特高压
发布者:管理员 发布时间:2011-12-13

资料图
什么是特高压输电
所谓特高压输电是指比交流500kV输电能量更大、输电距离更远的新的输电方式。它包括两个不同的内涵：一是交流特高压（UHC），二是高压直流（HVDC）。具有输电成本经济、电网结构简化、短路电流小、输电走廊占用少以及可以提高供电质量等优点。根据国际电工委员会的定义：交流特高压是指1000kV以上的电压等级。在我国，常规性是指1000kV以上的交流，800kV以上的直流。
在电流一定的情况下，电压等级越高，传输功率越大，同时损耗越小。目前特高压技术只被少数国家掌握。据测算，1000千伏交流特高压输电线路的输电能力超过500万千瓦，接近500千伏超高压交流输电线路的5倍。±800千伏直流特高压的输电能力达到700万千瓦，是±500千伏超高压直流线路输电能力的2.4倍。
为何要建设特高压电网
在我国这样一个能源和电力负荷分布不均衡的国家，依赖特高压技术建成坚强智能电网很有必要。因为现有的超高压输电技术已经无法满足未来电力增长的需要，必须加快电网发展和技术创新，通过更高电压等级电网的建设带动电力工业的结构优化，满足经济社会的持续快速发展。
我国76％的煤炭资源分布在北部和西北部；80％的水能资源分布在西南部；绝大部分陆地风能、太阳能资源分布在西北部。同时，70％以上的能源需求却集中在东中部。能源基地与负荷中心的距离在1000到3000公里。这样一种布局提供了两种选择：要么在负荷中心区建设电站，要么在能源中心区建设电站后外送电力。
在负荷中心区大规模展开电源建设显然会受到种种制约。比如煤炭运输问题、环境容量问题等等。而且，建设火电还可以靠煤炭运输，而水电、风电由于不可能把水和风像煤那样运输，因此就更是无法实现。一边是无法大规模建设电源点，一边又守着水能、风能等宝贵的清洁能源望洋兴叹，可见在负荷中心大规模开展电源建设这条思路是不可行的。于是，在能源资源丰富的西部、北部地区建设电源，然后把电力送到符合中心就成为唯一选择。
特高压凝聚几大优势
中国工程院院士薛禹胜认为，特高压不仅具有长距离、大容量转移能源的能力，而且可以缓解运输压力，提高经济效益，促进清洁能源开发。
首先从资源优化配置来看，随着我国能源战略西移，大型能源基地与能源消费中心的距离越来越远，能源输送的规模也将越来越大。在传统的铁路、公路、航运、管道等运输方式的基础上，提高电网运输能力，也是缓解运输压力的一种选择。以目前已经投运的1000千伏特高压示范工程为例，目前每天可以送电200万千瓦，改造后可以达到500万千瓦，这相当于每天从山西往湖北输送原煤2.5万吨—6万吨。湖北媒体说，这相当于给湖北“送”来了一个葛洲坝电站。
再看经济效益，目前西部、北部地区电煤价格为200元/吨标准煤。将煤炭从当地装车，经过公路、铁路运输到秦皇岛港，再通过海运、公路运输到华东地区，电煤价格则增至1000多元/吨标准煤。折算后每千瓦时电仅燃料成本就达到0.3元左右。而在煤炭产区建坑口电站，燃料成本仅0.09元/千瓦时。坑口电站的电力通过特高压输送到中东部负荷中心，除去输电环节的费用后，到网电价仍低于当地煤电平均上网电价0.06—0.13元/千瓦时。
第三，特高压更是清洁能源大发展的必要支撑。只有特高压才能够解决清洁能源发电大范围消纳的问题。前一段时间，内蒙古风电“晒太阳”送不出的问题广受关注。事实上，我国风电主要集中在“三北”地区，当地消纳空间非常有限。风电的进一步发展，客观上需要扩大风电消纳范围，大风电必须融入大电网，坚强的大电网能够显著提高风电消纳能力。特高压电网将构成我国大容量、远距离的能源输送通道。据测算，如果风电仅在省内消纳，2020年全国可开发的风电规模约5000万千瓦。而通过特高压跨区联网输送扩大清洁能源的消纳能力，全国风电开发规模则可达1亿千瓦以上。
此外，还可提高电网的安全性、可靠性。采用1 000kV电压长远距离输，可以降低电网的短路电流。比如若长运距离输送1 000万kW 电力，可以减少相当于本地装机17台60万kW 的机组。每台60万kw的机组对其附近区域500 kV电网的短路电流将增加1．8 kA。而采用特高压输电技术的分层、分区布局电网，则可以优化电网结构，从根本上解决短路电流超标，从而提高电网的安全性、可靠性。
