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第一节 世界电力行业发展现状
一、世界电力的改革现状
世界范围内电力工业正在进行以打破垄断、引进竞争为特征的电力体制改革。
为了提高电力工业的营运效率和改善供电服务,20世纪90年代初英国进行了电力民营化、实行发、输、配电分离,在发电环节实行竞争,输配电环节实行价格管制和统一经营,售电市场逐步开放的电力体制改革。90年代中期,澳大利亚、南美和北欧一些国家以及美国部分州也相继进行了以、输电分离,发电领域引入竞争机制、开放国家电网、建立电力市场等为内容的改革。旨在打破垄断、实行竞争的电力体制改革浪潮正在进一步扩大。
1996年欧盟颁布了强制性的开放天然气和电力市场的导则,要求其15个成员国在规定的时间及范围内分阶段开放电力市场。考虑到市场化后欧盟电价普遍下降的实际情况,在经过多年的协商后,欧盟于2003年通过了进一步开放电力和燃气市场的导则。该导则要求到2004年7月向所有商业用户开放电力市场,到2007年7月前向所有居民用户开放电力市场,并要求将配电分离出来。
2003年的欧盟导则是在1996年欧盟开放电力和燃气市场基础上进一步发展。1996年的导则对欧盟各国的电力改革提出原则要求,主要涉及电力市场开放的程度与年限(最低进度要求)、大宗交易市场组织机构、电网运营商的独立性、过网费的计算、监管的职责等。该法令仅规定了市场开放的总体框架,具体开放模式,进度由各国结合本国国情自行制定本国的电力开放法律予以规定。到2003年欧盟范围内的电力市场开放程度平均达80%。其中德国、瑞典、奥地利、芬兰、英国、丹麦、西班牙电力市场已完全开放,比利时电力市场开放80%、意大利、荷兰、卢森堡、爱尔兰的电力市场开放程度超过50%,分别为66%、63%、61%、56%;而葡萄牙、法国和希腊的开放程度最低,分别为45%、37%和34%。
2004年5月1日后,共有25个欧洲国家参与欧洲电力市场,在成为欧盟成员国的同时,10个新的欧盟成员国也开始逐步开放其国内的电力市场。
相对于欧美电力改革的快速进行,日本电力改革相对缓慢,2003年6月,日本对电力事业法进行修订,要求增加用户选择供电商的自由,为日本的电力市场化改革指明了方向。2004年4月,日本又对500千瓦以上的用电大户扩大电力零售市场的自由化程度。按照新修订的电力事业法,在2004年底,日本用电合约电压在50千伏以上、容量在500千瓦以上的必须由用户进行自由选择。2007年4月以后,零售竞争要扩大到居民用户。
非洲是世界上电气化程度最低的大陆之一,为更好地发展电力,目前非洲已有30多个国家开始了电力改革。非洲电力改革主要著眼于引进竞争机制,规范电力市场。目前,许多国家已成功地迈出了第一步,即国有企业实行了商业化。例如,许多东南非国家实行了所有制转换,把国有企业转换成了商业企业。
同样是开放市场,效果却各不相同。在按照1996年欧盟导则强制开放电力市场的欧盟国家中,电价普遍有所下降。如德国的批发和零售市场于1999年开放,2000年的电价与1995年相比下降26%,居民电价下降了8%。英国在1998年8月到2003年间工业和商业电价下降了20%到25%。而美国在加州开放电力市场后,却出现了电价飞涨,电力短缺、电力公司破产的电力危机。由此看出如何进行市场化,保证可靠优质廉价的电力供应将成为各国电力体制改革必须认真考虑研究的问题。
二、世界电力技术现状分析
电力技术的发展向高效率、环保型的方向迈进。在该方面,代表性的技术有超临界和超超临界技术、联合循环发电技术、包括流化床技术和整体煤气化联合循环技术在内的洁净煤技术、以及以风能、太阳能为代表的可再生能源发电技术。各种分析表明,在发电用一次能源的构成中,以煤为主的局面在相当长的时间内不会改变。为保持煤电的经济性及环保性,最为成熟的技术应为超临界大容量机组。此外整体煤气化联合循环技术及增压流化床联合循环技术作为示范性的环保型新型高效发电技术将在以后的煤电领域发挥更大的作用。
为了降低温室气体的排放,工业发达国家普遍重视可再生能源的发电应用。近年来西欧、美国等国大力发展风力发电,此外对太阳能、生物质能等可再生能源也加大了开发力度。如德国目前正大力开发诸如太阳能、风能、生物能等可再生能源,计划到2010年使“生态能源”的发电量占到全国发电总量的10%,50年后力争使可再生能源成为主要能源。而英国政府也计划到2010年使可再生能源发电能力达到全国总发电量的10%,到2020年将达到20%,其中80%来自风能。在丹麦有2万多人从事风电产业工作,其营业额已达到30亿欧元。在丹麦,风力发电为全国提供了20%的电力,这一比例位居世界第一。
在过去5年中欧洲的风电增长率超过了35%。与此同时,太阳能、潮汐能等可再生资源也备受欧洲环境专家推崇。
小型分散发电技术快速发展。20世纪90年代以来,在大电网发展的同时,小型分散发电技术异军突起,国际上已开发了多种高效率的小型燃气轮机、内燃机和燃料电池,太阳能电池发电系统也趋于实用。其中,发展最快的是小型热电联产机组,它利用天然气及其它能源实现热、电、冷三联供,使能量的转换在用户附近实现,从而提高了可靠性和经济性。作为大电网的补充,小型分散发电技术有可能成为21世纪电力技术发展的热点之一。在布鲁塞尔成立了国际热电联产机构(ICA)预言“小型分散发电技术将成为下一个世纪电力工业的发展方向。”美国有名的安德逊咨询公司1998年的研究报告说:“电力工业在2015年前将发生根本的变化,大型和远离负荷中心的电厂将越来越多地被靠近负荷中心的小型和清洁的发电方式所代替。这些负荷中心将减少对昂贵的远距离输电线路的需求”。“分散”电力系统,可以极大地改善效率和减轻当今电力系统对环境形成的负担,还可减少和改善输配电线路。特别是在2003年美加、欧洲发生过一系列大面积停电事故以后,要求加大开发燃料电池及太阳能电池等小型、分散电源力度,从而避免发生美加大停电的呼声更加高涨。
2005电力行业技术发展情况:
1、美国电力公司利用废轮胎发电
美国阿克维拉公司近日宣布,自8年前其两家发电厂用废轮胎代替其他燃料发电以来,差不多烧掉了近900万条废胎,共节煤14万吨以上。
这家电力公司自1997年开始在堪萨斯城的西伯莱发电厂以废轮胎碎片为锅炉燃料,已烧掉830万条废胎。去年,该公司另一家发电厂也开始烧废轮胎发电。该公司雇员说,他们一直与密苏里州的天然资源局合作,共同消除来自垃圾场和废轮胎堆积场的废胎。目前,美国废轮胎总量的25%被用作燃料。
2、电力电气行业应着力研发四类新型电力电子器件
近年来,我国电力电子器件的发展十分迅速,已由早期的小功率、半控、低频器件发展到现在的超大功率、全控、高频器件。目前国内生产的电力电子器件仍以晶闸管为主,中低档的产品业已成熟,并有相当的批量出口。
由于电力电子技术是应用电力电子器件来实现对电能的多种变换和控制,采用这项技术制造的电力电子装置实现了用弱电控制强电的功能,具有节能、降耗、省材,提高用电质量的优点。因此,电力电子技术被认为是新兴产业和改造传统产业的基础,也是新一代的高新技术。同国外相比,目前我国电力电子器件的品种和质量存在很大的差距,新一代的电力电子器件尚缺少生产能力。为适应我国国民经济高速发展的需要,必须加大力度支持新型电力电子器件的开发和生产,并尽快推向市场。
