电力配电系统常识解答 必学必会电力从哪里来

上节我们说到《》，大家对电池有了深一步的了解，那么电池是微观上的个体，宏观上它们都将应用到电力系统当中，今天我们就拉高一个维度，聊聊电力系统，弄明白啥叫高压，特高压，啥叫五大四小，啥叫智慧电网，话不多说，我们马上开始~

电力系统分电力的生产、传输、分配、使用4个环节，也就是发、输、配、用。

电力系统：发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线路及各种类型的用电设备组成的统一体，称为电力系统。

注意它没有包含整个发电厂，而是只有发电厂内和电相关的部分；同时涵盖了用电侧。

电力系统包括：

• 发电厂：生产电能。
• 电力网：变换电压、传送电能。由变电所和电力线路组成。包括输电环节和配电环节。
• 配电系统：将系统的电能传输给电力用户。
• 电力用户：工厂、商场、民宅等等。高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下。

关于电网发电：国家发的电用不完的，国家电网会储存起来吗，还是浪费了？

电网上没用掉的电去哪里了？ - 七匹喵的回答 - 知乎

传统的发电厂包括火力、水力等等，用燃料加热蒸汽推动汽轮机（或者用水流推动水轮机）旋转，再连接发电机将机械能转化为电能。

从利益上考虑，电厂肯定是想多发电的，多发电才能多赚钱，对不对？那么，电厂非要多发电怎么办呢？或者说，是怎样实现发电和用电时刻平衡的呢？

我国电网的发电、输配电、用电，都是以交流电的形式运行的。既然是交流电，那么就有频率，我国的交流电的频率是50赫兹。电网频率决定了运行中的发电机的转速，一对磁极的发电机就要转50HZ*60秒，每分钟3000转，两对磁极的，就要每分钟1500转。

好了，下面就要引出一个重要规律了：

对一个电网，如果输入的电能大于输出的电能，这个电网的频率和电压会上升，反之，电网的频率和电压会下降。

也就是说，如果发电厂发出的电多于用户所用的电，电网的频率和电压会升高。

发电机的转速也会根据频率变化而变化，如果频率升高，发电机的转速也会升高。

就像是一辆不停站的公交车，有人跳上车，负载重了，它会变慢；有人跳下车，负载轻了，它会变快。

但是发电机如果转的太快，会引发很严重的事故——“飞车”：

汽轮机飞车的来龙去脉，今天终于搞清楚了！(附飞车案例)

所以，电厂为了安全，不会过多发电；当用电侧波动时，调度部门需要依据电网频率，对发电厂侧进行调节来平衡电能供需。

调频分为一次调频和二次调频：

一次调频的原理很简单，还是电网频率的变化引起发电机转速的变化，发电机转速的变化会被调速系统的感受机构转化成油压或者电信号的变化，这些油压或者电信号会反馈给原动机（汽轮机、燃机、水轮机等）的控制系统，调节进汽/进水量，转速慢了，就加大进汽/水，转速快了，就减少进汽/水。

一次调频不需要人工参与，调节速度快，精度高，但是调节范围小，一次调频只能减缓频率的变化，而不能完全消除。

二次调频就需要人来有意识的，或者借助一些自动设备，进行发电量的增减。统一调度，分级管理。

统一调度，就是各电厂都要听电网调度的，各电厂、大用户的电力值班人员、值长都要接受调度的考核、领导。

分级管理，就是国网的调度分为县调、市（地）调、省调、区域电网调度、国网调度5级，各发电厂、用电单位根据容量、电压等级的不同，分属不同的级别的调度管理。

而像新型的电厂，例如风能、光伏电站，发电量的波动就更大。可能这一会儿有风，但没人用电，过一会儿没风，发电量又跟不上用电量了；白天光伏电站获得的电没怎么消耗，晚上大家回到家，开始开灯、做饭了，又没有太阳光供不上电了。这就造成了风光消纳不足、大量弃风弃光的问题。

储能系统在发电侧，可以作为传统发电厂和电网间的缓冲，在过频时吸收电能，欠频时放电，辅助进行调频；为不稳定的风光电站储存电能，平滑输出。

电力网包括两部分：变电装置和输配电线。平时看到的电线杆、小区变电箱、电线杆上的电线，都是电网的一部分。其作用是输送、控制和分配电能。

一个大的电力网（联合电力网）总是由许多子电力网发展、互联而成，因此分层结构是电力网的一大特点。一般电力网可划分为输电网、二级输电网、高压配电网和低压配电网。

由于电网的规律是电压越高，传输的效率就越高，传输的损耗就越少，因此要将电从遥远的发电厂送到千家万户，前期使用高压输电才合适。再加上我国电力分布不均匀，能源集中在西部，而用电负荷集中在东部，还需要西电东输，发展了特高压直流输电技术。

