特高壓交流輸電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀研究

程曉君 楊愷晉

【摘 要】我國存在著經(jīng)濟(jì)發(fā)展地理分布與能源資源分布不協(xié)調(diào)的問題。隨著近年來發(fā)展的加快，東部用電量快速上升。發(fā)展特高壓直流輸電技術(shù)，能夠滿足不同地區(qū)的電力需求，保障能源的安全可靠供給，提高資源利用率。

【關(guān)鍵詞】能源資源；特高壓直流輸電；生態(tài)環(huán)境

1 前言

我國的電力工業(yè)正處在高速發(fā)展階段，電力需求持續(xù)增長，如何有效配置現(xiàn)有的電力能源將會對經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生很大影響。我國的西南和西北地區(qū)擁有全國三分之二的可開發(fā)水資源，山西、內(nèi)蒙古等省份擁有全國已探明煤炭資源的三分之二，而我國的用電負(fù)荷中心位于東部沿海一帶，生產(chǎn)力與資源布局極不均衡，需要大規(guī)模、遠(yuǎn)距離、高效率的電力資源輸送，以此來解決東南地區(qū)日益增長的用電需求。相比普通的高壓輸電，特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的安全性更強(qiáng)、同等輸電容量下無用功消耗更少、在成本建設(shè)方面經(jīng)濟(jì)型更好，是將來輸電系統(tǒng)中發(fā)展的主要方向。

2 特高壓交流輸電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展

我國地理結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很多山區(qū)、丘陵地帶由于地理條件影響，居民長期受到供電緊缺的困擾。而通過線路鋪設(shè)、電站分布這些電網(wǎng)類項目的建設(shè)，使偏遠(yuǎn)村落之間也可以通過電站而聯(lián)系起來。方便了居民生活發(fā)展中的電力需求，帶動這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，擺脫落后貧窮。

另外，雖然我國地大物博，但是資源分布并不平衡。水電資源多分布在沿海地區(qū)和東部地區(qū)，而煤炭、石油、天然氣資源則多分布在西北部地區(qū)。不同于以往的鐵路運(yùn)輸，特高壓電網(wǎng)運(yùn)輸縮短了運(yùn)輸時間，提高了運(yùn)輸效率，使我國能源運(yùn)輸方式更加優(yōu)化、安全。也將西部地區(qū)的優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢，促進(jìn)當(dāng)?shù)匕l(fā)展。

2.2 提高電網(wǎng)技術(shù)穩(wěn)定性

將1 000kV交流特高壓線用在大型輸電工程中既可以擴(kuò)大輸電容量，又可以加長輸電距離，同時節(jié)約資金，縮小輸電通道，節(jié)約土地資源。不同于以往小千伏數(shù)的輸送線路，特高壓交流輸電技術(shù)有效避開了短路電流過多、部分地區(qū)穩(wěn)定性差的電網(wǎng)系統(tǒng)安全問題。

1.3 促進(jìn)電工制造業(yè)技術(shù)發(fā)展

利用特高壓交流輸電技術(shù)優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)，提高輸電質(zhì)量，是我國電工制造業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新，響應(yīng)科技是第一生產(chǎn)力的重要體現(xiàn)之一。通過對特高壓交流輸電技術(shù)的研究與創(chuàng)新，開發(fā)特高壓輸電線的配套設(shè)施，減少電網(wǎng)運(yùn)行損失，提高安全性，使我國電力科技水平再上一個臺階。

3 我國特高壓交流輸電的必要性和可行性

3.1 必要性

3.1.1 我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國的土地面積廣，能源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域分布不平衡是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一直都存在的問題。中西部和西南部是我國一次性能源的主要分布區(qū)域，但是用電的集中區(qū)域主要是東部沿海的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域。為此，我國實(shí)行了“西電東送”以及“北電南送”工程。由于跨越區(qū)域廣，導(dǎo)致了這兩個工程距離超遠(yuǎn)、輸送容量超大的特點(diǎn)，普通的超高壓輸電線路是無法達(dá)到這個要求的，因此，研究特高壓交流輸電技術(shù)勢在必行。發(fā)展特高壓電網(wǎng)，有利于西部地區(qū)將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，促進(jìn)西部大開發(fā)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.1.2 大型電站的發(fā)展需要。隨著近幾年來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國有很多大型電站正在建立或已經(jīng)建成，例如三峽水電站、長江上游金沙江水電基地等，三峽水電站裝機(jī)總?cè)萘渴?8.2GW，需要向華東輸送8GW容量，輸送距離是1100km，這些任務(wù)已經(jīng)超過了500kV超高壓輸電線路的服務(wù)范圍了，需要特高壓交流輸電技術(shù)才能完成。

