中國電力工業自1882年第一座火電廠投產至1949年,發展緩慢,基礎薄弱。自20世紀50年代以後,經過50多年的建設,中國電力工業由小到大,從沿海到內地,從城市到農村,從主要依靠國外設計、提供設備到基本立足國內,建成瞭火力發電、水力發電、核電、風力發電和其他新能源發電的各種發電廠。到1996年,中國發電裝機容量超過2.36億千瓦,年發電量超過1萬億千瓦·時,雙雙超過日本,從1949年的裝機容量占世界第21位元,發電量占第25位,躍居到兩項指標均為世界第二位((僅次於美國)。建成瞭覆蓋中國絕大部分地域的電力系統,35千伏及以上輸電線路達百萬千米以上,形成瞭一套比較完整和相當規模的電力工業體系(統計數據均未包括中國臺灣,下同)。

  概況 中國最早應用電能是作為照明電源。中國首座商用火電廠是上海電光公司的乍浦路火電廠。該廠於1882年7月26日正式發電,發電機組容量為12千瓦。中國水力發電始於1912年,在雲南昆明附近的螳螂川上建成石龍壩水電站,投產初期裝有兩臺240千瓦的水輪發電機組。1953~1957年,每年平均裝機50萬千瓦。1958~1965年,每年平均裝機達150萬千瓦以上。在此期間,裝機容量和發電量的平均年增長率分別為17%和18%,電力工業超前於國民經濟的發展,電力彈性系數達到2.0以上,保證瞭工農業的迅速發展。1978年以來,電力工業重新得到持續發展,1987年全國裝機容量超過1億千瓦;1995年,中國發電裝機容量突破2億千瓦,年發電量超過1萬億千瓦·時;2000年中國發電裝機容量超過瞭3億千瓦。發電裝機容量從1億千瓦發展到2億千瓦到3億千瓦僅用瞭5年時間。進入21世紀,電力工業以更快的速度走上瞭一條持續發展之路,2005年總裝機容量達51 718萬千瓦,5年增加瞭2億千瓦。到2007年底,中國總裝機容量增至7.13億千瓦,年發電量達32 777億千瓦·時。

  電能生產與能源構成 電能是二次能源,由一次能源轉化而來。因此,電能的生產受制於一次能源的構成和技術經濟發展水平。中國煤炭資源豐富,是世界最大的煤炭生產國和消費國。1988年發電用煤占25.6%。1988年火力發電的燃料消費量為168.0兆噸標準煤,其中煤炭占86.8%,石油11.5%,天然氣0.7%,其他1%。中國在20世紀70年代建設瞭一批燃油電站。

  20世紀80年代以來,中國政府采取壓縮發電用燃油,實行以煤代油的政策。配合煤炭基地的開發,建設瞭一批大型礦區和坑口電廠,燃煤機組在火電總裝機中的比重不斷增長。中國水能資源的理論蘊藏量為6.79億千瓦,技術可開發水能資源3.81億千瓦,居世界第一位。1949年中華人民共和國建立時,全國水電站裝機容量突破5 000萬千瓦,占全國總裝機容量的24%;2005年全國水電裝機容量超過1億千瓦,達1.17億千瓦。由於煤炭和水能資源的地理分佈不均,需要在東南沿海和東北等用電負荷集中地區,建設一批核電站。至2007年,中國建成百萬千瓦級的核電站5座,總裝機容量884.6萬千瓦。在中國電能生產的發展過程中,火電站始終占主導地位。隨著經濟的迅速發展,特別是西部大開發,水電站建設正在大力推進之中。

  火力發電 繼1882年乍浦路火電廠建成發電以後,1896年上海虹口裴倫路發電廠建成,並於1907年的中國運行瞭第一臺汽輪發電機(英國派生公司制造,800千瓦),1912年裝機容量為6 400千瓦。1929年,上海楊樹浦發電廠總裝機容量為161 000千瓦,是當時遠東最大的電廠。

