電力系統(tǒng)的組成有哪些？

【專家解說】：由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負荷中心，通過各種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動力、熱、光等不同形式的能量，為地區(qū)經(jīng)濟和人民生活服務(wù)。由于電源點與負荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，故其生產(chǎn)、輸送、分配和消費都在同一時間內(nèi)完成，并在同一地域內(nèi)有機地組成一個整體，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負荷的隨機變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運過程進行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的電能。 　　建立結(jié)構(gòu)合理的大型電力系統(tǒng)不僅便于電能生產(chǎn)與消費的集中管理、統(tǒng)一調(diào)度和分配，減少總裝機容量，節(jié)省動力設(shè)施投資，且有利于地區(qū)能源資源的合理開發(fā)利用，更大限度地滿足地區(qū)國民經(jīng)濟日益增長的用電需要。電力系統(tǒng)建設(shè)往往是國家及地區(qū)國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分。 　　電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時代，發(fā)生了第二次技術(shù)革命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準已成為一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的標志之一。 　　發(fā)展簡況 在電能應(yīng)用的初期，由小容量發(fā)電機單獨向燈塔、輪船、車間等的照明供電系統(tǒng)，可看作是簡單的住戶式供電系統(tǒng)。白熾燈發(fā)明后，出現(xiàn)了中心電站式供電系統(tǒng)，如1882年T.A.托馬斯·阿爾瓦·愛迪生在紐約主持建造的珍珠街電站。它裝有6臺直流發(fā)電機（總?cè)萘考s670千瓦），用110伏電壓供1300盞電燈照明。19世紀90年代，三相交流輸電系統(tǒng)研制成功，并很快取代了直流輸電，成為電力系統(tǒng)大發(fā)展的里程碑。 　　20世紀以后，人們普遍認識到擴大電力系統(tǒng)的規(guī)?？梢栽谀茉撮_發(fā)、工業(yè)布局、負荷調(diào)整、系統(tǒng)安全與經(jīng)濟運行等方面帶來顯著的社會經(jīng)濟效益。于是，電力系統(tǒng)的規(guī)模迅速增長。世界上覆蓋面積最大的電力系統(tǒng)是前蘇聯(lián)的統(tǒng)一電力系統(tǒng)。它東西橫越7000千米，南北縱貫3000千米，覆蓋了約1000萬平方千米的土地。 　　中華人民共和國的電力系統(tǒng)從50年代開始迅速發(fā)展。到1991年底，電力系統(tǒng)裝機容量為14600萬千瓦，年發(fā)電量為6750億千瓦時，均居世界第四位。輸電線路以220千伏、330千伏和500千伏為網(wǎng)絡(luò)骨干，形成4個裝機容量超過1500萬千瓦的大區(qū)電力系統(tǒng)和9個超過百萬千瓦的省電力系統(tǒng)，大區(qū)之間的聯(lián)網(wǎng)工作也已開始。此外，1989年，臺灣省建立了裝機容量為1659萬千瓦的電力系統(tǒng)。 　　系統(tǒng)構(gòu)成與運行 電力系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)有電源、電力網(wǎng)絡(luò)和負荷中心。電源指各類發(fā)電廠、站，它將一次能源轉(zhuǎn)換成電能；電力網(wǎng)絡(luò)由電源的升壓變電所、輸電線路、負荷中心變電所、配電線路等構(gòu)成。它的功能是將電源發(fā)出的電能升壓到一定等級后輸送到負荷中心變電所，再降壓至一定等級后，經(jīng)配電線路與用戶相聯(lián)。電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)結(jié)點千百個交織密布，有功潮流、無功潮流、高次諧波、負序電流等以光速在全系統(tǒng)范圍傳播。它既能輸送大量電能，創(chuàng)造巨大財富，也能在瞬間造成重大的災(zāi)難性事故。為保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟地運行，必須在不同層次上依不同要求配置各類自動控制裝置與通信系統(tǒng)，組成信息與控制子系統(tǒng)。它成為實現(xiàn)電力系統(tǒng)信息傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使電力系統(tǒng)具有可觀測性與可控性，從而保證電能生產(chǎn)與消費過程的正常進行以及事故狀態(tài)下的緊急處理。 　　系統(tǒng)的運行指組成系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀態(tài)。