事實(shí)上,關(guān)于特高壓電網(wǎng)的建設(shè)一直爭(zhēng)議不斷。即使在第一條線路已經(jīng)成功投運(yùn)時(shí),反對(duì)的聲浪依舊不絕于耳。但這項(xiàng)工程得到了包括已故著名水電專家潘家錚院士等人的支持,也在一定程度上消除了部分觀望者的疑慮。
中國(guó)能源資源分布的必然選擇
鑒于中國(guó)的水電資源分布,通常西南地區(qū)資源較為豐富,而用電負(fù)荷中心又大多集中在東部沿海的長(zhǎng)三角、珠三角與環(huán)渤海灣地區(qū),如果考慮把西南的水電送往東部地區(qū),就需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電。中國(guó)較早進(jìn)行這種大規(guī)模實(shí)驗(yàn)的工程叫西電東送。典型的有長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程,當(dāng)時(shí)有人描繪過(guò)一幅聽起來(lái)很令人神往的畫面,說(shuō)它發(fā)出的電能夠“照亮大半個(gè)中國(guó)”。這實(shí)際上指的是它的供電半徑,也就是說(shuō),三峽的電能通過(guò)輸送,可以穿越大半個(gè)中國(guó)。但這種覆蓋需要一個(gè)平臺(tái),也就是輸電線路。
東部沿海城市能夠用上來(lái)自包括三峽在內(nèi)的清潔能源,主要得益于西電東送,換言之,中國(guó)的電網(wǎng),已經(jīng)具備大范圍電力資源配置能力。一般來(lái)說(shuō),中國(guó)的大型能源基地與東中部地區(qū)的負(fù)荷中心,相距都在1000公里以上,有的甚至達(dá)到3000公里,實(shí)際上已經(jīng)超出傳統(tǒng)超高壓輸電線路的經(jīng)濟(jì)輸送距離。這個(gè)問(wèn)題,全球各國(guó)或多或少都存在。而以特高壓為特征的大電網(wǎng),則可以解決這個(gè)問(wèn)題。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),要不要建設(shè)特高壓電網(wǎng),是由中國(guó)的能源資源分布特點(diǎn)決定的。
特高壓電網(wǎng)的最大特點(diǎn)是可大幅度提升電網(wǎng)的輸送能力。通常,一回路特高壓直流電網(wǎng)可以輸送600萬(wàn)千瓦電量,相當(dāng)于現(xiàn)有500千伏直流電網(wǎng)的4到5倍,而且送電距離也是后者的2到3倍,這是效率。此外,經(jīng)過(guò)測(cè)算,輸送同樣功率的電量,如果采用特高壓線路輸電可以比采用500千伏高壓線路節(jié)省60%的土地資源。
在消納西南部清潔能源方面,特高壓電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)也相當(dāng)明顯,以水電為例,特高壓電網(wǎng)可將中國(guó)西南部水電的消納市場(chǎng)擴(kuò)大到中東部負(fù)荷中心,可實(shí)現(xiàn)水火互濟(jì),減少棄水電量。每減少棄水電量196億度,可以等效替代666萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤,減排二氧化碳1661萬(wàn)噸,二氧化硫0.78萬(wàn)噸,氮氧化物0.86萬(wàn)噸,減排煙塵0.2萬(wàn)噸。無(wú)論是理論上還是技術(shù)上,特高壓電網(wǎng)都具備將中國(guó)東北、華北、西北地區(qū)大量風(fēng)電送往東中部負(fù)荷中心消納的能力,從而減少棄風(fēng)。同理,中西部的太陽(yáng)能,也可以通過(guò)同樣的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送。此外,由于特高壓技術(shù)具備了大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的條件,充分利用特高壓技術(shù)優(yōu)勢(shì),可在全球能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建中發(fā)揮重要作用。
中國(guó)最早的一條特高壓線路建成于2009年1月,是從山西經(jīng)河南南陽(yáng)到湖北荊門,電壓等級(jí)為1000千伏的特高壓交流工程。我們通常稱之為“1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程”。與后來(lái)建設(shè)的幾條超遠(yuǎn)距離線路比較,盡管它的輸送距離只有640公里,但它是全球第一個(gè)投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的特高壓工程,正是因?yàn)樗耐哆\(yùn),實(shí)現(xiàn)了華北與華中的特高壓跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)。所以,這條線路的投入運(yùn)行引起多方關(guān)注也在情理之中。
