楊海濤：發(fā)展特高壓是必然選擇
發(fā)布者：楊海濤 | 來源：新浪財(cái)經(jīng) | 0評(píng)論 | 7760查看 | 2014-04-03 13:02:00
為了滿足我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的用電需求，從提高國家能源資源優(yōu)化配置能力和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的高度出發(fā)，建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的電網(wǎng)，這對(duì)于我國電力工業(yè)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新、提高能源資源使用效率、保障我國能源安全具有十分重要的意義。
我國電能資源與需求分布極不均衡，決定能源傳輸格局的新變化
我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡，決定了我國區(qū)域電能需求分布極不均衡。東部地區(qū)借助文化、科技、資金、交通和貿(mào)易等方面的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，國民經(jīng)濟(jì)將得到繼續(xù)高速發(fā)展，加上人口的聚集，到2020年，華東、廣東、京津唐、山東和遼寧電網(wǎng)年用電量之和占全國年用電量的比例高達(dá)50%以上。
而從能源資源的情況看，將來我國石油的短缺將會(huì)對(duì)我國的能源傳輸能力和成本產(chǎn)生很大的影響。如果不開辟我國能源運(yùn)輸?shù)男峦緩?，運(yùn)輸燃料油的短缺將會(huì)導(dǎo)致煤炭運(yùn)力不足和運(yùn)費(fèi)大幅上漲。因此，我國能源傳輸在發(fā)展思路上有必要考慮北電南送，以提高我國的能源安全的保障度。
從我國北方煤電的發(fā)展條件看，晉東南、陜北、蒙西、錫盟、寧夏靈武、呼盟均具備建設(shè)大型煤電基地的條件，可開發(fā)的規(guī)模主要取決于水資源承載能力。呼盟地區(qū)可用的水資源較豐富，適于就地實(shí)現(xiàn)煤電轉(zhuǎn)化。
晉東南、陜北、蒙西、錫盟、寧夏靈武等煤炭基地水資源相對(duì)不足，需要采用空冷技術(shù)。通過將汽輪發(fā)電機(jī)組的冷卻方式由水冷改為空冷，減少原有機(jī)組的冷卻用水和新建節(jié)水型空冷機(jī)組，可為發(fā)展火電基地創(chuàng)造一定的條件。
到2020年，陜北、晉東南、蒙西、錫盟、寧夏、哈密煤電基地規(guī)劃裝機(jī)容量可達(dá)8000萬千瓦。從遠(yuǎn)期看，將有大量電力遠(yuǎn)距離輸出，實(shí)施西電東送，參與全國能源資源優(yōu)化配置。
圖1我國2000米以淺煤炭資源分布示意圖(單位：億噸)
隨著我國西南水電的開發(fā)，西南也有大量的電力需要遠(yuǎn)距離輸送。2020年之前，金沙江的溪洛渡、向家壩、白鶴灘、烏東德四個(gè)梯級(jí)電站共計(jì)3800多萬千瓦水電以及四川另有2400萬千瓦水電均需送往華中和華東，貴州送廣東電力也在1000萬千瓦以上，云南水電送廣東規(guī)模在2000萬千瓦以上。
在環(huán)保方面，目前我國絕大部分城市地區(qū)、沿海經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展地區(qū)以及酸雨和二氧化硫污染嚴(yán)重地區(qū)已經(jīng)基本上沒有大氣環(huán)境容量資源。今后負(fù)荷中心地區(qū)燃煤電源項(xiàng)目建設(shè)將更多地受到環(huán)境容量的限制。
圖2 我國酸雨分布圖
綜上所述，我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源分布的不均衡以及我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)環(huán)境容量對(duì)發(fā)展煤電的限制決定了我國需要將數(shù)量巨大的能源遠(yuǎn)距離輸送，需要在已有能源傳輸途徑上開辟新的高效率、低能耗的輸能途徑。
特高壓交流電網(wǎng)是我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展的必然選擇
隨著國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)情況和能源供應(yīng)以及我國電網(wǎng)自身情況的巨大變化，面對(duì)電網(wǎng)發(fā)展面臨的一些列突出問題，不能諱疾忌醫(yī)，更不能形而上學(xué)、刻舟求劍。如果電網(wǎng)繼續(xù)停留在500千伏水平上，而片面強(qiáng)調(diào)特高壓直流的作用，必將帶來一些列問題。具體講，我國大電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展需要解決如下問題：
1、我國電網(wǎng)過去比較被動(dòng)地跟隨著電源的建設(shè)而發(fā)展，結(jié)果導(dǎo)致我國跨區(qū)之間大容量輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過小，輸電能力不足。
2、現(xiàn)有500千伏電網(wǎng)輸送能力不能滿足大范圍電力資源優(yōu)化配置和電力市場(chǎng)的要求。
3、電力密集地區(qū)電網(wǎng)短路電流控制困難，例如2020年華東電網(wǎng)部分500千伏母線短路電流水平將超過斷路器最大遮斷電流能力。
4、長鏈型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問題突出，在東北、華北、華中電網(wǎng)500千伏交流聯(lián)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)比較薄弱，存在低頻振蕩，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問題比較突出。
