高壓電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢

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1能源資源與消費(fèi)呈逆向分布，需要大范圍優(yōu)化配置資源

能源基地與負(fù)荷中心距離1000～3000km左右。我國區(qū)域煤炭生產(chǎn)消費(fèi)分布情況:東部地區(qū)煤炭缺口逐步加大，中部地區(qū)煤炭輸出不斷下降，對西部煤炭輸入依存度增加。

2煤電油運(yùn)緊張矛盾日趨嚴(yán)峻，輸煤輸電并舉是當(dāng)務(wù)之急

煤炭的高效開發(fā)利用事關(guān)能源發(fā)展全局，電力就地平衡發(fā)展模式帶來一系列矛盾，造成煤價(jià)不斷攀升，運(yùn)力持續(xù)緊張，缺煤停機(jī)頻繁發(fā)生，電設(shè)備利用率大幅下降。煤電運(yùn)緊張反復(fù)出現(xiàn):(1)2008年初，全國普遍出現(xiàn)電煤緊張，缺煤停機(jī)達(dá)40GW，占全國總裝機(jī)的5。6%。(2)2009年11月，受大雪影響，山西煤炭外運(yùn)受阻，秦皇島港口平均煤價(jià)上漲30－40元/噸。(3)2009年末到2010年初枯水期，電煤緊張導(dǎo)致華中電網(wǎng)限電1.175×103GW•h，高峰時(shí)期湖北電網(wǎng)日均缺電5×102GW•h。鐵路輸煤中間環(huán)節(jié)多、成本高:單純依靠輸煤難以為繼。公路輸煤能耗更高，是鐵路的17。7倍，水運(yùn)的22倍;我國輸煤輸電比例失衡，電煤運(yùn)輸體系亟待優(yōu)化:“三西”(山西、陜西、蒙西)輸煤輸電比例按電煤外調(diào)口徑計(jì)算為20∶1。華東地區(qū)輸煤輸電比例按電煤調(diào)入口徑計(jì)算為48∶1。華中地區(qū)為13∶1。煤炭運(yùn)輸量長期超過鐵路貨運(yùn)量的一半，鐵路運(yùn)輸長期面臨巨大壓力。未來煤炭基地70%產(chǎn)量用于發(fā)電，電煤運(yùn)輸任務(wù)將更加艱巨。(1)發(fā)展大煤電需要特高壓國家正加快建設(shè)山西、陜北、寧東、準(zhǔn)格爾、錫盟、呼倫貝爾、霍林河、寶清、哈密、彬長、準(zhǔn)東、伊犁、淮南等13個(gè)煤電基地，裝機(jī)規(guī)模1。8×108kW左右，通過特高壓輸送煤電約1。3×108kW。2020年，煤電基地外運(yùn)的輸煤量與輸電量之比約為4∶1，能夠解決我國煤電運(yùn)緊張和東部能源短缺問題。(2)發(fā)展大水電需要特高壓我國水能資源豐富，經(jīng)濟(jì)可開發(fā)容量約4×108kW，待開發(fā)的水電主要分布在四川、云南、西藏等西南地區(qū)，國家正在加快金沙江、雅礱江、大渡河、瀾滄江、怒江以及雅魯藏布江下游等水電基地的開發(fā)建設(shè)，需要走大規(guī)模、集約化開發(fā)，遠(yuǎn)距離輸送的道路。(3)發(fā)展大核電需要特高壓加快核電開發(fā)是能源發(fā)展的基本國策，國家優(yōu)先在一次能源資源缺乏的東部沿海等負(fù)荷中心開發(fā)核電，盡早在能源資源匱乏、經(jīng)濟(jì)條件及站址條件較好的中部內(nèi)陸地區(qū)延伸。我國大型核電站規(guī)模達(dá)到8×106kW，需要特高壓電網(wǎng)支撐。(4)發(fā)展大風(fēng)電需要特高壓我國風(fēng)能資源具有分布集中、規(guī)模大、遠(yuǎn)離負(fù)荷中心等特點(diǎn)，國家規(guī)劃建設(shè)河北、蒙東、蒙西、吉林、江蘇沿海、甘肅酒泉、新疆哈密等七個(gè)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地，需要走大規(guī)模、集約化開發(fā)，遠(yuǎn)距離、高電壓輸送和大范圍消納的道路。(5)大規(guī)模開發(fā)太陽能需要特高壓我國太陽能資源非常豐富，理論儲(chǔ)量達(dá)每年1。7萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。我國已經(jīng)成為世界上最大的太陽能光伏電池組件的生產(chǎn)國。我國沙漠、戈壁和沙漠化土地的分布范圍相當(dāng)廣闊，總面積約130。8×104km2，為太陽能發(fā)展提供廣闊空間。

3發(fā)展特高壓是解決電網(wǎng)突出問題，實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展的內(nèi)在要求