今后一个时期,电力电子行业技术工作的重点是,下大力进行市场前景看好、能代表当今技术水平的四大类电力电子器件的研究开发,突破关键技术,加快技术创新步伐。
1).加速开发高档大功率晶闸管、快速晶闸管、双向晶闸管、高频晶闸管、逆导晶闸管等高新技术产品。突破高压器件设计、高压扩散技术、表面造型保护技术和全压接等关键技术。
2).加速开发IGCT产品。下大力气解决GCT的设计、均匀扩散技术、透明发射极制造技术、精密光刻挖槽技术、表面造型及保护技术、封装技术和硬门极触发设计及制造技术。
3).加速开发技术难度大、工艺装备复杂的IGBT产品。将大规模集成电路制造技术和大功率电力电子技术紧密结合在一起。当前要解决的是高压器件的设计技术、高压场环技术和IGBT的芯片封装与测试技术。
4)加速开发大功率快速软恢复二极管。尽快解决具有自建电场的杂质浓度分布扩散技术、电场截止基区厚度及杂质分布控制技术等难题。
3、EGIC公司与华源电力合作生产高压隔离开关
法国EGIC公司和华源电力设备有限公司在河南省新乡市电业局举行合作生产高压隔离开关签字仪式。河南省电力公司副总经理赵运龙参加签字仪式,并代表省公司表示祝贺。
EGIC公司是法国专业生产隔离开关的企业,生产的高压隔离开关市场占有率在欧洲乃至全球都位居首位。1975年,我国第一条500千伏输电线路在河南建设时,该公司为我国提供了第一批高压隔离开关,至今运行稳定。作为变电站核心部分的安全装置,他们提供的高压隔离开关能够在极端恶劣的天气或电网异常情况下,确保电网安全运行。华源电力设备有限公司是我省电力系统开关设备制造的知名企业,生产设备先进,技术力量雄厚。这次双方将合作生产市场前景广阔的从110千伏到500千伏的五大系列高压隔离开关。
4、丹麦科学家研究出新型塑料太阳能电池
丹麦科学家11月15日称,他们已经制造出一种新型塑料太阳能电池,其使用寿命比原有太阳能电池要长得多。丹麦国家研究室Risoe的高级科学家库尔博斯称,他们的新电池可使用两年半,可以说是塑料电池的世界之最。该产品的问世可能是廉价太阳能得到广泛使用的新进展。
能不承认的是,塑料电池的价格确实比普遍使用的硅电池要低得多--硅电池市场价每平方米为800美元,而同样尺寸的塑料电池仅为15美元。但它易碎,转换太阳能能量的效率低、使用时间短的缺点不容忽视。一些与研究无关的专家称,在进入市场之前塑料电池需要提高效率。
硅电池转换太阳能能量的效率为12%-15%,而塑料电池只有0.2%-5%,丹麦科学家称,他们正集中研究塑料电池的持久力,将使用更为稳定的塑料作为电池内的活跃物质,把太阳光线的能量转换成电力。
库尔博斯称,目前效率已得到提高。
库尔博斯说,太阳能电池的需求很大,硅电太阳能电池由于成本高,难以大批生产而不能满足需求。当塑料太阳能电池耐久力提高之后,具备了竞争力并在市场上出现后,将满足人们对太阳能电池的需求。例如人们可以在手机上安装塑料电池代替原先的化学电池。英国太阳能研究专家称此项新研究是“重要进展”,但强调塑料电池在进入市场化阶段之前还要克服许多障碍。他认为塑料电池需要
更稳定效率更高,未来的电池可能是硅和塑料的结合体。据报道称,该研究下月将在美国圣迭戈举行的太阳能电池大会上展出。
5、噪声变电能伊朗研究者发明声波发电技术
在美国加州理工大学(加州巴萨迪那市)就读的伊朗博士候选人日前发明了一套声波发电技术。这位叫Taqavi-Larijani的科学家发明了一套把清洁、廉价的声能转换成电能的技术。Taqavi-Larijani用一个环形天线把机场和高速公路的噪声通过麦克风转换成电能。在电流进入电容器之后,它可以作为电流使用。这位年青的伊朗研究者几年前曾在瑞士展出过独特的设计,他在激光和光学系统注册了多项专利。Taqavi-Larijani毕业于法国巴黎的Orsay大学,在美国加州理工大学获研究生学位。他在日内瓦国际发明博览会因可调噪音发电系统而获银奖。这位研究者称,他16岁上高中时就开始研究物理学,而后由于声音能量的吸引,他将注意力转向了声音和声学。
Taqavi-Larijani称,他是利用变频器和回路把声能转换成电能的,然后把电储藏在蓄电池。变频器是把声能转换成电能的装置。
6、菲律宾研究生物柴油省能源
国际油价屡创新高,节省能源开支,已成为各大企业及国家的首要任务。各国亦积极研发新能源。在开拓新能源方面,菲律宾政府早已计划利用天然资源,研究以椰油混柴油,减低能源成本上涨的压力。近年菲律宾政府研发生物柴油,将柴油加入生物油,如椰子、大豆及菜籽油,并于2004年4月推出椰油混柴油计划。加1%椰油汽车多走2公里研究显示,椰油混柴油最大的特点是节油,菲律宾当局所进行的燃料测试,即使只是加入1%椰油于柴油内,汽车便能多走1至2公里,原因是生物柴油燃烧性能高于柴油,提高动力,降低耗油量。
除了菲律宾外,日本以太阳能发电,产能量为全球第一,占全球总量的48.5%。南韩也着手研发如沼气、氢气等生物能源发电。为顺应节油潮流,汽车制造商研发Hybrid车(油电混合动力车)。日本车厂丰田的PRIUS,便采用新一代Hybrid技术,以汽油及电能推动,只以1.5公升小车耗油量,便恍如驾驶2公升中型房车。此外,美国联邦快递公司日前宣布,位于加州奥克兰国际机场的营运中心,使用全新的太阳能装置,利用加州阳光,应付目前转运中心八成电力需求。
新装置能产生的电源供应量,足以900个家庭白天使用,并提供不俗的隔热效果,节省冷气开支。
7、美国沿海城市将利用海浪发电
自古以来人们就很敬畏海洋的力量,现在美国新能源公司及纽约和三藩市等沿岸城市,正设法利用海浪和潮汐发电。
发电量可提升十倍:
目前全球约有近万座海浪发电装置,仅日本已有1500多座,惟在美国海洋发电尚处于起步阶段,但美国能源部国家新能源实验室的风能专家,看好海浪发电,因为水流的能量比风能密集,约高出1000倍以上。另风力发电机潮湿时虽能多发电,但空气再湿,也比不过水。许多人也批评在丛林设立风电塔,破坏海岸风景。加州电力研究所的专业人员更称,美国海岸可用海洋能源比全国水电厂总装机的能量大9至10倍。以临海的纽约州为例,专家估计可发电100万千瓦,为100万人提供电力。电力公司Verdant就计划5月在纽约东河设置六个水下涡轮机,给一个小岛的食品市场提供电力。公司强调,涡轮机的叶片很钝,空间大,转动缓慢,不会损害海洋生物。公司正待批准在东河安装200至300个涡轮机。
三面环海的三藩市,也正研究利用沿海海浪能和金门桥下的潮汐能,取代两座古老的天然气发电厂,当地并准备在大型水处理厂测试海浪能转换发电装置。
8、美国科学家发现一种常见细菌能发电
洛杉矶2005年6月7日电美国科学家发现,在淡水池塘中常见的一种细菌可以用来连续发电。这种细菌不仅能分解有机污染物,而且还能抵抗多种恶劣环境。美国南卡罗来纳医科大学的查理•密立根7日在亚特兰大举行的美国微生物学会年会上发表报告说,利用微生物发电的概念并不新奇,目前已有多个研究小组在从事微生物燃料电池开发,但他们的发现有两个与众不同之处:首先是发电的细菌属于脱硫菌家族,这个家族的细菌在淡水环境中很普遍,而且已被人类用于消除含硫的有机污染物;
