新电气化时代正向我们走来!

时间: 2014-07-15 信息来源: 《中国电力百科全书》(第三版)综合卷专文(中国电力出版社)
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当时代的脚步跨进2014年的时候,中国电力工业站到一个新的历史起点上,继2009年电网规模、2011年发电量居世界第一之后,发电装机容量也已位居世界第一。从1882年4月中国有了第一座装机容量约12kW发电厂,到1949年新中国成立时发电装机容量185万kW、年发电量为43亿kW•h,再到2013年底发电装机容量12.47亿kW、年发电量5.3万亿kW.h,中国电力工业走过了131年的历程。也许是历史的巧合,《中国电力百科全书》(第三版)正是在这样的历史新起点上出版。
第三版与第二版相隔十多年,而这十多年恰是中国电力工业改革发展最快的时期,也是中国电力工业由大到强、由量变到质变的时期。《中国电力百科全书》(第三版)综合卷,在继承了第二版的优秀成果基础上,以绿色发展、低碳发展、循环发展的理念为指导,紧扣时代的脉搏。推陈出新,重构体系,主要内容涉及了基本概念、电力工业、世界电力工业、中国电力工业、电力环境保护、电力节节能与资源节约、信息技术与电力信息化、电力生产安全管理、电力可靠性管理、电力标准化、电力工业规划管理、电力企业管理、电力基本建设、电力勘测设计、电力生产管理、电力市场及电价管理、科技管理等17个分支,全面、系统、综合、简要地反映了电力工业的基本知识和电力发展的新理念、新特点、新功能、新技术、新经验、新成就。
一、能源、科技与电力工业
电力工业是将化石能源、核能、水能、风能、太阳能等一次能源经发电设施转换成二次能源—电能,再通过输电、变电与配电系统供给用户的基础产业。一部电力工业的发展史,就是通过科技不断进步将更广泛的一次能源高效、清洁、经济地转换为电能的历史。从这个意义上说能源是电能之母、科技为电能之父,是能源与科技的结合产生了电能,但电能是出于能源而精于能源。
1、能源是电力的基础
人类发展史就是一部文明进步史,也是一部能源发展史。人类社会从原始文明、农业文明、工业文明到目前正在进入的生态文明形态来看,基本是以能源利用方式的变革命为标志的。薪柴的使用引发了原始文明并使人类在火的引导下进入农业文明。炭火开启了工业文明之门,18世纪蒸汽机的发明与利用引发了工业革命,在化石燃料的大量使用下生产力得到快速发展;而19世纪电能的使用,极大地促进了社会经济的发展和人类文明的发展进步,人类社会进程进入一个以全球化为标志的发展新阶段,开创了以电为标志的工业文明新时代。进入21世纪在对农业文明、工业文明的继承和创新的基础上,以可再生能源的电能化快速发展为特征的工业革命兴起,标志着生态文明时代的到来。
化石能源的使用是不可持续的。根据《BP统计》数据,2012年世界主要能源探明储量中,已探明石油储量2358亿吨,其中中国2.4亿吨,占总量的1%;已探明天然气储量187.3万亿立方米,其中中国3.1万亿立方米,占总量的1.7%;已探明煤炭储量8609亿吨,其中中国1145亿吨,占总量的13.3%。2012年,世界一次能源消费总量约178.2亿吨标准煤,其中石油41.31亿吨,占33.1%;天然气33144亿立方米,占23.9%;煤炭53.29亿吨标准煤,占比29.9%;核电24766亿千瓦时,占比4.5%;水电36731亿千瓦时,占比6.7%;其他可再生能源33915万吨标准煤,占比1.9%。在一次能源消费中,主要的消费大国消费的能源以标准煤计分别为:中国36.2亿吨、美国31.56亿吨、俄罗斯9.92亿吨、印度8.05亿吨、日本6.83亿吨、加拿大 4.63亿、德国4.46亿吨。从2012世界石油、天然气、煤炭等化石能源剩余可采储量即储采(产)比来看,分别52.9年、55.7年、112年,中国为11.4年、28.9年、33年。即便考虑到随着勘探技术、开采技术的发展,储采(产)比会不断增大,但总体来看化石能源尤其是传统的化石能源支持人类社会的发展的不可持续性是显而易见的。.
能源资源禀赋决定能源消费结构和电力结构。2012年部分国家一次能源消费量结构比较见图1。由于中国、印度、澳大利亚等国家其具有相对较丰富的煤炭资源,形成以煤炭为主的能源消费结构,煤炭所占比例介于39.2%-68.5%;美国、日本、德国、法国等发达国家煤炭消费量也占到25%以上;日本由于能源资源匮乏,所以能源结构中保持了各品种的相对均衡。
图201401.jpg
 