而快到了用电侧的时候，工厂等大用户需要较高的电压，普通人家需要较低的电压，就需要不同层级的配电网来分配电力。

有人用人体血液系统来比喻，相当于是输电网是大动脉，配电网是末端的毛细血管。

输电网一般是由电压为220kV以上的主干电力线路组成，它连接大型发电厂、大容量用户以及相邻子电力网。二级输电网的电压一般为110～220kV，它上接输电网，下连高压配电网，是一区域性的网络，连接区域性的发电厂和大用户。配电网是向中等用户和小用户供电的网络，10～35kV的称高压配电网，1kV以下的称低压配电网。

电力系统没有“中压”的电压等级，只有安全低压（36V及以下）、低压（1000V以下）、高压（1000V及以上至330kV以下）、超高压（330kV及以上至500kV及以下）、特高压（500kV以上）。

按电网功能分类，

主网（66kV及以上）；

配网（35kV及以下）。

66kV（110kV）电网的主要作用是连接区域高压（220kV及以上）电网。35kV及以下配网的主要作用是为各个配电站和各类用户提供电源。10kV及以上电压等级的高压用户直接由供电（农电）变电站高压配电装置以及高压用户专用线提供电源。

在我国，交流同步电网主要输电电压等级有：1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV（66kV)。主要配电电压有：35kV、10kV、380V。

电网还包含发电机、变电箱、高压电线、各种开关——断路器、接触器、隔离开关、刀闸等，都是直接用于生产和传输电能的，被称为“一次设备”（Primary Equipment）。

其他电表、监控装置、继电保护装置、录波器、直流源等，对电网内一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节等辅助设备，叫做“二次设备”（Secondary Equipment）。

在电网侧，需要对储能电站及其配套设备的运行状态的实时监视，实现对各类事件、事故的分析；集合调控，配合市调、地调需要，参与削峰填谷、新能源消纳等效能评估指标。

用电侧就好理解多了，就是我们平时使用电能的场合，从家到办公楼，从超市到工厂。

这里要提到很多地方已经开始实施的尖峰平谷电费政策：

尖峰平谷是按用电的时段来划分。

尖、峰时期是用电量高的时间，用电用户多，用电量大。电网会出现出现供电不足，这个时段大约在早8点到晚5点出现。

平、谷，就是夜间低谷,这时电网会出现电能过剩，同样会造成不平衡这个时段一般在晚9点至早7点出现。

根据用电高峰、低谷时间段、收费不同，组合在一起才是总电量。

以杭州为例：

根据《浙江省电网销售电价表》居民生活用电分时电价时段划分：高峰时段8：00-22：00，低谷时段22：00-次日8：00。

农业生产用电、大工业用电、一般工商业及其他用电六时段分时电价时段划分：

尖峰时段19：00-21：00；

高峰时段8：00-11：00，13：00-19：00，21：00-22：00；

低谷时段：11：00-13：00，22：00-次日8：00；

而电价是多少呢？

杭州生活用电月用电量50千瓦时及以下部分：高峰电价0.568元/千瓦时，低谷电价0.288元/千瓦时。

高峰是低谷电价的近2倍！

所以很明显，如果我们能在晚上把电存下来，拿来在白天使用，能够省不少的钱。

现在有些商场、工厂已经使用了小型储能系统，储能系统在低谷时段充电，尖峰时段放电，节省电费。专业说法叫削峰填谷。同时，也可以作为后备电源使用。

国家发改委的前身是国家计划委员会，成立于1952年。原国家计划委员会于1998年更名为国家发展计划委员会，又于2003年将原国务院体改办和国家经贸委部分职能并入，改组为国家发展和改革委员会，简称国家发改委。

能源局：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。

我们常听到的国家电网、南方电网，到底是电网还是公司？二者是什么关系？

听上去好像国家电网更大，然而实际上，国家电网与南方电网同级，归国资委直管。

他们之前的身份是国家电力部门，根据国家电力体制改革方案，2002年国家电力公司进行了重组，成立了两大电网公司：国家电网公司和南方电网公司，以及五大发电集团(国电、华电、大唐、中投、华能)。

