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我国特高压输电研究 在科学民主决策中向前推进

日期:2006-04-13    来源:中国电力报  作者:佚名

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2006
04/13
02:11
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关键词: 我国特高 向前推进

 2004年底,国家电网公司认真分析了我国电力工业和电网发展的现状及未来的发展趋势,提出了加快建设以特高压电网为核心的坚强国家电网的战略目标。2005年2月16日,国家发展改革委以发改办能源(2005)282号文决定启动我国百万伏级交流、正负80万伏级直流输电技术的前期研究工作。

    一年多来,国家电网公司坚持科学、民主决策的原则,按照“科学论证,示范先行,自主创新,扎实推进”的指导方针稳步开展特高压工作,特高压关键技术研究取得重大突破,特高压电网规划和前期设计取得重大进展。

    一、企业推动广泛参与

    国家电网公司充分发挥自身优势和专家智囊团的作用,依靠社会各方力量全面开展特高压工作。

    一是成立特高压电网工程领导和攻关小组。2004年12月27日国家电网公司成立了以公司党组书记、总经理刘振亚同志为组长的特高压电网工程领导小组,对国家电网规划和特高压工程建设进行统一领导,对特高压工程重大问题进行决策。2005年1月11日,成立了由9名院士和4名资深专家组成的顾问小组,对特高压的重大问题和关键技术进行咨询。9月1日,抽调科研、设计和工程建设等部门的骨干,组建了特高压办公室,具体负责特高压电网工程的建设实施。公司所属电科院、武高所、南自院、动经中心和电建所等科研单位都成立特高压关键技术攻关小组,积极开展特高压研究和论证工作。

    二是依靠各界力量,充分发挥各方优势,组织阵容强大的攻关队伍。中国机械工业联合会、中国电力工程顾问集团公司、电工设备制造厂家等单位,纷纷抽调骨干组成了多个研究攻关小组,覆盖了科研、设计、设备制造等主要环节。

    通过全面动员,形成了产学研相结合、社会各界共同参与特高压研究的良好局面,聚集了国内大批优秀专家学者和工程设计人员。据不完全统计,2000多人直接参与和承担了特高压电网的研究咨询工作。其中,院士30多人,教授及教授级高工300多人,高级工程师及博士800多人,工程师、在校研究生及其他人员超过1000人。另外,还有很多老专家、老领导以不同的方式参与和支持特高压工作。

    二、深入研究科学论证

    发展特高压电网是一项艰巨而复杂的系统工程,极具挑战性。国家电网公司在规划、科研、设备等方面进行了广泛深入研究,取得了突破性进展。

    (一)必要性分析 

    我国一次能源和电力负荷分布极不均衡。水能资源90%以上集中在京广铁路以西,开发程度仅12.5%;东部沿海12省水能资源仅占8.9%,且开发程度高达68%,今后新增的1.8亿千瓦水电装机中,约1.6亿千瓦在西部。我国煤炭保有储量的90%集中在昆仑山-秦岭-大别山以北地区,京津冀、华东六省市和广东省仅占7%。未来十五年是我国电力需求快速增长的时期,预计2020年全国发电装机容量在9.5亿到12亿千瓦之间。从电源结构来看,我国“以煤为主”的电源格局未发生根本变化,煤电装机约占60%。2020年全社会用电量将比2000年净增3.25万亿千瓦时,其中2/3以上集中在华东、华北和南方三个地区,这些地区大多缺少一次能源。随着国家能源开发的西移和北移,以及东部老矿区资源逐步枯竭,能源产地与能源消费地区之间的能源输送距离越来越远、规模越来越大。西部水电和北部煤电基地距离华中、华东负荷中心约800~2000千米,远远超出了现有500千伏电网的经济输送距离。通过发展特高压电网,提高大容量、远距离输电的安全性和经济性,促进煤电就地转化和水电大规模开发,形成“三大一特”(大煤电基地、大水电基地、大核电基地、特高压电网)的电力发展格局,是提高能源利用效率、保障能源安全、有效解决我国能源资源与电力负荷分布极不均衡矛盾的必然选择。

    发展特高压电网,能够有效提高煤炭就地转化率,促进煤炭资源合理利用,解决煤炭资源采用率低、产业链短、入洗率低等一系列问题,还有助于缓解煤炭运输压力,促进西部地区经济繁荣和社会进步。

