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美国电力工业的发展

发布时间:2003-07-15 来源:中国自动化网 类型:企业资讯 人浏览
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美国电力工业的发展

导  读:

美利坚合众国(简称美国)地处北美洲南半部,东临大西洋,西滨太平洋,北接加拿大,南邻墨西哥和墨西哥湾。所属阿拉斯加州则位于北美洲的西北部。国土面积为9363520km2,海岸线长度为22680km。1996年人口为26545万人,其中83%为欧洲移民后裔,12%为黑人,其余5%为世界其它洲的移民后裔。居民多信奉基督教、天主教、犹太教和东正教。官方语言为英语。美国本土多为温带和亚热带气候,佛罗里达半岛南端属热带气候,阿拉斯加为亚寒带大陆性气候,夏威夷为热带海洋性气候。 
2能源生产和消费 
    美国能源资源十分丰富,分布也较均匀。煤炭可采储量达240600Mt,居世界第2位,约占世界煤炭总储量的15.4%。石油探明储量为3881Mt,其中陆上石油储量为3399Mt。天然气探明储量为5835×106m3。经济可开发水能资源为457TWh/a。靠近太平洋的西北地区5个州和阿拉斯加州的水能资源占全国水能资源的70%。 
    美国近10年来的一次能源生产和消费情况如表1所示。从表1中可以看出煤炭和天然气的生产量和消费量在逐年增加,石油的生产量虽然逐年减少,但其消费量仍呈缓慢增长的趋势。美国的一次能源自给率在近10年中已由85%降到76%。 
3装机容量和发电量 
3.1公用装机容量和发电量 
    1997年美国公用装机容量为712033MW,其中煤电机组容量为302523MW,居公用发电总容量的首位,占42%;气电机组为142566MW,占20%;油电机组为69480MW,占10%;水电机组为96558MW,占14%;除水电以外的其它再生能源机组容量占1%。1997年新增机组容量为4794MW,其中煤电机组占34%,气电机组占36%,核电机组占23%,油电和水电机组占7%。公用装机容量1997年比上一年仅增加0.3%,油电在逐年减少,风电在大量增加,气电机在近两年的增势不明显。表2列出了近5年公用装机容量的变化。 
3.2公用发电量 
    1997年美国公用净发电量为3123.5TWh,比上一年增加1.5%,其中煤电电量比上一年增加2.9%,油电电量增加15.6%,气电电量增加8%。在1997年中核电电量大幅度减少,比上一年减少7.3%。核电减少的主要原因是有些核电机组在1997年中按计划更换燃料或停机检修。常规水电发电量比上一年增加约3%,这是因为靠近太平洋的西北部各州的雨量和雪量较大。这些地区的水电站提供的电量占美国总水电量的56%。表3为近5年公用净发电量的变化。 
3.3发电业绩最佳的公用电力公司 
    有关部门对美国较大的100个公用电力公司在1997年的发电业绩进行了调查,按发电量排序,其前20名如表4所示。表中列第一位的是田纳西流域管理局,其发电量比上一年增加了3%,达到153MWh。从其它发电者购入的电量也增加了9%。居前15名的电力公司比上一年的排序仅有少量变化。现居第2名的邦维尔电力公司在1996年表中未收入。在100个电力公司中地位变化最显著的是伊利诺斯电力公司(Illinois Power Co.)、因特芒腾电力局(Intermountain Power Agency)和德尔马伐电力公司(Delmarva Power & Light Co.)。IPC由1996年的第37位降至1997年的第57位,发电量减少25%。IPA由第85位上升到1997年的68位,发电量增加30%。DPLC从原来的第80位降为第96位,发电量减少12%。 
3.4非公用电业装机容量和发电量 
    1997年美国非公用电业总装机容量为74021MW,比上一年增加1%。1997年的非公用电业发电量为384.7TWh,比上一年增加0.6%。表5列出了近5年非公用电业装机容量和发电量的变化情况。 
4公用电业售电量 
    近5年来向各部门的售电量变化不大,商业售电比重近几年中略有增加。表6列出了公用电业售电量及其构成。 
5火电 
    自1882年建成120kW的帕努斯托里火电厂以来,美国火电技术和规模都在迅速发展。到20世纪70年代初期火电机组的容量已达到1150MW(Paradise火电厂,1970年)和1300MW(Cumberland火电厂,1972年)。目前火电装机容量仍占较大比重,1997年火电发电量比重占总发电量的68.8%(见<图01>、见<图02>)。 
