美國電力工業

美國是世界上電力工業最發達的國家。其發電裝機容量、機組容量、年發電量均居世界第一位。

發展簡況美國電力工業的發展已有。1882年，由愛迪生電氣公司經營的世界第一座商業性發電站（裝機容量約670千瓦）在紐約市投運,採用直流供電。繼愛迪生電氣公司開創直流配電系統後不久，在西屋電氣公司出現了交流供電系統，1886年又發明了交流變壓器，使交流系統的優越性日趨明顯。19世紀末和20世紀初，交流系統得到迅速發展，並取代了直流供電系統。

美國電力工業的發展速度始終超前於國民經濟發展的速度。在，用了20年的時間翻了兩番,1967年達13000億千瓦小時以上。電力增長的超前係數（電力彈性係數）達 2左右。此後的20年，由於“石油危機”等因素，電力增長速度減慢，年平均增長率為3～4%，但仍超前於國民經濟的發展速度。1989年,全美總髮電量為29582億千瓦時，裝機總容量為6.85億千瓦，居世界首位。發電用能源佔一次能源總消費的比重為33%。這一比重逐年增長，反映了電氣化程度的不斷提高。到2000年，這一比重將增至45%以上。用電構成主要是三大用電部類:工業用電佔38%,生活用電佔34%，商業用電佔26%。隨着工業電氣化程度的提高,單位產值電耗上升,而單位產值能耗卻不斷下降,如1960年每美元產值電耗為0.9千瓦小時,能耗為1.65千克標準煤。1980年，前者增加到1.25千瓦小時，而後者卻下降為1.35千克標準煤。與此同時，生活用電水平也不斷提高。1980年，美國年人均生活用電為9536千瓦小時，遠遠超過世界其他國家。

電力工業所有制格局美國電力工業的所有制格局由私營電力公司、聯邦政府經營的電力局、市政公營電力公司和農電合作社4種形式的電力企業構成,並從20世紀30年代初開始形成，一直延續至今。私營電力公司幾經合併，已由2000餘家變為240家,其發電裝機容量和年發電量佔全國總數的78%； 聯邦政府經營的6個電力局（田納西流域管理局、邦維爾電力局、西南電力局、阿拉斯加電力局、東南電力局和西部地區電力局）和1900家市政公營電力公司，發電裝機和發電量分別佔全國總數的20%和19%。農村電氣化計劃由1936年開始執行，由內務部的農村電氣化局(REA) 向全國各農電合作社貸款，經20多年的努力，全美基本實現農村電氣化。現有農電合作社1000餘個，裝機1850萬千瓦。

為了提高經營效率,保證供、需雙方的利益,無論是公營或私營的公用電力事業，一般都由地方政府授予在一定供電區域內的獨家經營權，並設公用事業委員會對其進行管制。1968年,成立了北美電力可靠性協會(NERC)，美國大陸的全部公、私營公用電力公司基本都參加了這個協會。NERC對全美的電力系統和可靠性方面進行管理。按照地理位置和聯網關係,全美共分為9個協作區。加拿大與美國相鄰各省的公用電力系統均已分別與美國各有關協作區系統相聯。NERC每年提出全美電力系統年度運行報告，編寫今後十年電力發展預測報告，並在季節性高峯到來之前，提出各安全協作區的電力供應保證情況。

電能生產美國的發，火電比重一直佔70%左右,火電中又以煤電為主,特別是1973年“石油危機”以來，煤電比重不斷增長，1984年煤電比重由1972年的44%增加為56%，油電和天然氣發電相應地由37%下降到17%。與此同時，由於易開發的水電減少,水電比重由15.6%下降到13.3%;核電比重由3.1%增加到13.5%。

在發電設備方面，美國現有火電裝機4.97億千瓦。早在1930年，世界第一台20萬千瓦機組在美國投入運行；接着在1955、1960和1965年分別投入了第一台30萬千瓦、50萬千瓦和 100萬千瓦機組。這是單機容量迅速發展的高潮時期,大致每隔5年左右單機容量翻一番，這對加快電力建設速度、降低造價和發電成本起了相當大的作用。此後，由於發電效率和運行可靠性方面的原因，放慢了機組容量增長的速度。1973年,第一台130萬千瓦機組在肯勃蘭電廠投運(世界最大的常規火電機組)之後，即未出現更大容量的機組。80年代，美國傾向於採用50～60萬千瓦中等容量的機組，機組參數大多采用亞臨界壓力，汽温538/538℃。

美國在70、80年代的水電建設，主要是擴建原有水電站和發展抽水蓄能電站，以滿足系統運動的需要。現有水電裝機9042萬千瓦(1989)，預計到2000年，抽水蓄能電站的裝機將達5000萬千瓦，佔水電總裝機（1.31億千瓦）的38%以上。量大的常規水電站仍是大古力水電站,其裝機容量將由80年代的618萬千瓦擴建到90年代的888萬千瓦，最大單機容量為70萬千瓦。

美國核電發展的高潮是在60年代中期開始的，經歷了10年左右的高速發展階段，現有核電裝機9795萬千瓦(1989),主要堆型是壓水堆和沸水堆。在70年代後期,由於電力需求的增長減緩，加之對核電站的規程限制越來越嚴，特別是1979年的三英里島核事故，使核電建設的速度大大放慢，但從總的能源平衡來看，核電的比重在今後仍會不斷提高。

電力系統美國電力系統的電壓等級較為複雜，從110～765千伏之間共有8個電壓等級（即765、500、345、287.5、230、161、138、115千伏）。按9個協作區劃分，有5個協作區（MAAC,SERC, MARCA, SWPP 和 WSCC ）採用500/345(230)/138系列,3個協作區(NPCC,ECAR,MAIN)採用 765/345(230)/138系列，得克薩斯(ERCOT)為345/230/138系列。最長的500千伏線路是西海岸太平洋聯絡線，全長1520公里，共兩條線，將西北部水電送至西南部加利福尼亞州負荷中心,與其並行一條±400千伏直流線路，送電容量近400萬千瓦。美國的500千伏線路總長度已達36000公里,加上70000公里的345千伏線路，形成了美國電力系統的主要幹線。另外,在東中部和東北3個協作區還分佈有3000餘公里的765千伏線路,其中大部分集中在ECAR的AEP（美國電力公司）系統。這些765千伏線路的特點是短距離大容量輸電，主要是把礦口電廠和核電廠的電力送往負荷中心。

美國電力系統已形成 3個並列運行的聯合電力系統。①東部聯合電力系統,包括互聯繫統協調小組(ISG)、賓夕法尼亞-新澤西－馬里蘭州聯合電力系統(PJM)和東部聯合電力系統(CANUSE),共有189家電力公司參加，總裝機容量達43500萬千瓦,除WSCC和ERCOT兩個協作區外,均已聯入這個聯合系統。②西部聯合電力系統，包括WSCC協作區的4個聯合電力系統，總裝機容量為10800萬千瓦。③得克薩斯聯合電力系統。3個聯合系統彼此之間是單獨運行的,而東、西兩大聯合系統之間有220千伏聯絡線與直流“背靠背”換流站互聯。在運行可靠性方面，大部分協作區採用LOLP10年 1天的準則。關於加強全美國聯合系統的問題，已提出了採用直流高壓和交流特高壓兩種方案。特高壓輸電的研究工作正在進行，共建有3個特高壓試驗站，即AEP和ASEA在印第安納州的試驗站，GE公司和EPRI的 1000～1500千伏試驗系統，以及BPA的1200千伏試驗線路。可分別對變電所的主要設備、特高壓線路的電氣和機械性能進行試驗研究。