世界首條商業(yè)運營(yíng)特高壓交流輸電擴建工程投產(chǎn)
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人民網(wǎng)北京12月16日電2011年12月16日，由國家電網(wǎng)公司承建的1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門(mén)特高壓交流試驗示范工程擴建工程正式投產(chǎn)，單回線(xiàn)路輸送能力達到500萬(wàn)千瓦，成為世界上運行電壓最高、輸電能力最強、技術(shù)水平最先進(jìn)的交流輸電工程。
為什么要擴建
我國首個(gè)特高壓工程——特高壓交流試驗示范工程于2006年8月獲得國家核準開(kāi)工建設，由我國自主研發(fā)、設計、制造和建設，北起山西晉東南站，經(jīng)河南南陽(yáng)站，南至湖北荊門(mén)站，全線(xiàn)單回路架設，線(xiàn)路全長(cháng)640公里。根據核準方案，該工程僅在兩端變電站各安裝了一組容量300萬(wàn)千伏安的特高壓變壓器，最大輸電能力280萬(wàn)千瓦。
特高壓交流示范工程自2009年1月6日建成投運至今，一直保持安全穩定運行，截至今年11月，已累計輸電260億千瓦時(shí)。完成北電南送160多億千瓦時(shí)，相當于晉煤外運約800多萬(wàn)噸，減輕大秦鐵路400多列火車(chē)運力，有力緩解了運輸壓力，提升了電網(wǎng)資源優(yōu)化配置能力；華中電網(wǎng)向華北電網(wǎng)輸送清潔水電90多億千瓦時(shí)，在減少豐水期棄水的同時(shí)，節約電煤430多萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放約1000多萬(wàn)噸，促進(jìn)了節能減排，實(shí)現了國家電網(wǎng)公司奉獻清潔能源的目標。擴建工程的及時(shí)投運，將使華中受電通道容量大幅度增至500萬(wàn)千瓦，減輕鐵路運煤運輸壓力，大大緩解迎峰度冬期間華中電網(wǎng)的電力供需緊張局面。
近年來(lái)，隨著(zhù)我國電力需求的快速增長(cháng)，局部地區電力供應偏緊的態(tài)勢逐漸蔓延，2011年全國電力最大缺口約3000萬(wàn)千瓦，主要集中在華東、華中和南方電網(wǎng)。華中電網(wǎng)處于我國“西電東送，南北互供，全國聯(lián)網(wǎng)”的樞紐位置，但由于水電裝機比重高達43%，加上處于電煤運輸末端的區位劣勢，在當前輸電比重較小的環(huán)境下，華中地區常年在枯水期出現季節性電力供需緊張局面。2010年12月，華中電網(wǎng)最大限電776萬(wàn)千瓦，2011年1月最大電力缺口1219萬(wàn)千瓦。
為了充分發(fā)揮工程的輸電能力和特高壓大容量、遠距離、低損耗輸電的優(yōu)勢和資源優(yōu)化配置能力，國家發(fā)改委于2010年12月29日核準建設本期擴建工程。工程擴建后，晉東南、南陽(yáng)、荊門(mén)三站均裝設兩組容量300萬(wàn)千瓦的特高壓主變，線(xiàn)路裝設40%的串聯(lián)補償，具備了輸送500萬(wàn)千瓦電力的能力。
擴建工程有哪些亮點(diǎn)
在工程擴建過(guò)程中，國家電網(wǎng)公司組織100多家參建單位，開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，攻克了特高壓串補等尖端技術(shù)，保證了特高壓設備批量生產(chǎn)的質(zhì)量穩定性，進(jìn)一步提升了我國電力、機械行業(yè)的自主創(chuàng )新能力。
擴建工程的建成投運，進(jìn)一步驗證了特高壓交流大容量、遠距離、低損耗輸電的優(yōu)勢，是我國能源電力領(lǐng)域自主創(chuàng )新的重大成就，是世界電力發(fā)展史上的重要里程碑，進(jìn)一步鞏固、擴大了我國在國際高壓輸電技術(shù)開(kāi)發(fā)、裝備制造和工程應用領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢。“十二五”期間，我國將加快發(fā)展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進(jìn)輸電技術(shù)。推廣應用特高壓交流試驗示范工程擴建工程的創(chuàng )新成果，加快發(fā)展特高壓輸電，必將為推動(dòng)我國電力工業(yè)科學(xué)發(fā)展、保障電力可靠供應和能源安全提供更為強大的動(dòng)力。
擴建工程的亮點(diǎn)主要表現在：
——代表了世界最高水平的交流輸電工程
