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关于我国特高压电网建设的思考

编辑:烟台中科博达仪器科技有限公司  字号:
摘要:关于我国特高压电网建设的思考
“十一五”期间,我国电力工业持续快速发展,电源、电网规模分别跃居世界第二和第一位,快速扭转了“十五”期间全国电力大范围缺电局面,满足了经济发展对电力的强劲需求。但是,总体来看,我国能源资源与能源需求逆向分布的矛盾仍然突出,跨区域能源资源优化配置任务依旧艰巨。为了构建安全、经济、清洁、可持续的能源供应体系,保障长期稳定的电力供应,加快特高压电网建设成为“十二五”期间电力发展的主要任务之一。 

目前,特高压电网作为一种先进的输电技术已经引起社会各方高度关注。在今年两会期间,加快特高压电网建设成为众多人大代表关注的焦点、讨论的热点,电力行业三成以上的代表委员都提交了加快特高压及智能电网建设、优化配置资源的提案、议案和建议。2011年3月14日表决通过的《关于国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要的决议》也指出,要加快现代电网体系建设,进一步扩大西电东送规模,完善区域主干电网,发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术,依托信息、控制和储能等先进技术,推进智能电网建设,切实加强城乡电网建设与改造,增强电网优化配置电力能力和供电可靠性,以适应大规模跨区输电和新能源发电并网的要求。从而将特高压建设上升为国家战略,为加快特高压电网建设创造了良好的外部环境。 

一、何谓特高压电网 

输电电压一般分为高压、超高压和特高压。高压通常指35-220kV的电压;超高压通常指330kV及以上、1000kV以下的电压;而特高压交流输电是指额定电压1000kV及以上的三相交流输电方式,特高压直流输电是指电压为±750kV及以上的直流输电方式。特高压电网就是指以1000KV输电网为骨干网架,超高压输电网和高压输电网以及特高压直流输电、高压直流输电和配电网构成的分层、分区、结构清晰的现代化大电网。 

特高压电网代表了当今世界最高电压等级的输电技术,具有远距离、大容量、低损耗、高效率输送电力的突出优点,被称为“电力高速公路”。经过工程验证表明,1000千伏特高压交流工程的输送能力是500千伏线路的4-5倍;单位输电容量的综合损耗、走廊宽度、工程造价分别为常规500千伏输电的33%、40%和73%。±800千伏特高压直流工程的输送能力是±500千伏直流工程的2.5倍,单位输送容量的综合损耗、走廊宽度、工程造价分别仅为±500千伏直流工程的39%、73%和72%。 

二、我国特高压电网建设现状 

我国对特高压输电技术的研究始于上个世纪80年代,1994年武汉高压研究所建成了我国第一条百万伏级特高压输电研究线段。随着全国联网的需要和西电东送战略的实施,长距离、大容量输电成为我国资源优化配置的必然选择,2004年12月27日,在国家电网党组会议上,首次提出建设以特高压电网为核心的坚强国家电网的战略构想。“十一五”期间我国特高压电网建设取得突破性进展,截止“十一五”末,我国±800千伏特高压直流以及1000千伏特高压交流电压线路长度分别为3282千米、640千米。 

其中,晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程是我国首条特高压输电线路,该工程自2009年1月6日投入商业运行以来,经受了冰冻、雷击、暴雨、大风、高温等各种气象气候条件的考验,累计送电逾209亿千瓦时,其中,将华北火电送往华中逾130亿千瓦时,相当于替代运煤逾420万吨;将华中水电送往华北逾79亿千瓦时,相当于减少燃煤逾255万吨。 

另外,我国自2010年6月18日竣工投产的云广特高压直流输电工程是世界上第一个±800千伏直流输电工程,也是迄今世界电压等级最高的直流输电项目,按照工程设计指标,该工程500万千瓦的输送能力,约相当于500千伏超高压直流线路的2倍,按照替换燃煤电厂测算,每年约减少二氧化碳排放1760万吨。2010年7月8日,向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程也投入运行,标志着我国“绿色能源大通道”已经建成。据了解,在同等条件下,该工程线路电阻损耗约为±500千伏直流工程的40%,最大输送功率约占上海高峰负荷的1/3,每年可向上海输送约320亿千瓦时的清洁电能,可节省原煤约1600万吨,减排二氧化碳超过3000万吨。 

