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特高壓之辯:交、直流相輔而非對(duì)立
日期：2025-05-28 04:28
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(2006-11-21) 來自：《科技日?qǐng)?bào)》 閱讀42次  |
國(guó)家電網(wǎng)公司1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門交流特高壓試驗(yàn)示范工程8月19日啟動(dòng)，標(biāo)志著我國(guó)特高壓電網(wǎng)工程正式起步。近日，有媒體報(bào)道“專家激辯特高壓輸電網(wǎng)”稱，出于**和經(jīng)濟(jì)的考慮，特高壓交流輸電技術(shù)已被發(fā)達(dá)國(guó)家放棄；而且專家主張，在遠(yuǎn)距離輸電上只采用“***、*經(jīng)濟(jì)、*實(shí)用可靠又有充分把握的”直流輸電，而棄用交流特高壓。有關(guān)特高壓電網(wǎng)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)似乎已從當(dāng)初的“特高壓輸電技術(shù)是否成熟”轉(zhuǎn)向現(xiàn)在的“特高壓交流、直流優(yōu)劣之辯”。為此，本報(bào)記者采訪了有關(guān)專家、學(xué)者及官員，就“特高壓交、直流優(yōu)劣之辯”進(jìn)行探討，以期明確———特高壓交、直流：相輔而非對(duì)立 。 發(fā)達(dá)國(guó)家真的放棄交流特高壓技術(shù)了嗎？ 先，有必要對(duì)這里的“發(fā)達(dá)國(guó)家”作一個(gè)澄清，因?yàn)槭澜缟嫌羞^特高壓電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的國(guó)家，迄今僅日本和前蘇聯(lián)而已。此外，美國(guó)、前蘇聯(lián)、意大利、日本、巴西、加拿大、印度等國(guó)對(duì)特高壓輸電技術(shù)也進(jìn)行過大量研究。但除了上述兩國(guó)，“發(fā)達(dá)國(guó)家”均沒有特高壓輸電的實(shí)踐，所以，也無從說所謂“放棄”與否。 那么，我們就從僅有的兩個(gè)“實(shí)踐者”說起。 日本，國(guó)土面積不大，能源主要依靠外來進(jìn)口，所以在任何地方都可以建電廠。從這個(gè)意義上講，日本基本不需要遠(yuǎn)距離輸電。但是，日本經(jīng)濟(jì)在上個(gè)世紀(jì)70年代高速增長(zhǎng)，電力需求年增長(zhǎng)率達(dá)6%—7%，日本東京電力公司因此計(jì)劃在沿海發(fā)展大規(guī)模核電。在此基礎(chǔ)上，東京電力公司決定采用1000千伏級(jí)交流特高壓輸電技術(shù)。其主要目的是解決線路走廊緊張、電網(wǎng)的穩(wěn)定性和短路電流超限等問題。當(dāng)時(shí)，經(jīng)過對(duì)不同電網(wǎng)等級(jí)交流和超高壓直流輸電方式進(jìn)行比選得出結(jié)論———1000千伏特高壓交流方案*為經(jīng)濟(jì)。按照這樣的思路，1988年日本開始動(dòng)工建設(shè)特高壓輸電線路，并于199250億美元 巨額海外欠賬嚴(yán)重危害中國(guó)出口企業(yè)2年4月建成西群馬干線138公里，到1999年總計(jì)完成兩段特高壓線路，全長(zhǎng)238公里。然而，隨著上世紀(jì)90年代經(jīng)濟(jì)泡沫的破滅，以及亞洲金融危機(jī)給日本帶來的沖擊，日本經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，核電站建設(shè)計(jì)劃推遲，特高壓工程建設(shè)也隨之放慢，導(dǎo)致已經(jīng)建成的特高壓線路一直降壓運(yùn)行。但是，根據(jù)日本東京電力公司的預(yù)測(cè)，2010年左右南磐城特高壓干線將升壓至額定電壓運(yùn)行。 前蘇聯(lián)，于1981年開始動(dòng)工建設(shè)5段特高壓線路，總長(zhǎng)度達(dá)2344公里。1985年8月，世界上條1150千伏線路?；退箞D茲—科克契塔夫線路在額定工作電壓下帶負(fù)荷運(yùn)行。?；退箞D茲煤礦（位于現(xiàn)哈薩克斯坦境內(nèi)）主要產(chǎn)出褐煤，全部露天開采，當(dāng)時(shí)規(guī)劃將坑口發(fā)電通過1150千伏交流和±750千伏直流輸電線路輸送到2300公里外的莫斯科郊區(qū)。一條輸電線路可以送電600萬(wàn)千瓦，特高壓線路的經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于500千伏輸電線路。然而由于前蘇聯(lián)解體，?；退箞D茲煤礦劃歸哈薩克斯坦，將煤炭基地坑口電站的強(qiáng)大電力通過特高壓線路輸送到負(fù)荷中心的計(jì)劃自然擱淺。但是，俄羅斯至今都沒有完全放棄特高壓電網(wǎng)輸電計(jì)劃?；陔娏ω?fù)荷增長(zhǎng)趨勢(shì)即將帶來電力快速發(fā)展的預(yù)測(cè)，俄羅斯統(tǒng)一電力公司計(jì)劃重新啟用1150千伏輸電線路。 可見，國(guó)外僅有的特高壓輸電的實(shí)踐并非因?yàn)榧夹g(shù)原因而放棄，主要是出于需求的改變而中止。