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电力
2025-07-14
电力是以电能作为动力的能源。发现于19世纪70 年代，电力的发现和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来，世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过机械能装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。
2025年2月28日，国家统计局发布《中华人民共和国2024年国民经济和社会发展统计公报》显示：2024年 年末全国发电装机容量334862万千瓦，比上年末增长14.6%。其中[27]，火电装机容量144445万千瓦，增长3.8%；水电装机容量43595万千瓦，增长3.2%；核电装机容量6083万千瓦，增长6.9%；并网风电装机容量52068万千瓦，增长18.0%；并网太阳能发电装机容量88666万千瓦，增长45.2%。
产生方式
当今是互联网的时代，我们仍然对电力有着持续增长的需求，因为我们发明了电脑、家电等更多使用电力的产品。不可否认新技术的不断出现使得电力成为人们的必需品。
电力的产生方式主要有：火力发电（煤等可燃烧物）、太阳能发电、大容量风力发电技术、核能发电、氢能发电、水利发电等。
21世纪能源科学将为人类文明再创辉煌，例如，燃料电池是将氢、天然气、煤气、甲醇、肼等燃料的化学能直接转换成电能的一类化学电源；生物质能是以生物质为载体的能量，生物质能的高效和清洁利用技术也得到极大发展。
发电方式
火力发电
一、优势：
燃料容易获取，热机效率高，调峰较易实现，建设成本低，容易与冶金、化工、水泥等高能耗工业形成共生产业链。
二、弊端：
烟气污染：煤炭直接燃烧排放的SO2、NOx等酸性气体不断增长，使我国很多地区酸雨量增加。全国每年产生140万吨SO2。
粉尘污染：对电站附近环境造成粉煤灰污染，对人们的生活及植物的生长造成不良影响。全国每年产生1500万吨烟尘。
资源消耗：发电的汽轮机通常选用水作为冷却介质，一座100万千瓦火力发电厂每日的耗水量约为 十万吨。全国每年消耗5000万吨标准。
核能发电
一、优势：基本不受自然资源产地限制，运行成本低，无温室气体排放。
二、要用反应堆产生核能，需要解决以下10个问题：
1.为核裂变链式反应提供必要的条件，使之得以进行。
2.链式反应必须能由人通过一定装置进行控制。失去控制的裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。
3.裂变反应产生的能量要能从反应堆中安全取出。
4.裂变反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大，必须设法避免它们对核电站工作人员和附近居民的伤害。
5.核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。
6.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重。
7.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。
8.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。
9.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。
10.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。
核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。
水力发电
优势：几乎完全无污染，运营成本低，便于调峰，可再生，有航运、水利等边际效益。
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弊端：水力发电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。
风力发电
优势：无环境污染，运行成本低，可再生。
弊端：噪声，视觉污染。占用大片土地及林地，对植被破坏大。不稳定，不可控。成本仍然很高。
太阳能光伏发电
优势：运行无污染，可再生，设备小型化，适合非集中供电。
电力输送
传输
电能的传输和变电、配电、用电一起，构成电力系统的整体功能。通过输电，把相距甚远的（可达数千千米）发电厂和负荷中心联系起来，使电能的开发和利用超越地域的限制。和其他能源的传输（如输煤、输油等）相比，输电的损耗小、效益高、灵活方便、易于调控、环境污染少；输电还可以将不同地点的发电厂连接起来，实行峰谷调节。输电是电能利用优越性的重要体现，在现代化社会中，它是重要的能源动脉。
输电线路按结构形式可分为架空输电线路和地下输电线路。前者由线路杆塔、导线、绝缘子等构成，架设在地面上；后者主要用电缆，敷设在地下（或水下）。输电按所送电流性质可分为直流输电和交流输电。19世纪80年代首先成功地实现了直流输电，后因受电压提不高的限制（输电容量大体与输电电压的平方成比例）19世纪末为交流输电所取代。交流输电的成功，迎来了20世纪电气化时代。20世纪60年代以来，由于电力电子技术的发展，直流输电又有新发展，与交流输电相配合，形成交直流混合的电力系统。
输电电压的高低是输电技术发展水平的主要标志。到20世纪90年代，世界各国常用输电电压有220千伏及以上的高压输电330～765千伏的超高压输电，1000千伏及以上的特高压输电。
变电
电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。所以变电所是电力系统中通过其变换电压、接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是变换电压，传输和分配电能。变电所由电力变压器、配电装置、二次系统及必要的附属设备组成。
变压器是变电所的中心设备，变压器利用的是电磁感应原理。配电装置是变电所中所有的开关电器、载流导体辅助设备连接在一起的装置。其作用是接受和分配电能。配电装置主要由母线、高压断路器开关、电抗器线圈、互感器、电力电容器、避雷器、高压熔断器、二次设备及必要的其他辅助设备所组成。
二次设备是指一次系统状态测量、控制、监察和保护的设备装置。由这些设备构成的回路叫二次回路，总称二次系统。
二次系统的设备包含测量装置、控制装置、继电保护装置、自动控制装置、直流系统及必要的附属设备。