特高压应用存在什么问题？
特高压作为一项电力系统的新技术，在世界范围内都没有商业运营的经验。还曾经被国际大电网会议定义为“待成熟技术”。而且，电网的电压等级越高，覆盖范围越大，安全隐患也就越大，长距离的电网很容易遭遇台风、暴雨、雷击等自然灾害。
国家电网公司特高压建设部主任孙昕强调，“特高压的安全性有保障。特高压交流输电示范工程投运两年多来，实现了双向、全电压、大容量输电，经受了雷雨、大风和高温、严寒等恶劣条件考验，实测输电损耗率为1.7%，约为500千伏工程的1/3，各项性能指标完全符合设计要求。”
中国科学院院士卢强表示，假设某一条特高压线路发生一个大的干扰故障，一个大的交流同步系统能不能保持安全和稳定呢？我们进行了五六百种情况的仿真实验，回答是：安全稳定性是有保障的，是有一系列的创新性科技来保证的。
针对国内外都没有现成的技术、设备和标准，国家电网公司把发投巨资建成了国际一流的特高压交流、直流、高海拔、工程力学四个试验基地和大电网仿真、直流成套设计两个研发中心，形成了功能齐全、综合指标居世界领先水平的大电网实验研究体系。完成310项重大关键技术研究，解决了过电压与绝缘配合、外绝缘设计、电磁环境控制、系统集成、大电网安全运行控制等多个世界难题，逐步掌握了特高压输电的关键核心技术，并在实验工程中得到了成功应用。
 
 
资料图
国外特高压技术现状
特高压交流输电技术的研究始于60年代后半期。当时西方工业国家的电力工业处在快速增长时期，美国、前苏联、意大利、加拿大、德国、日本、瑞典等国家根据本国的经济增长和电力需求预测，都制定了本国发展特高压的计划。美国、前苏联、日本、意大利均建设了特高压试验站和试验线段，专门研究特高压输变电技术及相关输变电设备。
目前,美国、独联体、日本、意大利、德国、法国均有生产特高压变压器与电抗器的能力。独联体和日本已分别生产过常规的特高压开关和气体绝缘组合电器。独联体、日本、意大利、瑞典等国，已能生产特高压无间隙避雷器。
我国特高压技术现状
我国从1986年开始立项研究交流特高压输电技术。前期研究包括国内外特高压输电的资料收集与分析，内容涉及特高压电压等级的论证、特高压输电系统、外绝缘特性、电磁环境、特高压输变电设备及特高压输电工程概况等。八五期间又开展了“特高压外绝缘特性初步研究”，对长间隙放电的饱和性能进行了分析和探讨，对实际结构布置下导线与塔体的间隙放电进行了试验研究。
1994年在武汉高压研究所建成了我国第一条百万伏级特高压输电研究线段，杆塔为真型模拟拉V塔。三相导线水平排列，导线采用8分裂，分裂直径为1.04 。为满足特高压试验的需要，97年开展了利用工频试验装置产生长波头操作波的研究，通过改造工频试验装置，可产生电压为2250kV，波头时间为2800μs～5000μs的长波头操作波。
与此同时我国开展了关于特高压线路对环境影响的研究，研究结果表明，当采用8分裂导线，分裂直径为1m时，特高压线路的地面静电感应水平与500kV输电线路水平基本相当，无线电干扰水平小于500kV输电线路，可听噪声在公众所接受的范围内。近期有关专家还进行了涉及特高压输电线继电保护配置方案、特高压时电线路继电保护特殊问题、特高压输变电设备应用、延至1000kV级特高压变压器、特高压系统的可控电抗器原理与结构、1100kV特高压开关设备技术、百万伏级特高压避雷器、特高压电磁产品、绝缘子、绝缘技术、绝缘子串电压分布测试、冲击电压放电特性、1000kV特高压试验线段金具的研制、工频电场、放电特性、导线基杆塔、雷击跳闸等多方面问题的研究与分析。
在借鉴国外研究经验基础上，我国目前已在武汉建立了特高压试验研究基地，试验设备完全具备进行各项特高压试验的条件和能力，已进行了各项特高压的专题研究工作。另外，我国的设计和制造单位通过西北750kV工程，进一步具备了制造特高压设备的条件和基础，考虑到设备的成熟性部分特高压输变电设备在建设初期还可从国外引进。
我国特高压输电技术还需在无功平衡措施、消除潜供电弧措施、限制过电压的措施及绝缘配合、串联电容补偿装置、外绝缘、特高压设备等问题上进行重点技术研究。