所謂“‘百萬(wàn)伏胎兒’在國(guó)外的悲慘命運(yùn)”只是無稽之談。 而在美國(guó)，盡管迄今尚未在工程中采用特高壓輸電技術(shù)，但其研究和試驗(yàn)非常完善。美國(guó)特高壓研究包括1500千伏和1100千伏兩個(gè)特高壓水平，并曾經(jīng)在上世紀(jì)70年代被列入建設(shè)規(guī)劃。為什么美國(guó)掌握特高壓輸電技術(shù)后并沒有在工程中采用？主要原因一是因?yàn)槊绹?guó)電力需求發(fā)展趨緩；二是美國(guó)能源資源分布比較均衡；三是美國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀還受其政治、歷史等因素的決定。 而在處于經(jīng)濟(jì)起飛階段的我國(guó)，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要有足夠的能源支撐，電力需求在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將持續(xù)快速增長(zhǎng)是毫無疑義的。即使我國(guó)在15年后達(dá)到美國(guó)目前人均裝機(jī)容量的1／4，即人均0.8千瓦，到2020年總裝機(jī)容量也將超過10億千瓦。其次，我國(guó)能源資源和生產(chǎn)力發(fā)展不均衡、逆向分布等特點(diǎn)決定了需要在更大范圍內(nèi)優(yōu)化能源資源配置。這就使發(fā)展長(zhǎng)距離、大容量輸電技術(shù)成為必然的選擇。 特高壓交流輸電在技術(shù)上有保證嗎？ 在國(guó)外，上個(gè)世紀(jì)60年代以來，美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本、意大利、巴西、加拿大、印度等國(guó)對(duì)特高壓輸電涉及的許多問題進(jìn)行了大量研究，如過電壓、可聽噪聲、無線電干擾、生態(tài)影響等，取得了重要進(jìn)展。國(guó)外工程經(jīng)驗(yàn)表明，特高壓交流輸電技術(shù)是可行的。 我國(guó)從l986年開始，將特高壓輸電技術(shù)研究連續(xù)列入國(guó)家“七五”、“八五”和“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃，為特高壓技術(shù)研究積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。西北750千伏輸變電國(guó)產(chǎn)化示范工程的順利投產(chǎn)和三峽送出±500千伏直流輸電工程的成功實(shí)踐，使我國(guó)輸變電設(shè)備的制造能力和水平有了很大提高，為特高壓技術(shù)裝備研發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)造了條件。 2004年12月，國(guó)家電網(wǎng)公司成立了特高壓電網(wǎng)工程領(lǐng)導(dǎo)小組，下設(shè)辦公室，協(xié)調(diào)和落實(shí)特高壓前期、可研、技術(shù)方案、設(shè)備選型、國(guó)產(chǎn)化等工作。2005年1月，國(guó)家電網(wǎng)公司又成立了由9名工程院院士和4名**專家組成的顧問小組，多次召開會(huì)議，對(duì)特高壓輸電的重大問題和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和咨詢，提出發(fā)展特高壓應(yīng)遵循“科學(xué)論證、示范先行、自主**、扎實(shí)推進(jìn)”的指導(dǎo)方針。 國(guó)家電網(wǎng)公司于2005年**啟動(dòng)特高壓關(guān)鍵技術(shù)研究工作，組織國(guó)內(nèi)相關(guān)電力科研、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、設(shè)備制造等單位，在借鑒和汲取國(guó)際上特高壓輸電經(jīng)驗(yàn)以及總結(jié)國(guó)內(nèi)20多年研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)特高壓關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)行了**系統(tǒng)規(guī)劃，組織安排研究課題125項(xiàng)，相繼取得一系列重要進(jìn)展和**性的研究成果。 一、綜合考慮電網(wǎng)**、經(jīng)濟(jì)性能、設(shè)備研制能力、海拔高度和污穢情況，提出了我國(guó)特高壓電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的建議，即交流特高壓的標(biāo)稱電壓為1000千伏，*高運(yùn)行電壓為1100千伏，特高壓直流額定電壓為±800千伏；提出我國(guó)特高壓過電壓水平及主要電氣設(shè)備的絕緣水平；初步形成我國(guó)主要特高壓設(shè)備的技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)建設(shè)環(huán)境友好型輸變電工程的目標(biāo)，確立了保持交流特高壓的電磁環(huán)境影響指標(biāo)限值與我國(guó)500千伏輸電工程相當(dāng)、特高壓直流的電磁環(huán)境等影響指標(biāo)限值與我國(guó)±500千伏直流輸電工程水平相當(dāng)?shù)脑瓌t，提出我國(guó)特高壓輸電工程電磁環(huán)境控制指標(biāo)及工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告，已獲國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局的批復(fù)同意。 