我國首條1000千伏特高壓交流輸電線(xiàn)路荊門(mén)變電站。
徐 可攝
21世紀的頭十年，我國電力建設速度之快超過(guò)了以往任何時(shí)候，電力裝機從2000年的3.2億千瓦迅速增長(cháng)到目前的8億千瓦。特別是“十一五”期間，我國新增電力裝機達到4.3億千瓦，5年完成了過(guò)去50多年的電力裝機總容量，每年的新增裝機超過(guò)英國全國裝機。
但是，在電源建設高速發(fā)展的同時(shí)，電力行業(yè)長(cháng)期存在的重電源建設、輕電網(wǎng)建設的問(wèn)題并沒(méi)有根本解決。由于電網(wǎng)建設滯后，導致一系列新的問(wèn)題和矛盾產(chǎn)生。比如，火電站建設的提速使原本就緊張的運輸瓶頸火上澆油，到用電高峰期，全國有不少電廠(chǎng)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(kāi)發(fā)受到阻礙……
今年是“十二五”的開(kāi)局之年，“十一五”暴露出來(lái)的這些問(wèn)題在“十二五”會(huì )不會(huì )得到根本性的解決？有關(guān)電力專(zhuān)家告訴我們，隨著(zhù)特高壓電網(wǎng)建設的提速，這些難題或將成為歷史。
特高壓建設“十二五”或將破冰提速
2011年新年剛過(guò)，1月6日，國家發(fā)改委就批復了特高壓交流試驗示范工程擴建工程。該工程計劃于年內投運，擴建后輸送容量將擴大至500萬(wàn)千瓦。而這一擴建工程，成為“十二五”期間我國特高壓建設的起步工程。
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年內將建成示范工程，從而為外送距離超過(guò)2400公里的大型能源基地提供支撐。
在“十二五”的開(kāi)局之年，特高壓建設就緊鑼密鼓地拉開(kāi)了序幕。
據有關(guān)部門(mén)預測，“十二五”期間，我國電力需求將繼續保持快速增長(cháng)勢頭，年均增速將達到8%以上，年均電力裝機容量增長(cháng)近1億千瓦。到“十二五”末期，我國電力裝機預計將達到14.4億千瓦左右。為保障能源需求，我國還將加快建設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、內蒙古、吉林、河北、江蘇等多個(gè)千萬(wàn)千瓦級風(fēng)電基地。到2015年，以上煤電、水電、風(fēng)電外送規模將分別達到1.5億千瓦、5000萬(wàn)千瓦和6000萬(wàn)千瓦左右。
如此大容量遠距離的跨區域送電，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)建設的重中之重。
國家電網(wǎng)公司在“十二五”規劃中提出，今后我國將建設聯(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13項直流輸電工程（其中特高壓直流10項），形成大規?！拔麟姈|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。
“十二五”，中國或將全面迎來(lái)特高壓時(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。據測算，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?！?00千伏直流特高壓的輸電能力達到700萬(wàn)千瓦，是±500千伏超高壓直流線(xiàn)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)，是針對我國的特殊國情做出的決策。
據國網(wǎng)能源研究院副總經(jīng)濟師兼能源戰略與規劃研究所所長(cháng)白建華解釋?zhuān)覈?6％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)電源建設顯然會(huì )受到種種制約。比如煤炭運輸問(wèn)題、環(huán)境容量問(wèn)題等等。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，可見(jiàn)在負荷中心大規模開(kāi)展電源建設這條思路是不可行的。
于是，在能源資源豐富的西部、北部地區建設電源，然后把電力送到符合中心就成為唯一選擇。
那么現有的電網(wǎng)能否實(shí)現這樣的電力大搬運？電網(wǎng)專(zhuān)家告訴我們，不可能。因為，目前的500千伏超高壓線(xiàn)路不僅輸電量小，更主要是無(wú)法實(shí)現遠距離輸送。
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。
中國工程院院士薛禹勝認為，特高壓不僅具有長(cháng)距離、大容量轉移能源的能力，而且可以緩解運輸壓力，提高經(jīng)濟效益，促進(jìn)清潔能源開(kāi)發(fā)。
首先從資源優(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。以目前已經(jīng)投運的1000千伏特高壓示范工程為例，目前每天可以送電200萬(wàn)千瓦，改造后可以達到500萬(wàn)千瓦，這相當于每天從山西往湖北輸送原煤2.5萬(wàn)噸—6萬(wàn)噸。湖北媒體說(shuō)，這相當于給湖北“送”來(lái)了一個(gè)葛洲壩電站。
