電力專家：特高壓，破解電網(wǎng)瓶頸的鑰匙

　　21世紀(jì)的頭十年，我國電力建設(shè)速度之快超過了以往任何時(shí)候，電力裝機(jī)從2000年的3.2億千瓦迅速增長(zhǎng)到目前的8億千瓦。特別是“十一五”期間，我國新增電力裝機(jī)達(dá)到4.3億千瓦，5年完成了過去50多年的電力裝機(jī)總?cè)萘?，每年的新增裝機(jī)超過英國全國裝機(jī)。

　　但是，在電源建設(shè)高速發(fā)展的同時(shí)，電力行業(yè)長(zhǎng)期存在的重電源建設(shè)、輕電網(wǎng)建設(shè)的問題并沒有根本解決。由于電網(wǎng)建設(shè)滯后，導(dǎo)致一系列新的問題和矛盾產(chǎn)生。比如，火電站建設(shè)的提速使原本就緊張的運(yùn)輸瓶頸火上澆油，到用電高峰期，全國有不少電廠電煤庫存告急，“燃煤之急”幾近常態(tài)。西南部水電、西北部風(fēng)電由于外送受阻，而不得不棄水、棄風(fēng)，清潔的可再生能源開發(fā)受到阻礙……

　　今年是“十二五”的開局之年，“十一五”暴露出來的這些問題在“十二五”會(huì)不會(huì)得到根本性的解決？有關(guān)電力專家告訴我們，隨著特高壓電網(wǎng)建設(shè)的提速，這些難題或?qū)⒊蔀闅v史。

　　特高壓建設(shè)“十二五”或?qū)⑵票崴?

　　2011年新年剛過，1月6日，國家發(fā)改委就批復(fù)了特高壓交流試驗(yàn)示范工程擴(kuò)建工程。該工程計(jì)劃于年內(nèi)投運(yùn)，擴(kuò)建后輸送容量將擴(kuò)大至500萬千瓦。而這一擴(kuò)建工程，成為“十二五”期間我國特高壓建設(shè)的起步工程。

　　僅僅相隔20天，1月26日國家電網(wǎng)公司又宣布，要全力推進(jìn)±1100千伏特高壓直流研究，5年內(nèi)將建成示范工程，從而為外送距離超過2400公里的大型能源基地提供支撐。

　　在“十二五”的開局之年，特高壓建設(shè)就緊鑼密鼓地拉開了序幕。

　　據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，“十二五”期間，我國電力需求將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭，年均增速將達(dá)到8%以上，年均電力裝機(jī)容量增長(zhǎng)近1億千瓦。到“十二五”末期，我國電力裝機(jī)預(yù)計(jì)將達(dá)到14.4億千瓦左右。為保障能源需求，我國還將加快建設(shè)晉陜寧蒙新等煤電基地，金沙江、雅礱江、大渡河等流域大型水電基地，以及新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、吉林、河北、江蘇等多個(gè)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地。到2015年，以上煤電、水電、風(fēng)電外送規(guī)模將分別達(dá)到1.5億千瓦、5000萬千瓦和6000萬千瓦左右。

　　如此大容量遠(yuǎn)距離的跨區(qū)域送電，要解決電網(wǎng)外送瓶頸，發(fā)展特高壓就成為“十二五”電網(wǎng)建設(shè)的重中之重。

　　國家電網(wǎng)公司在“十二五”規(guī)劃中提出，今后我國將建設(shè)聯(lián)接大型能源基地與主要負(fù)荷中心的“三縱三橫”特高壓骨干網(wǎng)架和13項(xiàng)直流輸電工程（其中特高壓直流10項(xiàng)），形成大規(guī)模“西電東送”、“北電南送”的能源配置格局。到2015年，基本建成以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，形成“三華”（華北、華中、華東）、西北、東北三大同步電網(wǎng)，使國家電網(wǎng)的資源配置能力、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。