    特高压线路的走廊宽度约为500千伏的2倍,但输送功率是500千伏的4~5倍,输送单位功率所需线路走廊宽度仅为500千伏线路的一半,有利于节省输电走廊,符合建设节约型社会的发展目标。采用特高压交流还能够从根本上解决直流输电中间不能落点,对负荷和电源发展适应性差的缺陷,解决同一地区直流落点多可能导致的故障连锁反应、直流接地极址选择困难等问题,有利于改善我国电网结构。

    (二)科研攻关 

    发展特高压电网是一项极具创新性的系统工程,必须依靠高水平的科研攻关为支撑。围绕特高压电网建设,国家电网公司在以下关键技术研究方面取得了重大突破。

    确定了特高压电网的电压标准。中国电力科学研究院会同国内规划、科研、设备等方面的专家,综合考虑电网安全、经济性能、设备研制能力、海拔高度和污秽情况等多种因素,提出了我国特高压电压标准的初步建议。2005年4月12日,经中国电机工程学会、中国机械工业联合会、中国电力工程顾问集团公司讨论,明确了我国交流特高压额定电压为1000千伏,设备最高运行电压为1100千伏,直流特高压额定电压为±800千伏。

    明确了特高压电磁环境影响指标的限值。特高压输电工程电磁环境的控制指标限值及工程环境评价报告已经通过国家环保总局组织的审查。所确立的环境指标控制限值既能满足环保要求,又能以适当的造价在工程中实现。

    确定了过电压和绝缘配合方案。提出了系统的基本绝缘水平、限制过电压的具体措施、无功电压控制的解决方案和潜供电流的限制方法,为特高压系统及设备的内外绝缘设计奠定了基础。

    确定了特高压直流工程标准输电容量。研究明确了400+400千伏双十二脉动换流器串联的接线方案。该方案技术可行,经济优势明显,运行方式灵活,系统可靠性高,是国家电网公司特高压工作的一大创新。

    论证了特高压输电的经济性。以金沙江下游溪洛渡、向家坝、乌东德和白鹤滩水电站送出工程为例,与采用±620千伏、380万千瓦和±800千伏、480万千瓦直流方案相比,采用±800千伏、640万千瓦直流方案可将直流线路分别从10回和8回减少到6回,节省综合投资均超过150亿元,节省走廊占地超过200平方千米。

    (三)设备研发 

    国家电网公司一直将特高压设备供货及其国产化作为发展特高压电网的核心工作来抓。绝大部分特高压设备,国内有基础,完全能够自主研发和供货,对于个别国内基础较薄弱的设备,按“联合设计、合作开发、技术共享、国内制造”的方式供货。这一方式,既能保证工程顺利建成,又能显著提升国内电工装备制造水平和创新能力,完全符合胡锦涛总书记提出的“原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新”的自主创新原则。

    通过科学规划、科研攻关和设备研发,在以下四个方面取得了积极成果。

    一是充分认识了发展特高压输电的必要性:发展特高压电网是满足我国电力需求持续增长的基本保证,是优化我国能源资源配置方式的必要途径,是促进电网与电源协调发展的有效手段,是提高电力和社会综合效益的必然选择,是推动输变电技术自主创新的重大举措,是带动电工制造业技术升级的重要机遇。

    二是明确了发展特高压输电的可行性:通过大量的特高压基础性课题的研究,攻克了一系列技术难题,获取了较全面的技术解决方案,用具体的技术数据和设备方案客观论证了我国发展1000千伏特高压交流输电和±800千伏、640万千瓦特高压直流输电的可行性。国际大电网会议(CIGRE)曾成立工作组,对特高压技术进行了评估,以38委员会的名义提出报告,指出:特高压交流输电技术的实际应用已经成熟;±800千伏特高压直流是可行的电压等级。这与我们的研究结论是一致的。

    三是特高压输电理论研究取得突破:通过对每一个专项技术的研究和总结,形成了一系列科研成果。《特高压电网》一书对世界特高压电网工作成果进行了客观总结,对我国特高压输电技术未来发展方向进行了深层次的探讨,揭示了电网发展的基本规律。该书的出版发行填补了世界特高压技术研究领域专业论著的空白,标志着我国更高电压等级技术理论研究达到了国际先进水平。