3.1.3 全國電源優(yōu)化配置需要。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的用電需求越來越大，現(xiàn)階段的用電供應(yīng)不能滿足人們的需求。所以，為了充分利用電力資源，并錯峰借用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的相互調(diào)劑，我國在實(shí)行“西電東送”工程的同時，還建立了南、北、中三大電網(wǎng)大容量聯(lián)網(wǎng)送電工程，以實(shí)現(xiàn)全國電力資源的優(yōu)化使用。但是，一旦聯(lián)網(wǎng)成功，500kV的輸電容量是不能滿足這個大工程的需要的。另外，直流輸電的穩(wěn)定性也低于交流輸電。全國聯(lián)網(wǎng)送電，如果采用直流線路，多條線路同時向一個地區(qū)送電，容易出現(xiàn)故障。尤其是目前，大約有6～7條直流線路向珠三角地區(qū)送電，安全性較差。所以，為了讓整個大電網(wǎng)安全運(yùn)行，采用特高壓交流輸電是必要的。

3.2 可行性

我國具有研究和發(fā)展特高壓交流輸電的條件。在1986年，我國正式立項，專門研究特高壓交流輸電技術(shù)。并以武漢高壓研究所為首，成立特高壓交流輸電工作組，搜集資料，研究國外特高壓交流輸電技術(shù)。1996年，我國正式建立第一條1000kV特高壓交流輸電試驗線路。2008年12月30日，中國首個特高壓交流輸變電工程：晉東南-河南南陽-湖北荊門1000kV特高壓交流試驗示范工程建成投入試運(yùn)行。目前，我國的特高壓交流輸電試驗研究基地已頗具規(guī)模，可以實(shí)現(xiàn)特高壓輸電線路的外絕緣特性、電暈派生效應(yīng)等基礎(chǔ)研究。另外，我國的500kV超高壓輸電設(shè)備完善、技術(shù)發(fā)展成熟，可以為1000kV以上的特高壓交流輸電提供技術(shù)基礎(chǔ)。

4 特高壓交流輸電的應(yīng)用

我國正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，為帶動工業(yè)發(fā)展，特高壓輸電技術(shù)在很多電網(wǎng)改造與輸電工程中都有廣泛應(yīng)用。如一些城市間的電網(wǎng)設(shè)置過程中，會出現(xiàn)地域差異造成的負(fù)載不勻，導(dǎo)致變電站電壓不穩(wěn)，地區(qū)供電不平衡的問題。特改壓輸電技術(shù)的引入，改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，平衡負(fù)載，采用1000kV特高壓輸電線代替50kV輸電線，是電流輸送平穩(wěn)又高效。同時特高壓輸電線占地面積少，在線路布置方面節(jié)省了成本，而且可以廣泛輸送電流，減少了由于地理距離過大一些城市供電不足的困難。

為了更好地優(yōu)化資源配置，有效使用自然資源，國家啟動“西電東輸”戰(zhàn)略工程，合理使用云、貴、川三省水利資源，緩解了西部地區(qū)供電壓力。而特高壓交流輸電技術(shù)在其中起到了中流砥柱的作用。以特高壓輸電線路為骨干的智能化電網(wǎng)，不僅減少了工程技術(shù)難度，提高了運(yùn)營穩(wěn)定性，還節(jié)省了投資成本，充分發(fā)揮電網(wǎng)系統(tǒng)能源資源優(yōu)化配置的優(yōu)勢。推動了我國電力研究水平，由于工程建成后帶來的巨大收益，還提升了我國經(jīng)濟(jì)地位。

5 特高壓交流輸電的發(fā)展前景

特高壓交流輸電的發(fā)展前景在一定程度上取決于我國資源的分布、能源的傳輸需求以及變化趨勢。我國的煤炭需求量非常大，到2020年預(yù)計需求量將達(dá)到30億噸。假如將大量煤炭從山西煤炭基地遠(yuǎn)距離送到能源匱乏的地區(qū)，則需要消耗大量電力與運(yùn)輸燃油。立足長遠(yuǎn)，從發(fā)展趨勢來看，國際石油資源日益減少，而且在未來，運(yùn)輸成本必然將逐漸增加，最終將影響煤炭運(yùn)輸業(yè)。所以在煤炭主產(chǎn)區(qū)建設(shè)坑口電站，將煤炭轉(zhuǎn)化為電能經(jīng)特高壓交流輸電電網(wǎng)向用電中心地區(qū)輸送是非常必要的。同時為了滿足西電東送的戰(zhàn)略需求，發(fā)展特高壓交流輸電線路以降低在輸送過程中出現(xiàn)的電損耗以及線路走廊占地面積。因此發(fā)展特高壓交流輸電是應(yīng)對未來能源危機(jī)的重要舉措。預(yù)計到2020年我國裝機(jī)容量與電量將分別達(dá)到9.51億kw和56723億kw/h，煤電容量為6.71億kw，占總裝機(jī)容量的70%，發(fā)電量占75%以上，水電的裝機(jī)容量為2.46億kw，占總裝機(jī)容量的26%。目前我國發(fā)電能源基本條件已經(jīng)決定了以煤電和水電為主的電源結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在短時間內(nèi)是很難改變的。今后的25年，我國將致力發(fā)展以水電、太陽能，風(fēng)能、生物能、核能等為主的清潔能源。這些能源未來的發(fā)展都將依賴于特高壓交流輸電電網(wǎng)。

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[3]吳敬儒，徐永禧.我國特高壓交流輸電發(fā)展前景[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015（3）：1-4.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）