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世界首条商业运营特高压交流输电扩建工程投产

新闻来源:人民网

   

  2011年12月16日,由国家电网公司承建的1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程扩建工程正式投产,单回线路输送能力达到500万千瓦,成为世界上运行电压最高、输电能力最强、技术水平最先进的交流输电工程。
为什么要扩建
  我国首个特高压工程——特高压交流试验示范工程于2006年8月获得国家核准开工建设,由我国自主研发、设计、制造和建设,北起山西晋东南站,经河南南阳站,南至湖北荆门站,全线单回路架设,线路全长640公里。根据核准方案,该工程仅在两端变电站各安装了一组容量300万千伏安的特高压变压器,最大输电能力280万千瓦。
特高压交流示范工程自2009年1月6日建成投运至今,一直保持安全稳定运行,截至今年11月,已累计输电260亿千瓦时。完成北电南送160多亿千瓦时,相当于晋煤外运约800多万吨,减轻大秦铁路400多列火车运力,有力缓解了运输压力,提升了电网资源优化配置能力;华中电网向华北电网输送清洁水电90多亿千瓦时,在减少丰水期弃水的同时,节约电煤430多万吨,减少二氧化碳排放约1000多万吨,促进了节能减排,实现了国家电网公司奉献清洁能源的目标。扩建工程的及时投运,将使华中受电通道容量大幅度增至500万千瓦,减轻铁路运煤运输压力,大大缓解迎峰度冬期间华中电网的电力供需紧张局面。
近年来,随着我国电力需求的快速增长,局部地区电力供应偏紧的态势逐渐蔓延,2011年全国电力最大缺口约3000万千瓦,主要集中在华东、华中和南方电网。华中电网处于我国“西电东送,南北互供,全国联网”的枢纽位置,但由于水电装机比重高达43%,加上处于电煤运输末端的区位劣势,在当前输电比重较小的环境下,华中地区常年在枯水期出现季节性电力供需紧张局面。2010年12月,华中电网最大限电776万千瓦,2011年1月最大电力缺口1219万千瓦。
为了充分发挥工程的输电能力和特高压大容量、远距离、低损耗输电的优势和资源优化配置能力,国家发改委于2010年12月29日核准建设本期扩建工程。工程扩建后,晋东南、南阳、荆门三站均装设两组容量300万千瓦的特高压主变,线路装设40%的串联补偿,具备了输送500万千瓦电力的能力。
扩建工程有哪些亮点
  在工程扩建过程中,国家电网公司组织100多家参建单位,开展产学研用联合攻关,攻克了特高压串补等尖端技术,保证了特高压设备批量生产的质量稳定性,进一步提升了我国电力、机械行业的自主创新能力。
扩建工程的建成投运,进一步验证了特高压交流大容量、远距离、低损耗输电的优势,是我国能源电力领域自主创新的重大成就,是世界电力发展史上的重要里程碑,进一步巩固、扩大了我国在国际高压输电技术开发、装备制造和工程应用领域的领先优势。“十二五”期间,我国将加快发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术。推广应用特高压交流试验示范工程扩建工程的创新成果,加快发展特高压输电,必将为推动我国电力工业科学发展、保障电力可靠供应和能源安全提供更为强大的动力。
  扩建工程的亮点主要表现在:
——代表了世界最高水平的交流输电工程
  自主创新、成功建设了目前世界上运行电压最高、输电能力最强、技术水平最先进的交流输电工程,运行稳定可靠,进一步验证了特高压交流大容量、远距离、低损耗输电的优势,是我国电网建设、运行整体水平迈上新台阶的重要标志。
——实现了特高压交流输电技术的新突破
  在特高压输电系统的串联补偿技术、过电压控制技术、特快速暂态过电压测量与控制技术、潜供电流、电磁环境、大型复杂电极操作冲击放电特性、大型电力设备抗地震技术、大电网运行控制技术等方面取得新突破,在世界上率先掌握了特高压大容量输电系统集成技术。
——创造了国际高压输变电设备的新纪录
  立足国内,研制成功了特高压串补、大容量特高压开关、双柱特高压变压器等代表世界最高水平的特高压交流新设备,指标优异、性能稳定,综合国产化率超过90%,刷新了主要输变电设备的世界纪录。依托工程实践,国内骨干电工设备制造企业的自主创新能力得到了进一步增强,国产设备的工艺质量水平和安全可靠性有了显著提升,在国际特高压设备制造领域形成了相对技术优势和竞争优势。特高压设备已成为我国电工设备制造企业走向世界的金色名片。
——标定了国际高压交流输电能力的新高度
  在单回640公里的特高压交流输电线路上,成功实现了500万千瓦电力的稳定输送,电网运行控制平稳、设备状态正常,创造了高压交流输电能力的世界纪录。
——建立了特高压交流输电技术标准体系
  在世界上率先建立了从系统集成、工程设计、设备制造、施工安装、调试试验到运行维护的全套技术标准和试验规范,在工程中得到全面应用和检验,为特高压交流输电大规模发展应用奠定了坚实基础。
为什么选择特高压
  我国76%的煤炭资源分布在北部和西北部;80%的水能资源分布在西南部;绝大部分陆地风能、太阳能资源分布在西北部。同时,70%以上的能源需求却集中在东中部。能源基地与负荷中心的距离在1000到3000公里。
这样一种布局提供了两种选择:要么在负荷中心区建设电站,要么在能源中心区建设电站后外送电力。