国家电网的全称是“国家电网有限公司”，负责运行全国26个省、自治区、直辖市的电力系统，覆盖国土面积广，又分为几个区域电网：华北电网、华东电网、西北电网、华中电网以及东北电网。

南网的全称是“中国南方电网有限责任公司”，为广东、广西、云南、贵州、海南五省区和港澳地区提供电力供应服务保障。

中国五大发电集团，是指华能集团（中国华能集团有限公司）、中国电力投资集团（中国电力投资集团公司，后并入国家电力投资集团有限公司）、大唐集团（中国大唐集团有限公司）、国电集团（中国国电集团有限公司，后并入国家能源投资集团有限责任公司）和华电集团（中国华电集团有限公司）。

（还有“四小豪门”即：国投电力、国华电力、华润电力和中广核。）

（1）国家能源局：成立于2008年，为国家发展和改革委员会管理的国家局，属于政府部门，前身为国家电监会。

（2）发电集团：主要业务是生产电能。----五大发电集团：华能、华电、国电（2018年，国电和神华合并为国家能源集团）、国家电投、大唐；四小发电集团：华润电力、国投电力、中广核、国华电力。

（3）电网公司： 主要业务是投资、建设和运营电网，即电能运营和销售。---- A. 国家电网：由各省电力公司、各直属单位（包括中国电力科学研究院）组成。其中，省电力公司：由省电科院、省经研院、各市供电公司、省检修公司组成。----B. 南方电网：供电经营区域为广东、广西、云南、贵州、海南五省。由广东、广西、云南、贵州、海南电网；广州供电局（广州供电局于2019年底并入广东电网公司）、深圳供电局；其他直属机构、分公司、全资子公司、控股子公司（比如南网超高压公司、南网物资公司、南网科研院等）组成。其中，省电网公司由各市供电局、省电网公司中心机构等组成。

（4）电科院：电力科学研究院隶属于电网公司。----国网的电科院叫中国电力科学研究院，各个国网省公司有自己的电科院。南网的电科院叫南网电科院，同样各个南网省电网公司有自己的电科院。

（5）中国电建：中国电力建设集团有限公司，是2011年由中国水利水电建设集团公司、中国水电工程顾问集团公司以及勘测设计企业、电力施工企业、装备修造企业改革重组而成。----主要业务包括电力和能源规划咨询、勘测设计、工程承包、装备制造、投资运营。

（6）中国能建：中国能源建设集团有限公司，是2011年由中国葛洲坝集团公司、中国电力工程顾问集团公司和电力勘察设计、施工和修造企业组成。----主要业务包括集电力和能源规划咨询、勘测设计、工程承包、装备制造、投资运营。

（7）电力设计院：电力设计院属于中国电建和中国能建。----A. 中国电建的八大设计院：水规总院（北京）、西北勘测设计研究院（西安）、中南勘测设计研究院（长沙）、昆明勘测设计研究院（昆明）、华东勘测设计研究院（杭州）、贵阳勘测设计研究院（贵阳）、成都勘测设计研究院（成都）、北京勘测设计研究院（北京）。----B. 中国能建的六大区域设计院：华东设计院（上海）、华北设计院（北京）、西北设计院（西安）、中南设计院（武汉）、西南设计院（成都）、东北设计院（长春）。

（8）电力设备制造企业：三大电气制造厂有东方电气、上海电气、哈尔滨电气；以及还有特变电工、南瑞、许继等。

截至2020年年底，从5家公司的年报来看，各家总资产和总装机量数据如下：

数据显示，截至2020年底，国家能源集团资产总额17881亿元，位居第一，在风电装机、煤炭产量、电力装机容量、营收、利润等指标上全面处于领先优势。但在太阳能发电装机容量、清洁能源装机占比在同业中排名垫底。

国家电投的累计装机量中清洁能源占比最大。截至2020年底，国家电投电力装机容量1.79亿千瓦，清洁能源装机占比56%。

其中，光伏发电总装机 2961 万千瓦，位居全球第一；风电总装机 3088 万千瓦，位居全球第二；水电总装机 2401 万千瓦，位居全球前十；核电总装机 698 万千瓦，是我国三大核电投资建设运营商之一；

2020 年，国家电投新增风电装机 1155 万千瓦，风电投产规模超过了前四年投产总和。

同时，在2020年社会责任报告中，国家电投制定了未来5-10年的发展目标。到2025年，成为有一定国际影响力的清洁能源企业，电力总装机达到2.2亿千瓦，清洁能源装机比重提升到60%。到2035年，基本建成具有全球竞争力的世界一流清洁能源企业，电力总装机达到2.7亿千瓦，清洁能源装机比重提升到75%。