其次是在外界环境不利或养分不足时,脱硫菌可以变成孢子态,而孢子能够在高温、强辐射等恶劣环境中生存,一旦环境有利又可以长成正常状态的菌株。密立根等人的实验显示,用这种细菌制成的燃料电池,只要有足够的有机物作为“食物来源”,电池中的细菌就能通过分解食物持续释放出带电粒子。研究人员说,用这种细菌分解有机污染物,同时又可以发电,可谓一举两得。他们认为,这一成果是微生物发电领域的一大进步。
9、燃料用后收回美正研制"便携式"核电站
据英国《新科学家》报道,美国能源部正在研制一种新的核电站,这种核电站既能满足发展中国家的能源需要,又不会有让他们利用副产品制造核武器的风险。目标是研制一种封闭式核反应堆,能够运送到指定的地方,安装后能发电长达30年,等燃料用完后再收回来。研制人员声称,没人能从反应堆中取出裂变材料,因为其核心部分装在一只装有报警封条的密封罐里。
这种名叫小型封闭可运输自动反应堆的机器能自动发电而不需要添加燃料或进行维护。常规核反应堆有扩散的危险,因为它们必须定期添加燃料,用完后要取出来。这两个过程都使操作者有机会把核材料转变成核武器。研制小型核反应堆的另一个理由是,常规核电站产生十亿瓦级功率,在没有足够输电网的发展中国家,这是对核电厂的一种浪费。在小型封闭可运输自动反应堆中,核燃料、液态铅冷却剂和蒸汽发生器密封在一个容器中,蒸汽管通过预留孔接到外面的涡轮发电机上。一个发电能力100兆瓦的小型封闭可运输自动反应堆将有15米高,直径3米,重500吨。一个发电能力10兆瓦的此类反应堆重200吨。美国将用船只和卡车运送这种封闭式核反应堆并负责安装。当核燃料消耗完以后,美国将收回旧反应堆进行回收或处理。能源部希望到2015年能搞出样机来。要研制出这种封闭式核反应堆,还需要克服许多挑战。在常规反应堆中,链式核反应消耗燃料棒中的裂变同位素,所以每隔几年就要更换燃料棒。
为了使发电过程能延长到30年,就必须使封闭式反应堆像增殖反应堆那样能利用中子把诸如铀238等非裂变同位素变成裂变同位素。要进一步延长反应堆的使用寿命,就得把柱形核心放在一个能把中子反射到燃料中的金属圆筒中。这种反射将在柱形核心的一端开始,慢慢地移到另一端,在这个过程中逐渐把燃料消耗掉。要使这样一个系统能长期可靠地运营将是一项非常艰巨的任务。史密斯说,自动控制系统将监测封闭式核反应堆,调整其发电输出并在监测到差错或有人非法操作时关闭核反应堆。该系统会通过安全卫星无线电频道向美国能源部或监管核反应堆的国际机构报警。
10、我国第一自主知识产权DCS系统通过验收2005年11月10日,由北京和利时系统工程股份有限公司承担的
陕西国华锦界煤电项目4×600MW机组工程#1机组及公用DCS系统顺利通过出厂验收。国华锦界#1机组将于2006年下半年投产发电,这将是我国首台采用具有自主知识产权DCS系统的600MW机组。
为保障首台600MW机组国产DCS系统的安全可靠投运,作为最终用户的陕西国华锦界能源有限责任公司在西安热工研究院有限公司、华北电力科学研究院、上海电力建设启动调整试验所、西北电力试验研究院、江电监理公司、北京电建、东电一公司及德国GEA公司等单位专家的协助指导下,对北京和利时系统工程股份有限公司提供的这套DCS系统在11月4日至8日进行了全面细致的出厂验收。11月9日至10日,中国电力工程顾问集团公司,在北京主持召集了北京国华电力有限责任公司、东北电力设计院、中南电力设计院、西南电力设计院、西北电力设计院、华东电力设计院、北京国电华北电力工程有限公司等单位的行业专家对这次出厂验收工作进行了检查,进一步保证了这次出厂验收工作的全面到位。和利时公司提供的这套HOLLiASMACS型DCS系统经受住了业主及各位专家的全面出厂检验,系统各项指标均达到了出厂大纲要求,目前该套DCS系统首批设备已于11月15日运抵现场。
三、世界电力安全现状分析
2005年5月25日(当地时间)上午,俄罗斯首都莫斯科南部、西南和东南部城区大面积停电,受停电影响人口达200万,这是继2003年8月美加和英国伦敦发生大规模停电事故后的又一严重事件。近年来,世界各地屡屡发生大面积停电等重大电力事故,电力安全逐渐上升到国家安全的层面。
1、莫斯科大停电的硬币两面
2005年25日,莫斯科夜未眠。一座500千伏变电站不堪重负发生爆炸和火灾,瞬间在莫斯科引发了俄罗斯历史上首次最大规模的停电事故。经抢修,到26日中午12点,莫斯科才恢复正常用电。
所幸这次大停电没有造成人员伤亡。但据报道,停电仍使莫斯科及周边地区34个城市的工商业和交通运输陷入瘫痪,初步统计,停电仅给莫斯科市造成的损失至少达10亿美元。
据初步的分析,导致大停电事故的原因有以下几个方面:一是设备老化,俄罗斯统一电力系统公司发言人说,停电事故由恰吉诺变电站起火爆炸引起,而这个变电站建于1963年,已使用40多年;二是电力公司安全保障工作不到位,如俄罗斯总理弗拉德科夫说,大停电在很大程度上与统一系统电力公司没能有效保障供电系统安全有关。
然而,在此次事故中,并非没有值得我国学习的地方。首先是事故发生后,俄总检察院迅速启动问责机制,就统一电力系统公司管理层在停电事故中是否存在疏忽和滥用权力进行刑事调查。而统一电力公司总裁丘拜斯也立刻表态,他本人和公司对此事故负全部责任,并准备道歉。相对于我国一些事故发生后的应急处理,这样的问责机制值得借鉴。其次是大停电后尽管城市陷入瘫痪,但总体上,社会秩序良好。在200万人断电、3万部电梯停运、两万名乘客被困地铁的情况下,全城没有发生任何人员伤亡,这本身就是一个奇迹。而在奇迹背后,我们看到的是莫斯科政府部门高超的应急处理能力,以及市民的良好素质。
2、中国可以学到什么
专家分析,相比而言,东亚的城市也面临着潜在的类似事故威胁。东京、汉城、北京等都是世界上数一数二的规模超过1000万人的国际性大都市,一旦发生类似事故,其损失绝不亚于莫斯科、纽约等城市,将是灾难性的。
正处于拆分改革的UES对公司设备没有进行及时维修和采取相关预防措施,也是造成此次事故的原因。事实上,体制问题同样存在于中国电力,2002年底电力"厂网分开"改革后,上下垂直一体的电力管理体制被打破,厂网在资产隶属、组织体系等方面都已呈条块化,并分属利益各有不同的企业集团,而必需的法律法规尚不完善,如何加速体制建设,将是中国电力一道难解的考题。
我国的厂网分开改革已经按既定目标推进。厂网分开后,电力系统原有的安全管理体系将不复存在,安全隐患十分严重。之所以迄今没有出现大的事故,一方面是多方努力的结果;另一方面也是电力企业仍然沿用过去的管理方法,"惯性"还在发挥作用。如果不从根本上解决问题,今明两年电网事故可能就会抬头,切不可盲目乐观。要从根本上解决电网运行的安全保障问题,关键是从制度和机制上确保机网协调、厂网协调。否则,问题将难以避免。
