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特高压交流输电技术发展现状研究

作者:未知

  【摘 要】我国存在着经济发展地理分布与能源资源分布不协调的问题。随着近年来发展的加快,东部用电量快速上升。发展特高压直流输电技术,能够满足不同地区的电力需求,保障能源的安全可靠供给,提高资源利用率。
  【关键词】能源资源;特高压直流输电;生态环境
  1 前言
  我国的电力工业正处在高速发展阶段,电力需求持续增长,如何有效配置现有的电力能源将会对经济发展产生很大影响。我国的西南和西北地区拥有全国三分之二的可开发水资源,山西、内蒙古等省份拥有全国已探明煤炭资源的三分之二,而我国的用电负荷中心位于东部沿海一带,生产力与资源布局极不均衡,需要大规模、远距离、高效率的电力资源输送,以此来解决东南地区日益增长的用电需求。相比普通的高压输电,特高压输电网络的安全性更强、同等输电容量下无用功消耗更少、在成本建设方面经济型更好,是将来输电系统中发展的主要方向。
  2 特高压交流输电技术发展现状
  2.1 带动区域经济发展
  我国地理结构复杂,很多山区、丘陵地带由于地理条件影响,居民长期受到供电紧缺的困扰。而通过线路铺设、电站分布这些电网类项目的建设,使偏远村落之间也可以通过电站而联系起来。方便了居民生活发展中的电力需求,带动这些地区经济建设,摆脱落后贫穷。
  另外,虽然我国地大物博,但是资源分布并不平衡。水电资源多分布在沿海地区和东部地区,而煤炭、石油、天然气资源则多分布在西北部地区。不同于以往的铁路运输,特高压电网运输缩短了运输时间,提高了运输效率,使我国能源运输方式更加优化、安全。也将西部地区的优势转变为经济优势,促进当地发展。
  2.2 提高电网技术稳定性
  将1 000kV交流特高压线用在大型输电工程中既可以扩大输电容量,又可以加长输电距离,同时节约资金,缩小输电通道,节约土地资源。不同于以往小千伏数的输送线路,特高压交流输电技术有效避开了短路电流过多、部分地区稳定性差的电网系统安全问题。
  1.3 促进电工制造业技术发展
  利用特高压交流输电技术优化电网系统,提高输电质量,是我国电工制造业通过技术创新,响应科技是第一生产力的重要体现之一。通过对特高压交流输电技术的研究与创新,开发特高压输电线的配套设施,减少电网运行损失,提高安全性,使我国电力科技水平再上一个台阶。
  3 我国特高压交流输电的必要性和可行性
  3.1 必要性
  3.1.1 我国经济发展的需要。我国的土地面积广,能源与经济发展区域分布不平衡是我国经济发展中一直都存在的问题。中西部和西南部是我国一次性能源的主要分布区域,但是用电的集中区域主要是东部沿海的经济发达区域。为此,我国实行了“西电东送”以及“北电南送”工程。由于跨越区域广,导致了这两个工程距离超远、输送容量超大的特点,普通的超高压输电线路是无法达到这个要求的,因此,研究特高压交流输电技术势在必行。发展特高压电网,有利于西部地区将资源优势转为经济优势,促进西部大开发,实现区域经济协调发展。
  3.1.2 大型电站的发展需要。随着近几年来经济的发展,我国有很多大型电站正在建立或已经建成,例如三峡水电站、长江上游金沙江水电基地等,三峡水电站装机总容量是18.2GW,需要向华东输送8GW容量,输送距离是1100km,这些任务已经超过了500kV超高压输电线路的服务范围了,需要特高压交流输电技术才能完成。
  3.1.3 全国电源优化配置需要。随着经济的发展,人们的用电需求越来越大,现阶段的用电供应不能满足人们的需求。所以,为了充分利用电力资源,并错峰借用,实现电网的相互调剂,我国在实行“西电东送”工程的同时,还建立了南、北、中三大电网大容量联网送电工程,以实现全国电力资源的优化使用。但是,一旦联网成功,500kV的输电容量是不能满足这个大工程的需要的。另外,直流输电的稳定性也低于交流输电。全国联网送电,如果采用直流线路,多条线路同时向一个地区送电,容易出现故障。尤其是目前,大约有6~7条直流线路向珠三角地区送电,安全性较差。所以,为了让整个大电网安全运行,采用特高压交流输电是必要的。