二、依據(jù)《電力系統(tǒng)**穩(wěn)定導(dǎo)則》，利用國(guó)際先進(jìn)的電力系統(tǒng)仿真分析軟件和亞洲規(guī)模*大、技術(shù)**的電力系統(tǒng)仿真試驗(yàn)手段，深入開展了特高壓交流試驗(yàn)示范工程的系統(tǒng)研究和特高壓骨干網(wǎng)架的規(guī)劃論證。研究表明，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的特高壓電網(wǎng)滿足我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，具有**穩(wěn)定水平高、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越等顯著優(yōu)勢(shì)，這也標(biāo)志著我國(guó)已完全具備規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制特高壓輸電系統(tǒng)和大型互聯(lián)電網(wǎng)的能力。 三、特高壓關(guān)鍵技術(shù)研究取得了重大突破，在特高壓電網(wǎng)規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)、設(shè)備規(guī)范編制、裝備研制等方面發(fā)揮了重要的支撐作用，其中特高壓輸電無功和電壓控制研究、超大規(guī)模交直流互聯(lián)電網(wǎng)**穩(wěn)定控制、過電壓與絕緣配合、防雷技術(shù)、特高壓交流和直流輸電保護(hù)控制系統(tǒng)、多分裂導(dǎo)線綜合防舞措施等研究成果已達(dá)到******。 四、健全特高壓試驗(yàn)手段，滿足特高壓電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行的試驗(yàn)研究需求。著手建設(shè)特高壓交流試驗(yàn)基地和特高壓直流試驗(yàn)基地，為開展特高壓電磁環(huán)境、外絕緣、電暈特性、帶電作業(yè)等研究及關(guān)鍵設(shè)備的考核提供必要的條件。同時(shí)還建設(shè)國(guó)際**的國(guó)家電網(wǎng)仿真中心，為特高壓網(wǎng)架和跨國(guó)輸電等重大工程規(guī)劃建設(shè)、大電網(wǎng)**穩(wěn)定特性分析、交直流混合系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制提供仿真研究平臺(tái)。 五、設(shè)備國(guó)產(chǎn)化是特高壓電網(wǎng)健康發(fā)展的必要保障，也是特高壓工程建設(shè)的重要目標(biāo)。國(guó)內(nèi)設(shè)備制造企業(yè)對(duì)特高壓輸變電設(shè)備，如1000千伏變壓器、電抗器／可控電抗器、罐式斷路器、輸電線路等特高壓交流主設(shè)備以及換流變壓器、直流濾波器、直流控制保護(hù)等特高壓直流主設(shè)備，均已具備國(guó)產(chǎn)化的研制基礎(chǔ)和生產(chǎn)能力。通過集成**和引進(jìn)消化再**，重點(diǎn)攻克1000千伏全封閉組合電器（GIS）開關(guān)、6英寸晶閘管、特高壓直流換流閥、平波電抗器等核心關(guān)鍵技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)特高壓輸變電設(shè)備的**國(guó)產(chǎn)化，為即將開展的特高壓工程建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 特高壓輸電技術(shù)**性和穩(wěn)定性專項(xiàng)研究結(jié)論表明，我國(guó)采用特高壓輸電技術(shù)系統(tǒng)**性、穩(wěn)定性好，電網(wǎng)潮流分布合理。通過電氣計(jì)算，2020年特高壓同步電網(wǎng)方案線路潮流分布合理，母線電壓可控制在允許范圍。系統(tǒng)穩(wěn)定水平較高，任一特高壓交流線路的三相故障系統(tǒng)可保持穩(wěn)定，系統(tǒng)對(duì)嚴(yán)重故障也具有較高的承受能力。以華北—華中—華東建設(shè)特高壓同步電網(wǎng)為例，在“十二五”初期，華北—華中—華東同步電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定能夠保證較好水平，系統(tǒng)中主要的區(qū)域間低頻振蕩模式是華北電網(wǎng)相對(duì)于華中電網(wǎng)，振蕩頻率約為0.19赫茲，阻尼比約0.12，阻尼很強(qiáng)，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)**穩(wěn)定造成影響。 特高壓交流輸電在經(jīng)濟(jì)上有優(yōu)勢(shì) 特高壓交流、直流輸電技術(shù)究竟孰優(yōu)孰劣？