在電力迎峰度冬的關(guān)鍵時刻,我國電力“高速路”成功擴容。
12月16日,我國南北向的重要能源輸送通道、世界上首個正式商業(yè)投運的特高壓線路——晉東南—南陽—荊門特高壓交流線的擴建工程正式投運。此次擴建,將這條電力“高速路”的“車道”拓寬近一倍,至此,該線路成為目前世界上電壓等級最高、技術(shù)水平最高的輸變電工程,輸電能力超過500萬千瓦,創(chuàng)造了世界單回交流輸電容量的最高紀錄。
隨著擴建工程的投運,華北、華中兩大區(qū)域電網(wǎng)的聯(lián)系更加緊密,山西、河南、湖北的煤電,以及三峽的水電都將匯入大電網(wǎng),電力交換、水火互濟和節(jié)能輸電等能力將顯著增加,可以有效緩解煤電油運緊張局面。
水火互濟、南北互供構(gòu)成堅強電網(wǎng)
在國家電網(wǎng)公司的特高壓地圖上,記者看到,從晉東南的左權(quán)、王曲等主力電廠匯集的電量,通過特高壓線路,經(jīng)河南南陽,到達湖北荊門,然后通過當?shù)?00千伏電網(wǎng)分配到省內(nèi)各地,部分電量還送往湖南、重慶、江西等省份。
“線路滿負荷運轉(zhuǎn)后,可為湖北新增北方火電逾500萬千瓦,相當于再建了兩座葛洲壩水電站?!眹W(wǎng)能源研究院院長張運洲指著地圖介紹。不僅如此,在夏季豐水期,三峽的水電也可以送往華北,不僅降低了華北的煤炭消耗,也提高了清潔能源的利用率。
據(jù)了解,僅一期工程,晉東南—南陽—荊門特高壓線路每年南北互濟電量就高達90億千瓦時。“二期擴容后,南陽也建立接入點,山西、河南、湖北三省電網(wǎng)全部互聯(lián),南北互濟、水火互濟的電量將會更多?!睆堖\洲說。
12月9日14時14分,記者在長治特高壓變電站主控室的大屏幕上看到,輸出電壓達到1000.78千伏,輸出功率達到503.078萬千瓦。“這條特高壓線的設(shè)計目標是1000千伏、500萬千瓦,現(xiàn)在這一運行目標已經(jīng)達到?!眹W(wǎng)公司特高壓試驗示范工程系統(tǒng)調(diào)試長治站試驗指揮郭強告訴記者。
1000千伏、500萬千瓦的電力輸送能力意味著什么?
這意味著更大的電力輸送效率和更小的電力輸送損耗。1000千伏交流線路的自然輸送功率約為普通500千伏線路的4至5倍,而同等條件下的電阻損耗僅為500千伏線路的1/4。
這意味著大量運力可以節(jié)省。若晉東南—南陽—荊門特高壓線路按此負荷運行24小時,輸送電量可達1.2億千瓦時,折算成原煤約59515噸,可少用載重50噸的運煤車1191輛,或者可少用每節(jié)載重60噸的普通列車992節(jié)。
這意味著更高的土地利用率。與輸煤相比,不僅輸電線路占用土地比交通線占地少,而且將占地更多的火電廠布局在土地資源相對富余的中西部,能夠為中東部地區(qū)騰出更多價值較高的土地資源開發(fā)空間。與500千伏普通電壓輸電相比,1000千伏特高壓輸電輸送同等電量,又可節(jié)省一半的土地。
此外,特高壓輸電還可以有效減少煤炭運輸中間環(huán)節(jié),提高能源輸送效率。據(jù)測算,由于輸煤方式鏈條長、環(huán)節(jié)多、費用名目繁多,當前中間環(huán)節(jié)費用幾乎占到東部地區(qū)煤炭到廠價的50%左右。
“正因如此,2006年8月,國家發(fā)改委在對該項工程核準的批復中曾明確指出,我國資源、生產(chǎn)力分布不均衡,盡快研發(fā)、實施輸電容量大、線損小、節(jié)約土地資源的特高壓輸電技術(shù)很有必要?!眹W(wǎng)能源研究院辛頌旭介紹。
“中國創(chuàng)造”實現(xiàn)“中國引領(lǐng)”
特高壓,號稱世界輸電技術(shù)領(lǐng)域的“珠穆朗瑪峰”。在晉東南—南陽—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范項目之前,我國的電力輸送等級最高只有750千伏。從750千伏到1000千伏,不是簡單的技術(shù)升級,而是對電磁、電暈、過電壓及變電設(shè)備、絕緣等進行全新設(shè)計。這條世界上首條特高壓交流輸電工程的建設(shè),用眾多的“中國創(chuàng)造”實現(xiàn)了在特高壓輸電領(lǐng)域的“中國引領(lǐng)”。
