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| 中國特高壓電網建設的思考 |
| 時間:2012/3/15 |
“十一五”期間,我國電力工業持續快速發展,電源、電網規模分別躍居世界第二和第一位,快速扭 轉了“十五”期間全國電力大范圍缺電局面,滿足了經濟發展對電力的強勁需求。但是,總體來看,我國能源資源與能源需求逆向分布的矛盾仍然突出,跨區域能源資源優化配置任務依舊艱巨。為了構建安全、經濟、清潔、可持續的能源供應體系,保障長期穩定的電力供應,加快特高壓電網建設成為“十二五”期間電力發展的主要任務之一。
目前,特高壓電網作為一種先進的輸電技術已經引起社會各方高度關注。在今年兩會期間,加快特高壓電網建設成為眾多人大代表關注的焦點、討論的熱點,電力行業三成以上的代表委員都提交了加快特高壓及智能電網建設、優化配置資源的提案、議案和建議。2011年3月14日表決通過的《關于國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要的決議》也指出,要加快現代電網體系建設,進一步擴大西電東送規模,完善區域主干電網,發展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進輸電技術,依托信息、控制和儲能等先進技術,推進智能電網建設,切實加強城鄉電網建設與改造,增強電網優化配置電力能力和供電可靠性,以適應大規模跨區輸電和新能源發電并網的要求。從而將特高壓建設上升為國家戰略,為加快特高壓電網建設創造了良好的外部環境。
一、何謂特高壓電網
輸電電壓一般分為高壓、超高壓和特高壓。高壓通常指35-220kV的電壓;超高壓通常指330kV及以上、1000kV以下的電壓;而特高壓交流輸電是指額定電壓1000kV及以上的三相交流輸電方式,特高壓直流輸電是指電壓為±750kV及以上的直流輸電方式。特高壓電網就是指以1000KV輸電網為骨干網架,超高壓輸電網和高壓輸電網以及特高壓直流輸電、高壓直流輸電和配電網構成的分層、分區、結構清晰的現代化大電網。
特高壓電網代表了當今世界最高電壓等級的輸電技術,具有遠距離、大容量、低損耗、高效率輸送電力的突出優點,被稱為“電力高速公路”。經過工程驗證表明,1000千伏特高壓交流工程的輸送能力是500千伏線路的4-5倍;單位輸電容量的綜合損耗、走廊寬度、工程造價分別為常規500千伏輸電的33%、40%和73%。±800千伏特高壓直流工程的輸送能力是±500千伏直流工程的2.5倍,單位輸送容量的綜合損耗、走廊寬度、工程造價分別僅為±500千伏直流工程的39%、73%和72%。
二、我國特高壓電網建設現狀
我國對特高壓輸電技術的研究始于上個世紀80年代,1994年武漢高壓研究所建成了我國第一條百萬伏級特高壓輸電研究線段。隨著全國聯網的需要和西電東送戰略的實施,長距離、大容量輸電成為我國資源優化配置的必然選擇,2004年12月27日,在國家電網黨組會議上,首次提出建設以特高壓電網為核心的堅強國家電網的戰略構想。“十一五”期間我國特高壓電網建設取得突破性進展,截止“十一五”末,我國±800千伏特高壓直流以及1000千伏特高壓交流電壓線路長度分別為3282千米、640千米。
其中,晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程是我國首條特高壓輸電線路,該工程自2009年1月6日投入商業運行以來,經受了冰凍、雷擊、暴雨、大風、高溫等各種氣象氣候條件的考驗,累計送電逾209億千瓦時,其中,將華北火電送往華中逾130億千瓦時,相當于替代運煤逾420萬噸;將華中水電送往華北逾79億千瓦時,相當于減少燃煤逾255萬噸。另外,我國自2010年6月18日竣工投產的云廣特高壓直流輸電工程是世界上第一個±800千伏直流輸電工程,也是迄今世界電壓等級最高的直流輸電項目,按照工程設計指標,該工程500萬千瓦的輸送能力,約相當于500千伏超高壓直流線路的2倍,按照替換燃煤電廠測算,每年約減少二氧化碳排放1760萬噸。2010年7月8日,向家壩-上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程也投入運行,標志著我國“綠色能源大通道”已經建成。據了解,在同等條件下,該工程線路電阻損耗約為±500千伏直流工程的40%,最大輸送功率約占上海高峰負荷的1/3,每年可向上海輸送約320億千瓦時的清潔電能,可節省原煤約1600萬噸,減排二氧化碳超過3000萬噸。
