特高壓英文縮寫UHV;電壓符號是U(個別地方有用V表示的);電壓的單位是伏特,單位符號也是V;比伏大的有KV、比伏小的mV,uV,它們之間是千進位 。 特高壓的定義 在我國,特高壓是指交流1000千伏及以上和直流正負800千伏及以上的電壓等級。 特高壓對我國電力建設的意義 特高壓能大大提升我國電網的輸送能力。據國家電網公司提供的數據顯示,一回路特高壓直流電網可以送600萬千瓦電量,相當于現有500千伏直流電網的5到6倍,而且送電距離也是后者的2到3倍,因此效率大大提高。此外,據國家電網公司測算,輸送同樣EMCEMIESDDesign.html" target="_blank">功率的電量,如果采用特高壓線路輸電可以比采用500千伏超高壓線路節省60%的土地資源。 我國當前特高壓情況 目前中國已經建成的超高壓是西北電網750千伏的交流實驗工程。首個國內最高電壓等級特高壓交流示范工程,是我國自主研發、設計和建設的具有自主知識產權的1000千伏交流輸變電工程——晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程,全長640公里,縱跨晉豫鄂三省,其中還包含黃河和漢江兩個大跨越段。線路起自山西1000kV晉東南變電站,經河南1000kV南陽開關站,止于湖北1000kV荊門變電站。2008年12月30日22時,該工程投入試運行,2009年1月6日22時,順利通過168小時試運行。 直流方面,四川向家壩——上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程正在緊張施工中,這是目前規劃建設的世界上電壓等級最高、輸送距離最遠、容量最大的直流輸電工程。 國家電網公司在2010年8月12日首度公布,到2015年建成華北、華東、華中(“三華”)特高壓電網,形成“三縱三橫一環網”。 同日,國家電網宣布世界上運行電壓最高的1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程已通過國家驗收,這標志著特高壓已不再是“試驗”和“示范”階段,后續工程的核準和建設進程有望加快。 特高壓未來發展藍圖 分析人士表示,未來5年,特高壓的投資金額有望達到2700億元,這較“十一五”期間的200億投資,足足增長了13倍之余。 2011年3月16日公布的國家“十二五”規劃綱要中提到,“適應大規模跨區輸電和新能源發電并網的要求,加快現代電網體系建設,進一步擴大西電東送規模,完善區域主干電網,發展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進輸電技術,依托信息、控制和儲能等先進技術,推進智能電網建設,切實加強城鄉電網建設與改造,增強電網優化配置電力能力和供電可靠性。” 這將意味著特高壓輸電工程已被正式列入國家“十二五”規劃當中。 國家電網發展策劃部專家張克表示,核電、風電包括作為清潔能源的水電,未來的發展都將有賴于建設特高壓電網。以風電為例,國家規劃風電在2020年達到1.5億千瓦以上的裝機容量,但目前八大風電基地的裝機容量已經占到總裝機容量的80%,其中五大風電基地都在三北地區(華北地區、西北地區、東北地區),僅新疆、甘肅、內蒙古、吉林等省及自治區的風電裝機就有8000萬千瓦,因此風電消納存在很大問題。只有借助特高壓電網才可將如此集中和不穩定的電力傳輸到華北和華中等負荷中心。他表示,特高壓建成后,可大規模開發風電,并做到高效率消納,從而將一度頗為嚴重的棄風現象控制在1%。 特高壓直流輸電技術的主要特點 (1)特高壓直流輸電系統中間不落點,可點對點、大功率、遠距離直接將電力送往負荷中心。在送受關系明確的情況下,采用特高壓直流輸電,實現交直流并聯輸電或非同步聯網,電網結構比較松散、清晰。 (2)特高壓直流輸電可以減少或避免大量過網潮流,按照送受兩端運行方式變化而改變潮流。特高壓直流輸電系統的潮流方向和大小均能方便地進行控制。 (3)特高壓直流輸電的電壓高、輸送容量大、線路走廊窄,適合大功率、遠距離輸電。 (4)在交直流并聯輸電的情況下,利用直流有功功率調制,可以有效抑制與其并列的交流線路的功率振蕩,包括區域性低頻振蕩,明顯提高交流的暫態、動態穩定性能。 (5)大功率直流輸電,當發生直流系統閉鎖時,兩端交流系統將承受大的功率沖擊。 特高壓直流和交流輸電有哪些區別? 從技術上看,采用±800千伏特高壓直流輸電,線路中間無需落點,能夠將大量電力直送大負荷中心;在交直流并列輸電情況下,可利用雙側頻率調制有效抑制區域性低頻振蕩,提高斷面暫(動)穩極限;解決大受端電網短路電流超標問題。采用1000千伏交流輸電,中間可以落點,具有電網功能;加強電網支撐大規模直流送電;從根本上解決大受端電網短路電流超標和500千伏線路輸電能力低的問題,優化電網結構。 從輸電能力和穩定性能看,采用±800千伏特高壓直流輸電,輸電穩定性取決于受端電網有效短路比(ESCR)和有效慣性常數(Hdc)以及送端電網結構。采用1000千伏交流輸電,輸電能力取決于線路各支撐點的短路容量和輸電線路距離(相鄰兩個變電站落點之間的距離);輸電穩定性(同步能力)取決于運行點的功角大小(線路兩端功角差)。 從需要注意的關鍵技術問題看,采用±800千伏特高壓直流輸電,要注重受端電網靜態無功功率平衡和動態無功功率備用及電壓穩定性問題,要注重多回直流饋入系統因同時換相失敗引起的系統電壓安全問題。采用1000千伏交流輸電,要注重運行方式變化時的交流系統調相調壓問題;要注重嚴重故障條件下,相對薄弱斷面大功率轉移等問題;要注重大面積停電事故隱患及其預防措施。 與超高壓直流輸電相比,特高壓直流輸電有哪些技術和經濟優勢? 和±600千伏級及600千伏以下超高壓直流相比,特高壓直流輸電的主要技術和經濟優勢可歸納為以下六個方面: 一、輸送容量大。采用4000安培晶閘管閥,±800千伏直流特高壓輸電能力可達到640萬千瓦,是±500千伏、300萬千瓦高壓直流方式的2.1倍,是±600千伏級、380萬千瓦高壓直流方式的1.7倍,能夠充分發揮規模輸電優勢。 二、送電距離長。采用±800千伏直流輸電技術使得超遠距離的送電成為可能,經濟輸電距離可以達到2500公里甚至更遠,為西南大水電基地開發提供了輸電保障。 三、線路損耗低。在導線總截面、輸送容量均相同的情況下,±800千伏直流線路的電阻損耗是±500千伏直流線路的39%,是±600千伏級直流線路的60%,提高輸電效率,節省運行費用。 四、工程投資省。根據有關設計部門的計算,對于超長距離、超大容量輸電需求,±800千伏直流輸電方案的單位輸送容量綜合造價約為±500千伏直流輸電方案的72%,節省工程投資效益顯著。 五、走廊利用率高。±800千伏、640萬千瓦直流輸電方案的線路走廊為76米,單位走廊寬度輸送容量為8.4萬千瓦/米,是±500千伏、300萬千瓦方案和±620千伏、380萬千瓦方案的1.3倍左右,提高輸電走廊利用效率,節省寶貴的土地資源;由于單回線路輸送容量大,顯著節省山谷、江河跨越點的有限資源。 六、運行方式靈活。國家電網公司特高壓直流輸電擬采用400+400千伏雙十二脈動換流器串聯的接線方案,運行方式靈活,系統可靠性大大提高。任何一個換流閥模塊發生故障,系統仍能夠保證75%額定功率的送出。 特高壓交流電網潛在的巨大危害 建設“特高壓國家電網,實現能源資源優化配置”是不是電網建設的根本目標和任務?國際、國內的業內專家都知道:保證電源和電網安全穩定運行是電網建設的第一任務。