升壓,是實現(xiàn)特高壓交流輸電的前提。我國研制成功了世界上首臺額定電壓1000千伏、單體容量1000兆伏安的雙主柱特高壓變壓器,單柱容量達到500兆伏安。
開關(guān),是電網(wǎng)必不可少的裝置。我國研制成功了世界上電壓最高、電流最大、電流開斷能力最強的特高壓開關(guān),實現(xiàn)了國際高壓開關(guān)制造技術(shù)的重大突破。
安全,是特高壓輸電管理的重中之重。國網(wǎng)公司開展全站抗地震性能聯(lián)合計算分析,在世界上率先進行了特高壓避雷器、支柱絕緣子、旁路開關(guān)等設(shè)備的真型抗地震試驗,整體工程實現(xiàn)了7度設(shè)防目標。
發(fā)展特高壓,設(shè)備是關(guān)鍵。走在長治、南陽、荊門的特高壓變電站里,到處可見天威保變、平高電氣等國產(chǎn)電力設(shè)備廠商的字樣?!霸谔馗邏航涣鞴こ躺?,沒有一臺進口設(shè)備,所有設(shè)備全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。”國網(wǎng)公司特高壓長治站試驗指揮郭強介紹。
向前的腳步是謹慎的。1000千伏、500萬千瓦的特高壓大負荷輸電不是一步到位實現(xiàn)。2009年1月16日,晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程正式投運?!斑@條特高壓交流試驗示范工程作為我國首個特高壓工程,是以驗證特高壓輸電的技術(shù)可行性、設(shè)備可靠性、系統(tǒng)安全性、環(huán)境友好性和經(jīng)濟合理性,提升我國電力技術(shù)水平和電工裝備制造水平為主要目標的試驗示范性工程,國際上沒有成熟的經(jīng)驗可以借鑒,需要立足國內(nèi)、自主創(chuàng)新,在世界上率先研究開發(fā)全套特高壓輸電技術(shù)。因此,國家批準的建設(shè)規(guī)模并未達到工程設(shè)計的最大負荷。一期工程商業(yè)投運近3年來,運行總體穩(wěn)定可靠。2010年12月29日,國家發(fā)改委正式核準建設(shè)擴建工程,全面實現(xiàn)1000千伏、500萬千瓦特高壓輸電?!惫鶑娊榻B。
為全面考核擴容后工程的輸送能力,國家電網(wǎng)公司在世界上首次進行了450萬千瓦和500萬千瓦大負荷試驗、168小時大負荷試運行,其中500萬千瓦大負荷累計試驗時間達到了8小時,創(chuàng)造了單回交流輸電工程輸送能力的世界紀錄。
2009年,中國機械工業(yè)聯(lián)合會在對該工程設(shè)備國產(chǎn)化驗收報告中寫道:“特高壓設(shè)備的成功研制,標志著我國輸變電設(shè)備設(shè)計制造水平躍居國際先進行列,已全面掌握了特高壓交流設(shè)備的核心技術(shù),并具有自主知識產(chǎn)權(quán);工藝裝備和綜合試驗能力達到國際先進水平,已形成特高壓交流設(shè)備批量生產(chǎn)能力……”
截至目前,國家電網(wǎng)公司在特高壓領(lǐng)域申報專利711項,已獲授權(quán)457項;編制國際標準4項,已發(fā)布國家標準16項、行業(yè)標準10項、企業(yè)標準130項。
特高壓技術(shù)創(chuàng)新,推動我國率先形成了一系列特高壓技術(shù)標準,我國的特高壓交流標準電壓被國際電工委員會、國際大電網(wǎng)組織推薦為國際標準電壓;國際電工委員會成立了高壓直流輸電新技術(shù)委員會,并將秘書處設(shè)在中國。
依托工程實踐,國內(nèi)骨干電工設(shè)備制造企業(yè)的自主創(chuàng)新能力得到了進一步增強,綜合競爭力邁上了新臺階,特高壓設(shè)備已成為我國電工設(shè)備制造企業(yè)走向世界的金色名片。
我國特高壓將會如何發(fā)展?
