爭(zhēng)議再起：五大現(xiàn)實(shí)問(wèn)題助推特高壓交流輸電

為了滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的用電需求，從提高國(guó)家能源資源優(yōu)化配置能力和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的高度出發(fā)，建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的電網(wǎng)，這對(duì)于我國(guó)電力工業(yè)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新、提高能源資源使用效率、保障我國(guó)能源安全具有十分重要的意義。

我國(guó)電能資源與需求分布極不均衡，決定能源傳輸格局的新變化

我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡，決定了我國(guó)區(qū)域電能需求分布極不均衡。東部地區(qū)借助文化、科技、資金、交通和貿(mào)易等方面的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)將得到繼續(xù)高速發(fā)展，加上人口的聚集，到2020年，華東、廣東、京津唐、山東和遼寧電網(wǎng)年用電量之和占全國(guó)年用電量的比例高達(dá)50%以上。

而從能源資源的情況看，將來(lái)我國(guó)石油的短缺將會(huì)對(duì)我國(guó)的能源傳輸能力和成本產(chǎn)生很大的影響。如果不開(kāi)辟我國(guó)能源運(yùn)輸?shù)男峦緩?，運(yùn)輸燃料油 (3941,0.00,0.00%)的短缺將會(huì)導(dǎo)致煤炭運(yùn)力不足和運(yùn)費(fèi)大幅上漲。因此，我國(guó)能源傳輸在發(fā)展思路上有必要考慮北電南送，以提高我國(guó)的能源安全的保障度。

從我國(guó)北方煤電的發(fā)展條件看，晉東南、陜北、蒙西、錫盟、寧夏靈武、呼盟均具備建設(shè)大型煤電基地的條件，可開(kāi)發(fā)的規(guī)模主要取決于水資源承載能力。呼盟地區(qū)可用的水資源較豐富，適于就地實(shí)現(xiàn)煤電轉(zhuǎn)化。

晉東南、陜北、蒙西、錫盟、寧夏靈武等煤炭基地水資源相對(duì)不足，需要采用空冷技術(shù)。通過(guò)將汽輪發(fā)電機(jī)組的冷卻方式由水冷改為空冷，減少原有機(jī)組的冷卻用水和新建節(jié)水型空冷機(jī)組，可為發(fā)展火電基地創(chuàng)造一定的條件。

到2020年，陜北、晉東南、蒙西、錫盟、寧夏、哈密煤電基地規(guī)劃裝機(jī)容量可達(dá)8000萬(wàn)千瓦。從遠(yuǎn)期看，將有大量電力遠(yuǎn)距離輸出，實(shí)施西電東送，參與全國(guó)能源資源優(yōu)化配置。

圖1我國(guó)2000米以淺煤炭資源分布示意圖(單位：億噸)

隨著我國(guó)西南水電的開(kāi)發(fā)，西南也有大量的電力需要遠(yuǎn)距離輸送。2020年之前，金沙江的溪洛渡、向家壩、白鶴灘、烏東德四個(gè)梯級(jí)電站共計(jì)3800多萬(wàn)千瓦水電以及四川另有2400萬(wàn)千瓦水電均需送往華中和華東，貴州送廣東電力也在1000萬(wàn)千瓦以上，云南水電送廣東規(guī)模在2000萬(wàn)千瓦以上。

在環(huán)保方面，目前我國(guó)絕大部分城市地區(qū)、沿海經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展地區(qū)以及酸雨和二氧化硫污染嚴(yán)重地區(qū)已經(jīng)基本上沒(méi)有大氣環(huán)境容量資源。今后負(fù)荷中心地區(qū)燃煤電源項(xiàng)目建設(shè)將更多地受到環(huán)境容量的限制。

圖2我國(guó)酸雨分布圖

綜上所述，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源分布的不均衡以及我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)環(huán)境容量對(duì)發(fā)展煤電的限制決定了我國(guó)需要將數(shù)量巨大的能源遠(yuǎn)距離輸送，需要在已有能源傳輸途徑上開(kāi)辟新的高效率、低能耗的輸能途徑。

特高壓交流電網(wǎng)是我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展的必然選擇

隨著國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)情況和能源供應(yīng)以及我國(guó)電網(wǎng)自身情況的巨大變化，面對(duì)電網(wǎng)發(fā)展面臨的一些列突出問(wèn)題，不能諱疾忌醫(yī)，更不能形而上學(xué)、刻舟求劍。如果電網(wǎng)繼續(xù)停留在500千伏水平上，而片面強(qiáng)調(diào)特高壓直流的作用，必將帶來(lái)一些列問(wèn)題。具體講，我國(guó)大電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展需要解決如下問(wèn)題：

1、我國(guó)電網(wǎng)過(guò)去比較被動(dòng)地跟隨著電源的建設(shè)而發(fā)展，結(jié)果導(dǎo)致我國(guó)跨區(qū)之間大容量輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過(guò)小，輸電能力不足。

2、現(xiàn)有500千伏電網(wǎng)輸送能力不能滿足大范圍電力資源優(yōu)化配置和電力市場(chǎng)的要求。

3、電力密集地區(qū)電網(wǎng)短路電流控制困難，例如2020年華東電網(wǎng)部分500千伏母線短路電流水平將超過(guò)斷路器最大遮斷電流能力。

4、長(zhǎng)鏈型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題突出，在東北、華北、華中電網(wǎng)500千伏交流聯(lián)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)比較薄弱，存在低頻振蕩，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題比較突出。