美國、加拿大、俄羅斯、日本、意大利、西班牙等國家從上世紀七十年代就開始研究特高壓輸電技術,歷經四十余年至今,僅有俄羅斯和日本各建設有一條特高壓交流輸電工程,且長期降壓運行。近三四十年歐洲、北美等地發生的十幾次大面積停電事件的教訓是,交流電壓等級越高,覆蓋范圍越大,越存在巨大安全隱患,聯系緊密的特高壓交流電網某一局部甚至某一部件發生破壞,就會將事故迅速擴大至更大范圍。不僅在戰時,而且在平時,電網很容易遭遇臺風、暴雨、雷擊、冰凌、霧閃、軍事破壞等天災人禍,會將事故迅速蔓延擴大。因此,要保證電網安全運行,必須在規劃、設計、建設、運行中研究電網結構,要按“分層分區”原則實行三道保護。迄今為止,沒有哪一個國家要建設特高壓國家電網,電力專家們提出未來的電網結構的發展方向是:直流遠送,網間穩控,優化結構,加強區域受端電網。國家電網公司領導提出建設“特高壓國家電網”的目標是實行能源資源優化配置,而將保證電網安全的目標置之不顧,這是舍本求末的戰略。 特高壓的思考:徘徊還是前行 9月28日,國家電網公司副總經理舒印彪在2011智能電網國際論壇媒體見面會上表示,發改委已經核準了皖電東送的特高壓交流工程項目。但是我們查閱相關網站,目前發改委尚未發布正式批準文件。今年來看特高壓交流的項目批準是低于預期的,但是此次如果能夠批準此條線路是否預示著交流特高壓建設開始全面推進了呢? 近期來看,特高壓建設的推進反映了決策層對結構性缺電的擔憂:今年東部電力缺口增大(用電高峰時缺口達3-4千萬千瓦)和西部利用小時較低的矛盾顯著突出,反映了輸電走廊存在嚴重瓶頸。而供電不足的問題已經影響到東部地區企業開工率和經濟增長。推進特高壓建設反映了決策層正在加緊落實解決電力結構性短缺的問題; 如果批準屬實是否預示特高壓交流獲得“直交博弈”的勝利?特高壓究竟選擇直流還是交流仍然處于博弈中。從交流電網的弊端來看,大規模的交流互聯的風險是值得后續關注和警惕的。從結果上來看,即便此次審批屬實,我們認為也不能完全確認特高壓交流在博弈中勝出,或許只是直流和交流之爭的一次妥協; 核電泄露/高鐵事故/換屆在即,在這樣的大背景下決策是否會激進地選擇技術風險較大的交流特高壓路線?我們認為今年整體電網投資的放緩反映了決策層對大型項目投資的謹慎態度,特別是在遭遇日本核泄漏,高鐵/地鐵追尾事故等多只黑天鵝后,又迎來換屆的時點,宏觀維穩應該是當前決策的主基調。所以在這個時間全面啟動特高壓交流這個爭議較大的投資項目顯得不合時宜。我們認為即便是最終實現1條線的交流特高壓審批,也僅僅構成一次交易性機會,不構成行業整體翻多的趨勢性行情;對交流特高壓的質疑-穩定性不夠,經濟性不足:用交流聯網意味著全國電網頻率必須同步,而從電網安全性考慮國際上電網發展趨勢是電網同步運行范圍減小,大面積同步將大幅增加電網大面積停電的風險;輸電線路長度和電壓與造價成正相關,而從經濟性上測算交流特高壓由于電壓和長度過量設計,不如直接運煤來的經濟; 國網希望利用特高壓提升自身影響力,而第一條特高壓交流線路未達到設計要求:從國網訴求來看,全國聯網將弱化地區電網的地位,使得國網掌控調度權。但是從晉東南運行的實際情況來看,50%的設計輸送功率僅僅能維持2秒時間,無法達到設計之預期的傳輸容量; 國外的經驗證明分散電網有利于整體穩定:從國外經驗來看具有運行了9年特高壓電網的俄羅斯和做過大量試驗的日本/美國/意大利,最終均放棄了特高壓交流的技術路線。歐洲最終采用了直流互聯的技術作為未來歐洲電網的主要設計;對相關公司的影響和敏感性分析:如果此次淮南-上海特高壓交流線獲批,主設備企業將是主要收益體,預計設備招標額將達到50億。其中主設備占比較高的分別為GIS(70%),變壓器(10%),無功補償設備(8%)。但是我們認為特高壓交流持續性仍然有待觀察。建議從穩健性角度配置特變電工。關注彈性品種平高電氣; 有關書籍見:特高壓電網(全集) |