1 2012年部分国家一次能源消费量结构比较
 
一次能源的结构也决定了各国的发电量结构。2010年,全世界发电装机容量达50.93亿kW,全年为社会提供电能21.52万亿kWh。从发电能源构成来看,火电占67.2%,水电占16.3%,核电占12.8%,风能、生物质能及其他能源发电占3.6%。从发电能力的地域分布来看,欧洲和北美洲的发电量之和占世界总发电量的48.9%,其次是亚洲占41.6%,而南美洲、非洲和大洋洲的发电量之和仅占9.4%。图2为2011年部分国家的发电量结构,从中可以看出与一次能源结构消费特点的一致性,同时,也可以可看,煤炭转换为电力的比重明显高于煤炭在一次能源消费中的比重。
图201402.jpg
2 2011年部分国家发电量结构
能源的电能化是必然趋势。电力的使用不仅提高了能源的利用效率,而且使以往不能大量用于经济社会发展的能源,如核能、风能和太阳能等可再生能源得以利用。电力还是信息系统和一些新兴产业的不可替代的能源形式。电力增长速度高于一次能源增长速度,这从发电用能源占一次能源消费的比重和电能占终端能源消费的比重等两个指标的持续增长得到充分反映。中国1990年到2010年20年间,发电用能源占一次能源总消费量比重由20.8%提高到41.6%,电能占终端能源消费比重由9.05%提高到21.26%。
2、科技引领电力
电力科学技术包括发电、输电与变电、配电与用电等技术,电力工业发展史是也一部从理论到实践不断发明创造的科技进步史。
电的理论突破从18世纪开端。1799年意大利物理学家A·伏特研制出电池,1831年英国物理学家M·法拉第发现电磁感应原理,奠定了电机理论基础;1866年德国发明家W·西门子发明了励磁电机;1875年法国巴黎北火车站建成世界上第一座火电厂;1876年美国人A.G.贝尔发明电话;1879年美国T.A.爱迪生发明了电灯;1882年T.A.爱迪生在纽约建设了世界首座较正规的火电厂——珍珠街电灯厂,形成了电力工业的技术体系。
1885年美国人G威斯汀豪斯获得了变压器的专利权,并与发明多相交流发电机和感应电动机的N.特斯拉等人合作,在美国建成了世界第1条1000V 交流输电线路。1886年,美国建成首座交流发电厂,由蒸汽机带动1台6kW单相发电机。1891年,德国建成了世界第1条三相交流高压输电线路,标志着输电技术的发展进入了新阶段,电力技术开始向产业化迈进。1913年美国电力工业率先成为独立的公用事业部门,到20世纪30年代完成了电力产业化进程。
20世纪30年代起,电力从最初仅用于照明、电报等有限范围,迅速扩展到为各个工业部门提供动力,进而深入到国民经济和社会生活的各个领域。20世纪60年代以来,超大规模集成电路元件、微处理器的发展及广泛应用,计算机技术的应用和通信技术的发展,使电力工业发生了巨大的变化。发电厂和变电站自动化系统、负荷监控和电网调度自动化系统、以及管理信息化系统的开发、应用和完善化,使电力生产更经济、高效,且更安全、可靠。自20世纪80 年代开始,电力工业步入了自动化、信息化的新阶段,进而向智能化发展。
更高效、更清洁、更经济是电力技术发展的基本动力。
在世界电源构成中,火电历来占有较大的比例。20世纪90年代以来一直保持在60%以上。火力发电分为汽轮机发电、燃气轮机发电、内燃机发电和燃气—蒸汽联合循环发电,以及既发电又供热的“热电联产”等。汽轮发电机组容量随蒸汽参数的提高而增大。300MW及以上纯凝燃煤发电机组设计热效率及发电煤耗见表1。由表1可知,发展高参数、大容量、高效率、环保型机组及大电厂建设一直是燃煤发电技术发展的方向。
表1 300MW及以上纯凝燃煤发电机组设计热效率及发电煤耗

机组种类
蒸汽初参数
设计
热效率
(%)
设计发电
煤耗gce/(kW×h)
设计厂用
电率
(%)
设计供电
煤耗
gce/(kW×h)
温度(℃)
压力(MPa)
亚临界300MW
538/538
16.67
41.3
298
6.7
319.9
亚临界600MW
538/538
16.67
41.6
296
6.2~6.5
315.6~316.6
超临界600MW
566/566
24.2
43.6
282
6.2~6.5
300.6~301.6
超超临界600MW
600/600
25
45.4
271
6~6.2
288.3~288.9
超超临界1000MW
600/600
27
45.7
269
5~5.5
283.2~284.7

