電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)發(fā)展淺析

岳 晉/國(guó)網(wǎng)天津市電力公司東麗供電分公司

電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)發(fā)展淺析

岳 晉/國(guó)網(wǎng)天津市電力公司東麗供電分公司

“十三五”期間，輸電電網(wǎng)面臨著著力解決能源供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境和電網(wǎng)安全問(wèn)題，通過(guò)比對(duì)電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)發(fā)展的現(xiàn)狀、分析電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)的不足與問(wèn)題、介紹電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)發(fā)展新技術(shù)分析電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)的發(fā)展情況。

柔性輸電；特高壓；在線監(jiān)測(cè)裝置

“十三五”期間，輸電電網(wǎng)面臨著著力解決能源供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境和電網(wǎng)安全問(wèn)題，建設(shè)特高壓骨干網(wǎng)架，盡快建成大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃確定的特高壓工程，加快推動(dòng)后續(xù)特高壓工程建設(shè)，建成以“三華”特高壓電網(wǎng)為核心的骨干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，構(gòu)建西南特高壓交流主網(wǎng)架，適時(shí)啟動(dòng)?xùn)|北特高壓電網(wǎng)建設(shè)，形成東北、西北、西南三送端和“三華”一受端的4個(gè)同步電網(wǎng)格局，大幅提高電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力，滿足國(guó)家規(guī)劃的大煤電、大水電、大核電和大可再生能源基地電力輸送和消納。

一、輸電環(huán)節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）輸電項(xiàng)目建設(shè)情況

2014年，國(guó)網(wǎng)特高壓工程建成投運(yùn)“一交兩直”，開工建設(shè)“兩交一直”?！按ú仉娏β?lián)網(wǎng)”工程提前半年建成投運(yùn)。西北750千伏主網(wǎng)架、電氣化鐵路供電配套等重點(diǎn)工程，浙江仙居等抽水蓄能電站建設(shè)有序推進(jìn)。公司新開工110(66)千伏及以上工程線路長(zhǎng)度5萬(wàn)千米、變電容量3.2億千伏安；投產(chǎn)110(66)千伏及以上線路長(zhǎng)度5.2萬(wàn)千米、變電容量2.8億千伏安。

（二）輸電環(huán)節(jié)存在的不足

1.電力需求將平穩(wěn)較快增長(zhǎng)，東中部仍是負(fù)荷中心

中國(guó)電力需求增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展基本同步，呈正相關(guān)關(guān)系。過(guò)去10年用電量年均增速10.9％,超過(guò)經(jīng)濟(jì)增速0.7個(gè)百分點(diǎn)，電力彈性系數(shù)1.1為滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)電力的需求，預(yù)計(jì)2020年全社會(huì)用電量達(dá)8.4萬(wàn)億kW·h,“十三五”期間年均增速7.2％，電力彈性系數(shù)0.96中國(guó)東中部地區(qū)人口眾多、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，GDP總量大，用電水平高，一次能源資源廈乏，即使實(shí)施結(jié)構(gòu)調(diào)整和部分產(chǎn)業(yè)向西部轉(zhuǎn)移，過(guò)剩產(chǎn)能被淘汰，東中部仍將是中國(guó)的負(fù)荷中心。

2.發(fā)用電就地平衡方式難以為繼，需要在全國(guó)范圍優(yōu)化能源配置

中國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤為主。全國(guó)煤炭保有儲(chǔ)量80％以上分布在西部、北部，東部煤炭資源僅占3.3％受資源桌賦和發(fā)展條件限制，長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)電力發(fā)展以分省(區(qū))自我平衡為主，中國(guó)東中部地區(qū)電源密集，煤電裝機(jī)占全國(guó)煤電裝機(jī)的66％，導(dǎo)致煤電油運(yùn)緊張局面反復(fù)出現(xiàn)，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，頻繁出現(xiàn)霧霆天氣，已不具備發(fā)展煤電的空間。如果再繼續(xù)東中部大量建設(shè)煤電、就地平衡的電力發(fā)展方一式，將帶來(lái)更加嚴(yán)重的煤電運(yùn)緊張和環(huán)境污染問(wèn)題在西部、北部煤炭富集地區(qū)建設(shè)電廠，變輸煤為輸電，可以統(tǒng)籌利用東西部環(huán)境容量，優(yōu)化配置全國(guó)環(huán)境資源，實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)科學(xué)發(fā)展。

3.新能源大規(guī)模發(fā)展面臨電網(wǎng)規(guī)模小、消納能力不足的瓶頸制約

目前，中國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)總量比重僅為9.8％，實(shí)現(xiàn)2020年非化石能源占比15％,2030年非化石能源占比20％的日標(biāo)，還需要大力發(fā)展清潔能源。按照國(guó)家規(guī)劃，2020年全國(guó)常規(guī)水電裝機(jī)達(dá)到3.5億kW、風(fēng)電2億kW,太陽(yáng)能發(fā)電1億kW新能源布局集中、增長(zhǎng)速度快，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)規(guī)模小、難以就地消納，電網(wǎng)跨區(qū)通道建設(shè)滯后，需要進(jìn)一步加快大容量跨區(qū)輸電通道建設(shè)