设备老化是此次事故的公认诱因。令人担忧的是,我国的设备状况不容乐观。据中电联统计,仅去年全国发电设备、特别是火电机组的年利用小时就创下了1990年以来最高水平。发电设备持续高负荷、超负荷运行,事实上也已经导致了这两年一些地方设备非计划停运事故的增多。此外,近两年全国大量新投产的电力设备运行情况,也同样让人担忧。
近年来,面对电力安全隐患,我国的"邻居"们已经行动起来。日本早在1979年就颁布实施了《节约能源法》,这几年又对《节能法》进行了修改,达不到国家规定标准的产品将被禁止上市销售。在印度,频繁的停电锻炼了一支过硬的抢修队伍,在印度电工的努力下,一般停电不会超过1小时。美加大停电后,美国甚至派代表团专程赴印度取经。
第二节 世界核电格局及发展状况
一、世界各国核电发展情况分析
天然气争端、石油价格猛涨—切尔诺贝利核事故带来的阴影引起了人们对发展核能的安全性的反思,但能源紧缺又使人们对发展新能源寄予厚望。核能因其高效、清洁成为各国的首选,但如何安全地利用,永远是一个需要努力的问题。
1、核能之争
想说爱你不容易切尔诺贝利梦魇使得许多国家决定不再发展新的核电站。但能源危机拖慢了经济发展的速度,引发了社会与国际关系的动荡,在这种情况下,核能又以其清洁高效赢得人们的青睐。于是,世界就在“拥核”与“反核”之间摇摆不定。
1)乌克兰:争议声中继续发展核能
虽然20年过去了,但与核有关的任何话题仍会触动乌克兰民众敏感的神经。目前,乌全国一半以上的电能靠4座核电站提供。今后是否继续发展核电、核电安全如何保障、核废料如何处理等问题在乌社会引起广泛争议。不过,新出台的“乌克兰国家能源安全战略”仍明确提出大力发展核电,并要将这一比例提高到2/3。
2)俄罗斯:开发核能更重安全
切尔诺贝利核事故的惨痛教训推动俄核能技术向更安全的方向发展。现在俄共有10座核电站、31个核电机组。按照俄政府的核电发展计划,到2030年核电在国家电力供应中所占的比例将从现在的16%提高到23%。目前俄正加紧研制更安全的第四代核反应堆技术,是国际核燃料市场的主要供应国和核废料的主要处理国。
3)美国:新能源计划建设核电
2006年2月9日,美国总统布什在其《国情咨文》中首次提出了“先进能源计划”,其重点是加大对清洁能源技术的投资力度,以实现摆脱对国外能源的依赖,保障国家能源安全的目标。为此,白宫计划在2007财年预算中拨出2.5亿美元用于“全球核能伙伴关系”计划。在此计划中,美国将与法、英、日、俄合作发展先进民用核能,包括创新性先进核反应堆和核废料循环利用新方法。
4)法国:核电使用比例世界之冠
法国是全世界一流的核工业国,拥有核电机组共65座,目前运行的共54座,绝对数虽然低于美国和俄罗斯,但核电占总发电量的比例平均高达75%,每4度电中有3度来自核电,相对比例居世界之冠。
5)德国:通过立法放弃核能
切尔诺贝利核事故发生后,德国展开了一场马拉松式的长年论战,焦点是德国是否应放弃使用核能。2002年德政府立法放弃核能。去年上台的大联合政府继承了这一决定,计划到2021年逐步关闭所有核电站。
6)意大利:要享受核电但不要污染
意大利长期以来一直备受电力问题的困扰,每年用于购买石油维持火力发电的资金消耗异常惊人。但尽管如此,却从来没有大财团真正动手建一座核电站,其主要的问题还在于观念。众所周知,亚平宁半岛是所谓的“无核区”,不仅意大利的武装力量没有装备核武器,就连使用核技术发电也被严格禁止。但值得一提的是,据统计,意大利每年需从法国进口约16%的电力,而这些进口电力都是法国核电站生产的。这也许正是意大利人的矛盾之处,既享受着清洁能源的种种便利之处,又不愿意让核电站污染了自家的风景。
2、核能发展,进程不可阻挡
尽管曾一度受到切尔诺贝利事故的负面影响,但正如世界范围内的工业化进程不可阻挡一样,时代对以核能为代表的新能源发展提出了迫切需求,在广泛吸取切尔诺贝利安全教训的基础上,一批新型核电站在世界各国相继建成。
核能是一个清洁安全的能源,它应该是我们今后能源的一个重要的组成部分。在科技上我们有一个共识,认为核能将来应该成为能源的一个重要组成部分。毫无疑问,比如太阳能这些也要发展,但是它在近期讲起来不可能成为一个工业能源,上百万千瓦的东西,它在近期讲起来是很难的。另外,即使发生过几次事故,历史仍然可以证明核电是种十分安全的能源。自1957年美国第一座核电站运行以来,已累计运行了1万,多堆年,就是其间发生过的两次严重事故,也只有一次有放射性物质逸出,造成污染和人员伤亡。这种高安全的运行纪录,在能源发展史上,包括常规电厂、煤矿、油井、水坝等,都是绝无仅有的。事实上自切尔诺贝利和三哩岛两次核事故后,各核电国家加强安全措施和安全管理,加上核电技术的改进和成熟,核电站运行更加安全可靠了。
二、世界核电的发展模式
从世界范围看,凡是核电发展较快的国家,在实现设备制造国产化和批量化的过程中主要遵循两种模式。
1、美国和原苏联发展核电的模式
即在自主研究形成一种核电技术后,迅速将其商业化,收回投资后继续研究、储备新技术,再适时将其商业化,如此循环下去。例如,前苏联首台核电机组容量是42万千瓦,原因在于他们制造的一艘核破冰船功率是7万千瓦。建设核电时,采用了这一成熟技术,根据在一个压力壳内放6个回路的原理,形成了制造42万千瓦定型核电机组的技术。然后进行批量生产,既确保了设备的安全,又达到了降低成本的目的。在批量生产的几十套类似核电机组中,出口到芬兰的一台机组设备利用率高达98%,创下了世界核电机组利用率最高的纪录。
2、法国、韩国等国家发展核电的模式
即先引进1至2台技术先进的机组,在消化吸收引进技术的基础上,按自主设计、批量生产的要求,集中力量攻关,用不到10年时间基本实现设备制造的国产化和批量化,并在收回投资的基础上再创建自己特有的标准化、系列化核电设备制造技术和体系。例如,法国通过引进消化先进技术,于1977年建成了具有自主知识产权的首台90万千瓦核电机组,接着按批量生产要求,到1980年共建成了13台90万千瓦核电机组。其中,1980年一年投产的90万千瓦机组就有7台之多。此后,在继续发展国内核电的同时,还向国外出口核电设备。由于法国核电发展走的是批量生产的国产化道路,目前其电价水平在整个欧洲也是比较低的。
三、世界核电技术发展趋势
核电站的开发与建设开始于上世纪50年代。1954年,前苏联建成电功率为五千千瓦的实验性核电站;1957年,美国建成电功率为九万千瓦的希平港原型核电站;这些成就证明了利用核能发电的技术可行性。国际上把上述实验性和原型核电机组称为第一代核电机组。
上世纪60年代后期,在试验性和原型核电机组基础上,陆续建成电功率在30万千瓦以上的压水堆、沸水堆、重水堆等核电机组,它们在进一步证明核能发电技术可行性的同时,使核电的经济性也得以证明:可与火电、水电相竞争。上世纪70年代,因石油涨价引发的能源危机促进了核电的发展,目前世界上商业运行的四百多座核电机组绝大部分是在这段时期建成的,称为第二代核电机组。