 
从世界范围看,汽轮发电机组的单机容量已由20世纪初的1000KW~1万KW迅速增大到5万、10万、20万、30万、50万、70万千瓦,1965年达到100万千瓦,在1972年出现1300MW机组后,机组容量未再增长。世界上装有80万kW以上机组的国家主要是美国、俄罗斯、日本、德国和中国,得到各国最广泛采用的是60万~100万kW机组。
截至2012年底,中国在运100万kW超超临界机组54台,为世界最多。中国最大的火电厂为内蒙古大唐托克托发电厂装机容量为540万千瓦。2011年,中国进一步启动了“国家700℃超超临界燃煤发电技术”开发计划,成立了国家700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟,其目标是开发600MW级、蒸汽参数为35MPa/700/720的超超临界机组。同时,具有发展前途的高效循环流化床燃煤发电(CFBC)、整体煤气化联合循环发电(IGCC),对碳捕集、运输、利用、封存(简称CCUS)技术开发和示范工程建设也应运而生。
水力发电技术从1881年英国戈德尔明建成了世界上第一座小型水电站开始。1895年,美国建成交流发电机组总装机容量为3675kW的尼亚加拉瀑布水电站。1910年7月开工、1912年4月运行的中国云南省的石龙坝水电站是中国大陆最早兴建的水电站,装机容量480KW。随着建筑水坝技术、材料和机电制造技术的进步,高水坝、大型、特大型水电站建设和大型水轮发电机制造及运行技术水平不断提高。中国于1994年开始兴建三峡水电站,2012年全部建成投运,总容量为2250万kW,其中有单机容量700MW的机组32台,是世界最大的水电站。2012年11月,世界首台单机容量为800MW的水轮机组在中国向家坝水电站投运。
核能发电技术主要是受控核裂变链式反应产生的热能发电。核能发电由反应堆、汽轮机和发电机三部分组成。1954年前苏联建成世界上第一座核能发电厂。根据国际原子能机构2011年1月公布的最新数据,全球正在运行的核电机组共442个,核能发电量约占全球发电总量的16%,正在建设的核电机组65个。全球首批第三代非能动压水堆AP1000核电厂正在中国浙江三门、山东海阳建设之中;世界首座模块式高温气冷堆核电厂示范工程在中国山东石岛湾开工建设。
随着能源和电力技术发展的深入,包括以风力发电、太阳能发电为代表的可再生能源发电技术,微型燃气轮机发电技术,大功率电力电子技术,超导电力技术,大规模储能技术,智能电网技术、微电网技术等将进一步得到发展。风力发电技术具有间歇性、随机性等特点,中国在风电设备的制造、入网消纳、功率预测等方面取得巨大成就,风能资源已经成为中国仅次于煤炭和水能的第三大发电能源。太阳能发电技术分为太阳能热发电和太阳能光伏发电。太阳能热发电转换效率在14%以上;太阳能光伏发电是将太阳光照射在单晶硅、多晶硅或非晶硅等半导体材料制成的电池板上,将光转换为电能。多晶硅的薄膜电池板的转换效率已达13%。微型燃气轮机发电技术是把飞机发动机的燃气轮机小型化,使用天然气等作燃料,产生高温、高压气体,推进发电机发电,构成分布式能源利用的重要方式。
电网技术包括变压器、开关设备、电压/电流测量装置、输电线路和绝缘器件等一次电气设备技术,电网运行控制、继电保护、安全自动控制、调度自动化和电力通信等二次系统技术以及电网规划和电网运行管理技术等。电网电压等级由最初的13.8kV,以1~2倍电压级差向高压(HV)35、66、110、220kV发展,20世纪50年代起迅速向超高压(EHV)330、345、500、750kV发展。20世纪五六十年代,欧美各国在发展超高压电网的同时,开始通过电网周边联络线同步联网,欧洲电网主要由欧洲大陆电网、北欧电网、波罗的海电网、英国/爱尔兰电网等跨国互联同步电网构成。中国各区域电网通过直流异步联网和交流同步联网方式实现了全国互联。2005年9月,中国第一条750kV超高压试验示范工程在西北电网投入运行。2009年1月,晋东南—南阳—荆门1000kV特高压交流试验示范工程投入商业运行,线路全长654km,是当今世界唯一的以全电压运行的特高压工程。2010年6月,世界首个±800kV直流输电工程——云南—广东特高压直流输电工程双极竣工投产,输电距离1373km。2011年12月,青海-西藏联网工程投入试运行,由750kV交流输电线路和±400kV直流输电线路组成,是世界上运行在最高海拔地区的超高压输电线路。
在输变电技术和大电网不断发展的同时,电网二次系统建设不断加强。进入21世纪,继电保护技术、电力通信技术、灵活交流输电技术(FACTS)和电网安全监控技术等电网运行技术迅速发展。
大功率电力电子技术主要包括柔性交流输电技术和直流输电技术,应用于电力系统可以提高输电效率,增强电力系统的可控性,实现电网的快速、连续和灵活控制。超导电力技术总体处于研究和试验阶段,各类超导电力设备均已有试验性的装置问世。大规模储能技术,包括物理储能、化学储能和电磁储能等尚处于发展阶段。智能电网技术是在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术,先进的设备技术、先进的控制方法,以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全目标。作为大电网的有效补充,微电网技术在降低能源输送损耗、提高电力系统运行可靠性和灵活性等方面具有巨大潜力,同时,也是高效利用时变和间歇性的风电等可再生能源电力和解决边远缺电地区供电问题的有效手段。
二、法规、体制与电力工业
 无规矩不成方圆。电能作为“商品”与其它商品一样有生产、运输、销售和使用过程。但电能又是一种特殊商品,特殊性主要体现在两个方面:其一生产、输送、分配、使用是在同一瞬间完成,尚不能大规模储存。其二,具有公益性,由于电能自身的规律,要求电力生产必须安全可靠,电力设备要有足够的备用,电源和电网要协调发展,电力生产要有统一的调度管理体系和严格的运行规范。电力规划需要政府制订,企业的行为尤其是电网自然垄断的环节需要政府监管,电能价格等需要在市场化的规则下辅之以政府调控,运行的技术规则需要行业统一。这此特性使得电力工业必须更要在“规矩”的约束下运行,而这个规矩就是法规以及与此相关的体制。
1、主要国家电力法制建设及体制情况
从国外电力法制建设过程来看,电力法制建设与电力改革密切相关。多数国家都是首先制定一部综合性的电力法, 并辅以若干相关法律、法规, 共同形成法律体系。综合性电力法在电力相关的法律、法规体系中居于核心地位, 为整个电力改革奠定法律基础,其他法律往往是电力法原则在某个方面的具体实施或补充。例如英国以1989年开始实行的《电力法》为核心,辅之以《电网规则》、《电力库运行规则》等具体规范;澳大利亚以《国家电力法》为核心,以《国家电力法规》为具体规范构建其法律体系; 韩国以《电力事业法》为其电力法律体系核心, 以 《韩国电力公司法》、《电力工业重组基本方案》等作为补充;西班牙、新西兰、阿根廷等国家的情况也基本如此。美国的电力立法则始于1935年的联邦电力法,此后又出台公用事业持股公司法、农村电气化法、国家能源法、公用事业管制政策法、电力消费者保护法、能源政策法等,构建了一整套完整的电力工业管理和电力市场建设的法律法规。
各国根据本国国情和法律规定,对电力工业进行了持续改革重组,形成了不同的管理模式和体制。表2列出了世界主要国家电力工业管理模式。表3为世界主要国家电力工业管理体制。
2 世界主要国家电力工业管理模式

 
电力工业管理模式
各环节的公司类别(指业务范围)
调度和电网的设置模式
发电
输电
配电
售电
美国(改革州)
多样化,但电网调度运营机构独立
1)垂直一体化公司;(2)发、输、配一体公司;(3)独立发电公司
1)垂直一体化公司;(2)发、输、配一体公司
1)垂直一体化公司 ;(2)发、输、配一体公司;(3)配、售一体公司
1)垂直一体化公司;
2)配、售一体公司;
3)独立售电公司
分离模式
英国
输电独立,发、配、售电逐步合并
发、配、售一体公司
独立输电公司
1)发、配、售一体公司;(2)独立配电公司
1)发、配、售一体公司;
2)独立售电公司
一体化模式
法国
发、输、配、售电垂直一体化
1)垂直一体化公司;(2)独立发电商
垂直一体化公司(输电公司为全资子公司)
1)垂直一体化公司 (租赁地方配电资产)(2)配售一体公司
1)垂直一体化公司;
2)配售一体公司
一体化模式
日本
发、输、配、售电垂直一体化
1)垂直一体化公司;(2)发、售一体公司(PPS);(3)独立发电公司
垂直一体化公司
垂直一体化公司
1)垂直一体化公司;
2)发、售一体公司(PPS)
一体化模式
新西兰
输电、配电各自独立,发、售电一体
1)发、售一体公司;(2)独立发电公司
独立输电公司
1)独立配电公司;(2)配售一体公司
1)发、售一体公司
2)配售一体公司
一体化模式
俄罗斯
发、输、配、售垂直一体化
独立发电公司
独立输电公司
独立配电公司
独立售电公司
分离模式
阿根廷
发电、输电各自独立,配、售一体
独立发电公司
独立输电公司
配、售一体公司
配、售一体公司
分离模式