4.電網(wǎng)發(fā)展亞需技術(shù)升級(jí)

1981年，中國(guó)建成第1回500kV輸電線路，當(dāng)時(shí)全國(guó)裝機(jī)6913萬(wàn)kW。2013年，全國(guó)裝機(jī)達(dá)到12.5億kW，是1981年的18倍。國(guó)家規(guī)劃建設(shè)的13個(gè)大型水電基地、9個(gè)大型煤電基地、9個(gè)大型風(fēng)電基地與東中部負(fù)荷中心距離一般在800--4000km日前，500kV電網(wǎng)已經(jīng)面臨短路電流超標(biāo)、發(fā)展適應(yīng)性不強(qiáng)、輸送能力不夠、走廊資源稀缺等一系列突出問(wèn)題，靠技改和擴(kuò)建500kV電網(wǎng)，無(wú)法適應(yīng)大規(guī)模西電東送、北電南供的要求。同時(shí)，西部能源基地大都采用直流送出，送電規(guī)模大、增速快，東中部500kV電網(wǎng)的安全承載能力嚴(yán)重不足，“強(qiáng)直弱交”的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全，需要實(shí)施電網(wǎng)技術(shù)升級(jí)，從根本上解決發(fā)展中遇到的問(wèn)題。

二、輸電環(huán)節(jié)新技術(shù)發(fā)展分析

（一）特高壓電網(wǎng)建設(shè)

為進(jìn)一步細(xì)化落實(shí)《能源行業(yè)加強(qiáng)大氣污染防治工作方案》，國(guó)家能源局于2014年6月初分別與國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司簽署《大氣污染防治外輸電通道建設(shè)任務(wù)書》，同時(shí)正式下發(fā)文件批復(fù)12條電力外送通道，開展前期工作，其中已明確提出4交5直合計(jì)9條特高壓工程建設(shè)方案，并且首次明確線路建設(shè)時(shí)間表。此外，國(guó)家能源局將加快辦理項(xiàng)目核準(zhǔn)手續(xù)，滿足工期要求，對(duì)口聯(lián)系地方政府部門，協(xié)調(diào)解決項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的重大問(wèn)題，落實(shí)各項(xiàng)配套條件。

另一方面，國(guó)家電網(wǎng)公司年中會(huì)議已提出2014年下半年到2015年上半年“四交五直”全部開工，并計(jì)劃明后年開工“五交五直”，同時(shí)國(guó)家電網(wǎng)已明確了各條交流特高壓線路負(fù)責(zé)人，我們預(yù)計(jì)隨著國(guó)國(guó)家電網(wǎng)內(nèi)部各條特高壓線路分管工作的明確，各個(gè)項(xiàng)目小組將各自啟動(dòng)開始前期工作。

國(guó)家電網(wǎng)還計(jì)劃2016、2017年開工“五交五直”特高壓工程，2018年全部建成投運(yùn)。

同時(shí)，到2020年建成共計(jì)33條特高壓直流和交流工程，累計(jì)建設(shè)特高壓輸電線路6.4 萬(wàn)公里。過(guò)去8年半的時(shí)間，我國(guó)特高壓工程累計(jì)建成僅1.2萬(wàn)公里，年均增加1400公里左右，而投資額更是年均僅170億元。如果僅考慮納入大氣污染治理行動(dòng)計(jì)劃的“四交五直”，那么2014和2015年的投入將達(dá)到：

261+240 +185+174+180+ 275+ 264+150+220=1949億元

這一數(shù)字比過(guò)去8年半的特高壓投資之和1456億元還要高出近500億元，而這僅僅是未來(lái)兩年的保守估計(jì)。因此，我們判斷，從2015年上半年這個(gè)時(shí)點(diǎn)起，特高壓建設(shè)將進(jìn)入全面提速期，未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模將隨著特高壓項(xiàng)目的不斷開工而呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長(zhǎng)。

（二）柔性輸電

1.柔性輸電市場(chǎng)容量

2010-2020年，柔性輸電投資帶來(lái)的SVC市場(chǎng)容量將超過(guò)230億，未來(lái)3-5年市場(chǎng)將呈現(xiàn)加速上漲局面。柔性輸電在電網(wǎng)的滲透率目前很低，約不到5％，未來(lái)10年將是柔性輸電高速發(fā)展的黃金時(shí)期。僅SVC/SVG在輸電網(wǎng)中的市場(chǎng)容量，保守估計(jì)將達(dá)到150億元左右，加上其他柔性輸電設(shè)備需求，預(yù)計(jì)柔性輸電投資帶來(lái)的設(shè)備需求將超過(guò)230億元。未來(lái)3-5年，電網(wǎng)SVC市場(chǎng)將呈現(xiàn)加速上漲局面。

