特高壓

　　特高壓的定義

　　在我國，特高壓是指交流1000千伏及以上和直流正負800千伏及以上的電壓等級。

　　特高壓對我國電力建設(shè)的意義

　　特高壓能大大提升我國電網(wǎng)的輸送能力。據(jù)國家電網(wǎng)公司提供的數(shù)據(jù)顯示，一回路特高壓直流電網(wǎng)可以送600萬千瓦電量，相當于現(xiàn)有500千伏直流電網(wǎng)的5到6倍，而且送電距離也是后者的2到3倍，因此效率大大提高。此外，據(jù)國家電網(wǎng)公司測算，輸送同樣功率的電量，如果采用特高壓線路輸電可以比采用500千伏超高壓線路節(jié)省60%的土地資源。

　　我國當前特高壓情況

　　目前中國已經(jīng)建成的超高壓是西北電網(wǎng)750千伏的交流實驗工程。首個國內(nèi)最高電壓等級特高壓交流示范工程，是我國自主研發(fā)、設(shè)計和建設(shè)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的1000千伏交流輸變電工程——晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程，全長640公里，縱跨晉豫鄂三省，其中還包含黃河和漢江兩個大跨越段。線路起自山西1000kV晉東南變電站，經(jīng)河南1000kV南陽開關(guān)站，止于湖北1000kV荊門變電站。2008年12月30日22時，該工程投入試運行，2009年1月6日22時，順利通過168小時試運行。

 　　直流方面，四川向家壩——上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程正在緊張施工中，這是目前規(guī)劃建設(shè)的世界上電壓等級最高、輸送距離最遠、容量最大的直流輸電工程。

 　　國家電網(wǎng)公司在2010年8月12日首度公布，到2015年建成華北、華東、華中（“三華”）特高壓電網(wǎng)，形成“三縱三橫一環(huán)網(wǎng)”。

 　　同日，國家電網(wǎng)宣布世界上運行電壓最高的1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程已通過國家驗收，這標志著特高壓已不再是“試驗”和“示范”階段，后續(xù)工程的核準和建設(shè)進程有望加快。

　　特高壓未來發(fā)展藍圖

　　分析人士表示，未來5年，特高壓的投資金額有望達到2700億元，這較“十一五”期間的200億投資，足足增長了13倍之余。

 　　2011年3月16日公布的國家“十二五”規(guī)劃綱要中提到，“適應(yīng)大規(guī)?？鐓^(qū)輸電和新能源發(fā)電并網(wǎng)的要求，加快現(xiàn)代電網(wǎng)體系建設(shè)，進一步擴大西電東送規(guī)模，完善區(qū)域主干電網(wǎng)，發(fā)展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進輸電技術(shù)，依托信息、控制和儲能等先進技術(shù)，推進智能電網(wǎng)建設(shè)，切實加強城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造，增強電網(wǎng)優(yōu)化配置電力能力和供電可靠性。” 這將意味著特高壓輸電工程已被正式列入國家“十二五”規(guī)劃當中。

 　　國家電網(wǎng)發(fā)展策劃部專家張克表示，核電、風電包括作為清潔能源的水電，未來的發(fā)展都將有賴于建設(shè)特高壓電網(wǎng)。以風電為例，國家規(guī)劃風電在2020年達到1.5億千瓦以上的裝機容量，但目前八大風電基地的裝機容量已經(jīng)占到總裝機容量的80%，其中五大風電基地都在三北地區(qū)（華北地區(qū)、西北地區(qū)、東北地區(qū)），僅新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、吉林等省及自治區(qū)的風電裝機就有8000萬千瓦，因此風電消納存在很大問題。只有借助特高壓電網(wǎng)才可將如此集中和不穩(wěn)定的電力傳輸?shù)饺A北和華中等負荷中心。他表示，特高壓建成后，可大規(guī)模開發(fā)風電，并做到高效率消納，從而將一度頗為嚴重的棄風現(xiàn)象控制在1%。

　　特高壓直流輸電技術(shù)的主要特點

　　（1）特高壓直流輸電系統(tǒng)中間不落點，可點對點、大功率、遠距離直接將電力送往負荷中心。在送受關(guān)系明確的情況下，采用特高壓直流輸電，實現(xiàn)交直流并聯(lián)輸電或非同步聯(lián)網(wǎng)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較松散、清晰。

　　（2）特高壓直流輸電可以減少或避免大量過網(wǎng)潮流，按照送受兩端運行方式變化而改變潮流。特高壓直流輸電系統(tǒng)的潮流方向和大小均能方便地進行控制。

　　（3）特高壓直流輸電的電壓高、輸送容量大、線路走廊窄，適合大功率、遠距離輸電。

　?。?）在交直流并聯(lián)輸電的情況下，利用直流有功功率調(diào)制，可以有效抑制與其并列的交流線路的功率振蕩，包括區(qū)域性低頻振蕩，明顯提高交流的暫態(tài)、動態(tài)穩(wěn)定性能。

　?。?）大功率直流輸電，當發(fā)生直流系統(tǒng)閉鎖時，兩端交流系統(tǒng)將承受大的功率沖擊。

　　特高壓直流和交流輸電有哪些區(qū)別？

　　從技術(shù)上看，采用±800千伏特高壓直流輸電，線路中間無需落點，能夠?qū)⒋罅侩娏χ彼痛筘摵芍行?；在交直流并列輸電情況下，可利用雙側(cè)頻率調(diào)制有效抑制區(qū)域性低頻振蕩，提高斷面暫（動）穩(wěn)極限；解決大受端電網(wǎng)短路電流超標問題。采用1000千伏交流輸電，中間可以落點，具有電網(wǎng)功能；加強電網(wǎng)支撐大規(guī)模直流送電；從根本上解決大受端電網(wǎng)短路電流超標和500千伏線路輸電能力低的問題，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

