特高壓的中國印記
來源:文匯報 | 0評論 | 5952查看 | 2014-01-13 14:38:00    
  特高壓輸電被譽為“電力高速公路”。在全球筑“路”的競逐中,中國已領先半個身位。2009年1月,中國自主研發(fā)、設計和建設的1000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程建成并投入商用。這成為迄今為止全球電壓等級最高、輸送能力最大、技術水平最先進的特高壓交流輸變電工程。此后數(shù)年間,中國在特高壓電網(wǎng)領域?qū)矣歇勴棓孬@,自主知識產(chǎn)權的技術也創(chuàng)下先例。

  縱覽世界電網(wǎng)百年發(fā)展史,雖然直流交流之辯存在多時,但電壓等級由低至高、聯(lián)網(wǎng)規(guī)模由小到大這一資源配置趨勢卻從未改變。當能源短缺、氣候變化的陰影逐漸成為世界性的難題,發(fā)展以特高壓交直流電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅強智能電網(wǎng),連通電力高速公路,已是多個大國的選擇。其中,中國的印記正在顯現(xiàn)。

  前傳:交、直流之辯

  雖然中國成功實施特高壓輸電贏得了全世界的積極評價,但特高壓輸電技術的發(fā)展,始終與爭議相伴。一開始,焦點集中于特高壓輸電的安全性、性價比以及相關電工裝備的國產(chǎn)化能力。此后,爭論又集中在特高壓交流、直流的優(yōu)劣之辯。

  早在19世紀末,科學界就曾上演過“交、直流之爭”。發(fā)明家愛迪生、物理學家開爾文極力主張直流輸電,威斯汀豪斯和費朗蒂則主張交流輸電。最終,交流輸電以組網(wǎng)和便捷的升壓優(yōu)勢,成為電力系統(tǒng)發(fā)展的起點。

  一百多年過去,交流電雖然占據(jù)著電網(wǎng)發(fā)電的主流,但直流電的相對優(yōu)勢仍舊存在。中國工程院院士李國杰受訪時表示,大功率電力電子技術的發(fā)展與成熟,使得直流輸電受到青睞,遠距離大功率輸送促使直流輸電進一步發(fā)展。同樣電壓等級的直流電能還具有輸送功率更大、損耗更小的優(yōu)勢。

  中國科學院院士、中國電科院研究員周孝信指出,直流輸電和交流輸電只能互補,不能互相取代。他打了兩個比方,直流輸電只具有輸電功能、不能形成網(wǎng)絡,類似于“直達航班”,中間不能落點,定位于超遠距離、超大容量“點對點”輸電。

  直流輸電可以減少或避免大量過網(wǎng)潮流,潮流方向和大小均能方便地進行控制,而高壓直流輸電必須依附于堅強的交流電網(wǎng)才能發(fā)揮作用。

  與直流輸電相比,交流輸電則具有輸電和構建網(wǎng)絡雙重功能,類似于“公路交通網(wǎng)”,可以根據(jù)電源分布、負荷布點、輸送電力、電力交換等實際需要構成電網(wǎng)。中間可以落點,電力的接入、傳輸和消納十分靈活,定位于構建堅強的各級輸電網(wǎng)絡和經(jīng)濟距離下的大容量、遠距離輸電,廣泛應用于電源的送出,為直流輸電提供重要支撐。

  為此,直流輸電與交流輸電,從如何抉擇,走向了如何共存。中國工程院院士、國網(wǎng)電科院研究院薛禹勝表示,電網(wǎng)的發(fā)展不可能單純依靠直流輸電,也不可能單純依靠交流輸電,需要構建交流、直流相互支撐的堅強電網(wǎng)。無論從技術、安全還是經(jīng)濟的角度,構建交直流混合電網(wǎng),才能充分發(fā)揮各自的功能和優(yōu)勢,這已是電網(wǎng)發(fā)展的基本共識。

  目前,全球大量國家都采用了大范圍交直流混合電網(wǎng)技術。隨著電壓等級從10千伏、110千伏到500千伏、1000千伏,電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大,交直流輸電技術在工程上也逐步實現(xiàn)高度融合。

  特高壓緣何適用于中國

  人類發(fā)現(xiàn)并運用電力以來,需求始終以幾何級數(shù)增長。相應地,電網(wǎng)也經(jīng)歷著電壓等級由低到高、聯(lián)網(wǎng)規(guī)模由小到大、資源配置能力由弱到強的發(fā)展過程。1891年,世界上第一條高壓輸電線路誕生時,電壓為13.8千伏。44年之后,美國建成人類社會第一條275千伏的超高壓線路。此后,當時的蘇聯(lián)和美國相繼刷新紀錄,直到2009年,中國自主知識產(chǎn)權的1000千伏特高壓交流工程投運,宣告世界電網(wǎng)進入特高壓時代。

  具備顯著優(yōu)勢的特高壓電網(wǎng)技術,為何在中國率先落地?這與中國的能源布局及需求緊密相關。

  國家電網(wǎng)公司董事長、黨組書記劉振亞在不久前出版的《特高壓交直流電網(wǎng)》一書中指出,從中國的能源布局來看,76%的煤炭資源在北部和西北部,80%的水能資源在西南部,90%的陸地風能主要集中在西北、東北和華北北部,太陽能日照超過3000小時地區(qū)主要在西藏、青海、寧夏、新疆等西部省區(qū);與此同時,70%以上的能源需求集中在東中部,大型能源基地與東中部地區(qū)負荷中心之間的輸電距離為1000-3000公里,迫切要求電力實現(xiàn)經(jīng)濟高效的大規(guī)模送出和大范圍消納。