5、受端電網(wǎng)存在多直流集中落點(diǎn)和電壓穩(wěn)定問題，如果西電東送華東電網(wǎng)全部采用直流輸電方式，落點(diǎn)華東電網(wǎng)的直流換流站將超過10個(gè)，受端系統(tǒng)在嚴(yán)重短路故障的情況下，系統(tǒng)因故障發(fā)生連鎖反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)較大。
建設(shè)特高壓交流輸電網(wǎng)絡(luò)能夠較好地解決上述問題。針對(duì)我國能源流通量大、輸送距離遠(yuǎn)的具體國情，應(yīng)建立強(qiáng)大的特高壓交流輸電網(wǎng)絡(luò)作為能源傳輸?shù)男峦緩健?/span>
特高壓輸電線路的輸電能力約相當(dāng)于500千伏的4至5倍，采用特高壓輸電可減少輸電走廊用地面積，有效地減少土地占用；在輸送相同容量的條件下，采用特高壓輸電比采用500千伏輸電可降低1/3的損耗；采用特高壓電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)輸電和輸煤并舉，將來還可減少能源運(yùn)輸燃料費(fèi)用，降低能源輸送的成本。
通過建立強(qiáng)大的特高壓電網(wǎng)，500千伏電網(wǎng)短路電流過大、長鏈型交流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定較差、受端電網(wǎng)直流集中落點(diǎn)過多等諸多問題均可得到緩解。從以往對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃各種方案的安全穩(wěn)定性計(jì)算分析結(jié)果看，交流特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定性較好。
從國外大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展情況看，建設(shè)跨大區(qū)大規(guī)模同步電網(wǎng)在技術(shù)上是可行的。此外我國大區(qū)電網(wǎng)模擬計(jì)算分析結(jié)果也表明：當(dāng)大區(qū)電網(wǎng)通過交流特高壓互聯(lián)達(dá)到一定強(qiáng)度后，受擾動(dòng)后的區(qū)域性振蕩能較快地平息，大規(guī)模同步電網(wǎng)抵御嚴(yán)重故障能力也比較強(qiáng)。由此可以確認(rèn)，我國采用更高一級(jí)電壓等級(jí)的交流輸電線路實(shí)現(xiàn)大區(qū)電網(wǎng)同步互聯(lián)，形成一個(gè)安全穩(wěn)定水平較好的特高壓同步電網(wǎng)在技術(shù)上是可行的。
此外，采用交直流輸電電網(wǎng)向大受端電網(wǎng)大規(guī)模輸電，比采用純直流輸電方案的系統(tǒng)可用率高，受端系統(tǒng)出現(xiàn)電力不足的概率相對(duì)較小，可靠性較高。
交流電網(wǎng)具有網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)，可用率高的特點(diǎn)，對(duì)將來電力流的變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。與建設(shè)具有多落點(diǎn)、具備同等網(wǎng)絡(luò)功能和同等可用率的直流輸電網(wǎng)相比，在經(jīng)濟(jì)性方面并不處于劣勢(shì)。因此除了位于邊遠(yuǎn)地區(qū)的大型能源基地，在輸電線路中間位置難以落點(diǎn)以獲得電壓支撐的情況外，一般情況下應(yīng)首先考慮通過交流輸電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電能的跨區(qū)域遠(yuǎn)距離大容量輸送。
特高壓電網(wǎng)發(fā)展未來前景廣闊
為了滿足我國能源流動(dòng)的基本要求和解決目前我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)存在的問題，我國特高壓電網(wǎng)將具備如下的基本功能：
1、特高壓骨干網(wǎng)架可大容量、遠(yuǎn)距離、高效率、低損耗地實(shí)現(xiàn)西電東送和南北水火調(diào)劑，更大范圍優(yōu)化資源配置。
2、交流特高壓骨干網(wǎng)架自然具有電力網(wǎng)絡(luò)功能并具有靈活的可擴(kuò)展性，能適應(yīng)遠(yuǎn)景能源流的變化，能滿足我國電力市場(chǎng)靈活交易的要求，促進(jìn)電力市場(chǎng)的發(fā)展。
3、特高壓骨干網(wǎng)架可從根本上解決受端系統(tǒng)500千伏電網(wǎng)結(jié)構(gòu)條件下，因電力密度過高引起的短路電流過大等問題。
圖3 未來我國電力流格局
根據(jù)我國2010年～2020年用電量預(yù)測(cè)和裝機(jī)規(guī)劃，到2015年我國可形成一個(gè)聯(lián)接華北、華中、華東地區(qū)的交流特高壓同步電網(wǎng)。蒙西、陜北、晉東南、內(nèi)蒙錫盟、寧夏、關(guān)中煤電基地以交流特高壓分散接入南北方向多條大通道上，四川水電的部分容量通過東西方向的交流特高壓通道向華中和華東輸送。在東部受端電網(wǎng)建設(shè)一定容量的支撐電源，主要是沿海核電，接入特高壓電網(wǎng)上。
從能源需求、煤炭運(yùn)輸緊張及環(huán)境容量制約以及電網(wǎng)發(fā)展的角度來看，我國特高壓電網(wǎng)發(fā)展具有廣闊前景。
注：本文作者為中國電力科學(xué)研究院教授級(jí)高級(jí)工程師
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