  20世紀50年代,中國建設的火電廠一般采用6 000~25 000千瓦中壓機組(343×104帕,435℃)或高壓機組(883×104帕,535℃)。第一臺6 000千瓦機組(蘇聯制造)於1953年在西安近郊灞橋電廠投入運行。1956年,第一臺國產6 000千瓦機組在安徽淮南田傢庵電廠投入運行。第一臺2.5萬千瓦和5萬千瓦機組(均為蘇聯制造)分別於1952年和1953年在遼寧阜新電廠撫順電廠投入運行。中國自行制造的第一臺2.5萬千瓦和5萬千瓦機組於1959年分別在哈爾濱熱電廠遼寧電廠投入運行。第一臺國產12.5萬千瓦機組於1969年在上海吳涇熱電廠投入運行。60年代中國最大火電廠為遼寧電廠,裝機容量60萬千瓦。

  20世紀70年代,中國制成20萬千瓦和30萬千瓦汽輪發電機組,分別於1972、1974年在遼寧朝陽電廠江蘇望亭電廠投入運行。70年代中國最大的火電廠為渭河電廠,裝機容量為110萬千瓦。

  1985年11月,法國制造的60萬千瓦機組在元寶山電廠並網發電。這是中國在大陸運行中的單機容量最大的火力發電機組。1986年,中國制造成功第一臺60萬千瓦機組安裝於安徽平圩電廠,並於1988年發電。80年代後期至90年代初,中國最大的火電廠是臺灣的興達火力發電廠,裝機容量為210萬千瓦。1994年底,中國有百萬千瓦以上的火電廠29座,另26座在建。2000年在上海外高橋電廠安裝中國最大的90萬千瓦機組,它與60萬千瓦機是今後火電的主力機組。至2007年底,全國投入運行的百萬千瓦及以上火電廠201座。最大的火電廠是位於內蒙古自治區的托克托電廠,裝機容量480萬千瓦。

  水力發電 繼石龍壩水電站發電後,1925年中國自行設計施工的第一座水電站——四川瀘縣洞窩水電站發電,裝有一臺175千伏安機組。1934年臺灣省日月潭一級水電站建成,發電設備容量為10萬千瓦,是這一時期最大的水電站。1936年,石龍壩水電站已裝水輪機6臺,總容量2 200千瓦,是當時中國自己經營管理的最大水電站。30年代末期開始,東北三省實行“水主火從”方針,後期是“水火並舉”開發電力資源。水豐水電站(1941)、鏡泊湖水電站(1942)、豐滿水電站(1943)先後發電。1949年,中國水力發電僅有16.3萬千瓦,至2007年底,百萬級水電站26座。包括:世界最大的三峽水電站,現有裝機容量1 481萬千瓦;葛洲壩水電站(271.5萬千瓦);龍羊峽水電站(128萬千瓦);劉傢峽水電站(122.5萬千瓦);二灘水電站(330萬千瓦);世界上最大的廣州抽水蓄能電站(240萬千瓦)。到2007年底中國水電站裝機容量達1.45億千瓦,占全國總裝機容量的20.4%。在中國,農村小水電遍佈中國,這是中國水力發電建設的一個顯著特點。中國有極其豐富的小水電資源,其理論蘊藏量為1.5億千瓦,可開發資源為7 000萬千瓦,至2005年底,中國已建成小水電站逾10萬座,裝機容量達3 700萬千瓦。中國小水電的建設經驗已引起國際能源界的重視。1980年以來,聯合國在浙江省杭州市召開瞭8次有關小水電的國際會議,並在中國建立亞太地區國際小水電培訓中心。

  核能發電 電能生產發展的重要途徑。中國自20世紀50年代後期開始進行核電技術的研究,浙江秦山核電站(30萬千瓦機組)已於1991年建成發電。至2007年底,已有廣東大亞灣核電站(二臺98萬千瓦)、陳嶺澳核電站(2×99萬千瓦)、秦山第二核電站(2×65萬千瓦組)和第三核電站2×72.8萬千瓦組),以及江蘇電灣核電站(2×100萬千瓦)等五座百萬千瓦級核電站相繼投入運行。