這個(gè)問題，其實(shí)不可一概而論，其技術(shù)本身并沒有高下、優(yōu)劣之分。在實(shí)際應(yīng)用中，1000千伏特高壓交流與±800千伏級(jí)直流在電網(wǎng)中各有特點(diǎn)，兩者相輔相成、互為補(bǔ)充。 那么，我國(guó)特高壓電網(wǎng)工程的起步，從交流特高壓開始，究竟依據(jù)什么？ 從電**點(diǎn)看，特高壓交流具有交流電網(wǎng)的基本特征，可以形成堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，理論上其規(guī)模和覆蓋面是不受限制的，對(duì)電力的傳輸、交換、疏散十分靈活。特高壓直流是直達(dá)快車，不能形成網(wǎng)絡(luò)，必須依附于堅(jiān)強(qiáng)的交流輸電網(wǎng)才能發(fā)揮作用，在受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)過多，也存在著**隱患。 因此，我國(guó)發(fā)展特高壓電網(wǎng)遵循如下原則：交流特高壓定位于更高**電壓等級(jí)的網(wǎng)架建設(shè)和跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)送電；而±800千伏級(jí)直流輸電將定位于我國(guó)西部大水電基地和大煤電基地的超遠(yuǎn)距離大容量外送上。國(guó)家電網(wǎng)公司以1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門交流特高壓試驗(yàn)示范工程作為我國(guó)特高壓電網(wǎng)的起步工程，正是基于這樣的考慮。 發(fā)展1000千伏特高壓交流輸電工程與500千伏輸電工程相比，也具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。 一是交流特高壓在線路工程投資上有優(yōu)勢(shì)。以“晉東南—荊門交流特高壓試驗(yàn)示范工程”為例，該工程計(jì)劃建設(shè)1000千伏特高壓輸電線路，線路全長(zhǎng)654公里。根據(jù)《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于晉東南至荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程項(xiàng)目核準(zhǔn)的批復(fù)》的結(jié)論，該工程靜態(tài)投資為56.88億元，動(dòng)態(tài)投資為58.57億元。據(jù)此估算，1000千伏線路工程單位容量造價(jià)與500千伏線路工程之比為0.63，這說明1000千伏線路工程造價(jià)遠(yuǎn)低于500千伏線路工程。 二是交流特高壓能夠發(fā)揮巨大的聯(lián)網(wǎng)效益。華中電網(wǎng)水電比例較高，約占40%，華北電網(wǎng)火電比例則達(dá)97%。通過交流特高壓聯(lián)合運(yùn)行，一是可以消納華中（四川）富余的水電，*大限度地減少棄水，二是能夠取得華北向華中輸送煤電的效益，三是能夠獲得更大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)效益，主要是減少裝機(jī)的容量效益。 三是交流特高壓工程具有電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)力。各負(fù)荷中心地區(qū)無論是通過特高壓交流電網(wǎng)從晉陜蒙寧煤電基地購(gòu)電，還是通過特高壓直流工程從水電基地或呼盟煤電基地購(gòu)電，都比從本地購(gòu)電更為便宜。仍以“晉東南—荊門交流特高壓試驗(yàn)示范工程”為例，依據(jù)《國(guó)家發(fā)展與改革委關(guān)于印發(fā)電價(jià)改革實(shí)施辦法的通知》等文件，測(cè)算試驗(yàn)示范工程輸電價(jià)格為0.06元／千瓦時(shí)。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委公布各省新投產(chǎn)機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)，山西省脫硫燃煤機(jī)組上網(wǎng)電價(jià)（含稅）為0.25元／千瓦時(shí)，湖北省為0.335元／千瓦時(shí)，以試驗(yàn)示范工程輸電價(jià)格為0.06元／千瓦時(shí)、線損電價(jià)為0.005元／千瓦時(shí)為基礎(chǔ)計(jì)算，山西電力通過交流特高壓線路送到湖北，到網(wǎng)電價(jià)為0.315元，低于湖北省0.335元／千瓦時(shí)的上網(wǎng)電價(jià)水平，通過該工程將晉東南電力輸送到華中，電價(jià)低于華中本地火電電價(jià)。因此，交流特高壓工程具有較強(qiáng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)能力。 可見，特高壓交流輸電技術(shù)在技術(shù)上可行，在經(jīng)濟(jì)上有優(yōu)勢(shì)，與直流特高壓技術(shù)相輔相成、互為補(bǔ)充。我國(guó)發(fā)展特高壓輸電技術(shù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。 |