2.柔性輸電項(xiàng)目最新發(fā)展動(dòng)態(tài)

柔性直流輸電技術(shù)是未來(lái)電力電子技術(shù)的重要發(fā)展方向，受到世界各國(guó)的高度關(guān)注，歐美國(guó)家正在積極推進(jìn)柔性直流輸電關(guān)鍵技術(shù)研究和工程建設(shè)。2014年7月4日，浙江院設(shè)計(jì)的世界上電壓等級(jí)最高、端數(shù)最多、單端容量最大的多端柔性直流輸電工程——浙江舟山±200千伏五端柔性直流輸電科技示范工程正式投運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)在世界柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域走在了前列，也為我國(guó)首個(gè)以海洋經(jīng)濟(jì)為主題的國(guó)家級(jí)新區(qū)——舟山群島新區(qū)快速發(fā)展提供了堅(jiān)強(qiáng)電能保障。

（三）線路監(jiān)測(cè)發(fā)展

1.線路監(jiān)測(cè)市場(chǎng)容量

在線監(jiān)測(cè)是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)化”、“智能化”的基礎(chǔ)，國(guó)家政策、電網(wǎng)公司戰(zhàn)略均積極推動(dòng)在線監(jiān)測(cè)。發(fā)改委、科技部、商務(wù)部、知識(shí)產(chǎn)權(quán)局聯(lián)合發(fā)布的《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南(2007年度)》中第80類“電網(wǎng)輸送及安全保障技術(shù)”中明確指出包括“在線監(jiān)測(cè)及診斷裝置”。另一方面，國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)均明確提出，要從2010年起開始全面推廣實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修，全面提升設(shè)備智能化水平。

2010-2020年，僅變壓器色譜在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的市場(chǎng)容量，預(yù)計(jì)將超過(guò)50億元，加上斷路器在線監(jiān)測(cè)、電纜在線監(jiān)測(cè)等設(shè)備需求，預(yù)計(jì)電網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備市場(chǎng)總需求將超過(guò)100億元。在關(guān)鍵設(shè)備的檢修制度由定期檢修向狀態(tài)檢修發(fā)展的過(guò)程中，各種關(guān)鍵設(shè)備都有實(shí)施在線監(jiān)測(cè)的需求。以其中主要產(chǎn)品變壓器在線監(jiān)測(cè)為例，我國(guó)變壓器在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品主要應(yīng)用于110kV及以上電壓等級(jí)的變壓器。近年來(lái)，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已日趨成熟，變壓器在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品已逐漸被電力系統(tǒng)認(rèn)可和使用，750kV及以上電壓等級(jí)的變壓器已全部安裝了在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。

未來(lái)5-10年，電網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)市場(chǎng)將保持加速增長(zhǎng)局面，年均增長(zhǎng)率有望達(dá)到50％以上。隨著狀態(tài)檢修即將在我國(guó)電力系統(tǒng)全面推廣實(shí)施，預(yù)計(jì)未來(lái)我國(guó)電力系統(tǒng)110kV及以上電壓等級(jí)的存量、新增變壓器將逐步全面安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，電網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)市場(chǎng)將迎來(lái)黃金發(fā)展時(shí)期。

2.線路監(jiān)測(cè)最新發(fā)展動(dòng)態(tài)

位于仙桃與武漢漢南區(qū)交界處的110千伏袁灘彭線外破在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)上線運(yùn)行，該公司輸電運(yùn)檢室在全省率先創(chuàng)新開展的輸電線路在線監(jiān)測(cè)（控）業(yè)務(wù)正式開始全面試運(yùn)行。

該項(xiàng)工作的實(shí)施，在湖北省尚屬首創(chuàng)。隨著輸電線路業(yè)務(wù)的逐步深入推進(jìn)，除了解決“外破隱患點(diǎn)無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和制止”、“巡視到位監(jiān)察工效不高”、“線路運(yùn)行信息無(wú)法及時(shí)監(jiān)測(cè)”、“大型施工現(xiàn)場(chǎng)安全作業(yè)信息無(wú)法實(shí)時(shí)掌握”等一些長(zhǎng)期困擾基層運(yùn)維班組的問(wèn)題外，還將降低線路運(yùn)維成本，盤活現(xiàn)有的人力資源，有力提升工作效率。

[1]孫興安.我國(guó)特高壓交流輸電發(fā)展前景[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2013.

[2]楊岳峰、賀之淵、龐輝、林暢.柔性直流輸電發(fā)展及其在中國(guó)的示范工程應(yīng)用[J].電能質(zhì)量及柔性輸電技術(shù)研討會(huì),2012.

[3]汪洋.中國(guó)輸配電發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與規(guī)劃探討[J].科技資訊,2015.