多，又处在经济高速发展阶段，能源供需矛盾突出。此外，化石燃料在一次能源中占很大比例。为实现可持续发展，必须实施新的能源发展战略，采用新技术。舍此别无他途。

本文将分析２１世纪我国电力工业面临的挑战，实现可持续发展

需要的技术，下世纪可能出现的技术突破，在此基础上，介绍几项电力新技术的发展现状和前景。

二、我国电力工业面临的挑战

１．电力供需矛盾难以根本缓解

按照统计分析、每个国家的人均ＧＤＰ（国民生产总值）与人均的能耗有十分密切的相关关系。我国要在下世纪中叶达到中等发达国家水平，人均用电水平的增长是步可避免的。人口增长和现代化进程使我国对电力需求不断增加。按照规划，２０５０年我国发电装机应超过１５亿千瓦，比现有的装机净增１３亿千瓦以上。按常规的发展摸式机乎不可能达到这个目标。除非寻求新的发展途径。

２．有限资源的制约日趋严重

我国去年已成为石油今口国，不能指望靠石油发电。水电可发容量不足３.７亿千瓦，在相当长的时期内煤碳仍是主要的一次能源。但燃煤生产的环境污染的治理是一个极为困难的问题。此外。煤炭基地资源短缺是我国发展火电的又一重要制约因素。

３．治理环境的任务艰巨

更为严峻的问题是环境保护。我国是煤炭生产和消费大国，电力的构成中约又８０％是煤炭。一座２４０千瓦的火电站，如不加一控制，每小时排放的ＳＯ２达７～１２吨，灰达７０～８０吨，渣为１５０吨，各类废水１００吨。数字相当客观。中国许多城市的酸雨已成为关注的焦点。中国大气ＳＯ２的平均浓度为０·０３ｐｐｍ，比日本高３倍，个别地区达到１５ｐｐｍ。酸雨引起森林和农作物破坏、

水变质、土壤退化，已成为十分严重的问题。

４．对电网可靠性和电能质量要求不断提高

２０世纪电力系统发展的特征常以“达机组、达电网、高电压”来描述。近以二十年的世界各国的经验表明，在下世纪，这各趋势不会再继续下去。研究表明，机组的单机容量和交流输电电压等级的发展已出现饱和和趋势，单机容量１２０ＭＷ和电压等级８００ＫＶ似已达到由电网可靠性决定的极限。尽管现代电网的设计运行技术近年取得了常足发展，单仍不能完全避免达电网的瓦解事故发生。近级年内，世界上的达电网事故仍有发生，有时还造成了灾难性的后果。１９９６年发生的美国西部达停电、马来西亚全国达停电就时李子。另一方面，随着生活现代化的进程，对电力供应的可靠性要求日益提高。因此，输电和配电系统的可靠性已成为规划、设计、运行应考虑的首要因素。

电网发展的另一各重要趋势时：独立发电者（ＩＰＰ）日益增多，在电力管理体制上进行重达改革，在发电环节引入竞争机制，实施所谓“放松规制”（Dergulation)，在电网管理方面实行所谓第三方介入（ThirdPartAccess)和电力送(PowerWheeling)等等。这似已成为一些国家的潮流。这就要求电网变的更加开放和灵活。

综上所述，对现代电网的要求可以概括为“可靠、高效、灵活、开放”。用它描述未来电网的特征似更恰当。

过去，由于我国对电网的投资强度偏低，电网结构相对薄弱，建设电网的任务更加艰巨。今后一段设计靠外延发展电网仍时主要的，

发展电网的策略与西方发达国家不尽相同。但是，在确定网架结构、输电方式、电压等级以及制定电网技术发展战略时都必须考虑这一总的发展趋势。

根据我国“九五”规划和2010年发展目标，我国电力工业还会有很大发展，将继续维持较高的增长速度。单从长远出路在于进一步依靠科技进步，大幅度增加再生能源发电的比例，实现能源的高效利用，发展与环境兼容的能源利用技术，发展新型输配电技术及电能质量控制技术。

三、电力技术发展趋势预测

1．新型发电技术预计会有重大突破

21世纪被称为可再生能源的世纪，预计可再生能源利用技术、新型发电技术将会有重大突破，其工业应用规模将有达幅度提高。据权威专家估计，到下世纪中叶，如果实施强化可再生能源的发展战略，可再生能源可占世界电力市场的3/5，燃料市场的2/5。据预测，太阳能发电，特别时光伏发电（PV）、风力发电、生物质能发电和燃料电池（FuelCell)发电技术，最有希望成为达规模应用的新型发电方式。

2．核电可能东山再起并占据重要份额

由于公众对核泄漏的担心等原因，全球核电的发展目前处于低潮。规划核再建的核电占都已达幅度下降，再运行核电占的数量步再增加。但是，核电时一种清洁的发电方式，只要提高安全性，还时有很达吸引力。据规划预计，1991年至2010年全球核电仍将以1·3%的年平均增长率增加。随着新型反应堆，即固有安全堆的实用化核造

价降低，以及快众子增值的堆的商业化，核电技术再下世纪有可能东山再起。可控热核聚变再2050年以后，有可能取得突破。到那时可能最终解决人类能源供应问题。

3．能源的高效利用技术将广泛应用

据统计，全世界有66%的能源被白白浪费掉。节约技术将是下世纪的重要技术。这些技术包括：联合循环，联电联产，热泵（HeatPump)，高效节能灯，建筑节能技术，电力电子学术，能源效益审计（EnergyAuditingandAccounting)等等，这些技术的广泛应用堆节约资源核能源会产生巨大作用。

4．蓄能技术会有常足进展

由于大量分布式的电源（燃料电池，太阳能电池）的应用以及提高电网可靠性核调峰的需要，份散的蓄能系统的重要性日益增加。这种分散的蓄能系统由于近年来电动汽车（EV）的达规模研究二得到飞速发展。最有希望的式电池蓄能系统（BESS)、飞轮蓄能系统（FWESS)核超导蓄能系统（SMESS)。

5．与环境兼容的能源利用技术日显重要

洁净煤技术(CCT)，作为21世纪能源领域最关键技术之一将会得到常足发展。洁净煤技术可份为洁净煤处理技术（如煤的洗、选，预脱灰处理，煤型，煤的气化、液化，水煤浆）核洁净煤燃烧（发电）技术（如烟气净化技术，循环流化床，增压循环流化床，整体煤气化联合循环，电子束、短脉冲脱硫硝技术等）。

此外，温室效应气体液化及储存利用技术，降低高压输电线路环