再看經(jīng)濟效益，目前西部、北部地區電煤價(jià)格為200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。而在煤炭產(chǎn)區建坑口電站，燃料成本僅0.09元/千瓦時(shí)?？涌陔娬镜碾娏νㄟ^(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)。
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(wèn)題。前一段時(shí)間，內蒙古風(fēng)電“曬太陽(yáng)”送不出的問(wèn)題廣受關(guān)注。事實(shí)上，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。
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電力系統的新技術(shù)，在世界范圍內都沒(méi)有商業(yè)運營(yíng)的經(jīng)驗。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)的電壓等級越高，覆蓋范圍越大，安全隱患也就越大，長(cháng)距離的電網(wǎng)很容易遭遇臺風(fēng)、暴雨、雷擊等自然災害。因此特高壓安全有沒(méi)有保障？面對國內外沒(méi)有成熟技術(shù)，也沒(méi)有現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(yáng)—荊門(mén)特高壓交流試驗示范工程和向家壩—上?！?00千伏直流示范工程的順利投產(chǎn)和平穩運行后，我們完全有信心、有能力建設好特高壓。
據國家電網(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、大件運輸、大量新設備集中安裝調試等難題，分別僅用28個(gè)月和30個(gè)月的時(shí)間就完成了建設任務(wù)，并一次投運成功。到目前都分別實(shí)現了853天和212天的安全穩定運行，工程大的安全、質(zhì)量、進(jìn)度、環(huán)保等預期目標都得到實(shí)現，這為今后特高壓的大規模建設提供了寶貴的經(jīng)驗。
比如電網(wǎng)安全問(wèn)題，國家電網(wǎng)公司特高壓建設部主任孫昕強調，“特高壓的安全性有保障。特高壓交流輸電示范工程投運兩年多來(lái)，實(shí)現了雙向、全電壓、大容量輸電，經(jīng)受了雷雨、大風(fēng)和高溫、嚴寒等惡劣條件考驗，實(shí)測輸電損耗率為1.7%，約為500千伏工程的1/3，各項性能指標完全符合設計要求?！?/p>
中國科學(xué)院院士盧強表示，假設某一條特高壓線(xiàn)路發(fā)生一個(gè)大的干擾故障，一個(gè)大的交流同步系統能不能保持安全和穩定呢？我們進(jìn)行了五六百種情況的仿真實(shí)驗，回答是：安全穩定性是有保障的，是有一系列的創(chuàng )新性科技來(lái)保證的。
針對國內外都沒(méi)有現成的技術(shù)、設備和標準，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)試驗基地和大電網(wǎng)仿真、直流成套設計兩個(gè)研發(fā)中心，形成了功能齊全、綜合指標居世界領(lǐng)先水平的大電網(wǎng)實(shí)驗研究體系。幾年間，國家電網(wǎng)公司圍繞特高壓項目，完成了310項重大關(guān)鍵技術(shù)研究，解決了過(guò)電壓與絕緣配合、外絕緣設計、電磁環(huán)境控制、系統集成、大電網(wǎng)安全運行控制等多個(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)驗工程中得到了成功應用。
而特高壓建設對國內設備制造業(yè)的帶動(dòng)作用更是明顯。國內三大特高壓實(shí)驗工程所用設備幾乎全部由國內企業(yè)提供，工程國產(chǎn)化率達到約95％，設備國產(chǎn)化率達到約91％。通過(guò)實(shí)驗工程，國內設備制造企業(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(cháng)馬斌說(shuō)，我們投入近億元研發(fā)的國際首創(chuàng )的特高壓1000千伏空心復合絕緣子性能達到國際領(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(mǎn)滿(mǎn)地告訴記者，隨著(zhù)特高壓工程規?；ㄔO，主要設備、材料制造技術(shù)逐漸成熟，工程施工工藝不斷完善，規?；癸@，造價(jià)水平將進(jìn)一步下降，技術(shù)經(jīng)濟性將得到更加充分的體現。
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(kāi)的兩次特高壓輸電技術(shù)國際會(huì )議，讓世界認識了中國特高壓的發(fā)展狀況。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(cháng)朱棣文把我國特高壓創(chuàng )新視為對美國科技領(lǐng)導地位的挑戰。
目前，特高壓電網(wǎng)大發(fā)展的序曲已經(jīng)奏響，特高壓建設的春天已經(jīng)到來(lái)。有專(zhuān)家認為，我們應該正視各種困難，努力讓這一先進(jìn)技術(shù)早日惠國利民。
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