自主創(chuàng )新、成功建設了目前世界上運行電壓最高、輸電能力最強、技術(shù)水平最先進(jìn)的交流輸電工程，運行穩定可靠，進(jìn)一步驗證了特高壓交流大容量、遠距離、低損耗輸電的優(yōu)勢，是我國電網(wǎng)建設、運行整體水平邁上新臺階的重要標志。
——實(shí)現了特高壓交流輸電技術(shù)的新突破
在特高壓輸電系統的串聯(lián)補償技術(shù)、過(guò)電壓控制技術(shù)、特快速暫態(tài)過(guò)電壓測量與控制技術(shù)、潛供電流、電磁環(huán)境、大型復雜電極操作沖擊放電特性、大型電力設備抗地震技術(shù)、大電網(wǎng)運行控制技術(shù)等方面取得新突破，在世界上率先掌握了特高壓大容量輸電系統集成技術(shù)。
——創(chuàng )造了國際高壓輸變電設備的新紀錄
立足國內，研制成功了特高壓串補、大容量特高壓開(kāi)關(guān)、雙柱特高壓變壓器等代表世界最高水平的特高壓交流新設備，指標優(yōu)異、性能穩定，綜合國產(chǎn)化率超過(guò)90%，刷新了主要輸變電設備的世界紀錄。依托工程實(shí)踐，國內骨干電工設備制造企業(yè)的自主創(chuàng )新能力得到了進(jìn)一步增強，國產(chǎn)設備的工藝質(zhì)量水平和安全可靠性有了顯著(zhù)提升，在國際特高壓設備制造領(lǐng)域形成了相對技術(shù)優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢。特高壓設備已成為我國電工設備制造企業(yè)走向世界的金色名片。
——標定了國際高壓交流輸電能力的新高度
在單回640公里的特高壓交流輸電線(xiàn)路上，成功實(shí)現了500萬(wàn)千瓦電力的穩定輸送，電網(wǎng)運行控制平穩、設備狀態(tài)正常，創(chuàng )造了高壓交流輸電能力的世界紀錄。
——建立了特高壓交流輸電技術(shù)標準體系
在世界上率先建立了從系統集成、工程設計、設備制造、施工安裝、調試試驗到運行維護的全套技術(shù)標準和試驗規范，在工程中得到全面應用和檢驗，為特高壓交流輸電大規模發(fā)展應用奠定了堅實(shí)基礎。
為什么選擇特高壓
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(yáng)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：要么在負荷中心區建設電站，要么在能源中心區建設電站后外送電力。
在負荷中心區大規模展開(kāi)電源建設會(huì )受到煤炭運輸、環(huán)境容量等問(wèn)題的制約。而且，建設火電還可以靠煤炭運輸，而水電、風(fēng)電由于不可能把水和風(fēng)像煤那樣運輸，因此就更是無(wú)法實(shí)現。一邊是無(wú)法大規模建設電源點(diǎn)，一邊又守著(zhù)水能、風(fēng)能等寶貴的清潔能源望洋興嘆。
于是，在能源資源豐富的西部、北部地區建設電源，然后把電力送到負荷中心就成為最優(yōu)選擇。然而，我國現有的電網(wǎng)主要以500千伏超高壓線(xiàn)路為主，不僅輸電量小，更主要是無(wú)法實(shí)現遠距離輸送。這就好比一座高度較低的水塔，它無(wú)法實(shí)現更遠距離的供水。
因此，電網(wǎng)專(zhuān)家指出，通過(guò)建設可以大容量遠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)建設的重中之重，而且是最佳選擇。所謂特高壓電網(wǎng)是指交流1000千伏、直流正負800千伏及以上電壓等級的輸電網(wǎng)絡(luò )，它的最大特點(diǎn)就是可以長(cháng)距離、大容量、低損耗輸送電力。按自然功率測算，1000千伏交流特高壓輸電線(xiàn)路的輸電能力超過(guò)500萬(wàn)千瓦，接近500千伏超高壓交流輸電線(xiàn)路的5倍。±800千伏直流特高壓的輸電能力達到700萬(wàn)千瓦，是目前多數±500千伏超高壓直流線(xiàn)路輸電能力的2.4倍。
特高壓的價(jià)值
在運輸成本方面，專(zhuān)家根據等價(jià)熱值法測算，若特高壓線(xiàn)路以500萬(wàn)千瓦運行24小時(shí)，可輸送電量1.2億千瓦時(shí)，相當于運輸原煤約59515噸。以公路運輸進(jìn)行折算，每輛汽車(chē)運煤50噸，需要1191輛車(chē)，若每輛車(chē)10米長(cháng)，首尾相連，要排11.91公里。以鐵路運輸進(jìn)行折算，若按每節車(chē)廂載重60噸的普通列車(chē)，需要992節列車(chē)。即使按每節車(chē)廂載重為100噸的重載列車(chē)，也需要596節列車(chē)進(jìn)行運輸。在目前公路和鐵路運輸形勢比較緊張的現狀下，更多的煤炭運輸會(huì )造成較嚴重的運輸壓力。