　　“十二五”，中國或?qū)⑷嬗瓉硖馗邏簳r(shí)代。

　　為什么會(huì)是特高壓？

　　所謂特高壓電網(wǎng)是指交流1000千伏、直流正負(fù)800千伏及以上電壓等級(jí)的輸電網(wǎng)絡(luò)，它的最大特點(diǎn)就是可以長(zhǎng)距離、大容量、低損耗輸送電力。據(jù)測(cè)算，1000千伏交流特高壓輸電線路的輸電能力超過500萬千瓦，接近500千伏超高壓交流輸電線路的5倍?！?00千伏直流特高壓的輸電能力達(dá)到700萬千瓦，是±500千伏超高壓直流線路輸電能力的2.4倍。

　　之所以選擇特高壓作為解決我國電網(wǎng)瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)，是針對(duì)我國的特殊國情做出的決策。

　　據(jù)國網(wǎng)能源研究院副總經(jīng)濟(jì)師兼能源戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所所長(zhǎng)白建華解釋，我國76％的煤炭資源分布在北部和西北部；80％的水能資源分布在西南部；絕大部分陸地風(fēng)能、太陽能資源分布在西北部。同時(shí)，70％以上的能源需求卻集中在東中部。能源基地與負(fù)荷中心的距離在1000到3000公里。

　　這樣一種布局提供了兩種選擇：要么在負(fù)荷中心區(qū)建設(shè)電站，要么在能源中心區(qū)建設(shè)電站后外送電力。

　　在負(fù)荷中心區(qū)大規(guī)模展開電源建設(shè)顯然會(huì)受到種種制約。比如煤炭運(yùn)輸問題、環(huán)境容量問題等等。而且，建設(shè)火電還可以靠煤炭運(yùn)輸，而水電、風(fēng)電由于不可能把水和風(fēng)像煤那樣運(yùn)輸，因此就更是無法實(shí)現(xiàn)。一邊是無法大規(guī)模建設(shè)電源點(diǎn)，一邊又守著水能、風(fēng)能等寶貴的清潔能源望洋興嘆，可見在負(fù)荷中心大規(guī)模開展電源建設(shè)這條思路是不可行的。

　　于是，在能源資源豐富的西部、北部地區(qū)建設(shè)電源，然后把電力送到符合中心就成為唯一選擇。

　　那么現(xiàn)有的電網(wǎng)能否實(shí)現(xiàn)這樣的電力大搬運(yùn)？電網(wǎng)專家告訴我們，不可能。因?yàn)?，目前?00千伏超高壓線路不僅輸電量小，更主要是無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送。

　　因此，電網(wǎng)專家指出，通過建設(shè)可以大容量遠(yuǎn)距離而且低損耗輸電的特高壓電網(wǎng)就成為“十二五”電網(wǎng)建設(shè)的重中之重，而且是最佳選擇。

　　中國工程院院士薛禹勝認(rèn)為，特高壓不僅具有長(zhǎng)距離、大容量轉(zhuǎn)移能源的能力，而且可以緩解運(yùn)輸壓力，提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)清潔能源開發(fā)。

　　首先從資源優(yōu)化配置來看，隨著我國能源戰(zhàn)略西移，大型能源基地與能源消費(fèi)中心的距離越來越遠(yuǎn)，能源輸送的規(guī)模也將越來越大。在傳統(tǒng)的鐵路、公路、航運(yùn)、管道等運(yùn)輸方式的基礎(chǔ)上，提高電網(wǎng)運(yùn)輸能力，也是緩解運(yùn)輸壓力的一種選擇。以目前已經(jīng)投運(yùn)的1000千伏特高壓示范工程為例，目前每天可以送電200萬千瓦，改造后可以達(dá)到500萬千瓦，這相當(dāng)于每天從山西往湖北輸送原煤2.5萬噸—6萬噸。湖北媒體說，這相當(dāng)于給湖北“送”來了一個(gè)葛洲壩電站。