1979年以前,人们普遍认为核电是安全清洁的能源。1979年和1986年分别发生在三里岛和切尔诺贝利核电站的严重事故的负面影响,使核电发展进入低潮,社会公众增大了对核电安全性的顾虑,电业投资者也放慢了投资步伐。但中国、法国、日本和韩国等国家发展核电的方针仍然没有改变,认为核电站的安全性是能够改进、提高的。上世纪80年代,虽然美国撤销了不少拟建的核电项目,但没有放弃发展核电事业的可行性研究。美国能源部和电力研究院的研究结果认为:以已有的核电经验和技术水平为基础,美国能够设计出新一代核电机组,其安全性能为社会公众和电力投资者所认可,其经济性具备参与市场竞争的能力。进而美国电力研究院于1990年代出台了"先进轻水堆用户要求"文件,即URD文件,用一系列定量指标来规范核电站的安全性和经济性。欧洲出台的"欧洲用户对轻水堆核电站的要求",即EUR文件,也表达了与URD文件相同或相似的看法。国际原子能机构也对其推荐的核安全法规(NUSS系列)进行了修订补充,进一步明确了防范与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。
切尔诺贝利事故已经过去20多年,期间世界400多座核电机组又积累了8000多堆年的运行经验,且无重大事故发生。这说明核电站改进措施已见成效,核电安全性和经济性都有所提高。但公众和用户对发展核电事业仍有些许疑虑,因而必须着力解决以下问题:
进一步降低堆芯熔化和放射性向环境释放的风险,使发生严重事故的概率减小到极至,以消除社会公众的顾虑;
进一步减少核废料(特别是强放射性和长寿命核废料)的产量,寻求更佳的核废料处理方案,减少对人员和环境的剂量影响;
降低核电站每单位千瓦的造价和缩短建设周期,提高机组热效率和可利用率,提高寿期,以进一步改善其经济性。
1、第三代核电机组的发展目标
第三代核电机组的设计原则,是在采用第二代核电机组已积累的技术储备和运行经验的基础上,针对其不足之处,进一步采用经过开发验证是可行的新技术,以显著改善其安全性和经济性,满足URD文件或EUR文件和IAEA法规第二版的要求;同时,应能在2010年前进行商用核电站的建造。
在美国,为了实现第三代核电机组能在2010年前建造,在能源部的倡仪下,组建了一个审评各种新型号的核电机组能否在2010年前实施建造的工作小组,称为"近期项目实施组",广泛收集了电站用户和反应堆设计制造厂家等对已经出笼的反应堆新型号的意见,包括对其设计完成的深度,获得核安全当局批准的能力,与现有基础设施的匹配性、安全性和经济性指标的可信程度等方面的意见。根据意见反馈结果,NTDG组提出了对8个型号的堆型在2010年前能否实施建造的结论性看法,分为:能(can),大概能(probablycan),有可能(possiblycan)和不能(cannot)四个等级。
现在,美国工业界和电站业主(用户)在能源部的支持下,正在选定第三代的商用系列发展堆型。
这里认为在2010年前尚不能实施建造的IRIS堆型,即"国际创新保安反应堆",是由美国、英国、日本、意大利等的工业界,研究院所和高等院校共同推出的一种模块式一体化压水反应堆,特点是将反应堆堆芯和蒸汽发生器、主泵等一并放置于一个压力容器内,这些设备之间没有管道联接,从而消灭了传统压水堆由于主管道破裂而发生"失水事故"的可能,再加上它设有高度非能动热输出能力的安全系统,又有能耐严重事故下压力值的压力容器和球形安全壳,因而使大量放射性释放环境几乎不可能,可能不需厂外应急。堆芯核燃料一次装料可连续运行4年乃至8年而不需换料,这就有利于防止核扩散,且高放射性废物量也大大减少。这些实际上已在相当程度上符合第四代核电机组的要求,故有的专家认为,IRIS堆可以说是属于第四代的,或是介于第三代与第四代之间的。
整个核蒸汽供应系统均在一个压力容器内,可以在设备制造厂内把它作为一个模块制造完成后运往工地安装,以缩短工期。但由于压力容器不能过大,每个模块的功率也受限不能大,一般电功率只300MW左右,经济性如何,还是问题。这种创新型的反应堆必有一系列的技术难关需要解决,故有必要建原型堆考验后,才能商用建造。
2、第四代核能系统的研究开发
近年来,世界各国提出了许多新概念的反应堆设计和燃料循环方案。2000年1月,在美国能源部的倡议下,十个有意发展核能利用的国家派专家联合组成了"第四代国际核能论坛"(GIF)。第四代核能系统开发的目标是要在2030年左右创新地开发出新一代核能系统,使其在安全性、经济性、可持续发展性、防核扩散、防恐怖袭击等方面都有显著的先进性和竞争能力;它不仅要考虑用于发电或制氢等的核反应堆装置,还应把核燃料循环也包括在内,组成完整的核能利用系统。
GIF主要是由各国政府部门支持的科研院所、高等院校和工业界的专家所组成,自2000年至2002年三年中,先后有100多名专家开过八次研讨会,提出了第四代核能系统的具体技术目标,主要是:
1)核电机组比投资不大于1000美元/KW,发电成本不大于3美分/KWh,建设周期不超过三年;
2)非常低的堆芯熔化概率和燃料破损率,人为错误不会导致严重事故,不需要厂外应急措施;
3)尽可能减少核从业人员的职业剂量,尽可能减少核废物产生量,对核废物要有一个完整的处理和处置方案,其安全性要能为公众所接受;
4)核电站本身要有很强的防核扩散能力,核电和核燃料技术难于被恐怖主义组织所利用,这些措施要能用科学方法进行评估;
5)要有全寿期和全环节的管理系统;
6)要有国际合作的开发机制。
参加GIF的十个国家的专家对上述六种核能利用系统的研究开发工作大纲和分工合作进行了研究协调,提出了初步的工作"路线图",认为,从现在的概念设想转变成商业实施(产业化),需要经过四个步骤的工作:
第一步:可存在性(生命力,Viability)研究。证明原则可行。
第二步:性能研究。工程规模的研究开发和优化,使其性能达到期望的水平。
第三步:系统示范。建造中等或较大规模的示范系统以验证设计。
第四步:商用实施。
目前,GIF的十个国家的参加单位只对第一步和第二步做了初步安排和分工,尚未安排第三步和第四步。目前尚不能确定究竟哪一种堆型系统能成功,但按照GIF对第四代的展望计划,将在2020年前后选定一种或几种堆型,2025年前后建成创新的原型机组系统示范,如果在原型机组上能成功地显示这种创新技术在安全性和经济性上的优越性,确实能与其他能源的发电机组竞争,那么大约从2030年起就可广泛地采用第四代核电机组系统,而在那时,现在正在运行的第二代核电机组均将达到60年寿期(批准延寿后)的退役年限,可以用第四代机组去取代。
四、世界核电发展现状
当前世界上已有450多座核反应堆电站并网发电,核电总装机容量已达3.5亿kw以上,约占世界发电总量的17%。尽管迄今核电站主要分布在工业化国家,但是目前正在建设的32个核电站中有31座分布在亚洲、中欧和东欧地区。此外,现有核电站通过采取各种措施减少了发电成本并提高了安全性。其中,阿根廷、巴西、捷克、德国、印度、韩国、西班牙、俄罗斯、瑞士、乌克兰和美国都增加了各自的核电发电量并达到创纪录的水平。国际原子能机构日前公布的一份报告显示,2002年立陶宛核能发电在全国发电总量中所占的比重为80.1%,这一比重在世界上是最高的。在世界主要工业大国中,法国核电的比例最高,核电占国家总发电量的78%,位居世界第二,日本的核电比例为40%,德国为33%,韩国为30%,美国为22%。2003年全球核能发电量达2524.03TW•h。