  其他能源發電 主要有:

  ①地熱發電。中國地熱資源豐富,分佈廣,第一座地熱發電試驗站於1970年在廣東豐順鄧屋建成。到1983年底已建成試驗電站七座,總裝機容量8 586千瓦。1977年臺灣宜蘭清水池地熱田地熱電站建成並發電,裝機容量為3 000千瓦(1 500千瓦機組2臺)。西藏羊八井地熱電站是中國最大的地熱電站,到1990年總容量已達25 180千瓦。1999年末中國地熱電站總裝機容量約27萬千瓦。

  ②風力發電。中國可開發利用的風能資源約2.53億千瓦,內蒙古資源最多,占中國1/5。新疆、西藏、青海、浙江也有豐富資源。進入21世紀,風力發電取得較大發展,2000年全國風力發電裝機容量26.8萬千瓦,至2007年末達403萬千瓦。

  ③海洋能發電。包括潮汐發電、海水溫差發電、波浪發電、海流能發電等形式。中國擁有500千瓦以上站點191處,總裝機量2 158萬千瓦,年發電量619億千瓦·時。主要分佈在杭州灣、長江北口、浙江樂清灣三大地區。1989年中國有8座小潮汐試驗電站,總裝機近10千瓦。

  ④太陽能發電。中國於1958年開始研究光伏電池技術,1971年首次用於第二顆人造衛星上。進入21世紀,該技術已廣泛用於通信、交通及農村用電。至2005年,全國光伏系統安裝量已達到7萬千瓦,其中用於農村電氣化的占51%。還用於其他領域,1998年建成中國最大太陽能光伏電站。

  ⑤生物質能發電。中國是將沼氣作為能源應用最早的國傢,主要用作農村的照明和炊事燃料,還可用於發電。北京大興新能源研究中心已建成沼氣發電的裝置,容量為25千瓦。北京現正設計和籌建單機容量為100千瓦的大型沼氣發電裝置。到2008年,在國防計劃發展援助組織的支持中,北京發展瞭“能源豬”項目,以改善農村環境和減少二氧化碳排放,一頭豬沼氣設備發電方式正在推廣中。垃圾發電是結合城市環境保護綜合利用、集中處理垃圾,將熱量轉換成電能的利廢措施。中國第一座垃圾發電站於1987年在廣東深圳市建成,裝機容量500千瓦。至2005年底,中國生物質能發電裝機容量達200萬千瓦。現在還在研發和試用秸稈發電和污泥發電等新型生物質能發電方式。

  電力系統 中國的電力系統從20世紀50年代以來迅速發展。現已形成華北、東北、華東、華中、西北和南方六大跨區電網,並已初步實現大區電網之間的互聯,“西電東送、南北互供,全國聯網”的中國電力系統發電格局已初步形成。2005年,華北、華中、華東三大區域電網的裝機容量均超過瞭1億千瓦,2007年南方電網的裝機容量也超過瞭1億千瓦(表1)。電力系統之間的聯網工作也已開始。到2003年底,各電網的水電、火電、核電及其他能源發電方式的組成及年發電量見表2。

表1 1991~2007年六大區域電網的裝機容量(萬千瓦)
電網 1991年 1995年 2000年 2005年 2007年
華北電網 2 789.9 4 223.6 6 238.2 10 581 16 396
東北電網 2 301.2 2 719.8 3 786.2 4 424 5 574
華東電網 2 699.5 4 312.9 6 707.9 12 361 17 753
華中電網 2 900.8 4 106.2 6 455.5 10 839 13 965
西北電網 1 154.6 1 557.1 2 193.9 3 560 4 865
南方電網 1 744.1 3 752.9 5 317.8 8 761.7 12 775