3.1電網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后于電源發(fā)展

建國以來，我國累計(jì)電網(wǎng)投資約占電力工業(yè)投資的36。2%(其中2001－2009年約占電力投資的45%)，遠(yuǎn)低于國際上50%－60%的水平，電網(wǎng)電源發(fā)展不協(xié)調(diào)，尤其是骨干網(wǎng)架與配電網(wǎng)“兩頭”薄弱的問題尤為突出。

3.2短路電流超標(biāo)問題越來越嚴(yán)重

華東電網(wǎng)等部分地區(qū)500kV網(wǎng)絡(luò)已相當(dāng)密集，短路電流問題十分突出，甚至超出現(xiàn)有斷路器制造能力水平，給電網(wǎng)和設(shè)備的安全運(yùn)行帶來影響，廠家生產(chǎn)最大短路電流50kA。

3.3走廊資源緊缺矛盾越來越突出

東部地區(qū)站址、輸電走廊越來越緊張，征地、拆遷費(fèi)用大幅增長。西電東送走廊資源有限，常規(guī)方法提升送電能力余地有限，迫切需要通過特高壓建設(shè)提高單位走廊的送電能力。

3.4電網(wǎng)安全水平亟待進(jìn)一步提高

長鏈?zhǔn)?00kV互聯(lián)電網(wǎng)的低頻功率振蕩問題較為突出;對于華東等受端電網(wǎng)，亟需通過提高電網(wǎng)電壓等級(jí)實(shí)現(xiàn)更合理的分層分區(qū)布局;電網(wǎng)抗災(zāi)能力較弱，骨干電網(wǎng)有待加強(qiáng)。

3.5電力大規(guī)模送入需要堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)支撐

目前單回特高壓直流輸送容量達(dá)到8GW，需要堅(jiān)強(qiáng)受端電網(wǎng)提供電壓支撐并應(yīng)對直流閉鎖等故障沖擊。

4發(fā)展特高壓是推動(dòng)我國電力和裝備業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要途徑

(1)有利于占領(lǐng)世界電網(wǎng)技術(shù)的制高點(diǎn)。特高壓是世界電網(wǎng)技術(shù)的制高點(diǎn)，發(fā)展特高壓電網(wǎng)，可使我國電網(wǎng)科技水平再上一個(gè)新臺(tái)階，超越西方發(fā)達(dá)國家。(2)有利于增強(qiáng)電工企業(yè)自主創(chuàng)新能力。特高壓是一個(gè)創(chuàng)新性強(qiáng)的系統(tǒng)工程，通過發(fā)展特高壓，增強(qiáng)理論研究能力、基礎(chǔ)試驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)創(chuàng)新型團(tuán)隊(duì)，提升自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、消化引進(jìn)再創(chuàng)新能力，并促進(jìn)我國特大型工程建設(shè)管理水平的提高。(3)有利于帶動(dòng)電工裝備產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展發(fā)展特高壓可以帶動(dòng)材料、工藝和設(shè)計(jì)水平的提升，可以使國內(nèi)超高壓設(shè)備制造技術(shù)更加成熟。日本正是通過特高壓研究，實(shí)現(xiàn)了500kV設(shè)備水平的整體提升。(4)有利于提升裝備企業(yè)的核心競爭力發(fā)展特高壓，有利于提升國內(nèi)輸變電設(shè)備制造企業(yè)的制造水平，實(shí)現(xiàn)我國交、直流設(shè)備制造技術(shù)升級(jí)和關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化，顯著提高國際競爭能力?？傊瑥幕緡楹臀磥戆l(fā)展需要出發(fā)，發(fā)展特高壓，實(shí)施“一特四大”(特高壓、大煤電、大水電、大核電和大型可再生能源基地)戰(zhàn)略，是轉(zhuǎn)變電力發(fā)展方式、大范圍優(yōu)化配置資源、保障國家能源安全的根本要求，是實(shí)現(xiàn)煤電集約化發(fā)展、提高煤炭資源綜合利用，促進(jìn)電力工業(yè)節(jié)能減排的重要舉措，是落實(shí)國家能源戰(zhàn)略，促進(jìn)清潔能源發(fā)展，構(gòu)筑我國穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔、安全的能源供應(yīng)體系的重要基礎(chǔ)，同時(shí)是立足自主創(chuàng)新、建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要實(shí)踐。

5特高壓交流試驗(yàn)示范工程

2009年1月16日，國內(nèi)首條特高壓示范工程———晉東南－荊門1000kV特高壓交流輸電示范工程正式投運(yùn)，該程包括三站兩線，起于山西晉東南，經(jīng)河南南陽，止于湖北荊門，連接華北、華中兩大電網(wǎng):線路全長640km;變電容量18000MVA;標(biāo)稱電壓1000kV;最高電壓1100kV。2010年7月8日，向家壩－上?！?00kV高壓直流輸電示范工程成功投入運(yùn)行。特高壓電網(wǎng)輸電能力達(dá)0.33TW，每年可輸送電量1.98×106GW•h，相當(dāng)于輸送煤炭8。5億噸，極大的滿足我國能源戰(zhàn)略需求。

作者：司夢 司圣法 單位：華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 河南省電力公司商丘供電公司