在“碳达峰、碳中和”目标背景下，各个发电公司都有能源结构向清洁能源转变的趋势。

大唐发电提出要加快推动清洁能源发展，优化调整电源结构，提高清洁可再生能源比例。

华能国际提出，以碳达峰碳中和目标为引领，制定并实施“2025 碳达峰行动计划”，加快新能源发展，加快煤电结构优化升级。

国电表示，将紧密跟踪煤电灵活性改造相关政策动向，优化煤电产业结构和布局，高质量发展煤电产业，促进转型升级，充分发挥煤电保障电力供应和调峰、调频辅助服务的市场价值，同时大力发展清洁可再生能源，积极推动“源网荷储一体化”和多能互补能源基地建设，依托火电、水电企业积极打造“火电 新能源”“水电 新能源”的产业模式，培育新的盈利增长点。

电投表示聚焦清洁能源主线，加快平价可再生能源项目储备和开发建设，推进山西大同零碳绿色能源基地及辽宁朝阳智慧生态新能源示范基地建设，加强煤电技术改造，尽快实现公司“碳达峰”目标。

也许有人对这种老式电表还有印象：

小的时候放学回家没事，就盯着家门外的电表，看着那个铝盘缓缓转动，能看好久。每个月交电费的时候，有两个阿姨上门口来看表、抄表，再敲门叫人交电费。

现在逐渐推广的智能电表，就不再是这样的了：

国家到底为什么要推广智能电表呢？智能电表到底比老式机械电表“智能”在哪里呢？

这要提到“智能电网”的概念。

简单来说，出于可靠、安全、经济、节能环保等等目的，传统的仅是发输配用的电网已经不能满足需要了，在此基础上，电网还需要从用电处获取数据，实现双向信息流，结合用户的实际用电需要，接入更多种的发电形式、使用更灵活的配电方案、电费收取方案。在理想的智能电网中，电费就像话费一样，用户可以选择套餐、针对自己的使用情况进行消费。

这一切需要先进的传感和测量技术、先进的控制方法、先进的决策支持技术来支撑。这就需要智能电表出场了。智能电表除了基本测量功能，还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能。

用户互动

智能电表将用户的用电信息传回供电公司，供电公司据此分析一个区域内的用电规律，譬如什么时段用电多、什么时段用电少，进而制定各个区域内的发电和输配电方案。供电公司得出方案后，还可以通过手机短信、通知等方式告知用户。

智能物联

进一步，用户如果使用智能插座、智能家电等智能终端，将在智能电网中占据很重要的地位。用户通过手机app控制电器，可以避免家里没人却开着空调等电能浪费的现象。

测量大数据

机械电表既不精确也容易被盗电，以前常听说有人在电表上放磁铁来让电表走得慢些。而智能电表就没有这样的问题。现在的智能电表数据采集频度可能是15分钟一次，而在理想的智能电网中，采集频度可能短至1秒钟，甚至更短。

而如此一来，所形成数据量也将是极为可观的，是实实在在的洋量“大数据”。所以现在国内现在新兴的电网海量实时数据系统，其核心数据库大都采用了Hadoop的HDFS系统，通过使用分布式数据存储和MapReduce运算模型，来实时存储如此巨大的数据。

自我预测、自我修复、自我调节

通过大数据搭配云计算技术，技术人员可实时观察到全网范围内的用电数据，实现电网数据可视化、负载趋势预测、设备故障趋势预测、电网自我修复等功能，更好地保障电网可靠运行、提高安全性。

新能源与储能布局

智能电网可以通过改进的互联网标准，简化新能源发电和储能系统接入电网的过程，做到“无缝接入、即插即用”。

参考：

电力系统发输配-雪球

什么叫智能电网 ，「智能」在何处？

国家电网和南方电网有什么区别？

电网、发电厂和电力设计院之间是什么关系？

2020年中国电力市场供需及用电地区分布情况分析，电力市场化改革将持续推进「图」_趋势频道-华经情报网

2020年全国电力版图-国际电力网

五大发电上市公司年报解读：比比哪家强？

新五大发电实力PK:“三巨头称雄、二士争强”，重组或是做大捷径!-国际电力网

中国五大发电集团的重组与发展

发电集团、电网公司、电科院、中国电建、中国能建、电力设计院的关系