核能在过去10年中的发展速度明显放缓,远远落后于石油甚至煤炭。而核电设备在东西半球正面临不同的发展际遇,美国近年来一直致力于核电站的维护,而非新建;在欧洲,许多国家正在讨论如何迅速关闭其核电厂;亚洲是唯一的核电工业兴盛地区,但也面临着公众日益强烈的反对。究其原因,高成本和核恐惧是核电的致命弱点,影响了核电的市场前景。然而从下图可见发电用核能的增长较其它能源快得多,且将在相当一段时间内占据重要地位。
而核工业的支持者认为,核电厂可以避免燃煤发电厂大量温室气体的排放,也不必像水电那样占用宝贵的耕地和进行大规模的移民,新一代核反应堆还将在建设成本和安全控制方面取得历史性的突破。一些国家降低了对核能发电机和燃煤发电的依赖,然而不会像过去两、三年那样迅速减退,许多运行商更多的是在考虑如何延长核电厂的使用寿命,毕竟他们在没有放射性物质意外泄漏的前提下是无污染的。
西欧将少量建设核能及燃煤电厂,将一定程度上限制对天然气的过度消耗。发展中国家的核能增长最快,1999到2020年间将增长4.7%,尤其是发展中的亚洲,全世界在建的33个反应堆有一半在亚洲,10个在中国(2个在台湾地区),4个在韩国,2个在印度。虽然仍作为主要燃料,燃煤比重从1999年44.7%下降至2020年37.6%,由于中国天然气的市场还在开发之中,大量的天然气尚待开发,目前一个从燃煤发电厂到燃气联合循环正在进行之中,大量小型低效燃煤电厂将关闭。
世界核电发展正面临机型更新的历史转折点。要求对已成熟的热堆核电机组进行改进。着重于严重事故的预防和事故后果的减缓。降低严重事故发生的概率。并要求发生事故时,其后果可包容在场内。
除了上述安全性的要求外,在经济上要求能和整体煤气化联合循环(1GCC)相比较,因而提高了安全性和经济性。这是当前世界核电总的发展趋势。按照上述要求发展的新一代核电机型大体上有三类:改良型,在第一代核电机型上增加安全度;革新型,采用先进地堆芯增加寿命期,以达到提高安全性和经济性的双目标;革命型,根除事故产生的可能性,这种机型目前还处于概念阶段。
总之,鉴于核电的优势和它目前在欧盟能源构成的作用,预计未来一、二十年内核电将保持平稳态势,核电将仍然是欧盟国家的重要能源.长期来看,不稳定性很多,主要决定因素在于对气候变化的重视程度、核能安全技术的发展和可再生能源的经济效益。
五、179亿打造世界最大电力高速
国家发改委与2007年5月已正式核准建设四川宜宾复龙—上海南汇±800千伏特高压直流输电示范工程,工程动态投资179亿元,输电容量为640万千瓦、采用6英寸晶闸管技术,新建特高压直流线路2034公里。届时,世界最大、电压等级最高的特高压直流输电线路将从四川宜宾建向上海,形成西电东送“电力高速”主干线。
金沙江下游新开工的世界第三、第四大的溪洛渡、向家坝两个巨型电站,装机总容量1860万千瓦,多年平均发电量880亿千瓦时,是继三峡电站之后的又一组特大型水电工程,在国家西电东送战略中的地位十分突出。
据悉,工程建设主要包括:新建四川宜宾复龙换流站一座,换流容量640万千瓦,换流站交流部分建设500千伏交流出线间隔9个。新建上海南汇换流站一座,换流容量640万千瓦,换流站交流部分建设500千伏交流出线间隔3个。新建四川宜宾复龙至上海南汇±800千伏直流线路2034千米,随直流线路架设OPGW光缆。建设特高压直流试验基地。工程动态总投资为179.98亿元。其中,四川宜宾复龙换流站占地285亩,投资54亿元。2012年全部建成。
“向上线”的启动,将拉开中国特高压电网建设的序幕。这是电网发展的一个里程碑——以特高压为重点、各级电网协调发展的大区统筹、资源整合新时代已经来临。
第三节 世界电力行业发展趋势预测
一、世界电力工业的发展趋势
近年来世界上由于新技术的应用,对环境越来越重视,加上私有化的浪潮,正在重新塑造电力工业,使电力工业在可持续发展的能源工业中发挥更加重要的作用。归纳世界电力工业发展趋势有以下几点:
1、电力工业的市场化体制改革
在20世纪80年代末90年代初,从美国和英国发动的电力工业市场化体制改革,即所谓自由化、民营化、放松管制、打破垄断、引入竞争机制。
电力部门的"自由化"及其伴生的"民营化",它的优点和缺点并存,因为电力是社会经济发展不可或缺的公用事业,任何政府都不会让它只处在市场控制之下。"自由化"和"民营化"不是目的,而是手段。
目的是为了保证可靠、长期充足的电力和优质的服务、合理的价格、符合环境标准、面向更广泛的用户。这种改革能否成功,尚须拭目以待。
2、更加广泛地使用电力
世界上至少今后20~30年还将主要靠化石燃料提供能源,但化石燃料利用会造成环境污染,排出CO2等温室气体,为了解决这个矛盾,要求更加广泛的使用电力。我国早在1985年提出能源工业的发展要以电力为中心;1995年又提出能源建设要以电力为中心,这个方针与世界潮流是一致的。
从发达国家几十年的实践来看,电力增长越快,总的能源需求增长越慢;电力占终端能源比重越大,单位产值的能源消费(即能源强度)越低;
电力工业是最能清洁利用化石燃料的部门,也是效率最高地利用化石燃料的部门,发达国家几乎把污染最严重的煤炭的全部或大部分用于发电;
电力还有改善地区环境的作用,在能源利用密度大的大中城市,如果用电力来替代化石燃料的应用,可以直接解决空气污染、水污染及其他污染问题。电力的广泛应用是解决大中城市污染问题的最好办法。
但是电力替代煤炭、石油、天然气、燃气和秸杆等能源的速度,决定于世界各国对生态环境的要求和经济水平,决定于石油、天然气的可供应能力,以及电力对其他能源的竞争能力。我国目前电气化的水平还很低,按计算我国1990年电能在终端能源中的消费的比重约为7.5%,而经济合作组织国家平均为15%,大致相差一半。经济合作组织国家预计到2050年电能在终端能源中的消费比重有可能达到36%.我国如果要在今后50年中,电气化程度要赶上经济合作组织国家,而终端能源消费中,电力占36%,其他64%还是要依靠化石能源解决,粗略估计,固体燃料占16%,液体燃料占27%,气体燃料占17%,热力占4%.这就是说今后电力在终端能源消费的比重必然要逐步上升,即使到2050年电力成为终端能源中的第一位,也还有64%的终端能源要依赖化石能源。电力在进行能源替代时,必然要在竞争力最强,最经济的领域首先替代。
3、电力工业把注意力转向燃气蒸汽联合循环发电
电力工业初期依靠水电和凝汽式火力发电站,工业发达国家水能资源大部分开发后,电力发电技术在狭窄的领域里进行,即不断提高汽轮发电机的温度、压力,由低温低压、中温中压、高温高压、并向亚临界、超临界的方向发展,采用更大型的发电机、汽轮机和锅炉。但是20世纪60年代以后,凝汽式发电机技术几乎没有多大进展,电站的平均效率稳定在35%左右。而且新电站比老电站造价要高得多,且可靠性差。但是电力部门认为这是暂时的挫折,继续为大机组、大电厂、大电网辩护。到了60年代,工业发达国家把电力工业推向核电,核电有了发展,但是1979年的三哩岛事故和后来的切尔诺贝利事故,对核电站的安全提出了更高的要求,核电造价急剧上升,带动了核电电价上升,核电开始冷却下来了。这时燃气蒸汽联合循环电站的造价降低到燃煤凝汽式电站的一半左右,效率提高到55%~60%,建设工期降到几个月,大型联合循环电站可以做公用发电厂;小型的可作热电冷联产发电装置。用天然气作燃料发电,氮氧化物可削减90%,SO2可减少为0;更由于天然气供应充足,价格下跌,且燃料来源广泛,于是成为世界各国步入21世纪可持续发展的桥梁。特别它可以成为加压流化床、煤气化联合循环、湿空气透平循环、顶部循环,直到未来的发电用燃料电池等发电技术不可缺少的配套设备,受到世人青睐。
