特高压输电为基的智能电网工程(中国首个交流示范工程投产)

智能电网的建设路线主要有两种方案：一种是以特高压为骨干网架的坚强智能电网，另一种是欧洲等国采用的以分布式为主要特征的智能电网。王纪年表示，前一种方案强调输电，后一种方案强调配电，只是侧重点不同，并没有根本矛盾。但就中国国情来看，智能电网建设以特高压为骨干网架是十分必要的。

“分布式智能电网在中国部分地区是行不通的，例如华东、广东等地。”王纪年说，一方面，这些地区的电力需求十分旺盛，且增长幅度较大；另一方面，这些地区很难再新增电源点，如果以建设分布式电网为目标，将无法满足当地电力增长需求。

王纪年表示，我国东部经济发达地区的现有电源点布局，已经达到、甚至超过极限。即便新建大型电厂，也只有两种可行方案——要么核电，要么煤电。煤电涉及运输、环境污染及治理等问题。相比之下，坚强智能电网方案不但方法可行，还可以解决当前以及潜在的问题。

我国地域辽阔，煤炭资源丰富地区远离经济发达的能源消费中心地区，形成大规模、远距离输煤的能源输送格局。近年来，国内煤炭价格持续走高，煤炭运输压力越来越大，全国性煤电运紧张局面反复出现，跨区域能源输送的结构性矛盾日渐突出。

“加快建设坚强智能电网，可以逐步降低输煤在能源输送中的占比，彻底改变过度依赖输煤的能源配置方式和就地平衡的电力发展方式，既能满足东部地区对能源的需求，又提升了能源跨区输送能力。”王纪年说。

以“坚强”为基础的智能电网建设，还可以促进我国区域经济协调发展。王纪年表示，加快建设坚强智能电网，可以带动煤炭基地电厂建设，实现煤电就地转换，既可以发挥西部地区资源优势，又可以将受端地区用于电力行业的资源置换出来，发展其他优势产业，有利于促进东西部地区产业合理分工和协调发展。

“建设坚强智能电网，还有利于清洁能源的推广和使用。”王纪年强调，“风电、光伏电的接入，必须以坚强智能电网为基础。”

根据相关研究结果，2020年全国风电开发规模将达到1.6亿千瓦以上，50%左右的风电需要通过跨省区的输电网在更大范围内消纳。王纪年说：“风电单独外送的经济性很差，且不利于系统安全稳定运行。借助于特高压交直流外送通道，实现风电和火电联合外送，可促进风电在更大范围内消纳，并大幅降低外送成本，有利于扩大风电的消纳范围和规模。”

2011年12月16日，由国家电网公司承建的1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程扩建工程正式投产，单回线路输送能力达到500万千瓦，成为世界上运行电压最高、输电能力最强、技术水平最先进的交流输电工程。

为什么要扩建

我国首个特高压工程——特高压交流试验示范工程于2006年8月获得国家核准开工建设，由我国自主研发、设计、制造和建设，北起山西晋东南站，经河南南阳站，南至湖北荆门站，全线单回路架设，线路全长640公里。根据核准方案，该工程仅在两端变电站各安装了一组容量300万千伏安的特高压变压器，最大输电能力280万千瓦。

特高压交流示范工程自2009年1月6日建成投运至今，一直保持安全稳定运行，截至今年11月，已累计输电260亿千瓦时。完成北电南送160多亿千瓦时，相当于晋煤外运约800多万吨，减轻大秦铁路400多列火车运力，有力缓解了运输压力，提升了电网资源优化配置能力；华中电网向华北电网输送清洁水电90多亿千瓦时，在减少丰水期弃水的同时，节约电煤430多万吨，减少二氧化碳排放约1000多万吨，促进了节能减排，实现了国家电网公司奉献清洁能源的目标。扩建工程的及时投运，将使华中受电通道容量大幅度增至500万千瓦，减轻铁路运煤运输压力，大大缓解迎峰度冬期间华中电网的电力供需紧张局面。

近年来，随着我国电力需求的快速增长，局部地区电力供应偏紧的态势逐渐蔓延，2011年全国电力最大缺口约3000万千瓦，主要集中在华东、华中和南方电网。华中电网处于我国“西电东送，南北互供，全国联网”的枢纽位置，但由于水电装机比重高达43%，加上处于电煤运输末端的区位劣势，在当前输电比重较小的环境下，华中地区常年在枯水期出现季节性电力供需紧张局面。2010年12月，华中电网最大限电776万千瓦，2011年1月最大电力缺口1219万千瓦。

为了充分发挥工程的输电能力和特高压大容量、远距离、低损耗输电的优势和资源优化配置能力，国家发改委于2010年12月29日核准建设本期扩建工程。工程扩建后，晋东南、南阳、荆门三站均装设两组容量300万千瓦的特高压主变，线路装设40%的串联补偿，具备了输送500万千瓦电力的能力。

扩建工程有哪些亮点

在工程扩建过程中，国家电网公司组织100多家参建单位，开展产学研用联合攻关，攻克了特高压串补等尖端技术，保证了特高压设备批量生产的质量稳定性，进一步提升了我国电力、机械行业的自主创新能力。

扩建工程的建成投运，进一步验证了特高压交流大容量、远距离、低损耗输电的优势，是我国能源电力领域自主创新的重大成就，是世界电力发展史上的重要里程碑，进一步巩固、扩大了我国在国际高压输电技术开发、装备制造和工程应用领域的领先优势。“十二五”期间，我国将加快发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术。推广应用特高压交流试验示范工程扩建工程的创新成果，加快发展特高压输电，必将为推动我国电力工业科学发展、保障电力可靠供应和能源安全提供更为强大的动力。