    四是孕育了一批具有自主知识产权的成果:在大量研究基础上,积极总结成果,编写《特高压输电技术研究成果(2005)》,编制特高压输电有关企业标准将近70项,申请成立国家高压直流输电标准化技术委员会,并积极联系国际电工委员会(IEC)成立直流输电技术委员会,以巩固我国在高压直流领域的领先地位,提高中国在国际标准化组织的影响力和话语权。

    三、广泛咨询民主决策

    国家电网公司本着重大问题必须科学民主决策的方针,首先建立了重大技术问题由专家院士顾问组审核把关的机制,并向国内外特高压领域的专家和机构请教,广泛听取社会各界的意见和建议,积极委托中国工程院、国务院发展研究中心、中国国际工程咨询公司等权威机构就发展特高压的重大战略问题进行咨询论证。

    (一)顾问咨询机制 

    在特高压论证和研究工作中,多次召开顾问小组会议,对一些重大问题进行咨询和指导。重要的特高压研讨会和评审会都请顾问组成员参与,确保决策的科学性。国家电网公司还邀请其它资深电力专家和设备制造专家,参与相关项目的验收和评审,以确保各项研究工作的质量。

    (二)国际交流与咨询 

    俄罗斯、日本等国家有成功的建设经验和设备制造技术。我们采取走出去,请进来的方式,先后组团8次赴日本、俄罗斯、印度等国考察特高压系统设计、设备制造和试验基地,开展技术咨询,充分借鉴国际经验。

    2005年国家电网公司先后组织开展了9次大规模的技术交流活动。2005年4月26~28日,与中国电机工程学会联合举办了“特高压输电技术国际研讨会”。

    2005年12月8~9日,国家电网公司组织了“特高压交流套管技术研讨会”。

    为了确保高起点开展特高压输电研究,国家电网公司还结合工程需要,请日本、俄罗斯参与具体项目的咨询研究,一方面直接为工程建设提供了科学依据,另一方面为国内开展研究提供可资比照、借鉴的成果,加快提升国内的研究水平。

    在特高压直流输电方面,国家电网公司还牵头组建了跨国界的特高压直流工作组,吸引国际上直流权威机构参与,积极发挥作用。

    (三)认真听取不同意见 

    2005年6月21~23日,国家发展改革委在北戴河主持召开了特高压输电技术研讨会。这次会议特邀专家32名,包括政府机构、电网企业、设备制造企业、科研机构、高等院校在内的43个单位,共130多名专家代表参加了会议。经过广泛交流,绝大部分专家认为我国发展特高压输电是必要的,应该尽快建设试验示范工程,掌握和验证特高压关键技术。与会专家还提出了一些建设性意见和建议。

    国家电网公司认真落实北戴河会议精神,对专家提出的各项意见进行深入、细致的研究,采纳了众多的合理建议。另外,通过对不同意见的深入分析,提高了论证和研究工作的深度和质量,进一步加深了发展特高压必要性、紧迫性、可行性和经济性的认识,取得了丰富成果。2005年10月31日,在国家发展改革委组织召开的特高压座谈会上再一次进行了系统的汇报,得到与会领导和专家的认同。

    (四)权威机构咨询  2005年7月国家电网公司委托中国工程院就发展特高压的一些重大问题进行咨询。中国工程院经过严密论证,形成了《关于我国特高压输电研究与工程建设的咨询意见》。咨询报告明确指出,特高压输电技术在我国有重要的工程应用前景,应该加快特高压输电研究和工程应用的步伐。

    受国家电网公司委托,国务院发展研究中心完成了《中国能源输送方式研究》,提出输电与输煤并举,优先发展输电的方针,建议形成以特高压电网输电和铁路大通道输煤为支撑,相互补充、分工合理的能源输送方式,实现输煤与输电的良性互动,提出了加快发展特高压输电的建议。

    四、科学比选反复论证

    尽快建设试验示范工程是发展特高压输电的重要步骤。为了落实首批特高压交、直流工程方案,国家电网公司委托中国工程院、中国电力工程顾问集团公司、电科院、动经中心、网联直流公司等单位就交流特高压试验示范工程方案和金沙江一期直流特高压送出工程方案进行优化比选,先后召开50多次规模较大的专题讨论会,形成了最终的推荐方案。

