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超級機器第三集:特高壓工程

 徒步者的收藏 2017-05-13

超級機器第三集:特高壓工程

2017-05-13 雷霆反擊
雷霆反擊

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來源:大國夢強國夢

4、超級工程之特高壓工程


目前我國常用的電壓等級有:220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。交流220kV及以下的稱為高壓(HV),330kV到750kV為超高壓(EHV),交流1000kV及以上為特高壓(UHV),通常把1000KV到1150kV這一級電壓稱為百萬伏級特高壓。對于直流輸電,±600kV及以下的為高壓直流(HVDC),±600kV以上為特高壓直流(UHVDC)。

對于我國發(fā)展特高壓輸電的必要性和重要性,主要有以下幾個方面:


(1) 電力快速發(fā)展的需要

改革開放30 年以來,我國用電總量快速增長。1978 年,全社會用電量為2498 億千瓦時,到2007 年達到32565 億千瓦時, 是1978 年的13 倍, 年均增長9.45%。改革開放之初,我國逐步扭轉(zhuǎn)了單純發(fā)展重化工業(yè)的思路,輕工業(yè)得以快速發(fā)展,用電增速呈現(xiàn)先降后升的態(tài)勢,“六五”、“七五” 期間年均增長分別達到6.52%、8.62%,其間,在經(jīng)濟體制改革的帶動下,我國用電增速曾連續(xù)6 年(1982~1987 年)逐年上升,是改革開放以來最長的增速上升周期。1990 年以來,在小平南巡講話帶動下,我國經(jīng)濟掀起了新的一輪發(fā)展高潮?!鞍宋濉逼陂g,全社會用電增長明顯加快,年均增長10.05%?!熬盼濉逼陂g,受經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和亞洲金融危機影響,用電增速明顯放緩,年均增長6.44%,尤其是1998 年,增速僅為2.8%,為改革開放以來的最低水平。進入“十五”以來,受積極的財政貨幣政策和擴大內(nèi)需政策拉動,我國經(jīng)濟駛?cè)肟焖僭鲩L軌道,經(jīng)濟結(jié)構(gòu)出現(xiàn)重型化,用電需求持續(xù)高速增長,年均增長12.96%, 尤其是2003 年、2004 年達到了改革開放以來用電增長高峰,增速分別為15.3%和15.46%。“十一五”前兩年,我國用電繼續(xù)保持快速增長勢頭,增速均高于14%。

由此可以看出,隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的不斷推動和發(fā)展,我國用電量逐年增加,在工業(yè)化和全面建設(shè)小康社會的帶動下, 預(yù)計我國到2020 年全社會用電量將達到6.5~7.5 萬億千瓦時,年均增速將達到5.5%~6.6%; 人均用電量達到4500~5200千瓦時,相當于日本上世紀80 年代的水平。所以,要求現(xiàn)有的電力系統(tǒng)增大發(fā)電容量,滿足用電需求。



(2) 我國資源和電力負荷分布不均衡

受經(jīng)濟增長,尤其是工業(yè)生產(chǎn)增長的強勁拉動,我國電力需求實現(xiàn)高速增長,但是,我國用電增長地區(qū)分布不均??傮w來看我國東部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)用電強勁增長,西部地區(qū)高耗能產(chǎn)業(yè)分布較多的省區(qū)用電增長幅度也較大,中部地區(qū)增長較慢,我國電力系統(tǒng)的負荷也呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)性變化。但是,我國的資源分布卻呈現(xiàn)出相反的情況,水能、煤炭等電力資源主要分布在中西部地區(qū),遠離東部的集中用電區(qū)域,這同樣需要對電能資源進行合理的調(diào)配和使用。


(3) 大容量、遠距離輸電需要特高壓電網(wǎng)

我國北方煤電基地和西南水電基地遠景外送規(guī)模均可達1億kW。接受這樣大規(guī)模的電力,需要大規(guī)模的堅強受端電網(wǎng),初步分析受端特高壓同步電網(wǎng)的合理規(guī)模應(yīng)在5~7億kW。華北、華中、華東三大電網(wǎng)位置相互毗鄰,互補性強。因此,采用特高壓交流形成堅強靈活的“三華”同步電網(wǎng),將為促進能源資源的優(yōu)化配置和高效利用奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。對1150kV的電網(wǎng),輸送距離按500到1500km計,發(fā)電容量可達400到800萬千瓦,采用1100kV輸電的容量可達到500kV輸電的5倍。