註:為瞭便於比較,表中數字均按當前各電網經營區域統計,其中2000年及以前的數值中華北電網包括山東電網,華東電網包括福建電網,華中電網包括重慶、四川電網,西北電網包括新疆電網。

表2 2003年底各電網的裝機容量和發電量
電網 裝機容量(×104kW) 發電量(×108kW·h) 合計 水電 火電 核電及其他 合計 水電
火電 核電及其他 華北電網(NCPN) 8 736.26 326.60 8 400.66 9.01 4 616.53 37.98
4 576.75 1.81 山東電網(SDPD) 3 054.52 5.08 3 049.44 0 1 395.65 0.19
1 395.46 0 西北電網(NOPN) 3 764.76 581.66 3 166.34 16.76 1 658.17 75.68
1 579.83 2.66 華東電網(EPPN) 8 109.65 1 360.34 6 503.65 245.77 4 291.27 319.82
3 821.12 150.33 華中電網(CCPN) 8 345.05 3 655.70 4 689.32 0 3 672.89 1 264.48
2 408.39 0 華南電網(SCPPN) 7 147.64 2 596.07 4 164.36 387.21 3 410.82 847.22
2 272.59 291.01 海南電網(HNPG) 175.96 55.14 119.95 0.87 59.42 14.51
44.79 0.12 東北電網(NEPN) 2 999.80 938.20 2 049.27 12.29 1 392.35 258.99
1 130.93 2.42 新疆電網(XJPG) 549.50 98.98 441.35 9.13 236.10 35.69
198.34 2.08 西藏電網(XZPG) 37.62 31.14 3.46 3.02 10.05 9.13
0.05 0.88

 註:山東電網已並入華北電網,但尚未聯網。新疆電網已並入西北電網,但尚未聯網。西藏電網仍為孤立電網,暫由國傢電網公司管理。海南電網已並入南方電網,但尚未聯網。

  中國能源種類及分佈決定發電電源類型及佈局。在相當長時期內,仍以燃煤的火電為主,積極發展水電。為解決電源與主要負荷分佈不平衡,必須在末端設支撐電站,可利用核電站。另外,考慮化石燃料和水資源有限,發展核電是主要途徑。可再生能源,新能源,尤其是風電不可忽視。表3是1949~2004年中國裝機容量及其發電量。

  跨區聯網發展迅速。1989年9月,華中華東電網之間的±500千伏超高壓直流輸電工程(120萬千瓦)投入運行,在中國首次實現非同步跨大區聯網,標志著中國從省間非網向大區聯網邁進瞭一大步。2003年,隨著華中到華東第二條±500千伏直流輸電線路(300萬千瓦)的投運,使華中到華東的輸電能力達到420萬千瓦。2001年5月,東北華北電網通過一條500千伏線路實現大地區間的同步發展聯網。2001年12月福建電網並入華東電網,2002年4月川渝電網並入華中電網,2003年9月實現瞭華中電網與華北電網的500千伏交流聯網。2005年,三峽至廣東直流輸電工程、華中與西北直流背靠背聯網工程相繼投入運行。山東與華北聯網、川渝與西北聯網、山東與華東聯網等項目已完成可行性研究等前期論證工作。

  輸變電線路和電網建設 1897年上海裴倫路電廠以5條輸電線路供路燈用電。1900年形成第一個輸配電網,電壓2 500伏,全長18千米,以後各級輸電電壓第一條線路投入情況見表4。到2007年底,35千伏及以上輸電線路長度超過100萬千米見表5。35千伏及以上變電設備容量超過20億千伏安(表6)。通過電網輸送的強大電力,在國民經濟和人民生活中發揮巨大作用,各行各業用電情況見表7。