总体来看,随着我国特高压交直流输电工程的陆续投运,为推动电力布局从就地平衡向全国乃至更大范围统筹平衡转变,从根本上解决长期存在的煤电运紧张矛盾奠定了坚实的基础,对促进电力发展方式转变发挥了重要作用。同时,通过特高压交直流输电工程的建设,国内输变电设备制造技术水平和国产化能力也得到不断提升,为自主开发特高压输电技术积累了丰富的经验和研究成果。目前,我国已经全面攻克了特高压交直流两大前沿领域的世界性难题、抢占了制高点,在理论研究、工程建设、运行管理、试验能力、标准制定等各方面都走在了国际前列,为我国从电力大国走向电力科技强国奠定了坚实基础;同时,我国已经具备了生产和系统集成全套特高压直流关键设备的综合能力,显著提升了我国电工装备制造业的自主创新能力和核心竞争力,为我国电工装备制造业的产业升级和跨越发展创造了条件。 

三、我国建设特高压电网的意义 

建设特高压电网,充分发挥特高压输电技术在远距离、大容量、低损耗输电等方面的优势,不仅可以实现全国范围内资源的优化配置,而且可以引导电源布局的优化,促进区域经济协调发展;同时,建设特高压电网,可以促进清洁能源开发利用,有利于电源结构调整和电力发展方式转变。 

首先,建设特高压电网,是实现资源优化配置、解决我国经济发展中的能源制约瓶颈的有效途径,对确保能源安全供应和国民经济健康持续发展具有重要意义。 

一方面,从我国能源资源分布需求特征来看,我国76%的煤炭资源分布在北部和西北部;80%的水能资源分布在西南部;绝大部分陆地风能、太阳能资源分布在西北部;同时,70%以上的能源需求却集中在东中部。随着大煤电、大水电、大核电、大型清洁能源基地的建设的加速推进,为实现我国能源资源大规模、跨区域、长距离输送,迫切需要加快特高压电网建设。 

另一方面,我国以煤为主的能源资源特点决定了我国以煤电为主的电源结构将长期难以改变。目前我国有80%的电力都来自于火电,我国铁路、公路输送的煤中,超过一半是电煤,从而为运输部门带来巨大的运输压力,如果能把一部分煤炭在产出地就地转化为电能,再通过特高压传输到消费地,实现输煤输电并举,不仅能够有效缓解煤电运紧张局面,从根本上解决中东部地区电力能源供应紧张问题;同时也可以大幅减少煤炭运输过程中的环境污染与资源浪费,促进国民经济持续健康发展。 

其次,建设特高压电网,转变我国能源运输方式,将使得电力产业布局重新调整,有利于促进区域经济协调发展。

一方面,从电能输出地区来看,通过加大电站建设力度,加快输电发展,可以促进该地区高附加值电力产品的出口,提高这些地区资源和生产要素的回报率,增加就业机会,从而将该地区的能源资源优势转变为经济发展优势,为当地经济发展注入新的活力,缩小地区之间的差距。另一方面,由于受电地区接收的是清洁的电力,这使得当地燃煤电厂建设减少,从而在较大程度上减轻其环保压力,有利于促进受电地区经济发展方式的转变;同时,对于受电地区而言,通过特高压电网可以大幅降低电力供应成本,从而提高当地产品的竞争力,促进当地经济快速发展。 

另外,建设特高压电网,可以大幅增加清洁能源的消纳能力,促进清洁能源的加快开发与充分利用,推动电源结构的优化调整和电力发展方式转变。 

根据国家电网的规划,2015年国家电网经营区域清洁能源装机比例达到29.2%,其中非水可再生能源为11.1%;发电量比例达到20.2%,其中非水可再生能源为8.2%。2015年,清洁能源发电量占一次能源消费的比例由2005年的6.8%提高到11.1%,其中非水可再生能源由2005年的0.3%提高到4.5%。整体来看,我国清洁能源开发主要集中在西北地区,而当地对电能的消化吸收能力有限,特高压电网的远距离输送、大范围消纳能力则可以有效解决风电等清洁能源的上网难问题,为清洁能源的跨区域转移提供支撑,从而推动电源结构优化调整和电力发展方式转变。 

当前,我国在特高压领域已经取得了一些重要的科研成果,培养了一大批理论水平高、实践经验丰富的技术专家,为建设特高压电网提供了技术基础;同时我国电工装备业水平不断提高,尤其是在输变电设备制造方面具有较强的自主研发和创新能力,为建设特高压电网提供了设备基础。总体来看,我国已经具备大规模建设特高压电网的条件,在“十二五”规划纲要的推动下,我国特高压电网建设将迎来广阔的发展空间。
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