依據(jù)國家電網(wǎng)公司的規(guī)劃,特高壓已經(jīng)成為未來我國堅強電網(wǎng)的重要組成部分。
由于我國的煤電基地主要分布在陜西、蒙西、山西和新疆等地,水電主要分布在四川、云南、西藏等地,風電和太陽能也主要分布在西北部,遠離中東部負荷中心,因此需要通過建設(shè)堅強電網(wǎng),實施遠距離、大規(guī)模輸電,在全國范圍優(yōu)化配置能源資源。
“特高壓輸電的遠距離、大容量、低損耗特點正好能滿足這一需求?!敝袊娏茖W研究院名譽總工程師印永華說。
展望“十二五”,我國能源供應(yīng)與需求分布不均衡的問題依然存在,其中中東部地區(qū)依然是我國的電力負荷中心,預計到2015年中東部地區(qū)用電仍占全國用電的2/3以上。而電源裝機布局上,東部地區(qū)受資源和環(huán)境容量限制,新增裝機將明顯放緩。在裝機結(jié)構(gòu)上,中西部的風電、水電、太陽能等可再生能源比重將大幅上升。
以華東為例,在加快發(fā)展本地核電及風電等新能源的基礎(chǔ)上,2020年接受外來電力的比例仍將高達30%。若擴大同步電網(wǎng)規(guī)模、提高電壓等級,與華中、華北緊密互聯(lián),建成“三華”電網(wǎng),聯(lián)接各大煤電基地、大水電基地、大核電基地、大可再生能源基地和主要負荷中心,這對于建設(shè)堅強受端電網(wǎng)、提高受端電網(wǎng)接受外來電力的能力和保證能源安全,具有十分重要的意義。
“未來電力供需形式將主要取決于一批特高壓等跨區(qū)電網(wǎng)和配套電源項目的核準與建設(shè)進度?!眹W(wǎng)能源研究院研究員韓新陽說。
隨著特高壓技術(shù)的不斷發(fā)展、成熟,我國的特高壓建設(shè)正不斷推進。今年9月,我國第二個特高壓交流項目——淮南—上海特高壓交流工程獲得國家發(fā)改委核準建設(shè)。
依據(jù)規(guī)劃,“十二五”期間,國家電網(wǎng)公司特高壓電網(wǎng)建設(shè)投資有望達到2700億元,將在全國建設(shè)“三橫三縱”特高壓交流骨干網(wǎng)架,實現(xiàn)電力的大規(guī)模、遠距離、高效率輸送,構(gòu)建起中國經(jīng)濟發(fā)展的“能源血脈”。
名詞解釋:特高壓
依據(jù)國際慣例,1000千伏交流或800千伏直流輸電被稱為特高壓輸電項目。在電流一定的情況下,電壓等級越高,傳輸功率越大,同時損耗越小。目前特高壓技術(shù)只被少數(shù)國家掌握。在特高壓試驗示范項目實施之前,我國已經(jīng)掌握500千伏高壓、750千伏超高壓輸電技術(shù)。