资料来源:武建东主编,《深化中国电力体制改革绿皮书纲要》,光明日报出版社2013年版
 
 
3 世界主要国家电力工业管理体制

国家
行业(宏观性)管理
经济性监管(价格、准入、质量、反垄断)
社会性监管(环保、核安全)
美国
能源部、能源资源局、内政部矿产管理局
联邦能源监管委员会、各州公用事业委员会
环保署、核监管委员会
英国
能源和气候变化部
天然气和电力市场局
环境、食品与乡村事务部
德国
联邦经济与技术部、能源署
网络传输监管局、卡特尔办公室、国家竞争局、垄断委员会
环境署、联邦环境、自然保护与核安全部
法国
工业、能源与数字经济部(下设能源总局、气候与能效局);原子能委员会
能源监管委员会
生态、可持续发展、交通与住房部;核安全管理局
日本
政监合一:经济产业省(下设资源能源厅)
环境省及其原子能安全厅、经济产业省(下设核能与工业安全厅)
俄罗斯
能源部、自然资源与环境部
联邦能源委员会、油气管道委员会
自然资源与环境部
印度
电力部、煤炭部、石油和天然气部、核能部、新能源与可再生能源部
中央及各州电力监管委员会
环保部
巴西
国家能源政策委员会、矿产能源部
矿产能源部(下设电力管理局)
环境局
中国
国家能源委员会、国家发展改革委(国家能源局)、水利部、国家原子能机构、国土资源部、国防科工局。还涉及国资委、工信部、科技部、商务部、外交部、交通部、住建部、农业部等
国家发展改革委(国家能源局)、水利部、商务部、国家工商总局等
环保部(核安全局)、国家安监总局等

资料来源:武建东主编,《深化中国电力体制改革绿皮书纲要》,光明日报出版社2013年版
 
从对各国电力管理体制模式的比较可以看出一些规律。一是各国的电力管理体制与其管理模式是统一的,但各国之间没有统一的模式,都是立足本国国情选择合理的管理模式。自20世纪80年代英国电力市场化改革以来,世界上已经有100多个国家进行了电力体制改革,没有一个普遍适用的模式。二是各国都十分重视电力法律法规体系建设,电力管理体制与模式大多按照法律规定设置,立法先行也是电力体制改革的共同选择。三是各国电力管理体制和模式均充分结合了本国的政治经济体制、地域特征、资源禀赋等具体国情,其改革目标与电力工业所处的发展阶段密切相关。例如,在输配是否分开方面,在经济快速发展阶段,输配一体化管理是最优制度选择。据统计,全球150个发展中国家和转型国家中,有137个国家保持了输配一体化管理。四是打破垄断,引入竞争是各国电力体制改革的共同方向,发电和售电属于电力工业的竞争性环节,在这两个环节引入竞争机制,逐步开放用户选择权,有效促进电力市场竞争,是世界电力市场化改革的共同趋势。实行发电侧、售电侧放开,在输、配环节实行有效监管下的垄断经营模式,即“放开两头、监管中间”模式是大部分国家的普遍做法。五是各国经济发展历程和所有制结构与电力管理体制、模式密切相关。比如美国经济从建国起就是以私有制为主,市场主体产权清晰,在电力系统发展壮大的过程中形成了目前比较分散的管理模式。俄罗斯在对前苏联垂直一体化的电力管理体制进行发、输、配、售各环节拆分改革之后,又重新合并重组,回归输配一体化。中国当前的电力管理体制、模式与中国以公有制为主体的经济结构是相统一的,电力体制改革与整个国民经济体系的改革是同步的。
 
2、中国的电力法治建设及体制  
1)法制建设情况
伴随着中国电力工业的发展,中国初步形成了以《中华人民共和国电力法》(简称《电力法》)为中心,由行政法规、地方性法规、规章、司法解释等构成的一套相对完整的电力法律体系。1995年12月28日,第八届全国人大常委会第十七次会议通过了《中华人民共和国电力法》,中国电力立法取得突破性进展。《电力法》规定了电力事业的基本法律制度,确立了各个法律主体的基本权利义务。根据《电力法》配套了以《电力设施保护条例》为首的8项行政法规。同时,电力行业相关行政管理部门制定了相应的部门规章。这些规则在内容上涉及电力市场、电价与电费、电力监管等各个方面。例如,涉及电力市场的部门规章有《电力业务许可证管理规定》(2005年)、《电力市场运营基本规则》(2005年)、《电力市场监管办法》(2005年)等;涉及电价的部门规章有《国家发展改革委关于印发电价改革实施办法的通知》;有关电力监管的部门规章有《电力可靠性监督管理办法》(2007年);涉及配售电与用电的部门规章有《用电检查管理办法》(1996年)、《供电营业规则》(1996年)等;规定电力设施保护的《电力设施保护条例实施细则》(1996年)等。
各地根据不同的实际情况,由地方人大和政府开展了电力的地方立法工作。
中国电力法制建设,对于促进电力工业健康发展起到了积极作用。随着电力体制改革的不断深入,中国应根据电力改革的形势和进展,结合《中华人民共和国物权法》、《中华人民共和国可再生能源法》、《中华人民共和国节约能源法》等相关法律法规,积极研究出台《中华人民共和国能源法》,健全完善《中华人民共和国可再生能源法》的配套实施细则。对现行的《电力法》、《电力监管条例》、《电力供应与使用条例》、《电力设施保护条例》等进行修订,增强法律法规的保障能力。建立符合电力市场化要求的管理理念及配套机制,制定相应的法律法规和产业政策,保证政府对电力工业运行的调控和监管职能的有效发挥。
2)电力管理体制
电力是关系国计民生的基础性行业,世界各国由于经济体制、历史文化等条件的不同,电力管理体制也不尽相同。表4为中国电力工业管理体制沿革。
 