總體來看,隨著我國特高壓交直流輸電工程的陸續投運,為推動電力布局從就地平衡向全國乃至更大范圍統籌平衡轉變,從根本上解決長期存在的煤電運緊張矛盾奠定了堅實的基礎,對促進電力發展方式轉變發揮了重要作用。同時,通過特高壓交直流輸電工程的建設,國內輸變電設備制造技術水平和國產化能力也得到不斷提升,為自主開發特高壓輸電技術積累了豐富的經驗和研究成果。目前,我國已經全面攻克了特高壓交直流兩大前沿領域的世界性難題、搶占了制高點,在理論研究、工程建設、運行管理、試驗能力、標準制定等各方面都走在了國際前列,為我國從電力大國走向電力科技強國奠定了堅實基礎;同時,我國已經具備了生產和系統集成全套特高壓直流關鍵設備的綜合能力,顯著提升了我國電工裝備制造業的自主創新能力和核心競爭力,為我國電工裝備制造業的產業升級和跨越發展創造了條件。
三、我國建設特高壓電網的意義
建設特高壓電網,充分發揮特高壓輸電技術在遠距離、大容量、低損耗輸電等方面的優勢,不僅可以實現全國范圍內資源的優化配置,而且可以引導電源布局的優化,促進區域經濟協調發展;同時,建設特高壓電網,可以促進清潔能源開發利用,有利于電源結構調整和電力發展方式轉變。
首先,建設特高壓電網,是實現資源優化配置、解決我國經濟發展中的能源制約瓶頸的有效途徑,對確保能源安全供應和國民經濟健康持續發展具有重要意義。
一方面,從我國能源資源分布需求特征來看,我國76%的煤炭資源分布在北部和西北部;80%的水能資源分布在西南部;絕大部分陸地風能、太陽能資源分布在西北部;同時,70%以上的能源需求卻集中在東中部。隨著大煤電、大水電、大核電、大型清潔能源基地的建設的加速推進,為實現我國能源資源大規模、跨區域、長距離輸送,迫切需要加快特高壓電網建設。
另一方面,我國以煤為主的能源資源特點決定了我國以煤電為主的電源結構將長期難以改變。目前我國有80%的電力都來自于火電,我國鐵路、公路輸送的煤中,超過一半是電煤,從而為運輸部門帶來巨大的運輸壓力,如果能把一部分煤炭在產出地就地轉化為電能,再通過特高壓傳輸到消費地,實現輸煤輸電并舉,不僅能夠有效緩解煤電運緊張局面,從根本上解決中東部地區電力能源供應緊張問題;同時也可以大幅減少煤炭運輸過程中的環境污染與資源浪費,促進國民經濟持續健康發展。
其次,建設特高壓電網,轉變我國能源運輸方式,將使得電力產業布局重新調整,有利于促進區域經濟協調發展。
一方面,從電能輸出地區來看,通過加大電站建設力度,加快輸電發展,可以促進該地區高附加值電力產品的出口,提高這些地區資源和生產要素的回報率,增加就業機會,從而將該地區的能源資源優勢轉變為經濟發展優勢,為當地經濟發展注入新的活力,縮小地區之間的差距。另一方面,由于受電地區接收的是清潔的電力,這使得當地燃煤電廠建設減少,從而在較大程度上減輕其環保壓力,有利于促進受電地區經濟發展方式的轉變;同時,對于受電地區而言,通過特高壓電網可以大幅降低電力供應成本,從而提高當地產品的競爭力,促進當地經濟快速發展。
另外,建設特高壓電網,可以大幅增加清潔能源的消納能力,促進清潔能源的加快開發與充分利用,推動電源結構的優化調整和電力發展方式轉變。
根據國家電網的規劃,2015年國家電網經營區域清潔能源裝機比例達到29.2%,其中非水可再生能源為11.1%;發電量比例達到20.2%,其中非水可再生能源為8.2%。2015年,清潔能源發電量占一次能源消費的比例由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%。整體來看,我國清潔能源開發主要集中在西北地區,而當地對電能的消化吸收能力有限,特高壓電網的遠距離輸送、大范圍消納能力則可以有效解決風電等清潔能源的上網難問題,為清潔能源的跨區域轉移提供支撐,從而推動電源結構優化調整和電力發展方式轉變。
當前,我國在特高壓領域已經取得了一些重要的科研成果,培養了一大批理論水平高、實踐經驗豐富的技術專家,為建設特高壓電網提供了技術基礎;同時我國電工裝備業水平不斷提高,尤其是在輸變電設備制造方面具有較強的自主研發和創新能力,為建設特高壓電網提供了設備基礎。總體來看,我國已經具備大規模建設特高壓電網的條件,在“十二五”規劃綱要的推動下,我國特高壓電網建設將迎來廣闊的發展空間。
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