比如時(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶就專門有個(gè)批示:“特高壓交流試驗(yàn)示范工程成試運(yùn)行,標(biāo)志著我國(guó)在遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗的特高壓核心技術(shù)和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化上取得重大突破,對(duì)保障國(guó)家能源安全和電力可靠供應(yīng)具有重要意義。要組織好工程驗(yàn)收工作,確保工程安全穩(wěn)定運(yùn)行?!眹?guó)際大電網(wǎng)委員會(huì)(CIGRE)秘書長(zhǎng)讓·科瓦爾更是稱這條特高壓交流試驗(yàn)示范工程的投運(yùn)“是電力工業(yè)發(fā)展史上的重要里程碑”。
中國(guó)要不要建特高壓一直存在爭(zhēng)議
事實(shí)上,關(guān)于特高壓電網(wǎng)的建設(shè)一度爭(zhēng)議不斷。即使在第一條線路已經(jīng)成功投運(yùn)時(shí),反對(duì)的聲浪依舊不絕于耳。有一種說(shuō)法,就是特高壓工程既然言稱事關(guān)國(guó)計(jì)民生,投資又那么巨大,比照長(zhǎng)江三峽工程,它為什么沒(méi)有提交全國(guó)人大進(jìn)行表決?在我身邊,持這種觀點(diǎn)的人也不在少數(shù)。
對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,已故著名水電專家潘家錚院士的回答似乎頗為耐人尋味。這些年來(lái),全國(guó)重大工程不計(jì)其數(shù),比如“西氣東輸”“青藏鐵路”等,也沒(méi)有經(jīng)過(guò)人大表決。而特高壓工程在目前的國(guó)家建設(shè)工程中,是個(gè)大項(xiàng)目,但它不是一次性投入。不拿到人大會(huì)上表決,不等于不慎重。況且特高壓現(xiàn)在搞的還是試驗(yàn)示范工程。潘家錚說(shuō)這番話的時(shí)候,特高壓試驗(yàn)工程剛剛上馬,應(yīng)該說(shuō),作為德高望重的水電專家,潘家錚的支持,是非??少F的,也在一定程度上消除了部分觀望者的疑慮。
此外,潘家錚對(duì)于中國(guó)要不要搞特高壓,部分西方國(guó)家建了特高壓又沒(méi)有大范圍推廣,也有自己的觀點(diǎn)?,F(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)看,潘家錚的這些觀點(diǎn)既有戰(zhàn)略高度,更有專業(yè)深度。潘家錚承認(rèn),特高壓是門非常復(fù)雜的技術(shù),有很強(qiáng)的專業(yè)性,自己的專業(yè)雖然不是搞特高壓,但他也有話要說(shuō)。
在潘家錚看來(lái),中國(guó)應(yīng)不應(yīng)該上馬特高壓,首先要看有沒(méi)有這種必要和需要。有些國(guó)家,像法國(guó)、英國(guó),國(guó)土面積那么小,就沒(méi)有必要搞特高壓;至于日本,是個(gè)島國(guó),雖然搞了特高壓,但主要是想通過(guò)特高壓工程的實(shí)踐,來(lái)帶動(dòng)電工裝備制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展,為將來(lái)占領(lǐng)這個(gè)國(guó)際市場(chǎng)作準(zhǔn)備。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目光來(lái)看,潘家錚認(rèn)為中國(guó)有必要搞特高壓。這取決于中國(guó)的國(guó)情,中國(guó)幅員廣大,但能源分布不均勻,水電與煤電資源主要集中在西部和西南部,離開經(jīng)濟(jì)中心一兩千公里。還有西藏水電,新疆煤電,開發(fā)是早晚的事,靠什么送出來(lái)??jī)H從這個(gè)角度而言,中國(guó)就有發(fā)展特高壓的必要和需要,早作準(zhǔn)備早主動(dòng)。不能因?yàn)槿思覜](méi)做過(guò),我們就不敢做,或者不敢去做。
中國(guó)進(jìn)入特高壓電網(wǎng)時(shí)代
自2006年8月第一條特高壓工程,即1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程開工建設(shè),截至2018年底,中國(guó)已累計(jì)建成“八交十四直”22個(gè)特高壓工程,在建“六交三直”9個(gè)特高壓工程。特高壓電網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送的能力正在獲得驗(yàn)證。其中,向家壩—上?!?00千伏特高壓直流輸電示范工程,送端位于四川向家壩復(fù)龍換流站,受端位于上海奉賢換流站,線路全長(zhǎng)1907公里,途經(jīng)四川、重慶、湖北、湖南、安徽、浙江、江蘇、上海等8省市,基本上囊括了長(zhǎng)江流域最重要的地區(qū)。
這條被業(yè)內(nèi)人士簡(jiǎn)稱為“向上直流”的特高壓輸電通道,自2010年7月投產(chǎn)后的五年間,已向上海輸送四川水電累計(jì)達(dá)939億千瓦時(shí),相當(dāng)于節(jié)約燃煤4302萬(wàn)噸,減排煙塵3.4萬(wàn)噸、二氧化硫21.2萬(wàn)噸、氮氧化物22.4萬(wàn)噸、二氧化碳8451萬(wàn)噸。而作為連接中國(guó)西南水電基地和東部負(fù)荷中心清潔能源大通道的四川溪洛渡左岸―浙江金華±800千伏特高壓直流輸電工程,自2014年7月正式投運(yùn)以來(lái),由特高壓電網(wǎng)輸送的清潔能源使得浙江省內(nèi)清潔能源供應(yīng)占比提高21.27%。