(4) 聯(lián)網(wǎng)綜合效益

超高壓的同步聯(lián)網(wǎng)能夠取得良好的效果,在確保對用戶安全經(jīng)濟連續(xù)供電的基礎(chǔ)上,產(chǎn)生更大的電網(wǎng)和發(fā)電的經(jīng)濟效益,參與聯(lián)網(wǎng)的各個電網(wǎng)都能在聯(lián)網(wǎng)中獲得效益。主要體現(xiàn)在以下方面:參與聯(lián)網(wǎng)的各個電網(wǎng)在高峰用電負荷時段可經(jīng)濟合理地輸入電力,減少網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機組的最大出力,相互之間實行錯峯填谷調(diào)節(jié),從而減輕電網(wǎng)內(nèi)的發(fā)電電源應(yīng)對峯谷差的壓力,提高發(fā)電利用率,進而減少電網(wǎng)內(nèi)裝機容量。參與聯(lián)網(wǎng)的各個電網(wǎng)可共享大電網(wǎng)運行備用容量(又稱旋轉(zhuǎn)備用),從而可顯著減少網(wǎng)內(nèi)的運行備用容量。參與聯(lián)網(wǎng)的各個電網(wǎng)可減少檢修備用容量。參與聯(lián)網(wǎng)的各個電網(wǎng)間經(jīng)濟功率與電能量的交換,可降低用電成本。提高供電可靠性和供電頻率質(zhì)量。電網(wǎng)規(guī)模越大,頻率波動偏差越小,頻率動態(tài)穩(wěn)定性越好。各電網(wǎng)運行得到相互支持,用戶供電可靠性更高。


(5) 節(jié)約輸電走廊

特高壓輸電有利于節(jié)省線路走廊。輸電線路走廊是指線路路徑的通道,線路走廊寬度一般由地面電場強度滿足有關(guān)要求來確定。我們知道,輸電線路輸送自然功率與電壓的平方成正比,與線路的波阻抗成反比。用自然輸送功率作為比較,采用1000千伏特高壓輸電,一回1000千伏的線路相當于五回500千伏線路。按照我國環(huán)保標準規(guī)定的線路走廊寬度,一回1000千伏電壓輸電線路的走廊寬度約為五回500千伏線路走廊寬度的40%。也就是說,輸送同樣的功率,采用1000千伏線路輸電與采用500千伏的線路相比,可節(jié)省60%的土地資源。



(6)特高壓輸電的經(jīng)濟性

特高壓輸電有利于節(jié)約投資和節(jié)省運行費用。從世界各國電網(wǎng)發(fā)展的經(jīng)驗看,高一級電壓輸電比低一級電壓輸電具有明顯的經(jīng)濟性。研究表明,在同等條件下,一條1000千伏的特高壓線路和500千伏超高壓線路相比,前者的輸送容量是后者的5倍,單位輸送電量投資,前者是后者的73%左右。以金沙江水電向華東送電為例,經(jīng)過初步技術(shù)經(jīng)濟比較認為,輸送容量在1000萬~1500萬千瓦,輸送距離2000公里以上,用特高壓輸電比超高壓輸電要經(jīng)濟。當我們需要輸送容量1000萬千瓦時,采用500千瓦電壓需約10回線路,每回中間需約7個開關(guān)站,投資估計370億元。而采用1000千伏特高壓輸電時,僅需2回線路、中間4個開關(guān)站,投資估計240億元。因此,用特高壓輸電比用500千伏輸電可節(jié)省投資130億元左右。另外,在導線總截面和輸送容量相同的情況下,1000千伏線路的電阻損耗約是500千伏線路的1/4。因此,采用特高壓輸電可以明顯減少線路損耗,降低電網(wǎng)運行成本。


