为什么要采用特高压输电??

特高压输电技术是指电压等级在500kV或750kV交流和±500kV直流之上的更高一级电压等级的输电技术,包括交流特高压输电技术和直流特高压输电技术两部分。

我国是电能的生产大国和使用大国,地域广阔,发电资源分布和经济发展极不平衡。全国可开发的水电资源近三分之二在西部的四川、云南、西藏;煤炭保有量的三分之二分布在山西、陕西、内蒙古,如下表所示。而全国三分之二的用电负荷却分布在东部沿海和京广铁路沿线以东的经济发达地区。西部能源供给基地与东部能源需求中心之间的距离将达到2000~3000km。对于这样远的距离,现有的超高压输电技术已经难易实现高效地电力输送。发展特高压电网可以有效地解决这个问题,实现电能的大规模和远距离输送,并有利于促进建设国家级电力市场,实现更大范围的资源优化配置。

我国发电能源分布和经济发展极不均衡的基本国情,决定了能源资源必须在全国范围内优化配置。只有建设由1000kV交流和±800kV直流构成的特高压电网,才能适应东西2000~3000km,南北800~2000km远距离、大容量电力输送需求,促进煤电就地转化和水电大规模开发,实现跨地区、跨流域的水火互济,将清洁的电能从西部和北部大规模输送到中、东部地区,满足我国经济快速发展对电力的需求。

表 我国能源资源的地区分布一览(%)

除了实现电能的大规模和远距离输送的需求之外,特高压电网还可以大幅度提高电网自身的安全性、可靠性、灵活性和经济性,具有显著的社会、经济效益。

主要体现在如下几个方面:

(1)提高电网的安全性和可靠性。建设特高压电网可以从根本上解决跨大区500kV交流弱联系所引起的电网安全性差的问题;为我国东部地区的受端电网提供坚强的网架支撑;可以解决负荷密集地区500kV电网的短路电流超标的问题。

(2)减少走廊回路数,节约大量土地资源。以溪洛渡、向家坝、乌东德、白鹤滩水电站的电力送出工程为例,采用±800kV级特高压直流输电技术与采用±500kV级高压直流输电技术相比,输电线路可以从10回减少到6回,节省输电走廊占地300平方公里。再以输送10GW电力、输电距离达800 km的交流输电技术为例,采用500kV交流输电技术需要8~10回输电线路,而采用1000kV交流输电技术仅需要2回输电线路,可减少输电走廊宽度300m,节省输电走廊占地240平方公里。

(3)获得显著的经济效益。特高压电网将实现大规格跨区联网,可以获得包括错峰、调峰、水火互济、互为备用、减少弃水电量等巨大的联网效益,降低网损。以1000kV交流特高压代替500kV交流超高压输电功能,可以降低输电成本,减少部分500kV交流超高压输电通道的重复建设,节约大量投资。

(4)减轻铁路煤炭运输压力,促进煤炭集约化开发。建设特高压电网,可实现大电网、大电源与大煤矿相互促进,实施煤电一体化开发,提高煤炭回采率,提高煤矿安全生产水平,减少煤炭和电力综合成本。

(5)促进西部大开发,增加对西部地区的资金投入,变资源优势为经济优势,同时减小中、东部地区环保压力,带动区域社会经济协调发展。

(6)带动我国电工制造业技术全面升级。我国电力工业必须依靠科技创新,实现快速发展。通过依托特高压电网工程建设,可以增强我国科技自主创新能力,走跨越式发展道路,全面提升国内输变电设备制造企业的制造水平,使国内超高压设备制造技术更加成熟,实现我国交、直流输变电设备制造技术升级,显著提高国际竞争能力。

发展特高压输电在我国是必要的,在技术上也是可行的。目前已具备了必要的基础和条件,主要反映在:

(1)有大量的研究成果可供应用和借鉴。日本、前苏联、美国、意大利等国都曾建设了专门的特高压技术试验基地,并开展了长期全面的研究工作。我国可以充分发挥后发研究的优势,不需要从头开始,而在消化吸收的基础上,着重研究过电压的限制、无功补偿与平衡、设备制造等关键技术问题并尽快进入工业试验。

(2)有实际工程的运行经验可供借鉴。前苏联早在1985年就设计制造了全套特高压输变电设备,投入1150 kV 全电压运行约5年的记录中不曾发生过一起操作过电压引起的外绝缘闪络事故。变压器、断路器、电抗器、避雷器等输变电设备运行情况正常。从1995 年以来,日本的特高压输变电设备包括变压器、断路器、隔离开关、高速接地开关、避雷器、电流互感器、电压互感器等在新榛名特高压变电站进行了长达8年的全电压运行考核,不曾出现运行故障,而日本的特高压线路虽然是降压运行,但其导线、绝缘子、杆塔等经近10年的大风、冰雪等考验也运行正常,不曾出现故障。国外已有特高压实际工程建设在先,其设计、施工、运行经验均可供我国学习和参考。

(3)国内已有较好的技术基础和条件。我国的特高压输电研究从调研国外经验到试验设备的完善,从研究方法到设备的生产都做了大量的工作,打下了很好的基础。目前国家电网公司武汉高压研究院和中国电力科学院正在分别建立交、直流特高压试验研究基地,完全具备各项特高压试验的条件和能力,并已进行了各项特高压的专题研究。我国的设计和制造单位通过西北750kV输变电示范工程,进一步具备了制造特高压设备的条件和基础,考虑到设备的成熟性部分特高压输变电设备在建设初期还可从国外引进。

(4)电网发展的内在需要。我国人均用电水平远低于发达国家,未来几十年内,电力负荷增长仍会保持较高的速度。从全国联网和西电东送的电网发展趋势来看,我国有发展特高压输电的必要。因此,应结合西南水电和北方火电基地送出的具体项目,研究特高压输电工程的可行性。

信息来源:《输变电设施的电场、磁场及其环境影响》 中国电力出版社

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