  “隨著煤炭開發(fā)的重點逐步西移和北移,西部水電大規(guī)模集約化開發(fā)利用,電力發(fā)展方式正在加快轉(zhuǎn)變,由就地平衡發(fā)展模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇箅娋W(wǎng)聯(lián)網(wǎng)供電模式?!眲⒄駚啽硎?,“東部地區(qū)由于環(huán)境壓力大、運輸成本高、土地資源緊張,已不適宜再大規(guī)模建設燃煤電廠,客觀上決定了中國能源和電力發(fā)展必須走遠距離、大規(guī)模輸電和全國范圍優(yōu)化資源配置的道路。”

  而建設特高壓電網(wǎng),就是為了滿足大規(guī)模、遠距離、高效率電力輸送,保障能源供應的需要。

  “根據(jù)我國能源分布與消耗的區(qū)域特點,未來能源的流向是北部煤電、西南水電向華北、華中、華東等地區(qū)輸送。特高壓電網(wǎng)的建設有利于能源資源的優(yōu)化配置,也有利于西部地區(qū)將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢?!睎|南大學電氣工程學院院長黃學良說。

  在中國西電集團公司副總工程師宓傳龍看來,隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和能源電力需求的迅猛增長,特高壓交直流電網(wǎng)的發(fā)展已由基礎技術研究、設備研制、工程示范步入建設實施階段,特高壓電網(wǎng)承擔起將西北、東北、蒙西、川西、西藏及境外電力輸送至我國東中部地區(qū)負荷中心的重要職能,為能源安全提供支撐。

  從需求到現(xiàn)實,中國在特高壓交直流電網(wǎng)領域快馬加鞭。目前,中國已建成“兩高兩直”特高壓工程,并始終保持安全穩(wěn)定運行,用事實證明了特高壓輸電的可行性和成熟度。基于特高壓技術的跨國、跨洲能源輸送和電網(wǎng)互聯(lián)建設,全球范圍內(nèi)解決能源問題,可能也需要借力特高壓電網(wǎng)。據(jù)悉,印度、巴西、南非、俄羅斯等國都已在積極發(fā)展特高壓電網(wǎng)。

  特高壓改變了什么

  相對于此前的電網(wǎng),特高壓電網(wǎng)有哪些改變?

  首先是“有電自遠方來”。2013年,罕見的持續(xù)高溫在全國范圍內(nèi)造成了用電高峰。入夏后全國日發(fā)電量累計10余次創(chuàng)下新高,其中8月6日全國發(fā)電量達174.19億千瓦時,較2012年夏季最大值增長14.65%。國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)域華北、華東、華中、西北4個區(qū)域電網(wǎng)及21個省級電網(wǎng)用電負荷均創(chuàng)歷史新高。

  面對如此挑戰(zhàn),雖然局部地區(qū)出現(xiàn)了電力缺口,但電力供需仍保持了總體平衡,背后的工程之一,就是特高壓電網(wǎng)。在發(fā)電量充足的背景下,跨區(qū)跨省電網(wǎng)輸送能力大幅提升,保障了電力供需的總體平衡。晉東南-南陽-荊門1000千伏特高壓交流過程及其擴建工程,四川向家壩-上?!?00千伏特高壓直流工程,四川錦屏-蘇南±800千伏特高壓直流工程都承擔了重任。國網(wǎng)上海市電力公司相關負責人表示,向家壩-上海工程是至為關鍵的上海市外來電電源,它的滿送對上海電網(wǎng)迎峰度夏意義重大。工程穩(wěn)定供電上海300萬千瓦時,占上海最高負荷的10%

  2013年上半年,國家電力市場交易量2489.07億千瓦時,其中特高壓交易電量236.15千瓦時,同比增長127.42%。相應地,電網(wǎng)規(guī)模也翻了一番,逐步實現(xiàn)了從薄弱到堅強,從傳統(tǒng)到智能的轉(zhuǎn)變。正是有了特高壓電網(wǎng)這條“電力高速公路”,跨區(qū)跨省的電力輸送得以保障,電力“送得出、落得下、用得上”,有電自遠方來,一改過去需要區(qū)域性拉閘限電的窘迫。

  問題是,遠方的電如何進入電網(wǎng)?這也與特高壓電網(wǎng)的功能有關。

  中國工程院院士、中國電科院院長郭劍波如此解讀特高壓電網(wǎng):隨著特高壓交直流輸電技術的全面推廣應用,電網(wǎng)不僅是傳統(tǒng)意義上的電能輸送載體,還是功能強大的能源轉(zhuǎn)換、高效配置和互動服務平臺。通過這個平臺,煤炭、水能、風能、太陽能、核能、生物質(zhì)能、潮汐能等一次能源能夠轉(zhuǎn)換為電能,實現(xiàn)多能互補、協(xié)調(diào)開發(fā)、合理利用;能夠連接大型能源基地和負荷中心,實現(xiàn)電力遠距離、大規(guī)模、高效率輸送,在更大范圍內(nèi)優(yōu)化能源配置;能夠與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能移動終端等相互融合,滿足客戶多樣化需求,實現(xiàn)安全、高效、清潔的能源發(fā)展目標。

  特高壓的中國實踐

  按照國家能源規(guī)劃,加快推進國家綜合能源
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