2009-1-20 9:41:39 国际电力网 网友评论
四年时间,中国特高压逐步从梦想变成了现实。国家电网公司特高压交流试验示范工程的建成投运,成为近期业界关注的一件大事。对于能源行业来说,这一条600多公里输电工程的投运,本身更蕴含着极为重要的意义。
能源是人类生存和发展的物质基础,能源问题也日益成为国际社会关注的焦点。特高压,代表了国际输变技术的最高水平,更代表了能源配置方式的根本性变化。
中国特高压的起步,首先带来的是我国电网的“技术优势”,促进我国电工设备制造业的升级换代,提升“民族制造”的自主创新能力和国际竞争力;而特高压电网的发展,其“技术优势”必然转化为建设和运营统一大电网的“管理优势”,事实上近期国家电网公司成功获得菲律宾国家输电网25年特许经营权并正式接管该国国家输电网,无疑是中国大电网建设、运营“管理优势”的体现。而中国特高压带来的最大优势,则是能源配置方式的变化,向更清洁、更高效、更安全的方向转变。特高压电网的出现,让能源基地的集约化开发成为可能,让更大范围内能源资源优化配置成为可能,更让中国加强跨国能源合作、优化配置境外能源资源、保障国家能源安全成为可能。特高压,让能源资源禀赋并不丰厚的中国,探索出一条具有自己特色的能源可持续发展之路,从而不断增强中国的能源竞争优势。
中国特高压刚刚起步,但它却拉开了一个时代的大幕。
2009年1月6日,我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000千伏交流输变电工程——晋东南~南阳~荆门特高压交流试验示范工程顺利通过试运行。这标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压(UHV)核心技术和设备国产化上取得重大突破,对优化能源资源配置,保障国家能源安全和电力可靠供应具有重要意义。
交流输电电压一般分为高压、超高压和特高压,自1891年世界上第一条13.8千伏输电线路建成投运,随着经济社会的发展,电网规模不断扩大,电力输送容量不断提高,电压等级也随之不断提升,66千伏、110千伏、220千伏、500千伏,每一次电压等级的提升,都标志着经济社会的快速发展。
我国电网在解放后得到快速发展,从1952年自主建设110千伏输电线路,1954年建成220千伏线路,1981年建成第一条500千伏线路,逐步形成500千伏骨干网架;到2009年1月6日,我国建成首个特高压交流试验示范工程,其中蕴含的重大意义,远远超过了工程本身。
我国地域广阔,能源资源储量比较丰富,但贫油、富煤,煤炭在一次能源消费结构中的比重达70%。更重要的是能源资源分布与生产力发展不平衡,煤炭资源的2/3以上分布在北方,水电资源的80%在西部,而2/3以上的能源需求集中在中、东部发达地区。作为经济快速增长和人口最多的发展中国家,随着经济社会快速发展,对能源依存度的不断提高,能源矛盾逐步显现。
一方面我国电力需求增长迅速,预计到2020年,我国全社会用电量将达到7.4万亿千瓦时左右,需要装机容量约14.7亿千瓦,约为当前水平的两倍,而现有500千伏交、直流输电系统无法满足电力工业快速发展的要求,亟需加快建设电压等级更高、资源配置能力更强的特高压电网。而另一方面,由于能源资源与生产力发展的逆向分布,能源供需矛盾突出,原有的煤炭长距离运输、就地发电、自求平衡能源供应方式也难以为继。不但运力瓶颈问题难以解决,资源浪费、环境污染等问题也将十分突出。
针对我国能源发展中面临的问题,2004年底国家电网公司提出了“转变电网发展方式,加快建设以1000千伏交流和±800千伏直流特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强国家电网”的战略目标。党中央、国务院对特高压工作非常重视,国家发改委等部委和国家电网公司组织各方面力量,开展了广泛、深入的研究论证,对我国发展特高压电网的重要性、紧迫性、可行性等重大问题逐步形成了较为普遍的共识。
随后,国家有关部委、国家电网公司组织开展了全面系统的特高压论证工作。国内10多个行业组织和咨询机构、8所大学、100多家单位,包括30多名院士在内的上万人直接参与了特高压有关工作。20个月的艰苦、细致的科学论证,广泛听取和吸收各方不同意见后,大家逐步形成共识:中国完全有必要发展特高压电网,特高压技术在中国不存在不可逾越的障碍。
2006年8月9日,国家发改委正式核准了晋东南~南阳~荆门特高压交流试验示范工程。批复强调指出,尽快研发、实施特高压输电技术很有必要。特高压交流试验示范工程的建设,将成为我国电网发展和输电技术的一次革命。中国特高压开始从构想变为现实。