(7)短路容量超標問題

采用1000kV級電壓大容量輸電,有利于解決500kV輸電時電網(wǎng)中出現(xiàn)的輸變電設(shè)備短路容量超標的問題。



(8)減小運輸壓力,減輕人口密集區(qū)環(huán)境污染

特高壓輸電有利于減少煤電對人口稠密區(qū)環(huán)境的污染。采用特高壓輸電,把電力送到華東、華北、廣東等人口稠密的負荷中心,可以減小對人口密集區(qū)的污染,減輕人口密集區(qū)環(huán)境容量的壓力。另外也可以減少因鐵路和公路運輸遠距離發(fā)電用煤所排放的廢氣對大氣環(huán)境的污染。換言之,輸電比輸煤污染要小得多。 
特高壓輸電可以滿足環(huán)保要求。通過合理的設(shè)計,并采用一系列環(huán)保技術(shù)措施,特高壓輸電完全符合環(huán)保標準。如沿用500千伏輸電線路環(huán)保技術(shù),增加鐵塔高度、桿塔基礎(chǔ)采用全方位高低腿設(shè)計、同塔雙回采用逆相序排列、采用緊湊型線路、采用新型耐熱和擴徑導線、采用大截面導線、線路路徑選擇采用海拉瓦技術(shù)等措施。對1000千伏輸電電磁環(huán)境影響的研究表明,采用這些措施以后,在輸電線路下方、跨越公路和鄰近民房處的水平與500千伏線路完全相同,工頻磁場遠低于現(xiàn)行環(huán)保標準規(guī)定的最大值,無線電干擾和可聽噪聲符合相應(yīng)的國家標準。


通過上面的分析可以看出,特高壓輸電在中國有著廣闊的應(yīng)用前景,但是,在具體的項目實施過程中,特高壓也遇到了一些反對意見,不過,在下面的分析中,我們可以看到,對于特高壓建設(shè)的反對理由都沒有足夠的信服力,對各種反對意見,我們都能給出一定的反駁。
首先,國外特高壓輸電建設(shè)處于低潮期甚至完全廢棄階段,美國、加拿大、俄羅斯、日本、意大利、西班牙等國家從上世紀七十年代就開始研究特高壓輸電技術(shù),歷經(jīng)四十余年至今,僅有俄羅斯和日本各建設(shè)有一條特高壓交流輸電工程,且長期降壓運行。但是,應(yīng)該看到,其他國家這么做是有一定原因的,比如日本,他們國家的電力系統(tǒng)已經(jīng)相當完善,用電負荷一直保持著零增長,甚至負增長,所以發(fā)展特高壓的必要性并不十分明顯。

其次,有一種說法是我國只需要上800kV,而不需要上1000kV的特高壓,認為800kV輸電更符合我國現(xiàn)階段國情。但是,這種觀點是片面的,不成熟的,我國現(xiàn)有的電壓等級中,就有500kV級和750kV級的,它們之間的電壓比只有1.5,而比較好的數(shù)值應(yīng)該在2到2.3之間;而且現(xiàn)在上800kV輸電的話非常不經(jīng)濟,對輸電容量增加不多;另外,現(xiàn)有的500kV輸電系統(tǒng)不能解網(wǎng),電磁環(huán)網(wǎng)多,潮流控制困難,運行復雜性增加。

第三,有的人看到直流特高壓輸電的一些優(yōu)勢,建議只上直流特高壓,不上交流特高壓。的確,直流特高壓輸電在超遠距離大容量的點對點輸電上有一定優(yōu)越性,在適當范圍內(nèi),比較經(jīng)濟,而且沒有穩(wěn)定性問題。但直流特高壓也有較多的不利因素,比如只能進行點對點的輸電,中間落點復雜困難;多回直流線路集中在一個地點落點;初期故障率較高,維護困難;接地極電流對交流系統(tǒng)影響,容易造成變壓器偏磁、震動發(fā)熱等問題;最后,我國是世界上直流線路最多的國家,大量發(fā)展直流輸電存在較大潛在風險。所以,發(fā)展直流要有堅強的交流電網(wǎng)做支撐,相互補充,才能更好的發(fā)展和完善我國現(xiàn)有的電力系統(tǒng)。