4、大力发展洁净煤技术
在化石能源中,煤炭的储量最为丰富,在可预见的将来,世界还不可能减少煤炭的消费量,为了解决煤炭利用对生态环境的不利影响,唯一可行的选择是选择发展洁净煤技术。所以洁净煤技术是世界能源技术的重要组成部分,对于中国来说,发展洁净煤技术具有特别重要的意义。主要作用有以下几方面:
可以大幅度地减少污染物的排放量,从而在环境允许的条件下扩大煤炭的利用,减少煤炭利用的外部成本,保证社会经济的持续增长;
可以大大提高煤炭利用效益和经济效益,降低煤炭的增长速度,减缓SO2排放量的增长。
可以促进世界能源供应来源的多样化,21世纪煤基合成燃料大规模生产,可能成为液体燃料的又一个重要来源。
洁净煤技术包括选煤、型煤、水煤浆、循环流化床、加压循环流化床、煤气化联合循环发电、煤炭气化、煤炭液化和烟道气脱流等。
5、大力发展可再生能源发电
为减少SO2的排放量,工业发达国家都十分重视可再生能源的发电利用。可再生能源包括水能(水力发电)、太阳能、风能、地热能、海洋能(包括潮汐能、波浪能、洋流能、温差能等)、生物质能。目前工业发达国家由于水能资源已经基本开发完毕,近来在开发可再生能源发电方面重点放在开发太阳能、风能、地热能和生物质能发电方面。但由于可再生能源发电(除水力发电外)大都具有投资大、成本高、发电不连续的问题,因此在2020年以前在能源和发电量中所占比重不会很大。中国和大多数发展中国家水能资源的开发程度都较低,可供开发的优越水力地址还很多,在开发再生能源发电中,把加快开发水电放在突出的位置。这是由于水电开发技术最成熟、经济性好,可以连续供应电力等因素所决定的。
6、提倡分散的电力工业
最近国际上一些学者和国际组织认为:大容量、高参数机组发电,超高压、大电网远距离输电的集中供电是一些工业发达国家电力工业过去走过的道路。目前情况正起变化,较分散的发电站的出现,再加上对改善能源投资的选择,已经使得这种传统的道路变得过时了。最近在布鲁塞尔成立的国际热电联产(ICA)的国际电力组织声称:"其宗旨是推动世界范围的清洁、高效、分散的电力生产,并预言这是下一个世纪电力工业的发展方向。"美国有名的安德逊咨询公司1998年的研究报告说:"电力工业在2015年前将发生根本的变化……,大型和远离负荷中心的电厂将越来越多地被靠近负荷中心的小型和清洁的发电方式所代替。这些负荷中心将减少对昂贵的远距离输电线路的需求".这就是说,向着依靠大型和小型发电站广泛结合过渡的"分散"电力系统,可以极大地改善效率和减轻当今电力系统对环境形成的负担。这也可以减少和改善输配电线路,避免某些科学家认为威胁人类健康的某种电磁辐射。一个典型的电力公司目前拥有50个发电站与输电系统,到2010年,与之相连的发电站将达到5千个甚至5万个。这种变化类似于一个公司从1980年拥有三台主机计算机,发展为1994年拥有3万个个人计算机。这种变化要求电力系统的运行方式有一个重大变革。
大型凝汽式发电站加上远距离输电及当地的配电工程,每千瓦的投资可能达到1万元以上,再考虑厂用电和输配电损失可能达到1.2万~1.3万元;如果在当地修建燃气蒸汽联合循环电站,可能用不了一半的投资,发电效率高,发电成本和污染物的排放量将会大大减少。当大城市里和小城市附近已经不允许再建设大型燃煤电厂,需要从外地远距离送电,而在当地可以利用燃气等干净能源建设小型热电联产电厂和冷热电联产电厂时,就没有理由坚持大机组、大电厂和大电网了。
美国从1978年开始提倡发展小型热电联产(CHP),目前除继续坚持发展小型热电联产以外,正在研究走向高效利用能源资源的小型冷热电联产(CCHP)。CCHP是将制冷、供热(采暖和供热水)及发电三者合而为一的设施,他比CHP又多一个制冷的功能。按美国1995年对商用楼宇终端能源消费的统计,采暖用能占22%,热水供应占7%,而制冷空调用能占18%,CHP的供热只能解决29%的用能及提供电力,而CCHP可提供47%的用能及电力。预计冷热电联厂将成为未来分散的电力工业的主要模式。
7、积极推广电力需求侧管理
传统的电力工业只进行电力供应侧管理,是做电力供应侧规划,把电力需求侧看作是凝固不变的,完全依赖电力供应侧去满足需求侧的需要。但是70年代两次石油危机之后,一些能源分析专家得出结论:电力需求受价格的影响(称为价格源性),价格越高,用电量越少;相反降低电价就可以增加用电量;因此电力需求并不是凝固不变的,合理的电价结构可以改变电力负荷曲线的形状。如果电力公司和电力用户都进行投资,提高用电效率,改变用电方式,可以在不影响用户舒适度的条件下,减少电力消费,抑平负荷曲线,提高负荷率,这样电力公司和电力用户的经济情况都可以获得改善。许多研究表明,改善用电效率、抑平负荷比兴建和运行新电站和新的输配电工程花费少。
世界电力工业的发展趋势告诉我们,人类进入了知识经济时代,为了保护生态环境,节约能源,实现可持续发展,必须对电力工业进行彻底的改造,重新塑造电力工业,我们必须紧跟世界潮流,迎接电力工业新时代的到来。
二、世界电力工业新的发展方向
未来20年世界范围内化石类燃料仍占世界一次能源的80%,一次能源转换成电能的比重不断提高,提高能源利用效率和效益,保护生态环境,不断开发利用新能源发电装备,将是电力装备的发展方向。
围绕高效、节能、环保、安全和高可靠性等主题国外已相继研究开发了多种先进技术,诸如超超临界发电技术、重型燃气轮机联合循环技术,组合化输变电设备技术等,并广泛采用新材料、新工艺和微电子与信息技术。
1、核电“复苏”
国外核电技术经过第二代(第二代改进型),并已开发采用了非能动安全技术的第三代技术,预计2010年前后建设商用电站。目前美、英、德、瑞士、法等十国,共同合作研究第四代技术,具有固有安全性、满足可持续发展,比投资更加经济。
2、高效、清洁发电技术已成为火力发电技术的主要方向
超临界机组效率比亚临界高出2%~3%,超超临界火电机组(300Mpa、600℃/600℃),比超临界火电机组(250Mpa、566℃/℃)效率再提高2%左右,可靠性好,环保指标先进,可复合变压进行,调峰性能好,已得到广泛应用。循环流化床、增压流化床、煤气化联合循环等洁净煤发电技术均得到了推广应用。
3、新能源发电是今后的重要发展方向
由于世界范围内的能源紧张和对环境保护的重视,各国都重视可再生能源发电技术的研究与发展,诸如太阳能发电、风能发电等,主要围绕大功率、高效率、低成本开发了许多新技术并已应用。
4、输变电设备向紧凑型、高可靠性方向发展