晋东南~南阳~荆门特高压交流试验示范工程联接华北和华中电网,线路全长645公里,变电容量2×300万千伏安。国家电网公司以建设安全可靠、自主创新、经济合理、环境友好、国际一流的精品工程为目标,拉开了特高压电网建设的大幕。
特高压高压交流试验示范工程纵贯晋豫鄂三省,途经险峻的太行山区、煤矿采空区、汉江分洪区、以及国家级猕猴自然保护区和多处文物古迹……全线铁塔1284基,总重量超过93000吨,平均重量72.4吨,平均高度77.2米,接近500千伏铁塔的两倍。长达10余米的巨型绝缘子,高达40余米的1000千伏构架,重逾400吨的1000千伏主变压器。工程建设难度高、任务重、系统环境复杂。国家电网公司调集精兵强将,全力开展工程建设。
建设特高压交流试验示范工程,使得中国直接面对国际电网科技的前沿问题,一个个世界级的技术难题和工程建设难题接踵而至。国家电网公司以科研为先导,在充分借鉴国内外已有成果的基础上,发挥各方面科研力量,全面系统地开展了近千项特高压关键技术研究,在电压标准、电磁环境、过电压及绝缘配合、无功电压控制、防雷技术、高海拔、大电网运行控制等方面取得全面突破,特高压工程设计、建设和运行技术达到世界领先水平,系统掌握了特高压输变电核心技术。所有课题的研究结论和成果都在工程中得到应用,为工程建设发挥了重要支撑作用。
特高压电网建设,设备研制与国产化是关键。国家电网公司高度重视和积极组织联合攻关,开展设备研发,各制造厂、监造单位和试验单位广大技术人员与国内资深院士专家一起,团结协作,攻坚克难,特高压设备研制取得了全面突破。通过国家电网公司与设备制造等企业的共同努力,自主研制了世界上首套1000千伏、300万千伏安单体式特高压变压器和电压等级最高、容量最大的1000千伏、96万千乏高压并联电抗器等关键设备,生产了代表当前最高技术水平的特高压GIS和HGIS开关设备,掌握了一批具有自主知识产权的装备制造核心技术,形成了全套特高压输变电设备的国内批量生产能力,实现了我国输变电装备制造业的技术升级,显著提升了我国民族装备制造业的自主创新能力和国际竞争力。
为研究解决特高压建设运行中的关键问题,国家电网公司建设了特高压交流试验基地、直流试验基地、杆塔试验基地和西藏高海拔试验基地以及国家电网仿真中心,形成了目前世界上实验能力最强、技术水平最高的特高压试验研究体系,28项实验能力和指标创造世界第一。试验获得了10多万组数据,对我国近百个厂家的特高压主要设备进行了带电考核,为特高压设备成功研制和工程顺利建设运行提供了有力支撑。
国家电网公司特高压交流试验示范工程建设,带来更重要的“技术优势”,是建立了较为完整的特高压标准体系。我国在特高压领域的成就得到了国际业界的重视,特高压交流1100千伏电压被国际电工委员会和国际大电网组织推荐为国际标准电压;国际电工委员会成立了高压直流输电新技术委员会,并将秘书处设在国家电网公司,这在我国尚属首次,提高了我国在国际电网技术标准领域的影响力。
特高压输电具有远距离、大容量、低损耗、节约土地资源等特点,对于全面落实科学发展观,实现国民经济健康、快速发展具有重要意义。晋东南~南阳~荆门特高压交流试验示范工程的建成投运,更充分说明了这一点。
该工程联接华北、华中电网,横贯山西、河南、湖北三省。山西煤电充足,湖北水电丰腴。特高压交流试验示范工程建成后有助于形成南北互济,加强跨大区电网互联,有利于减少系统备用,获得水火互济、跨流域补偿、错峰避峰等综合效益,节省发电装机;有利于促进西部大开发,实现区域经济协调发展。此外,特高压交流试验示范工程可以促进大煤电基地建设,实现山西电煤就地转换。
研究表明,1000千伏交流线路自然输送功率约为500千伏线路的5倍。同等条件下,1000千伏交流线路的电阻损耗仅为500千伏线路的1/4,单位输送容量走廊宽度仅为500千伏线路的1/3,单位输送容量综合造价不足500千伏输电方案的3/4。
从2004年底提出发展特高压以来,我国用4年多的时间,建成了目前世界上输送能力最大、代表国际输变电技术最高水平的特高压交流输变电工程,这在我国乃至世界电力发展史上都具有里程碑意义。晋东南~南阳~荆门特高压交流试验示范工程的建成投运,是中国特高压恢弘蓝图的精彩起笔。目前,四川至上海特高压直流示范工程已经全面开工,后续特高压工程正在快速有序推进。一个以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强国家电网正在向我们走来,这一快捷、高效的电力“高速公路”将随着特高压电网的建设与发展,建设结构合理、技术先进、资源配置能力强的现代化大电网,促进大煤电基地、大水电基地、大核电和大型可再生能源基地的集约化开发,不断促进能源资源在全国乃至更大范围内的合理配置,保障国家能源安全,促进能源可持续发展,为我经济社会发展提供更清洁、更高效、更经济的能源支撑。