與“向上直流”“溪浙直流”同樣身手敏捷的是錦屏—蘇南±800千伏直流特高壓輸電工程,2012年底投入運(yùn)行的這條線路,西起四川西昌市裕隆換流站,東至江蘇省蘇州市同里的蘇州換流站,線路全長(zhǎng)2059公里,額定電壓±800千伏,額定輸送功率720萬(wàn)千瓦。當(dāng)時(shí),作為世界上輸送容量最大,送電距離最遠(yuǎn),電壓等級(jí)最高等一系列直流輸電世界紀(jì)錄的保持者,一度頗為風(fēng)光。但只不過(guò)時(shí)隔三年,這項(xiàng)記錄就被另外一條更加令人吃驚的特高壓線路刷新了。
2018年9月30日,準(zhǔn)東—皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程投運(yùn),這條線路被稱之為是世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的特高壓輸電工程。它始于新疆昌吉自治州,終點(diǎn)位于安徽宣城市,途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽6省(區(qū)),新建準(zhǔn)東、皖南2座換流站,換流容量2400萬(wàn)千瓦,線路全長(zhǎng)3324公里。它的最大亮點(diǎn)在于成功突破±800千伏直流輸電技術(shù)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了±1100千伏電壓等級(jí)的全新跨越,電壓等級(jí)±800上升至±1100千伏,輸送容量從640萬(wàn)千瓦上升至1200萬(wàn)千瓦,經(jīng)濟(jì)輸電距離提升至3000至5000公里,每千公里輸電損耗降至約1.5%。
工程成功研制±1100千伏換流變壓器、換流閥等關(guān)鍵設(shè)備,首次采用±1100千伏戶內(nèi)直流場(chǎng)和送端換流變現(xiàn)場(chǎng)組裝方案。這條線路的綜合效益令人鼓舞,其輸送功率為1200萬(wàn)千瓦,每年可向華東輸電660億千瓦時(shí)。按此功率輸送,可點(diǎn)亮4億盞30瓦的電燈。
準(zhǔn)東—皖南工程開建之前,“疆電外送”的第一條通道,即哈密南—鄭州特高壓工程已投運(yùn),累計(jì)輸送電量383億千瓦時(shí),占新疆電力外送規(guī)模90%以上。準(zhǔn)東—皖南工程也是“疆電外送”的第2條特高壓輸電工程。在中國(guó)能源版圖上,新疆具備同時(shí)開發(fā)煤電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電的條件。準(zhǔn)東地區(qū)煤炭資源品質(zhì)優(yōu)良、開發(fā)條件好,適宜就地發(fā)電,已探明的煤炭?jī)?chǔ)量約2136億噸,綜合煤、水及環(huán)境等條件,2020年煤炭規(guī)劃產(chǎn)能可支撐外送煤電裝機(jī)規(guī)模為4000萬(wàn)千瓦。新疆也是國(guó)家規(guī)劃建設(shè)的9個(gè)大型風(fēng)電基地之一,風(fēng)電技術(shù)可開發(fā)量超過(guò)2億千瓦。
截至2014年底,新疆火電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量分別達(dá)到3200、800、370萬(wàn)千瓦,當(dāng)?shù)匮b機(jī)容量富余較大,受輸電能力、走廊資源的限制,現(xiàn)有的輸電通道已不能滿足大規(guī)模電力外送。建設(shè)準(zhǔn)東—皖南工程,實(shí)施“疆電外送”,可為促進(jìn)新疆能源基地集約化開發(fā)助上一臂之力,推進(jìn)火電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電聯(lián)合外送,提高資源利用效率,擴(kuò)大新能源消納范圍,有力促進(jìn)當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)投資估算,準(zhǔn)東—皖南工程投資逾400億元,可增加輸變電裝備制造業(yè)產(chǎn)值285億元,直接帶動(dòng)電源等相關(guān)產(chǎn)業(yè)投資約1000億元,可增加就業(yè)崗位2.8萬(wàn)個(gè),每年拉動(dòng)GDP增長(zhǎng)130億元,增加稅收24億元,并將帶動(dòng)裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),成為連接西部邊疆與華東地區(qū)的“電力絲綢之路”。
從2009年建成第一條特高壓示范工程,十年來(lái),回望特高壓從醞釀、起步、建設(shè),在國(guó)內(nèi)逐步形成“西電東送、北電南供、水火互濟(jì)、風(fēng)光互補(bǔ)”的能源互聯(lián)網(wǎng)新格局,滿足了更大范圍優(yōu)化配置能源資源的需求,成為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要力量,創(chuàng)造了中國(guó)電力科技創(chuàng)新的新高度。