4 中国电力工业管理体制沿革

主要管电部门
时间
内容
1.燃料工业部
1949-1955年
统一管理全国煤炭、石油、电力工业。
2.电力工业部
1955-1958年
撤销燃料工业部,分别成立电力工业部、煤炭部、石油部。
3.水利电力部
1958-1979年
合并水利部与电力工业部,成立水利电力部。其中文革期间(1967-1975年)实行军管,即军委会领导。
4.电力工业部
1979-1982年
撤销水利电力部,分别成立水利部和电力工业部。期间1980年成立国家能源委(国务院副总理兼主任),协调管理水利部、电力部、石油部和煤炭部,两年后解散。
5.水利电力部
1982-1988年
将水利部、电力部合并为水利电力部。1985年开始大力推行集资办电;1988年国务院批复同意华东电网“政企分开、省为实体、联合电网”电力体制改革试点。
6.能源部
1988-1993年
成立能源部,撤销水利电力部以及煤炭部、石油部、核工业部,改组为石油总公司、煤炭总公司、核工业总公司和中国电力企业联合会。
能源部是国务院统管全国电力工业的行政主管部门,对全国电力实行全行业管理。明确行业管理、规划、政策、协调、立法以及技术标准、定额、行业规章等职权。
将网局改建为联合电力公司,省电力局改建为省电力公司(两者双轨制运行),都是独立核算、自负盈亏的法人实体。
国务院印发《电力工业管理体制改革方案》,明确“政企分开、省为实体、联合电网、统一调度、集资办电”“因地因网制宜”等方针。
另成立电力企业联合会,根据能源部委托,协助行使相应的行业管理职能。
7.电力工业部
1993-1998年
撤销能源部,成立电力工业部和煤炭部。
明确指导思想:政企分开、简政放权,由部门管理转向行业管理,加强规划、协调、监督、服务职能。下放和转移了对企业人、财、物及经营管理的职能,加强了电力行业发展战略、规划、政策、法规和体制改革,监督国有资产保值增值,协调电力生产、建设和集资办电中的重大问题等宏观管理职能。
1995年通过《电力法》,其后陆续颁发《电力工业与使用条例》及配套管理办法。
1996年组建国家电力公司,与电力部两块牌子、两套班子双轨运行。电力部继续行使行政管理职能,国有资产经营职能和企业经营管理职能移交给国家电力公司。
8.国家经贸委、国家计委
1998-2002年
撤销电力工业部,将电力工业部和水利部的行政管理职能移交国家经贸委,行业管理职能移交中电联。
经贸委电力司负责电力规划、立法、产业政策、技术标准、技改项目等职能;国家计委负责基建审批、专项规划、电价制定及检查等;财政部、水利部以及环保、安监、工商、技监等部门也有一定管电职能。
各省均不设立专门的电力管理部门。原省电力局(公司)承担的行政管理职能移交给地方综合经济管理部门。
2000年成立国务院电力体制改革协调领导小组,办公室设在国家计委。
9.国家发展改革委、国家电监会
2002-2008年
国务院印发国办[2002]5号文件,实施新一轮电力体制改革。成立国务院电力体制改革工作小组,办公室设在电监会。
对原国家电力公司进行拆分重组,组建五大发电集团、两大电网公司和四大电力辅业集团。
成立国家电监会(正部级),撤销国家经贸委,其原来承担的行业管理、技改投资等职能移交国家发展改革委,市场监督职能移交国家电监会。在中央层面形成以国家发展改革委、国家电监会为主,国资委、财政部、环保部等部门相配合的管电体系。
国务院办公厅印发《电价改革方案》([2003]63号),建立煤电联动机制;颁布《电力监管条例》,在东北、华东以及南方开展区域电力市场模拟,在吉林、广东等地逐步启动大用户直购电试点。
2005年成立国家能源领导小组(国务院总理兼组长),作为高层议事协调机构。下设“国家能源办公室“,作为日常机构挂靠国家发展改革委。
10.国家能源局、国家电监会
2008-2013年
设立国家能源局(副部级),为国家发展改革委管理的国家局(前身为2003年国家发展改革委内设的能源局),负责有关战略规划、项目审批、行业管理以及能源立法与产业政策等,电价审批等职能仍然在其他司局。
2010年成立国家能源委员会(国务院总理兼主任),作为中国能源领域的最高战略决策和统筹协调机构;办公室主任由国家发展改革委主任兼任,副主任由国家能源局局长兼任,办公室具体工作由国家能源局承担。
2011年深化主辅分离改革,组建中能建、中电建两大辅业集团
11.国家能源局
2013年至今
2013年3月,国务院将国家能源局、电监会的职责进行整合,重新组建国家能源局,不再保留电监会。主要进行拟订并组织实施能源发展战略、规划和政策,研究提出能源体制改革建议,负责能源监督管理等方面工作。改革后,国家能源局继续由国家发展改革委管理。

资料来源:中电联2012年《电力体制改革研究》、吴疆《中国式的电力革命》(科学技术文献出版社2013年出版)等
中国电力法律法规以及管理体制方面存在的问题,需要通过进一步的改革解决。在改革原则上,需要从国情出发,本着生产关系与生产力相适应的原则,科学认识电力工业在国民经济和社会发展中的地位和作用,按照中国能源资源禀赋特点,以及经济社会发展阶段、电力企业的所有制制性质、电力转型的要求等因素综合考虑、做好顶层设计,坚持立法先行。在改革的取向上,需要发挥市场在资源配置中的决定性作用,坚持市场化改革方向,进一步引入竞争,建立与生产力发展相适应的电力规划机制、电价形成机制和相应的管理体制和法律法规体系,切实转变政府职能,加强政府对垄断环节的监管。
 