    第一台200MW机组于1930年投入运行。第一台300MW和第一台500MW机组分别于1955年和1960年投入运行。1000MW机组、1150MW机组和1300MW机组相继于1965年、1970年和1972年开始发电。现在运行中的1300MW机组已有9台。目前美国有大于1000MW的火电厂共210座,其中大于2000MW的有43座,其中超过2500MW的有14座。现在规模最大的火电厂是帕里什W.A.火电厂,其装机容量为3953MW,装有8台机组,第一台机组于1958年开始运行。表7为美国主要的大型火电厂。 
美国在60年代至70年代中期曾大量采用超临界压力机组,最高蒸汽参数为35.2MPa、566℃/566℃/566℃,一般为23.5~25.8MPa、538℃~566℃,一次中间再热。至70年代后期,鉴于超临界压力机组的造价较高,可用率较低,因而亚临界压力机组日渐增加,其蒸汽参数一般为14.0~17.7MPa、538℃~566℃。 
6水电 
    美国于1882年建成第一座105kW的水电站,即位于威斯康辛州的阿普鲁士水电站。1936年胡佛水电站相继建成,1942年大古力水电站开始发电,经过几期连续扩建,使大古力水电站的装机容量达到6494MW,它是目前美国最大的常规水电站)。美国现有1000MW以上的常规水电站12座,1000MW以上的抽水蓄能电站8座。目前美国最大的抽水蓄能电站是巴斯康蒂电站,其装机容量为2100MW。 
7核电 
    美国核电在20世纪60年代以前,主要是对商业性发电堆进行验证试验。至60年代中期,发电堆的发展已进入实用阶段。从60年代末期至70年代中期,美国的核电事业有了较快地发展。但至1977年以后,由于国内电力需求不断下降,核电建设被迫延期,同时由于核管制日益严格,从而使核电站的造价相应增加,以致一些核电项目取消订货。经过一段停缓建时期以后,至80年代中期又开始了新的发展时期。目前美国是世界上核电容量最多的国家,到1998年末,共有104台核电机组在运行,装机容量共为97779MW,运行的核电站总数为70座,其中装机容量在2000MW以上的核电站有20座。最大容量的核电站是帕洛维德电站,装机容量为3751MW。表11为美国主要的核电站。 
8输配电和电网 
8.1输配电 
    美国的电网由于其各地区的发展条件不同,其电压标准也各不相同。所以东部的公用服务电力煤气公司采用的输电电压为500kV、230kV、138kV、69kV、26kV,配电电压为13kV和4kV。中部的康芒威尔斯爱迪生公司采用的输电电压为765kV、345kV、138kV、79kV、34kV,配电电压为12kV和4kV。孤立运行的得克萨斯州电网采用的输电电压为345kV、138kV、69kV、25kV等。 
    目前最高交流电压为765kV,美国电力公司的第一条765kV输电线路于1969年5月投入运行。至1997年运行的765kV输电线路长度已达3900km,其中大部分在美国电力公司的电网中。 
直流输电线路电压大部分采用±400kV和±450kV,少部分采用±500kV。直流输电线路除用于电网间的非同步联结外,还用于从远方的水、火、核电站向负荷中心输送电能。在1977~1985年期间先后建成了非同期联结线路4条。从西北部水电站向加州洛杉矶送电的太平洋直流输电线路于1970年建成后,又在其它地区相继建成了多条从煤炭基地的电厂向负荷中心送电的直流线路。表12列出了美国交直流输电线路的近况。 
美国的配电电压以前多为4kV,现以12kV和13kV为主体。少量采用33kV、46kV和69kV的电压。城市配电网一般均为地下电缆组成,少量采用架空线。家庭配电一般采用单相3线制、120/240V结线方式。在负荷密度特别高的纽约曼哈顿地区,一次配电电压采用了13.8kV,二次电压为120/208V,采用"Y"形结线方式。 
8.2电网 
    美国电网在早期是由私营和公营公司根据各自的负荷和电源条件组成的一个个孤立电网。随后在互利原则的基础上通过双边或多边协议、或联合经营等方式相互联网,同步运行,逐步形成了目前美国的3大联合电网,即东部、西部和得克萨斯联合电网。这3大联合电网之间只有非同步联系。此外东部和西部联合电网分别与加拿大的魁伯克、安大略以及滨海地区的电网并网运行。西部的加利福尼亚电网和得克萨斯电网分别与墨西哥电网同步运行。 
    美国各电力公司自1965年11月9日美国东北部电网发生大停电事故后,对提高电网供电的可靠性都有迫切的要求。针对这一要求,于1968年成立了美国电力可靠性协会,至1981年加拿大、墨西哥的电力公司也参加了这一组织后改称为北美电力可靠性协会(NAERC:North American Electric Reliability Council)。该协会现分10个地区电力安全协作区,即在原有9个电力安全协作区的基础上,从东南电力安全协作区中分出了佛罗里达电力安全协作区。该协会的主要任务是协调各电网的发展规划和设计准则,进行负荷预测,组织典型事故调查,对电网运行数据做统计分析等。
 

































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