扩建工程的亮点主要表现在：

——代表了世界最高水平的交流输电工程

自主创新、成功建设了目前世界上运行电压最高、输电能力最强、技术水平最先进的交流输电工程，运行稳定可靠，进一步验证了特高压交流大容量、远距离、低损耗输电的优势，是我国电网建设、运行整体水平迈上新台阶的重要标志。

——实现了特高压交流输电技术的新突破

在特高压输电系统的串联补偿技术、过电压控制技术、特快速暂态过电压测量与控制技术、潜供电流、电磁环境、大型复杂电极操作冲击放电特性、大型电力设备抗地震技术、大电网运行控制技术等方面取得新突破，在世界上率先掌握了特高压大容量输电系统集成技术。

——创造了国际高压输变电设备的新纪录

立足国内，研制成功了特高压串补、大容量特高压开关、双柱特高压变压器等代表世界最高水平的特高压交流新设备，指标优异、性能稳定，综合国产化率超过90%，刷新了主要输变电设备的世界纪录。依托工程实践，国内骨干电工设备制造企业的自主创新能力得到了进一步增强，国产设备的工艺质量水平和安全可靠性有了显著提升，在国际特高压设备制造领域形成了相对技术优势和竞争优势。特高压设备已成为我国电工设备制造企业走向世界的金色名片。

——标定了国际高压交流输电能力的新高度

在单回640公里的特高压交流输电线路上，成功实现了500万千瓦电力的稳定输送，电网运行控制平稳、设备状态正常，创造了高压交流输电能力的世界纪录。

——建立了特高压交流输电技术标准体系

在世界上率先建立了从系统集成、工程设计、设备制造、施工安装、调试试验到运行维护的全套技术标准和试验规范，在工程中得到全面应用和检验，为特高压交流输电大规模发展应用奠定了坚实基础。

为什么选择特高压

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会受到煤炭运输、环境容量等问题的制约。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。

于是，在能源资源丰富的西部、北部地区建设电源，然后把电力送到负荷中心就成为最优选择。然而，我国现有的电网主要以500千伏超高压线路为主，不仅输电量小，更主要是无法实现远距离输送。这就好比一座高度较低的水塔，它无法实现更远距离的供水。

因此，电网专家指出，通过建设可以大容量远距离而且低损耗输电的特高压电网就成为“十二五”电网建设的重中之重，而且是最佳选择。所谓特高压电网是指交流1000千伏、直流正负800千伏及以上电压等级的输电网络，它的最大特点就是可以长距离、大容量、低损耗输送电力。按自然功率测算，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，是目前多数±500千伏超高压直流线路输电能力的2.4倍。

特高压的价值

在运输成本方面，专家根据等价热值法测算，若特高压线路以500万千瓦运行24小时，可输送电量1.2亿千瓦时，相当于运输原煤约59515吨。以公路运输进行折算，每辆汽车运煤50吨，需要1191辆车，若每辆车10米长，首尾相连，要排11.91公里。以铁路运输进行折算，若按每节车厢载重60吨的普通列车，需要992节列车。即使按每节车厢载重为100吨的重载列车，也需要596节列车进行运输。在目前公路和铁路运输形势比较紧张的现状下，更多的煤炭运输会造成较严重的运输压力。据国家发改委公布数据：2010年全国铁路煤炭发运量20亿吨，其中电煤14亿吨；公路外运超过5亿吨，运力持续紧张。目前西部、北部地区电煤价格一般为200元-300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。但是，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。

在节能减排方面，特高压更是清洁能源大发展的必要支撑。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。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。

在推动产业技术升级方面，特高压工程实现了我国能源基础研究和建设领域的重大自主创新。通过工程实践，我国建成了世界一流的特高压试验研究体系，全面掌握了特高压输电的核心技术，大幅提升了我国电网技术水平和自主创新能力。研制成功代表世界最高水平的全套特高压交直流设备，设备国产化率达到90%，掌握了特高压设备制造的核心技术，具备了特高压交直流设备的批量生产能力，推动国内电工装备制造业实现了产业升级和跨越式发展。在世界上首次研究提出了特高压交直流输电技术标准体系，确立了我国在特高压输电技术研究、装备制造、工程设计、建设和运行领域的国际领先地位。目前，特高压输电技术已经纳入《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020）》、《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》、《国家自主创新基础能力建设“十一五”规划》等国家重大规划。

展望

目前，我国已建成两个特高压工程：一个是1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程，另一个是±800千伏向家坝-上海特高压直流输电工程。在建工程主要有：皖电东送淮南～浙北～上海特高压交流工程，今年9月获得国家发改委核准，已开工建设，计划2013年投运；锦屏～苏南±800千伏特高压直流工程，2008年11月获得核准，输电能力720万千瓦，计划2012年建成投运。另外，锡盟～南京特高压交流工程，溪洛渡～浙西、哈密～郑州、宁东～浙江特高压直流工程已获得国家能源局同意开展前期工作的批复。

国家电网公司提出，“十二五”期间将建设联接大型能源基地与主要负荷中心的“三纵三横”特高压骨干网架和16项直流输电工程（其中特高压直流14项），形成大规模“西电东送”、“北电南送”的能源配置格局，基本建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网，形成“三华”（华北、华中、华东）、西北、东北三大同步电网，使国家电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。

智能电网中的“芯片” http://industry.ppsj.com.cn/2012-1-2/3608372612.html