三、行业(专业)管理与电力工业
电力工业在经济社会中具有基础性、支柱性、公用性地位,电力安全是国家安全的重要组成部分,电力产业是资金密集型和技术密集型产业,电能在发电、输电、配电、供电各个环节瞬时平衡,电力产业与一次能源供应、设备制造的上游产业以及电力需求侧的下游产业高度关联……电力行业的这些特点,决定了行业(专业)管理(以下统称行业管理)具有很强的系统性、规范性、制度性,甚至在某些方面具有军事化管理的特性,这些特性为电力行业管理蒙上了一层神秘的色彩。
放眼世界范围,不同的电力法规和不同的电力体制则不同的行业管理制度。由于历史原因,中国电力工业的行业管理制度的基础源于前苏联模式。随着中电力工业的改革发展,中国不断汲取世界先进管理经验,结合国情形成了具有中国特色的电力行业管理制度。
1、电力工业环境保护与资源节约管理
电力工业环境保护贯穿电力工业各领域。环境保护涉及的内容主要包括各种电力生产中尤其是燃煤电厂生产中大气污染物、水污染物、固体废物、噪声污染等的控制,电力建设尤其是水电建设过程中的生态保护,输变电工程建设和运营期的生态保护和电场、磁场、可听噪声的防治等。中国电力工业的环境保护起步于20世纪70年代,在80年末期电力行政管理部门就出台了有关火电厂环境监测、前期环境保护、环境影响评价、环境保护考核等行业管理规定和技术标准,进入90年代又出台了40多项规定,形成了国家电力行政主管部门、省级电力管理部门、电力企业三级垂直电力行业环保管理体系,并接受各级政府环保管理部门管理。2002年电力体制改革以来,政府的电力行业主管部门存在一定缺位,原有的电力环保管理体系解体。
在电力环境管理制度方面,中国的环境管理制度主要根据《中华人民共和国环境保护法》及相关污染防治法规、生态环境保护法规确定的制度开展,主要有环境影响评价制度、环保设施竣工验收制度、污染物排放实施强制性排放标准制度、限期治理制度、排污收费制度、污染物总量控制要求等。与发达国家的环境保护管理制度相比,中国的环境管理制度主要是命令控制型,缺乏真正意义上的市场手段。
根据中国资源特点,中国电力资源节约主要包括提高一次能源转换为电力的效率、节能用水、节约用油、节约用地和电力生产过程副产物如粉煤灰、脱硫石膏、废热等的利用。由于资源节约是构成绿色发展、低碳发展、循环发展的基本要素,因此中国的《中华人民共和国节约能源法》《中华人民共和国清洁生产促进法》《中华人民共和国循环经济促进法》、环境保护法规以及国家应对气候变化的行动方案,都对资源节约提出相关要求。电力资源节约主要由政府行政主管部门、宏观经济调控部门或者经济运行管理部门管理。在行业内部主要由企业的生产管理部门或者环境保护部门合作协调管理。在基本管理制度方面,有基本建设项目的节能评价制度、强制性能效标准以及资源节约免税、补贴等政策。
2、电力工业规划管理
在美国、英国和澳大利亚等已放松管制的电力市场化国家,都没有集中的发电规划。发电容量的增加靠市场提供的经济信号和用电需求信息调节,但一般来说都有统一的输电规划。1973年第一次世界石油危机爆发后,美国建立了同时将供应方和需求方两种资源,作为一个整体进行综合资源规划(IRP)的新理念。电力需求侧管理正是符合这一理念的新的能源管理方法,其核心是对供电方案和节电方案进行技术筛选和成本效益分析,形成综合规划方案。电力需求侧管理在美国加州实施非常成功。电力需求侧管理在20世纪90年代引入中国,主要内容为提高电力资源利用效率,改进用电方式,实现科学用电、节约用电、有序用电所开展的相关活动。俄罗斯政府在发电规划和输电规划方面,加强政府的控制力度,并实施自然垄断投资规划,统一制定电力、天然气以及石油公司的投资规划和发展计划。西欧的联合电力系统规划,包括法国、德国、意大利、比利时、瑞士、西班牙等国家的电力系统,其输电协调委员会(UCPTE)确定了一系列有关输电的安全准则。
1949年新中国成立后实行计划经济体制,电力发展规划由政府制订。改革开放30年以来中国逐步实施中国特色的市场经济,但是基于电力工业的特性和中国的国情,电力发展规划仍然由政府主管部门制订并分为国家电力发展规划和地方性电力发展规划、综合规划和专业规划等。电力发展规划管理主要是根据电力需求预测,提出中、长期电力总量、结构、布局和重大项目建设计划,并相应提出投资、一次能源生产或进口、水资源、运力、土地占用、出线走廊等外部条件需求,提出政策性保障措施。政府主管部门还根据电力发展规划和经济运行的需求,制订相关年度发、用电计划,跟踪检查分析规划执行情况,以及拟定改进措施。2002年电力体制改革后,电力行业规划管理受到削弱,2013年3月,《国务院机构改革和职能转变方案》提出,为完善能源监督管理体制,国务院重新组建国家能源局,并强化能源发展战略、规划和政策的拟定和组织实施。
3、电力基本建设管理
电力基本建设指通过投资进行建筑、购置和安装固定资产以及与此相联系的其他经济活动,形成电力生产能力的过程。经过多年发展,电力基本建设在项目管理、工程造价管理、工程质量管理、工程技术管理方面积累了宝贵的经验。中国电力工业以实施“三法”(《中华人民共和国建筑法》、《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国招标投标法》)和“五制”(法人责任制、招投标制、工程监理制、合同管理制、项目资本金制)为主的基本建设市场改革已初见成效,市场总框架已经形成,推进了电力基本建设市场的规范化、法治化进程。电力行业工程造价计价依据体系从20世纪60年代适应计划经济体制的单一计价定额,发展到与市场经济相结合的、门类和品种齐全的劳动定额、费用定额、预算定额、概算定额、估算指标,以及工程量清单计价规范及配套的措施费用标准等。
4、电力可靠性管理
可靠性管理是对设备和系统全过程的质量管理和安全管理,是国际通用的一种先进管理方法。中国电力行业从20世纪70年代末开始引入可靠性管理及其技术,可靠性管理已经成为电力系统工程的一个重要方面,成为评价电力系统全生命周期经济效益的一个最基本的判断依据。中国电力可靠性管理工作采取政府部门指导、行业协会承担并联合企业开展的方式,即依据相关政府部门颁发的电力可靠性监督管理办法,成立电力行业可靠性管理委员会管理。委员会的具体工作是由政府部门与行业协会联合管理的专业机构承担。主要方法是由可靠性管理机构,通过应用可靠性技术对电力生产全过程进行监测,制定各类电力可靠性统计评价规程,开展基础数据的采集、统计、分析和发布,提高电力行业和制造业发、输、供电设备的可靠性水平,维护电力系统的安全稳定运行。
5、电力生产安全管理
电力生产安全管理指在电力生产经营过程中,为保证人身、设施和环境的安全而进行的计划、组织、协调与控制等方面的一些列活动。管理内容包括安全目标管理、生产监督、安全生产责任制、规章制度、安全风险管理、教育培训、安全文化建设等20多项,2002年中国电力体制改革后,国家电力监管委员会组建了安全监管局,并制定发布了《国家电力监管委员会安全生产令》、《电力安全生产监管办法》、《水电站大坝运行安全管理规定》、《电力生产事故调查暂行规定》、《电力二次系统安全防护规定》和《电力可靠性监督管理办法》等法规规章。2004年成立了全国电力安全生产委员会,2005年5月国务院办公厅印发了《国家处置电网大面积停电事件应急预案》,主要电力集团公司都已制订了各自应对电网重特大突发事件的应急预案和配套的专项预案;全国主要发电企业也都分别制定了综合应急预案和专项应急预案。电力企业在长期的生产经营活动中已经建立了安全生产责任制、反违章管理、事故隐患治理、等一系列行之有效的规章制度体系和管理体系。
6、电力标准化管理
电力标准化管理是电力工业重要的基础性技术工作之一。电力技术规则从本质是看是法规的延伸,由于法规和体制不同,各国对技术规则属性和制订部门、制订程序不尽相同。总体来说,技术标准分为强制性标准和推荐性标准。强制性标准在国际上是技术性法规,而推荐性标准可由企业自主选择。标准尤其是强制性标准对于提高生产力、促进科技创新具有强大的作用,但也会成为影响技术进步或者成为贸易壁垒。
1901年,英国成立工程标准委员会,这是世界上最早的国家标准化组织。1906年国际电工委员会(IEC)成立,是世界上成立最早的国际性电工标准化机构。国际电工委员会的工作领域已由单纯研究电气设备、电机的名词术语和功率等问题扩展到电子、电力、微电子及其应用、通讯、视听、机器人、信息技术、新型医疗器械和核仪表等电工技术的各个方面。1963年,美国无线电工程师协会(IRE,创立于1912年)和美国电气工程师协会(AIEE,创建于1884年)合并组成电气和电子工程师协会(IEEE)。IEEE被国际标准化组织授权为可以制定标准的组织,设有专门的标准工作委员会,每年制定和修订800多个技术标准,内容涉及电气与电子设备、试验方法、原器件、符号、定义以及测试方法等。
1930年9月,中国第一个供用电标准《电气事业电压周率标准规则》发布,对促进中国电力工业的发展起到了积极的推动作用。20世纪50年代后,中国电力标准主要应用前苏联的标准。20世纪80年代后,能源部、电力工业部和国家经贸委时期,专门设立了标准化管理机构。电力标准化管理体系分为三个层次:国务院有关行政主管部门、中国电力企业联合会和电力行业各专业标准化技术委员会(即专业标委会)。企业标准化工作也是电力行业标准化工作的重要组成部分,一些电网和发电集团在公司内部成立了标准化机构,建立了企业标准化体系。
中国电力标准已经覆盖了火电、水电、核电、风电、输变电以及新能源发电等领域,在勘测设计、施工安装、运行维护、试验检修等主要环节形成了较为完善的标准体系。1995年,中国电力企业联合会编制了《电力标准体系表》(第一版)。2007年,按照建设部的统一部署,电力行业编制了《工程建设标准体系(电力工程部分)》,为电力工程建设标准化工作起到了指导性作用。同时,电力行业积极参与国际标准化活动、采用国际标准加快特高压、水电工程建设标准的英文翻译工作,支持电力企业走出去。
7、电力科技管理
科技管理是运用管理科学理论及方法对科学技术活动进行组织和管理工作的总称。中国电力科技管理体系由计划经济体系下高度的集中管理模式逐步转变为政府制定并主导重大科技研究的规划、实施和管理,企业根据市场需求完成新技术的研发和应用转化。2002年电力体制改革后,各电力科研院所脱离国家事业单位编制体制,整体转制为科技型企业,由原国家电力公司一家牵头的电力科技体系,变为多家企业各自建立独立的科技管理体系。企业重视科技创新为电力科技发展注入了新的活力,形成了一批新的有关部委命名的国家电力领域科技研发和工程技术中心和产业技术开发联盟,产出了众多科技成果,尤其是世界领先的特高压交流输电技术获得了国家科技进步特等奖。
四、电力发展成效
让我们从电力主要功能实现的方面来描述中国电力发展成效并与世界进行比较。
电力总量快速提高,基本满足了经济社会发发展的要求,但与发达国家比还有明显差距。
中国电力工业130余年的历史中,一些历史关键点的电力数据是不能忘记的:1882年,上海外滩点亮15盏弧光灯。1911年,全国发电装机容量仅有2.7万kW。1949年,中华人民共和国成立时,全国装机容量只有185万kW、发电量只有43亿kW•h,均居世界第25位,人均年用电量只有9kW•h。1978年,全国发电装机容量达到5712万kW,发电量达到2566亿kW•h,分别跃居世界第8位和第7位,电网已初具规模,建成330kV和220kV输电线路分别为553km和22672km。2012年,全国发电装机容量已达114676万kW、全年发电量为49865亿kW•h;人均装机容量和发电量也分别达到0.84kW/人和3700kW•h/人。图3为中国与部分国家装机容量比较;图4为不同发展阶段中国与发达国家人均电力比较。
 