在负荷中心区大规模展开电源建设会受到煤炭运输、环境容量等问题的制约。而且,建设火电还可以靠煤炭运输,而水电、风电由于不可能把水和风像煤那样运输,因此就更是无法实现。一边是无法大规模建设电源点,一边又守着水能、风能等宝贵的清洁能源望洋兴叹。
  于是,在能源资源丰富的西部、北部地区建设电源,然后把电力送到负荷中心就成为最优选择。然而,我国现有的电网主要以500千伏超高压线路为主,不仅输电量小,更主要是无法实现远距离输送。这就好比一座高度较低的水塔,它无法实现更远距离的供水。
  因此,电网专家指出,通过建设可以大容量远距离而且低损耗输电的特高压电网就成为“十二五”电网建设的重中之重,而且是最佳选择。所谓特高压电网是指交流1000千伏、直流正负800千伏及以上电压等级的输电网络,它的最大特点就是可以长距离、大容量、低损耗输送电力。按自然功率测算,1000千伏交流特高压输电线路的输电能力超过500万千瓦,接近500千伏超高压交流输电线路的5倍。±800千伏直流特高压的输电能力达到700万千瓦,是目前多数±500千伏超高压直流线路输电能力的2.4倍。
特高压的价值
  在运输成本方面,专家根据等价热值法测算,若特高压线路以500万千瓦运行24小时,可输送电量1.2亿千瓦时,相当于运输原煤约59515吨。以公路运输进行折算,每辆汽车运煤50吨,需要1191辆车,若每辆车10米长,首尾相连,要排11.91公里。以铁路运输进行折算,若按每节车厢载重60吨的普通列车,需要992节列车。即使按每节车厢载重为100吨的重载列车,也需要596节列车进行运输。在目前公路和铁路运输形势比较紧张的现状下,更多的煤炭运输会造成较严重的运输压力。据国家发改委公布数据:2010年全国铁路煤炭发运量20亿吨,其中电煤14亿吨;公路外运超过5亿吨,运力持续紧张。目前西部、北部地区电煤价格一般为200元-300元/吨标准煤。将煤炭从当地装车,经过公路、铁路运输到秦皇岛港,再通过海运、公路运输到华东地区,电煤价格则增至1000多元/吨标准煤。折算后每千瓦时电仅燃料成本就达到0.3元左右。但是,在煤炭产区建坑口电站,燃料成本仅0.09元/千瓦时。坑口电站的电力通过特高压输送到中东部负荷中心,除去输电环节的费用后,到网电价仍低于当地煤电平均上网电价0.06—0.13元/千瓦时。
  在节能减排方面,特高压更是清洁能源大发展的必要支撑。我国风电主要集中在“三北”地区,当地消纳空间非常有限。风电的进一步发展,客观上需要扩大风电消纳范围,大风电必须融入大电网,坚强的大电网能够显著提高风电消纳能力。特高压电网将构成我国大容量、远距离的能源输送通道。据测算,如果风电仅在省内消纳,2020年全国可开发的风电规模约5000万千瓦。而通过特高压跨区联网输送扩大清洁能源的消纳能力,全国风电开发规模则可达1亿千瓦以上。从资源优化配置来看,随着我国能源战略西移,大型能源基地与能源消费中心的距离越来越远,能源输送的规模也将越来越大。在传统的铁路、公路、航运、管道等运输方式的基础上,提高电网运输能力,也是缓解运输压力的一种选择。
在推动产业技术升级方面,特高压工程实现了我国能源基础研究和建设领域的重大自主创新。通过工程实践,我国建成了世界一流的特高压试验研究体系,全面掌握了特高压输电的核心技术,大幅提升了我国电网技术水平和自主创新能力。研制成功代表世界最高水平的全套特高压交直流设备,设备国产化率达到90%,掌握了特高压设备制造的核心技术,具备了特高压交直流设备的批量生产能力,推动国内电工装备制造业实现了产业升级和跨越式发展。在世界上首次研究提出了特高压交直流输电技术标准体系,确立了我国在特高压输电技术研究、装备制造、工程设计、建设和运行领域的国际领先地位。目前,特高压输电技术已经纳入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020)》、《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》、《国家自主创新基础能力建设“十一五”规划》等国家重大规划。
展望
  目前,我国已建成两个特高压工程:一个是1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程,另一个是±800千伏向家坝-上海特高压直流输电工程。在建工程主要有:皖电东送淮南~浙北~上海特高压交流工程,今年9月获得国家发改委核准,已开工建设,计划2013年投运;锦屏~苏南±800千伏特高压直流工程,2008年11月获得核准,输电能力720万千瓦,计划2012年建成投运。另外,锡盟~南京特高压交流工程,溪洛渡~浙西、哈密~郑州、宁东~浙江特高压直流工程已获得国家能源局同意开展前期工作的批复。

   国家电网公司提出,“十二五”期间将建设联接大型能源基地与主要负荷中心的“三纵三横”特高压骨干网架和16项直流输电工程(其中特高压直流14项),形成大规模“西电东送”、“北电南送”的能源配置格局,基本建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网,形成“三华”(华北、华中、华东)、西北、东北三大同步电网,使国家电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。
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