表3 1949~2007年中國裝機容量及其組成

 註:此表不包括中國臺灣。

表4 中國各級輸電電壓第一條線路投入運行情況

 註:括號內為當年的標稱電壓。

表5 1978~2007年35千伏及以上輸電線路長度(單位:千米)
年份 總計 220kV 330kV 500kV 750kV
1978 230 512 22 672 535
1980 275 943 29 154 866
1985 350 988 47 097 1 278 2 538
1990 463 677 73 130 4 023 7 177
1995 566 707 96 913 5 609 13 052
2000 726 167 128 114 8 669 26 837
2005 973 596 177 617 13 059 62 866 141
2007 1 111 193 327 078 13 762 90 426 141

表6 1978~2007年35千伏及以上變電設備容量(單位:萬千伏安)
年份 總計 220kV 330kV 500kV 750kV
1978 12 555 2 479 49
1980 15 637 3 418 79
1985 23 163 5 668 159 632
1990 39 257 10 407 471 2 069
1995 62 821 18 027 819 4 507
2000 99 612 30 632 1 410 9 447
2005 181 677 56 811 2 557 24 665 300
2007 207 102 114 445 3 128 36 876 300

表7 各行各業用電的增長及用電量構成

  電力工程設計施工和科研 中國有8個水利電力專業設計院和相應的水電施工隊伍,先後完成中國最大的水電站——劉傢峽水電站、葛洲壩水電站和三峽水電站,包括330千伏、500千伏超高壓升壓站和±500千伏直流輸電換流站的設計、施工、調試任務。火電專業設計院有31個。具有年投產1 800~2 000千瓦火力發電裝機容量的設計、施工、調試能力以及包括330千伏、500千伏超高壓輸電線路與變電站的交流輸變電工程、±500千伏直流輸電線路及換流站工程的設計、施工、調試工作。這些設計、施工隊伍還為幾個外國公司設計安裝單機容量20萬千瓦的火電工程,33千伏、132千伏輸變電工程以及一些配套供電工程。

  水利電力部門還擁有大型水利電力研究機構、熱力工程研究機構、電力工程研究機構八個,這些機構擁有大型水工試驗室、熱工試驗室、高壓輸電線路試驗基地、電力系統試驗室、高壓試驗基地。此外,還有幾個大區以及27個省市電力試驗研究所。為瞭更好發揮電力的重要作用,需要:①提高電能在一次能源總消費中的比重。②提高發電、輸電、變電、用電各環節的效率。③開始新能源和可再生能源,大力開發水電、太陽能、風能、海洋能等能源。④加快發展核電。⑤用潔凈的天然氣代替煤。⑥探索新發電方式如燃料電池。⑦推進電力工業改革,引進市場競爭機制,以及通信與自動控制試驗室等。能源部有部屬水利電力或電力工程高等院校9所、專科學校10所。中國有31所高等院校設有水利電力或電力工程專業。40多年來,中國水電和電力科研機構以及有關高等院校的科技工作者和教師,承擔瞭中國水電工程、火電工程、500千伏及以下輸變電工程、±500千伏直流輸電工程以及電力系統的科學研究和大型工程的現場調試等工作。他們對提高電力工程質量、電力系統的供電質量和運行可靠性,保證電力系統的經濟、穩定運行發揮瞭重大的作用。中國的電力科研機構還同國外廣泛開展科技學術交流和技術合作。

  展望 為瞭更好發揮電力的重要作用,需要:①提高電能在一次能源總消費中的比重。②提高發電、輸電、變電、用電各環節的效率。③積極研究和發展特高電壓輸電(交流1 000千伏及直流±800千伏示范工程正在建設中,±1 000千伏直流輸電正在進行過電壓與絕緣配合等科研工作)和實施全國聯網、跨國聯網。④開發新能源和可再生能源,大力開發水電、太陽能、風能、海洋能和生物質能等發電方式。⑤加快發展核電以及船上海洋移動式核電。⑥研究發展潔凈煤發電技術和新的環保技術。⑦探索新發電方式如燃料電池等分佈式發電技術。⑧深化電力工業改革,發展電力市場。