5、受端電網(wǎng)存在多直流集中落點(diǎn)和電壓穩(wěn)定問(wèn)題，如果西電東送華東電網(wǎng)全部采用直流輸電方式，落點(diǎn)華東電網(wǎng)的直流換流站將超過(guò)10個(gè)，受端系統(tǒng)在嚴(yán)重短路故障的情況下，系統(tǒng)因故障發(fā)生連鎖反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)較大。

建設(shè)特高壓交流輸電網(wǎng)絡(luò)能夠較好地解決上述問(wèn)題。針對(duì)我國(guó)能源流通量大、輸送距離遠(yuǎn)的具體國(guó)情，應(yīng)建立強(qiáng)大的特高壓交流輸電網(wǎng)絡(luò)作為能源傳輸?shù)男峦緩健?/p>

特高壓輸電線路的輸電能力約相當(dāng)于500千伏的4至5倍，采用特高壓輸電可減少輸電走廊用地面積，有效地減少土地占用;在輸送相同容量的條件下，采用特高壓輸電比采用500千伏輸電可降低1/3的損耗;采用特高壓電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)輸電和輸煤并舉，將來(lái)還可減少能源運(yùn)輸燃料費(fèi)用，降低能源輸送的成本。

通過(guò)建立強(qiáng)大的特高壓電網(wǎng)，500千伏電網(wǎng)短路電流過(guò)大、長(zhǎng)鏈型交流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定較差、受端電網(wǎng)直流集中落點(diǎn)過(guò)多等諸多問(wèn)題均可得到緩解。從以往對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃各種方案的安全穩(wěn)定性計(jì)算分析結(jié)果看，交流特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定性較好。

從國(guó)外大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展情況看，建設(shè)跨大區(qū)大規(guī)模同步電網(wǎng)在技術(shù)上是可行的。此外我國(guó)大區(qū)電網(wǎng)模擬計(jì)算分析結(jié)果也表明：當(dāng)大區(qū)電網(wǎng)通過(guò)交流特高壓互聯(lián)達(dá)到一定強(qiáng)度后，受擾動(dòng)后的區(qū)域性振蕩能較快地平息，大規(guī)模同步電網(wǎng)抵御嚴(yán)重故障能力也比較強(qiáng)。由此可以確認(rèn)，我國(guó)采用更高一級(jí)電壓等級(jí)的交流輸電線路實(shí)現(xiàn)大區(qū)電網(wǎng)同步互聯(lián)，形成一個(gè)安全穩(wěn)定水平較好的特高壓同步電網(wǎng)在技術(shù)上是可行的。

此外，采用交直流輸電電網(wǎng)向大受端電網(wǎng)大規(guī)模輸電，比采用純直流輸電方案的系統(tǒng)可用率高，受端系統(tǒng)出現(xiàn)電力不足的概率相對(duì)較小，可靠性較高。

交流電網(wǎng)具有網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)，可用率高的特點(diǎn)，對(duì)將來(lái)電力流的變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。與建設(shè)具有多落點(diǎn)、具備同等網(wǎng)絡(luò)功能和同等可用率的直流輸電網(wǎng)相比，在經(jīng)濟(jì)性方面并不處于劣勢(shì)。因此除了位于邊遠(yuǎn)地區(qū)的大型能源基地，在輸電線路中間位置難以落點(diǎn)以獲得電壓支撐的情況外，一般情況下應(yīng)首先考慮通過(guò)交流輸電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電能的跨區(qū)域遠(yuǎn)距離大容量輸送。

特高壓電網(wǎng)發(fā)展未來(lái)前景廣闊

為了滿足我國(guó)能源流動(dòng)的基本要求和解決目前我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，我國(guó)特高壓電網(wǎng)將具備如下的基本功能：

1、特高壓骨干網(wǎng)架可大容量、遠(yuǎn)距離、高效率、低損耗地實(shí)現(xiàn)西電東送和南北水火調(diào)劑，更大范圍優(yōu)化資源配置。

2、交流特高壓骨干網(wǎng)架自然具有電力網(wǎng)絡(luò)功能并具有靈活的可擴(kuò)展性，能適應(yīng)遠(yuǎn)景能源流的變化，能滿足我國(guó)電力市場(chǎng)靈活交易的要求，促進(jìn)電力市場(chǎng)的發(fā)展。

3、特高壓骨干網(wǎng)架可從根本上解決受端系統(tǒng)500千伏電網(wǎng)結(jié)構(gòu)條件下，因電力密度過(guò)高引起的短路電流過(guò)大等問(wèn)題。

圖3未來(lái)我國(guó)電力流格局

根據(jù)我國(guó)2010年～2020年用電量預(yù)測(cè)和裝機(jī)規(guī)劃，到2015年我國(guó)可形成一個(gè)聯(lián)接華北、華中、華東地區(qū)的交流特高壓同步電網(wǎng)。蒙西、陜北、晉東南、內(nèi)蒙錫盟、寧夏、關(guān)中煤電基地以交流特高壓分散接入南北方向多條大通道上，四川水電的部分容量通過(guò)東西方向的交流特高壓通道向華中和華東輸送。在東部受端電網(wǎng)建設(shè)一定容量的支撐電源，主要是沿海核電，接入特高壓電網(wǎng)上。

從能源需求、煤炭運(yùn)輸緊張及環(huán)境容量制約以及電網(wǎng)發(fā)展的角度來(lái)看，我國(guó)特高壓電網(wǎng)發(fā)展具有廣闊前景。