據國家發(fā)改委公布數據：2010年全國鐵路煤炭發(fā)運量20億噸，其中電煤14億噸；公路外運超過(guò)5億噸，運力持續緊張。目前西部、北部地區電煤價(jià)格一般為200元-300元/噸標準煤。將煤炭從當地裝車(chē)，經(jīng)過(guò)公路、鐵路運輸到秦皇島港，再通過(guò)海運、公路運輸到華東地區，電煤價(jià)格則增至1000多元/噸標準煤。折算后每千瓦時(shí)電僅燃料成本就達到0.3元左右。但是，在煤炭產(chǎn)區建坑口電站，燃料成本僅0.09元/千瓦時(shí)。坑口電站的電力通過(guò)特高壓輸送到中東部負荷中心，除去輸電環(huán)節的費用后，到網(wǎng)電價(jià)仍低于當地煤電平均上網(wǎng)電價(jià)0.06—0.13元/千瓦時(shí)。
在節能減排方面，特高壓更是清潔能源大發(fā)展的必要支撐。我國風(fēng)電主要集中在“三北”地區，當地消納空間非常有限。風(fēng)電的進(jìn)一步發(fā)展，客觀(guān)上需要擴大風(fēng)電消納范圍，大風(fēng)電必須融入大電網(wǎng)，堅強的大電網(wǎng)能夠顯著(zhù)提高風(fēng)電消納能力。特高壓電網(wǎng)將構成我國大容量、遠距離的能源輸送通道。據測算，如果風(fēng)電僅在省內消納，2020年全國可開(kāi)發(fā)的風(fēng)電規模約5000萬(wàn)千瓦。而通過(guò)特高壓跨區聯(lián)網(wǎng)輸送擴大清潔能源的消納能力，全國風(fēng)電開(kāi)發(fā)規模則可達1億千瓦以上。從資源優(yōu)化配置來(lái)看，隨著(zhù)我國能源戰略西移，大型能源基地與能源消費中心的距離越來(lái)越遠，能源輸送的規模也將越來(lái)越大。在傳統的鐵路、公路、航運、管道等運輸方式的基礎上，提高電網(wǎng)運輸能力，也是緩解運輸壓力的一種選擇。
在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級方面，特高壓工程實(shí)現了我國能源基礎研究和建設領(lǐng)域的重大自主創(chuàng )新。通過(guò)工程實(shí)踐，我國建成了世界一流的特高壓試驗研究體系，全面掌握了特高壓輸電的核心技術(shù)，大幅提升了我國電網(wǎng)技術(shù)水平和自主創(chuàng )新能力。研制成功代表世界最高水平的全套特高壓交直流設備，設備國產(chǎn)化率達到90%，掌握了特高壓設備制造的核心技術(shù)，具備了特高壓交直流設備的批量生產(chǎn)能力，推動(dòng)國內電工裝備制造業(yè)實(shí)現了產(chǎn)業(yè)升級和跨越式發(fā)展。在世界上首次研究提出了特高壓交直流輸電技術(shù)標準體系，確立了我國在特高壓輸電技術(shù)研究、裝備制造、工程設計、建設和運行領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。目前，特高壓輸電技術(shù)已經(jīng)納入《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要（2006～2020）》、《國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見(jiàn)》、《國家自主創(chuàng )新基礎能力建設“十一五”規劃》等國家重大規劃。
展望
目前，我國已建成兩個(gè)特高壓工程：一個(gè)是1000千伏晉東南-南陽(yáng)-荊門(mén)特高壓交流試驗示范工程，另一個(gè)是±800千伏向家壩-上海特高壓直流輸電工程。在建工程主要有：皖電東送淮南～浙北～上海特高壓交流工程，今年9月獲得國家發(fā)改委核準，已開(kāi)工建設，計劃2013年投運；錦屏～蘇南±800千伏特高壓直流工程，2008年11月獲得核準，輸電能力720萬(wàn)千瓦，計劃2012年建成投運。另外，錫盟～南京特高壓交流工程，溪洛渡～浙西、哈密～鄭州、寧東～浙江特高壓直流工程已獲得國家能源局同意開(kāi)展前期工作的批復。
國家電網(wǎng)公司提出，“十二五”期間將建設聯(lián)接大型能源基地與主要負荷中心的“三縱三橫”特高壓骨干網(wǎng)架和16項直流輸電工程（其中特高壓直流14項），形成大規模“西電東送”、“北電南送”的能源配置格局，基本建成以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的堅強智能電網(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)濟運行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。
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