    (一)特高压交流试验示范工程方案

    中国工程院就试验示范工程的功能给出明确定位:一要充分借鉴和利用国内外已有的成果和我国750千伏的经验,没有必要重复业已完成的试验研究工作;二要在全电压全电流条件下全面考验关键设备和线路,验证特高压实际输送能力、可靠性和经济性,为后续特高压输电工程的决策提供依据。三要考虑到试验示范工程投资大,走廊和站址不易获取等因素,为试验示范工程建设的设备和线路应在后续的商业化线路中能充分利用。建议以“全面严格试验验证方案”建设试验示范工程,完善和考验特高压输电技术。

    国家电网公司严格按照“自主创新、标准统一、规模适中,安全可靠”的原则,深入开展试验示范工程方案比选工作,在前期规划的基础上提出了三个具有代表性的方案。即晋东南~荆门、淮南~上海、乐山~重庆工程,分别代表网对网的南北互供、点对网的皖(火)电东送、网内的西(水)电东送三种输电类型。

    从电网长远发展角度看,以上三个项目均有必要建设,但考虑试验示范工程的工期、设备供货等各方面的特殊性,晋东南~荆门特高压输电方案更合理,主要体现在:

    一是系统条件合理,安全可靠:通过大网组织电源可以解决试验电源及建设初期送电电源问题,不需要为试验示范工程建设新的电源,不影响现有的电源规划,大大降低了电网和电源投资的关联风险。

    二是工程规模具有典型性,考核全面:晋东南~荆门特高压工程包括两座变电站、一座开关站,线路全长654千米,变电容量2×300万千伏安。该规模在我国未来特高压长距离送电工程中具有代表性,可为后续工程起到直接的示范作用。

    三是工程建设条件优越,易于实施:该工程水、陆运输条件较好,大件运输有保证;气象条件适中,无酷寒和严重覆冰情形;线路走廊拆迁相对较少;海拔高度较低,有利于解决特高压设备外绝缘问题。有利于促进设备国产化。

    四是工程建设投资回收有保障:根据工程投运不同阶段输送容量和年运行小时数,按照不同电价计算方法计算,在经营期内本工程引起的输送电量平均加价低于湖北、山西两地新建火电机组核准的上网电价差,可以保证投资的回收。

    五是工程潜在效益显著,发展前景广阔:晋东南~荆门处于南北能源互供的主通道上,联接华北和华中两大电网,具备将山西丰富的煤炭资源转化为电能输送到华中缺能地区,在丰水期还能够将华中富余的水电输送到以火电为主的华北电网,充分发挥水火互济、调峰、错峰,使得联网系统的水火电源比例更加合理,系统调节性能更佳。通过联网,可以减少系统装机备用容量,就建设初期的华北和华中电网而言,由此可减少装机约100万千瓦,相当于节省投资40多亿元。

    目前,晋东南~荆门特高压工程的可行性研究报告及各种专题报告均已完成,线路路径、站址和主设备技术规范基本确定,开工建设的条件已经成熟。

    (二)金沙江一期特高压直流输电方案

    金沙江下游四个水电站总装机容量达3800万千瓦,其中一期工程包括溪洛渡和向家坝两个梯级水电站,总装机容量达1860万千瓦,距离负荷中心1000~2000千米,必须采用具备长距离、大容量送电能力的输电方式。

    目前,溪洛渡电站已经正式开工,向家坝电站也将于年内开工。加快电站送出方案的研究与落实,关系到国家“西电东送”战略的实施,时间紧迫,责任重大。

    2005年12月22日,国家发展改革委在发改能源(2005)2730号文中明确提出:(金沙江一期电站送出)输电方案初定采用3回±800千伏640万千瓦的直流输电方案。

    首批特高压交、直流工程方案的落实,为国家电网公司加快开展特高压工程建设,为电工装备企业开展设备研发工作奠定了基础。

    在政府的支持下,在企业和社会各界的共同推动下,发展更高一级电压等级输电已纳入国家“十一五”规划纲要;特高压输变电试验示范线路建设和特高压设备国产化工作已纳入“今明两年的能源工作要点”;特高压输电技术及设备研究已纳入“国家中长期科学和技术发展规划纲要”。

    回顾过去,国家电网公司所提出的发展特高压思路及设备国产化供货方案,符合全国科学技术大会所倡导的“自主创新,重点跨越,支撑发展,引领未来”的精神。

    展望未来,在党中央和国务院的领导下,在政府相关部门大力支持下,国家电网公司有决心、有信心、有能力为建设世界一流的交、直流输电工程,建设我国以特高压电网为核心的坚强国家电网开好头、起好步,为促进经济社会发展作出更大的贡献。

 

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