最后,介紹一下我國目前的特高壓輸電技術(shù)的研究概況以及示范規(guī)劃工程,首個國內(nèi)最高電壓等級特高壓交流示范工程,是我國自主研發(fā)、設(shè)計和建設(shè)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的1000千伏交流輸變電工程——晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程,全長640公里,縱跨晉豫鄂三省,其中還包含黃河和漢江兩個大跨越段。線路起自山西1000kV晉東南變電站,經(jīng)河南1000kV南陽開關(guān)站,止于湖北1000kV荊門變電站。2008年12月30日 22時,該工程投入試運行,2009年1月6日22時,順利通過168小時試運行。直流方面,四川向家壩——上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程正在緊張施工中,這是目前規(guī)劃建設(shè)的世界上電壓等級最高、輸送距離最遠、容量最大的直流輸電工程。國家電網(wǎng)公司在2010年8月12日首度公布,到2015年建成華北、華東、華中(“三華”)特高壓電網(wǎng),形成“三縱三橫一環(huán)網(wǎng)”。同日,國家電網(wǎng)宣布世界上運行電壓最高的1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程已通過國家驗收,這標志著特高壓已不再是“試驗”和“示范”階段,后續(xù)工程的核準和建設(shè)進程有望加快。未來5年,特高壓的投資金額有望達到2700億元,這較“十一五”期間的200億投資,足足增長了13倍之余。

我國經(jīng)濟飛速發(fā)展,發(fā)展特高壓輸電勢在必行。根據(jù)特高壓輸電的作用,以及我國發(fā)電資源和負荷中心的地理分布特點,初步預(yù)計,我國特高壓輸電將從特高壓、遠距離、大容量輸電工程或跨省區(qū)電網(wǎng)的互聯(lián)工程開始。隨著用電負荷的持續(xù)增長,將新建更多的大容量電廠和發(fā)電基地,跨區(qū)輸電容量也將持續(xù)增加,特高壓輸電技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。發(fā)展特高壓輸電,對建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會具有強大的推動作用。


已經(jīng)投運的特高壓 
中國第一條特高壓交流輸電線路 
晉東南—南陽—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程

據(jù)介紹,這條世界上首次投入運營的特高壓交流線路全長640公里,電壓等級是世界最高的,達到1000千伏,輸送的電能是現(xiàn)有的500千伏的5倍,輸送過程的電能損耗和占地面積都可以節(jié)省一半以上,整個工程的投資比500千伏的線路節(jié)省三分之一??v跨晉豫鄂三省,其中還包含黃河和漢江兩個大跨越段。線路起自山西1000kV晉東南變電站,經(jīng)河南1000kV南陽開關(guān)站,止于湖北1000kV荊門變電站。


中國第二條特高壓輸電線路 
四川(向家壩)—上?!?00千伏特高壓直流輸電示范工程

四川(向家壩)—上海±800千伏特高壓直流工程起于四川宜賓復龍換流站,止于上海奉賢換流站,途經(jīng)四川、重慶、湖北、湖南、安徽、浙江、江蘇、上海等8省市,四次跨越長江。線路全長1907千米。工程額定電壓±800千伏,輸送能力達700萬千瓦級。工程投運后,每年可向上海輸送320億千瓦時的清潔電能,最大輸送功率約占上海高峰負荷的三分之一,可節(jié)省原煤1500萬噸,減排二氧化碳超過3000萬噸。工程的成功建設(shè)系統(tǒng)驗證了特高壓直流輸電的技術(shù)可行性、設(shè)備可靠性、系統(tǒng)安全性和環(huán)境友好性,是國家電網(wǎng)公司繼特高壓交流試驗示范工程成功投產(chǎn)后的又一重大成果。


±800kV錦屏至蘇南特高壓直流工程(2009年開工,2012年5月竣工,2013年投運) 輸送容量:720萬千瓦長度:2059KM


在建特高壓 1000千伏淮南至上海特高壓交流輸電示范工程(2011年開工,2013年投運) 輸送容量:500萬千瓦長度:2656KM


±800kV 糯扎渡至廣東特高壓直流工程(2011年開工,2013年投運) 輸送容量:500萬千瓦長度:1451KM


±800kV哈密南—鄭州特高壓直流工程(2012年5月開,2014年投運) 輸送容量:800萬千瓦長度:2210KM

獲“路條”特高壓【現(xiàn)多已開建】
福建-浙江特高壓交流輸變電工程獲能源局“路條”
錫盟-南京1000千伏特高壓交流輸電工程獲取“路條”
溪洛渡―浙西±800千伏特高壓直流輸電工程已獲國家發(fā)改委核準
準東-四川±1100千伏特高壓直流工程或年底獲“路條”

因描寫戰(zhàn)術(shù)、武器真實到泄密,險些被關(guān)小黑屋的“禁書”!

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