　　再看經(jīng)濟(jì)效益，目前西部、北部地區(qū)電煤價(jià)格為200元/噸標(biāo)準(zhǔn)煤。將煤炭從當(dāng)?shù)匮b車，經(jīng)過公路、鐵路運(yùn)輸?shù)角鼗蕧u港，再通過海運(yùn)、公路運(yùn)輸?shù)饺A東地區(qū)，電煤價(jià)格則增至1000多元/噸標(biāo)準(zhǔn)煤。折算后每千瓦時(shí)電僅燃料成本就達(dá)到0.3元左右。而在煤炭產(chǎn)區(qū)建坑口電站，燃料成本僅0.09元/千瓦時(shí)。坑口電站的電力通過特高壓輸送到中東部負(fù)荷中心，除去輸電環(huán)節(jié)的費(fèi)用后，到網(wǎng)電價(jià)仍低于當(dāng)?shù)孛弘娖骄暇W(wǎng)電價(jià)0.06—0.13元/千瓦時(shí)。

　　特高壓更是清潔能源大發(fā)展的必要支撐。只有特高壓才能夠解決清潔能源發(fā)電大范圍消納的問題。前一段時(shí)間，內(nèi)蒙古風(fēng)電“曬太陽”送不出的問題廣受關(guān)注。事實(shí)上，我國風(fēng)電主要集中在“三北”地區(qū)，當(dāng)?shù)叵{空間非常有限。風(fēng)電的進(jìn)一步發(fā)展，客觀上需要擴(kuò)大風(fēng)電消納范圍，大風(fēng)電必須融入大電網(wǎng)，堅(jiān)強(qiáng)的大電網(wǎng)能夠顯著提高風(fēng)電消納能力。特高壓電網(wǎng)將構(gòu)成我國大容量、遠(yuǎn)距離的能源輸送通道。據(jù)測(cè)算，如果風(fēng)電僅在省內(nèi)消納，2020年全國可開發(fā)的風(fēng)電規(guī)模約5000萬千瓦。而通過特高壓跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)輸送擴(kuò)大清潔能源的消納能力，全國風(fēng)電開發(fā)規(guī)模則可達(dá)1億千瓦以上。

　　能不能建好特高壓？

　　雖然有上述種種好處，但是特高壓畢竟是一項(xiàng)電力系統(tǒng)的新技術(shù)，在世界范圍內(nèi)都沒有商業(yè)運(yùn)營的經(jīng)驗(yàn)。還曾經(jīng)被國際大電網(wǎng)會(huì)議定義為“待成熟技術(shù)”。而且，電網(wǎng)的電壓等級(jí)越高，覆蓋范圍越大，安全隱患也就越大，長(zhǎng)距離的電網(wǎng)很容易遭遇臺(tái)風(fēng)、暴雨、雷擊等自然災(zāi)害。因此特高壓安全有沒有保障？面對(duì)國內(nèi)外沒有成熟技術(shù)，也沒有現(xiàn)成的裝備的諸多困難，我們能建好特高壓電網(wǎng)嗎？

　　中國工程院院士薛禹勝告訴我們，在1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程和向家壩—上?！?00千伏直流示范工程的順利投產(chǎn)和平穩(wěn)運(yùn)行后，我們完全有信心、有能力建設(shè)好特高壓。

　　據(jù)國家電網(wǎng)公司介紹，兩大特高壓示范工程廣泛采用了新技術(shù)、新材料、新工藝，成功解決了大跨越施工、大件運(yùn)輸、大量新設(shè)備集中安裝調(diào)試等難題，分別僅用28個(gè)月和30個(gè)月的時(shí)間就完成了建設(shè)任務(wù)，并一次投運(yùn)成功。到目前都分別實(shí)現(xiàn)了853天和212天的安全穩(wěn)定運(yùn)行，工程大的安全、質(zhì)量、進(jìn)度、環(huán)保等預(yù)期目標(biāo)都得到實(shí)現(xiàn)，這為今后特高壓的大規(guī)模建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

　　比如電網(wǎng)安全問題，國家電網(wǎng)公司特高壓建設(shè)部主任孫昕強(qiáng)調(diào)，“特高壓的安全性有保障。特高壓交流輸電示范工程投運(yùn)兩年多來，實(shí)現(xiàn)了雙向、全電壓、大容量輸電，經(jīng)受了雷雨、大風(fēng)和高溫、嚴(yán)寒等惡劣條件考驗(yàn)，實(shí)測(cè)輸電損耗率為1.7%，約為500千伏工程的1/3，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合設(shè)計(jì)要求?！?