图201403.jpg 
3中国与部分国家装机容量发展水平比较
 图201404.jpg
4 不同发展阶段中国与发达国家人均电力比较
据统计,到2013年底中国总装机容量、总发电量虽然均为世界第一。但与发达国家从实现工业化所需要的电力比较,中国还有明显的差距,而且地区间的不平衡性较大。
2013年中国人均装机容量为0.92kW,为世界公认的工业化完成时人均装机的92%。考虑到中国“十二五”以来风电、太阳能发电等发电设备利用小时相对偏低的可再生能源装机比重稳步上升,造成整体的发电装机容量有效利用率有所下降,因此中国工业化完成时的人均装机容量将偏高于1kW的这个公认水平。
2013年,中国人均用电量3911kW•h,相当于美国1961年、英国1967年、日本1975年、韩国1995年水平;为世界公认的工业化完成时人均用电量的78%。
2012年底,从人均生活用电量来看,中国人均生活用电量为公认的完成工业化国家51%,相对于人均总用电,人均生活用电量更能体现工业化水平,因此,中国离工业化还有较大差距。
1、供电可靠性不断提高
中国已建成世界规模最大、技术最先进、安全等级最高的电网系统。截至2012年底,全国电网35kV及以上输电线路回路长度148万km,与1990年4.64万km相比增长31倍多;其中220kV及以上输电线路回路长度50.48万km。全国电网35kV及以上变电设备容量44.59亿kVA,与1990年3.93亿kVA相比增长11倍,其中220kV及以上变电设备容量24.97亿kVA。输、变设备电压等级逐步提升,进一步增强了电力输送能力。表 5为重要年份220kV及以上输电线路长度和变电设备容量。
 