国外输变电设备注重可靠性和系统配合,电网设备向超高压、大容量方向发展,城网设备向紧凑型、无污染、高可靠、智能化、组合化方向发展。国外输变电类产品总的发展方向:大容量、超高压、组合化、无油化、智能化、抗短路、高可靠、免维护。
5、配、用电设备数字化、智能化、信息化将是今后发展的重点
高压大容量变频变压调速,高低压配电与电控装置的智能化与远程通讯以及与之配套的无烟、无毒、无污染关键功能材料都将得到快速发展与提高。
三、世界电力改革的趋势分析
世界电力改革是从美国和英国开始的。世界各国电力改革基本上是两种模式,美国改革的内容是自由化、放松管制、打破垄断和引入竞争机制;英国首先是实现民营化,改革的内容是自由化、民营化、放松管制、打破垄断和引入竞争机制。实际上两种模式没有多大差别,可以说殊途同归,都是要打破垄断、引入竞争机制,目的是为了提高效率,降低电价。
当前世界各国的电力工业改革略有差异,但基本的原则和特点是相同的,大致可以归纳为以下几个方面:政府是电力改革的组织者,在改革中发挥关键作用。世界各国的电力改革都是由政府出面提出改革的方案并出面组织,这是因为许多国家的电力工业原来都是由国家或各州垄断经营的,还因为电力工业是基础产业、公用事业,它是任何国家的社会、经济和产业发展必不可缺的,因此只有在政府主持下才能进行改革。美国电力改革由政府发布法令后开始;英国政府在1990年决定对电力工业实施民营化;澳大利亚由联邦政府的工业委员会对电力工业进行广泛调查后提出了一个报告,接着澳大利亚联邦政府初级产品与能源部在1992年5月编写了《国家电力战略》(讨论稿),成为指导澳大利亚电力改革的蓝图;从巴西和阿根廷的电力改革来看,也是由政府推动和组织的。
管制方式的改革,是电力改革的首要条件。管制的简单含义是政府对电力企业活动的控制。由于电力工业对国民经济的巨大作用和影响,政府不可能不管电力工业。但是电力管制有两种类型:一种是老式的管制方式,即政府对国有电力企业的管制,这种方法是多个部委和每级政府的有关机构对电力部门广泛、迟缓和非透明的管理;另一种是新式的管制方式,即政府以经济手段为主的宏观调控,政府只负责制定电力的法律、法规,并通过电力或能源管制委员会进行管制,这种管制方式是集中的、有限的和透明的,并且允许电力自主经营。前一种方式适用于国有的垂直垄断的电力部门,后一种适用于自由化、民营化的电力企业。凡是实行电力改革的国家,由国有垂直垄断向自由化、民营化的方向转化时,必须相应地对电力管制方式进行改革。美国电力工业实行私有化为主的多种所有制,是世界上最早实行新式管制方式的国家。美国的电力管制机构有联邦和州两级,管制机构有相当的独立性。英国在民营化以后才开始建立独立的电力管制办公室。阿根廷在电力改革后,专门设立了电力管制委员会。
电价改革,是其他改革措施的前提条件。电价改革是电力工业引入市场机制和竞争机制的基础。在计划经济体制下资源的分配、产品的配给和资金的筹措,均由国家执行,通常以产品和服务的提供者的直接运营成本为基础确定电价,基建成本一般不反映在价格中,有的国家甚至以低于直接运营成本的低电价出售电力,这样就使得投资和成本不能全部回收。而市场经济体制要求达到三个目标:一是优化利用电力部门的资金、燃料和劳动力;二是在电力用户中合理分配电力供给,保证将电力分配给期望取得最大经济效益并准备支付电费的用户;三是筹措资金,保证投资来源于本部门的收入。
电价改革就是要做到:竞争性部门实行市场价格,垄断性部门实行边际成本原则的管制价格。实行一部制或多部制电价,季节性电价和分时电价,根据用户的需求特性收费,回收输电和供电的全部成本对所有用户公平、公正,尽量减少交叉补贴。
电力改革的核心是引入市场竞争机制。民营化是将国有、公营的电力工业的所有权或经营权转移到民间,以发挥企业家的作用,提高电力工业的效率和效益。民营化是电力工业实现政企分开和引入竞争机制的前提条件。自由化是指放松管制之后,引入竞争机制来提高效率。电力工业自由化和民营化的进展,由于各国情况不同,大致可以分为三类:第一类是保守型。如法国和加拿大,继续实行国营和省营垂直垄断管理体制,不搞自由化和民营化;第二类是中间型,如日本的电力工业在第二次世界大战后已经基本私有化,近年来只进行有限制的自由化,各大电力公司在继续实行垂直垄断经营体制的基础上,引入独立发电厂投标买断和少量特殊供电企业;第三类是开放型,自由化和民营化程度比较高,如美国、英国、新西兰和阿根廷等。世界各国电力改革的经验证明,只搞自由化不搞民营化,政企不能真正分开,也不可能引入真正的市场机制;只搞民营化不搞自由化,政企可以分开,但不可能引入竞争机制。只实行自由化不实行民营化,或者只实行民营化不实行自由化,可能是电力改革过程中的一个阶段,不是终极目标。
商业化和公司化是发展中国家改革的重要任务。商业化是公司化的前提条件,公司化是商业化的保证,一些国家的商业化和公司化,往往与自由化、民营化同时进行。商业化包括自主经营管理,制定价格政策,采取通用的会计准则和资产评估,给予贷款权限,明确税金和红利支付,核心与非核心目标的分离,社会福利责任与社会目标的分离。公司化包括理顺产权关系,政企分开,两权分离,建立公司权力机构,制定公司章程,任命经理和确定法定代表人。
从本国的实际出发,改革方案各不相同。已经民营化的国家,当前主要的改革任务是实行自由化,放松管制和引入竞争机制,如美国发展第三者代输电,厂网分开,引入竞争机制;又如日本,在发电和供电领域引入部分的竞争机制。没有民营化的国家,有的采取发电、输电、供电的彻底分开,在发电、供电领域全面引入竞争机制;也有一些国家在厂网未分开前,首先在供电领域引入竞争机制,如巴西、加拿大、英国、哥伦比亚和新西兰。新西兰在供电领域引入竞争机制时,更把供电网络与电力销售经营分开,在销售领域引入竞争机制。
政府扶持农村电气化,是农电发展的最佳选择。中国和美国的农村电气化都是在政府的扶持下发展起来的。
美国对农村电气化给予无息或低息长期贷款的扶植,政府允许农村建立农村电力合作化,每个农村居民是其所有者,他们有充分的发言权,提供信息和意见。美国的农村电力合作社实现了低电价、服务质量好,具有经营激励机制和有利于资源保护、地区安全和环境保护的功能。
电力全球化已经成为不可阻挡的潮流。电力工业的民营化与国际能源公司的发展紧密相连,这些公司的重点是全球化并有多重目标。
过去电力公司到国外投资办电是有严格限制的,甚至是被禁止的,但近年来许多国家已经放弃了这种限制。美国在1992年通过的能源法令放弃了在外国电力资产中公用事业方面的投资限制。过去只有几家国际性石油公司,只有几个能源公司是跨国公司。很多煤炭公司、石油管道公司、电力公司、发电公司和建筑公司的经营也逐渐全球化,通过联合、兼并、购买和战略性联盟,世界能源公司变得更集团化、更跨国化了。英国电力工业在自由化、民营化过程中,大大刺激了外国投资者在英国投资;同样,民营化也使得英国的电力公司自由地往外国进行投资。世界各国电力工业改革的做法是不同的,但是电力改革的特点和趋势却是基本一致的,我国在进行电力工业改革时,值得对于这些特点和趋势做很好的研究。
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