　　從輸電能力和穩(wěn)定性能看，采用±800千伏特高壓直流輸電，輸電穩(wěn)定性取決于受端電網(wǎng)有效短路比（ESCR）和有效慣性常數(shù)（Hdc）以及送端電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。采用1000千伏交流輸電，輸電能力取決于線路各支撐點的短路容量和輸電線路距離(相鄰兩個變電站落點之間的距離)；輸電穩(wěn)定性（同步能力）取決于運行點的功角大小（線路兩端功角差）。

　　從需要注意的關(guān)鍵技術(shù)問題看，采用±800千伏特高壓直流輸電，要注重受端電網(wǎng)靜態(tài)無功功率平衡和動態(tài)無功功率備用及電壓穩(wěn)定性問題，要注重多回直流饋入系統(tǒng)因同時換相失敗引起的系統(tǒng)電壓安全問題。采用1000千伏交流輸電，要注重運行方式變化時的交流系統(tǒng)調(diào)相調(diào)壓問題；要注重嚴重故障條件下，相對薄弱斷面大功率轉(zhuǎn)移等問題；要注重大面積停電事故隱患及其預(yù)防措施。

　　與超高壓直流輸電相比，特高壓直流輸電有哪些技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢？

　　和±600千伏級及600千伏以下超高壓直流相比，特高壓直流輸電的主要技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢可歸納為以下六個方面：

　　一、輸送容量大。采用4000安培晶閘管閥，±800千伏直流特高壓輸電能力可達到640萬千瓦，是±500千伏、300萬千瓦高壓直流方式的2.1倍，是±600千伏級、380萬千瓦高壓直流方式的1.7倍，能夠充分發(fā)揮規(guī)模輸電優(yōu)勢。

　　二、送電距離長。采用±800千伏直流輸電技術(shù)使得超遠距離的送電成為可能，經(jīng)濟輸電距離可以達到2500公里甚至更遠，為西南大水電基地開發(fā)提供了輸電保障。

　　三、線路損耗低。在導線總截面、輸送容量均相同的情況下，±800千伏直流線路的電阻損耗是±500千伏直流線路的39%，是±600千伏級直流線路的60%，提高輸電效率，節(jié)省運行費用。

　　四、工程投資省。根據(jù)有關(guān)設(shè)計部門的計算，對于超長距離、超大容量輸電需求，±800千伏直流輸電方案的單位輸送容量綜合造價約為±500千伏直流輸電方案的72%，節(jié)省工程投資效益顯著。

　　五、走廊利用率高。±800千伏、640萬千瓦直流輸電方案的線路走廊為76米，單位走廊寬度輸送容量為8.4萬千瓦/米，是±500千伏、300萬千瓦方案和±620千伏、380萬千瓦方案的1.3倍左右，提高輸電走廊利用效率，節(jié)省寶貴的土地資源；由于單回線路輸送容量大，顯著節(jié)省山谷、江河跨越點的有限資源。

　　六、運行方式靈活。國家電網(wǎng)公司特高壓直流輸電擬采用400+400千伏雙十二脈動換流器串聯(lián)的接線方案，運行方式靈活，系統(tǒng)可靠性大大提高。任何一個換流閥模塊發(fā)生故障，系統(tǒng)仍能夠保證75%額定功率的送出。

　　特高壓交流電網(wǎng)潛在的巨大危害

　　建設(shè)“特高壓國家電網(wǎng)，實現(xiàn)能源資源優(yōu)化配置”是不是電網(wǎng)建設(shè)的根本目標和任務(wù)?國際、國內(nèi)的業(yè)內(nèi)專家都知道：保證電源和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行是電網(wǎng)建設(shè)的第一任務(wù)。美國、加拿大、俄羅斯、日本、意大利、西班牙等國家從上世紀七十年代就開始研究特高壓輸電技術(shù)，歷經(jīng)四十余年至今，僅有俄羅斯和日本各建設(shè)有一條特高壓交流輸電工程，且長期降壓運行。近三四十年歐洲、北美等地發(fā)生的十幾次大面積停電事件的教訓是，交流電壓等級越高，覆蓋范圍越大，越存在巨大安全隱患，聯(lián)系緊密的特高壓交流電網(wǎng)某一局部甚至某一部件發(fā)生破壞，就會將事故迅速擴大至更大范圍。不僅在戰(zhàn)時，而且在平時，電網(wǎng)很容易遭遇臺風、暴雨、雷擊、冰凌、霧閃、軍事破壞等天災(zāi)人禍，會將事故迅速蔓延擴大。因此，要保證電網(wǎng)安全運行，必須在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行中研究電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，要按“分層分區(qū)”原則實行三道保護。迄今為止，沒有哪一個國家要建設(shè)特高壓國家電網(wǎng)，電力專家們提出未來的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向是：直流遠送，網(wǎng)間穩(wěn)控，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，加強區(qū)域受端電網(wǎng)。國家電網(wǎng)公司領(lǐng)導提出建設(shè)“特高壓國家電網(wǎng)”的目標是實行能源資源優(yōu)化配置，而將保證電網(wǎng)安全的目標置之不顧，這是舍本求末的戰(zhàn)略。