 5   重要年份220kV及以上输电线路长度和变电设备容量

项目
电压等级
1978
1988
1998
2008
2012
输电线路长度(km)
220kV及以上合计
23207
72271
143029
358898
504761
1000kV
 
 
 
 
639
±800kV
 
 
 
 
5466
750kV
 
 
 
630
10088
±600kV
 
 
 
 
1400
500kV
 
5682
20093
107993
146250
330kV
535
2786
7291
16717
22701
220kV
22672
63803
115645
233558
318217
变电设备容量(万kVA)
220kV及以上合计
2528
10921
33043
147598
249687
1000kV
 
 
 
 
1800
750kV
 
 
 
660
5320
500kV
 
1762
6882
52588
90625
330kV
49
375
1065
4665
7714
220kV
2479
8784
25096
89685
144228

发电设备、输变电设施、直流输电系统、城市和农村用户供电的可靠性水平均有大幅提高,能力地保障了电力系统的安全稳定运行。2012年,纳入可靠性统计的10万kW及以上燃煤发电机组等效可用系数为92.93%;4万kW及以上水电机组等效可用系数为92.47%;220kV及以上电压等级架空线路、变压器、断路器三类主要输变电设施的可用系数分别为99.813%、99.853%、99.965%;城市用户、农村用户平均供电可靠率分别为99.949%、99.839%。
2、发电结构改善明显
从发电结构上来看,20世纪90年代以前中国电力结构呈现“水火相济”的特点,水电、火电装机之比长期维持在2:8左右。进入21世纪以来,发电类型呈现“多元化”“绿色化”的特点,核电与“新兴”可再生能源(区别于水电),如风电、太阳能发电、生物质发电等,发展明显加快,火电装机比重逐步下降。到2012年底,中国水电装机容量到达24947万kW,稳居世界第一水电大国地位;核电装机容量到达1257万kW,在建规模居世界第一;并网风电装机容量到达6142万kW,跃居世界第一位,2005年以来风电装机年均增速为约79%,创造了风电发展速度的奇迹;并网太阳能发电装机容量达到341万kW;其他可再生能源发电,如生物质发电、地热发电等发展提速。2012年,除火电外,核电和可再生能源发电装机容量达到32708万kW,占比达到28.5%;发电量达到10610亿kW•h,占比达到21.3%。同时,火电机组也向着大容量、高参数、节能节水环保型方向发展,2012年60万kW及以上火电机组占比达到40.15%,比2005年提高28.47个百分点。
3、节能减排成效巨大
针对中国燃煤发电为主的现实,中国不断加大节能减排的力度。通过结构调整、提效改造、加装污染控制设备、提高管理水平,全面提高了能源转换和输送效率、降低污染排放水平。火电厂发电平均效率、供电标准煤耗、污染物控制水平达到国际先进。火电厂供电标准煤耗由1978年的478g/kW•h克降低到2013年的321g/kW•h。
在大气污染物控制方面:大气污染物排放量总量得到不同程度的控制,其中烟尘在1980年年排放量约400万t,2012年降低到约150万t;二氧化硫在“十一五”以来得到明显下降,由2005年的年排放1300万t下降到2012年的883万t;氮氧化物年排放900多万t,且呈下降趋势。2012年每kW•h火电发电量烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放分别为0.39克、2.26克、2.4克,达到世界先进水平。
废水及固废排放控制方面,采取多种措施处理并回用废(污)水及粉煤灰和脱硫石膏等固体废物,实现了有效减排和资源综合利用。2012年,中国火电厂每kW•h发电量耗水量2.15千克;每kW•h发电量废水排放量0.10千克。中国燃煤电厂粉煤灰、脱硫副产石膏综合利用率分别达到67%、72%。

    在温室气体控制方面,电力工业主要通过工程减排、结构减排、管理减排及市场机制减排四种途径减少温室气体排放。其中,工程减排是指通过提高机组能效,降低、捕集与贮存二氧化碳的工艺技术,如采用超(超)临界发电技术、热电联产技术等;结构减排是指通过提高可再生能源及核能等无碳或低碳发电技术在电源结构中的比重,替代高碳排放煤电,优化电力结构,降低碳排放;管理减排是指通过电力调度手段、发电权交易和减少厂用电等措施减少碳排放;市场机制减排主要指在电力行业采取清洁发展机制进行国际合作,利用转让的资金和技术获得经核证的碳减排量,减少二氧化碳排放。以2005年为基准年,2006年~2012年,电力行业通过发展非化石能源、降低供电煤耗和降低线损率等措施累计减排二氧化碳35.6亿t,碳减排量逐年提高。其中,供电煤耗的降低对电力行业减排贡献最大,约占52%;发展非化石能源贡献率约46%。

 
5展示了1985到2012年中国煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业、电力热力生产和供应业产品出厂价格指数变化趋势。中国电力价格呈增长趋势,与石油、煤炭价格增长相比,电力处于较低水平。同时,执行的差别电价、环保电价、可再生能源补贴等政策,为经济快速发展、产业结构优化、节能减排提供了基础保障。
 
图201405.jpg 
5     1985-2008年中国石油、煤炭、电力价格指数变化趋势图
  
展望
能源是人类生存和发展的物质基础。二百多年来,人类社会已经先后经历了两次工业革命。蒸汽机的发明与广泛应用,煤炭迅速取代柴薪,推动了近代工业的建立和大发展;电力的发明及广泛应用,推动了现代工业的建立和大发展;21世纪的今天,第三次工业革命——即以新能源技术、智能技术、信息技术、网络技术相融合的可再生能源发电逐步替代传统能源为标志的变革正如火如荼地进行。
中国目前总体上仍处于工业化中后期,电力消费增速虽然有所趋缓,但根据经济社会的发展要求和能源的可持续发展要求,未来几十年电力消费仍将保持一定增长趋势,电力工业仍然有较大发展空间。未来电力以工业的发展将是绿色能源为源,以智能电网为本,共同构成了经济社会发展的新基石、新动力。在一定意义上讲,没有智能电网就不可能有绿色能源的大规模发展,而没有绿色能源的发展智能电网也失去了发展的重要动力。
站在新历史的起点上,一个更加灿烂的新电气化时代正向我们走来!
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