  3.2 可行性
  我国具有研究和发展特高压交流输电的条件。在1986年,我国正式立项,专门研究特高压交流输电技术。并以武汉高压研究所为首,成立特高压交流输电工作组,搜集资料,研究国外特高压交流输电技术。1996年,我国正式建立第一条1000kV特高压交流输电试验线路。2008年12月30日,中国首个特高压交流输变电工程:晋东南-河南南阳-湖北荆门1000kV特高压交流试验示范工程建成投入试运行。目前,我国的特高压交流输电试验研究基地已颇具规模,可以实现特高压输电线路的外绝缘特性、电晕派生效应等基础研究。另外,我国的500kV超高压输电设备完善、技术发展成熟,可以为1000kV以上的特高压交流输电提供技术基础。
  4 特高压交流输电的应用
  我国正处于工业化和城镇化快速发展时期,为带动工业发展,特高压输电技术在很多电网改造与输电工程中都有广泛应用。如一些城市间的电网设置过程中,会出现地域差异造成的负载不匀,导致变电站电压不稳,地区供电不平衡的问题。特改压输电技术的引入,改善电网结构,平衡负载,采用1000kV特高压输电线代替50kV输电线,是电流输送平稳又高效。同时特高压输电线占地面积少,在线路布置方面节省了成本,而且可以广泛输送电流,减少了由于地理距离过大一些城市供电不足的困难。
  为了更好地优化资源配置,有效使用自然资源,国家启动“西电东输”战略工程,合理使用云、贵、川三省水利资源,缓解了西部地区供电压力。而特高压交流输电技术在其中起到了中流砥柱的作用。以特高压输电线路为骨干的智能化电网,不仅减少了工程技术难度,提高了运营稳定性,还节省了投资成本,充分发挥电网系统能源资源优化配置的优势。推动了我国电力研究水平,由于工程建成后带来的巨大收益,还提升了我国经济地位。
  5 特高压交流输电的发展前景
  特高压交流输电的发展前景在一定程度上取决于我国资源的分布、能源的传输需求以及变化趋势。我国的煤炭需求量非常大,到2020年预计需求量将达到30亿吨。假如将大量煤炭从山西煤炭基地远距离送到能源匮乏的地区,则需要消耗大量电力与运输燃油。立足长远,从发展趋势来看,國际石油资源日益减少,而且在未来,运输成本必然将逐渐增加,最终将影响煤炭运输业。所以在煤炭主产区建设坑口电站,将煤炭转化为电能经特高压交流输电电网向用电中心地区输送是非常必要的。同时为了满足西电东送的战略需求,发展特高压交流输电线路以降低在输送过程中出现的电损耗以及线路走廊占地面积。因此发展特高压交流输电是应对未来能源危机的重要举措。预计到2020年我国装机容量与电量将分别达到9.51亿kw和56723亿kw/h,煤电容量为6.71亿kw,占总装机容量的70%,发电量占75%以上,水电的装机容量为2.46亿kw,占总装机容量的26%。目前我国发电能源基本条件已经决定了以煤电和水电为主的电源结构,这种结构在短时间内是很难改变的。今后的25年,我国将致力发展以水电、太阳能,风能、生物能、核能等为主的清洁能源。这些能源未来的发展都将依赖于特高压交流输电电网。
  参考文献:
  [1]刘振亚.中国特高压交流输电技术创新[J].电网技术,2013(3):567-574.
  [2]张振.特高压输电技术发展研究[J].科技风,2015,13:94.
  [3]吴敬儒,徐永禧.我国特高压交流输电发展前景[J].电网技术,2015(3):1-4.
  (作者单位:国网山西省电力公司检修分公司)
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