系統(tǒng)運行中，由于電力負荷的隨機變化以及外界的各種干擾（如雷擊等）會影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓與頻率的波動，從而影響系統(tǒng)電能的質(zhì)量，嚴重時會造成電壓崩潰或頻率崩潰。系統(tǒng)運行分為正常運行狀態(tài)與異常運行狀態(tài)。其中，正常狀態(tài)又分為安全狀態(tài)和警戒狀態(tài)；異常狀態(tài)又分為緊急狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)。電力系統(tǒng)運行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移。各種運行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移需通過不同控制手段來實現(xiàn)。 　　電力系統(tǒng)在保證電能質(zhì)量、實現(xiàn)安全可靠供電的前提下，還應(yīng)實現(xiàn)經(jīng)濟運行，即努力調(diào)整負荷曲線，提高設(shè)備利用率，合理利用各種動力資源，降低燃料消耗、廠用電和電力網(wǎng)絡(luò)的損耗，以取得最佳經(jīng)濟效益。 　　系統(tǒng)調(diào)度 電能生產(chǎn)、供應(yīng)、使用是在瞬間完成的，并需保持平衡。因此，它需要有一個統(tǒng)一的調(diào)度指揮系統(tǒng)。這一系統(tǒng)實行分級調(diào)度、分層控制。其主要工作有：①預(yù)測用電負荷；②分派發(fā)電任務(wù)，確定運行方式，安排運行計劃；③對全系統(tǒng)進行安全監(jiān)測和安全分析；④指揮操作，處理事故。完成上述工作的主要工具是電子計算機。 　　 答案補充 系統(tǒng)規(guī)劃 大型電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會物質(zhì)生產(chǎn)部門中空間跨度最廣、時間協(xié)調(diào)要求嚴格、層次分工極復(fù)雜的實體系統(tǒng)。它不僅耗資大，費時長，而且對國民經(jīng)濟的影響極大。所以制訂電力系統(tǒng)規(guī)劃必須注意其科學(xué)性、預(yù)見性。要根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和規(guī)劃期間的電力負荷增長趨勢做好電力負荷預(yù)測。在此基礎(chǔ)上按照能源布局制訂好電源規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)規(guī)劃、配電規(guī)劃等。電力系統(tǒng)的規(guī)劃問題需要在時間上展開，從多種可行方案中進行優(yōu)選。這是一個多約束條件的具整數(shù)變量的非線性問題，需利用系統(tǒng)工程的方法和先進的計算技術(shù)。 　　研究與開發(fā) 電力系統(tǒng)的發(fā)展是研究開發(fā)與生產(chǎn)實踐相互推動，密切結(jié)合的過程，是電工理論、電工技術(shù)以及有關(guān)科學(xué)技術(shù)和材料、工藝、制造等共同進步的集中反映。電力系統(tǒng)的研究與開發(fā)，還在不同程度上直接或間接地對信息、控制和系統(tǒng)理論以及計算機技術(shù)起了推動作用。反之，這些科學(xué)技術(shù)的進步又推動著電力系統(tǒng)現(xiàn)代化水平的日益提高。超導(dǎo)電技術(shù)的發(fā)展、動力蓄電池和燃料電池的成就使得有可能實現(xiàn)電能儲存和建立分散、獨立的電源，從而展現(xiàn)了電力系統(tǒng)重大變革的前景。 答案補充 1、來源 　　火電：鍋爐－汽輪機－發(fā)電機 　　水電：水庫－水輪機－發(fā)電機 　　核電：核反應(yīng)堆－汽輪機－發(fā)電機 　　其它：如風(fēng)能、地?zé)崮?、太陽能、潮汐?　　2、基本概念 　　電力系統(tǒng)——是由發(fā)電廠、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及負荷組成的。是現(xiàn)代社會中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。 　　電力網(wǎng)絡(luò)——是由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分。 　　動力系統(tǒng)——在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)。 　　總裝機容量——指該系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。 　　年發(fā)電量——指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以千瓦時（KWh）、兆瓦時（MWh）、吉瓦時（GWh）為單位計。 　　最大負荷——指規(guī)定時間內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。 　　 答案補充 額定頻率——按國家標準規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz。 　　最高電壓等級——是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級電力線路的額定電壓。