　　中國科學(xué)院院士盧強(qiáng)表示，假設(shè)某一條特高壓線路發(fā)生一個(gè)大的干擾故障，一個(gè)大的交流同步系統(tǒng)能不能保持安全和穩(wěn)定呢？我們進(jìn)行了五六百種情況的仿真實(shí)驗(yàn)，回答是：安全穩(wěn)定性是有保障的，是有一系列的創(chuàng)新性科技來保證的。

　　針對(duì)國內(nèi)外都沒有現(xiàn)成的技術(shù)、設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)，國家電網(wǎng)公司把發(fā)展特高壓作為重大的科技創(chuàng)新工程，在提出構(gòu)想、全面啟動(dòng)之初，該公司就投巨資建成了國際一流的特高壓交流、直流、高海拔、工程力學(xué)四個(gè)試驗(yàn)基地和大電網(wǎng)仿真、直流成套設(shè)計(jì)兩個(gè)研發(fā)中心，形成了功能齊全、綜合指標(biāo)居世界領(lǐng)先水平的大電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)研究體系。幾年間，國家電網(wǎng)公司圍繞特高壓項(xiàng)目，完成了310項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)研究，解決了過電壓與絕緣配合、外絕緣設(shè)計(jì)、電磁環(huán)境控制、系統(tǒng)集成、大電網(wǎng)安全運(yùn)行控制等多個(gè)世界難題，逐步掌握了特高壓輸電的關(guān)鍵核心技術(shù)，并在實(shí)驗(yàn)工程中得到了成功應(yīng)用。

　　而特高壓建設(shè)對(duì)國內(nèi)設(shè)備制造業(yè)的帶動(dòng)作用更是明顯。國內(nèi)三大特高壓實(shí)驗(yàn)工程所用設(shè)備幾乎全部由國內(nèi)企業(yè)提供，工程國產(chǎn)化率達(dá)到約95％，設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)到約91％。通過實(shí)驗(yàn)工程，國內(nèi)設(shè)備制造企業(yè)得到鍛煉，科技研發(fā)實(shí)力大大提高。比如南通神馬電力科技有限公司，成功攻克了特高壓絕緣子的世界難題。公司董事長(zhǎng)馬斌說，我們投入近億元研發(fā)的國際首創(chuàng)的特高壓1000千伏空心復(fù)合絕緣子性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平，而價(jià)格僅為國外產(chǎn)品的1/3。

　　國家電網(wǎng)公司相關(guān)人士信心滿滿地告訴記者，隨著特高壓工程規(guī)?；ㄔO(shè)，主要設(shè)備、材料制造技術(shù)逐漸成熟，工程施工工藝不斷完善，規(guī)?；?yīng)凸顯，造價(jià)水平將進(jìn)一步下降，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性將得到更加充分的體現(xiàn)。

　　中國特高壓的成功，帶動(dòng)了世界特高壓技術(shù)的發(fā)展。2006年及2009年先后召開的兩次特高壓輸電技術(shù)國際會(huì)議，讓世界認(rèn)識(shí)了中國特高壓的發(fā)展?fàn)顩r。目前，印度、巴西、美國、俄羅斯等國家都在積極研究和推進(jìn)特高壓輸電，并積極尋求與國家電網(wǎng)公司的合作。美國能源部長(zhǎng)朱棣文把我國特高壓創(chuàng)新視為對(duì)美國科技領(lǐng)導(dǎo)地位的挑戰(zhàn)。

　　目前，特高壓電網(wǎng)大發(fā)展的序曲已經(jīng)奏響，特高壓建設(shè)的春天已經(jīng)到來。有專家認(rèn)為，我們應(yīng)該正視各種困難，努力讓這一先進(jìn)技術(shù)早日惠國利民。

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