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特高压交流和直流线路辩论:是选择还是共存?

时间:2018-12-27 23:20:56 来源:28大神吧 作者:匿名



特高压输电被称为“电动高速公路”。在全球建设“道路”的竞争中,中国已率先减半。 2009年1月,中国1000千伏金东南 - 南阳 - 荆门特高压交流试验示范项目的自主研发,设计和建设完成并投入商业使用。这已成为世界上电压等级最高,传输容量最大,技术水平最先进的特高压交流输变??电工程。在接下来的几年里,中国在特高压电网领域赢得了无数奖项,自主知识产权技术开创了先河。

纵观世界电网发展的百年历史,虽然关于直流通信的争论已存在很长时间,但资源分配趋势由低到高,网络规模从小到大从未改变过。当能源短缺和气候变化阴影逐渐成为世界性问题时,以特高压交直流电网为骨干网,连接电力公路的强大智能电网的发展,已成为许多大国的选择。其中,中国的印记正在崛起。

前传:AC与DC之间的争论

尽管中国成功实施特高压输电系统已经赢得了世界各地的积极评价,但特高压输电技术的发展始终伴随着争议。最初,重点是特高压输电相关电气设备的安全性,成本性能和本地化能力。从那以后,辩论的重点是关于特高压交流和直流电的优缺点的争论。

早在19世纪末,科学界就已经举办了“交流和DC的竞争”。发明家爱迪生和物理学家凯尔文强烈主张直流输电,而西屋和费朗提倡交流输电。最后,交流传输已成为电网系统发展的起点,具有网络化和便捷的增强优势。

在过去的100年中,虽然交流电源主导了电网的发电,但直流电源的相对优势仍然存在。中国工程院院士李国杰在采访中表示,大功率电力电子技术的发展和成熟使得直流输电受到青睐,长距离大功率输电促进了直流输电的进一步发展。 。相同水平的DC功率还具有更大的传输功率和更低的损耗的优点。

中国科学院院士,中国电力科学研究院院长周小新指出,直流输电和交流输电只能相互补充,不能相互替代。他打了两个比喻。 DC传输仅具有传输功能,不能形成网络。它类似于“直飞”。它不能在中间掉落,并且位于非常长距离,超大容量的“点对点”传输中。HVDC传输可以减少或避免大量的过网潮流,并且可以容易地控制潮流的方向和大小,并且HVDC传输必须连接到强AC电网才能工作。

与直流输电相比,交流输电具有输电和网络建设的双重功能。与“公路运输网络”类似,它可以根据配电,负荷分配,输电功率和电力交换等实际需要形成电网。中间可以掉落,电力的接入,传输和消耗非常灵活。它的定位是在各个层面建立强大的传输网络,并在长距离上建立大距离传输。它广泛用于电源,对直流传输很重要。支持。

为此,直流传输和交流传输,从如何选择,到如何共存。中国工程院院士,国家电网研究院研究员薛玉生表示,电网的发展不能单靠直流输电,也不能单靠交流输电。有必要建立一个强大的电网,相互支持AC和DC。无论从技术,安全还是经济角度来看,交直流混合电网的建设,都能充分发挥各自的功能和优势,这是电网发展的基本共识。

目前,世界上许多国家都采用了广泛的交直流混合电网技术。随着10 kV,110 kV至500 kV,1000 kV的电压等级,电网规模不断扩大,交直流输电技术逐步实现工程的高度集成。

为什么特高压适合中国?

由于人类已经发现并使用了电力,因此需求总是以几何级数增长。相应地,电网也经历了一个发展过程,其中电压水平从低到高,网络规模从小到大,资源分配能力弱到强。 1891年,当世界上第一条高压输电线路诞生时,电压为13.8千伏。 44年后,美国在人类社会中建造了第一条275千伏超高压线路。从那以后,苏联和美国先后创下了记录。直到2009年,中国1000千伏特高压交流项目的自主知识产权投入运营,宣布世界电网进入特高压时代。

为什么特高压电网技术具有显着优势,是中国首次降落?这与中国的能源布局和需求密切相关。

国家电网公司董事长兼党委书记刘振亚在最近的一本书《特高压交直流电网》中指出,从中国的能源分配来看,76%的煤炭资源位于北部和西北部,80%的水资源都在西南。 90%的陆地风能主要集中在华北西北,东北和华北。太阳日照时间超过3000小时,主要分布在西藏,青海,宁夏,新疆等西部省份。与此同时,超过70%的能源需求集中在东部和中部地区。东部和中部地区大型能源基地与负荷中心之间的传输距离为1000-3000公里,迫切需要电力来实现经济,高效的大规模交付和大规模消费。“随着煤炭开发的重点逐步向西北移动,西部大规模集约开发利用水电,电力开发模式正在加速,从地方均衡发展模式到大型电网供电模式。”刘振亚说:“东方由于环境压力大,运输成本高,土地资源紧张,不再适合大规模建设燃煤电厂。客观上决定中国的能源和电力发展必须采取任重而道远,大规模的传播和全国范围内的资源配置优化。“

特高压电网的建设是为了满足大规模,长距离,高效率的电力传输需求,确保能源供应。

“根据中国能源分布和消费的区域特征,未来能源流向北方煤电,西南水电为华北,华中,华东等地区。特高压电网建设有利于优化能源资源配置,也有利于西部地区。把资源优势转化为经济优势,“东南大学电气工程学院院长黄学良说。

据中国西电公司副总工程师齐川龙介绍,随着国民经济的快速发展和能源和电力需求的快速增长,特高压交直流电网的发展已经通过基础技术研究,设备开发逐步推进。和工程示范。在施工阶段,特高压电网承担着从西北,东北,蒙西,川西,西藏和海外输送到中国东部和中部地区负荷中心的重要功能,为能源安全提供支持。

从需求到现实,中国处于特高压交流和直流电网领域。目前,中国已建成“两高两连”特高压项目,并始终保持安全稳定运行,用事实证明特高压输电的可行性和成熟度。基于特高压技术的跨国和洲际能源输送和电网互联,为解决全球范围内的能源问题,可能还需要利用特高压电网。据报道,印度,巴西,南非,俄罗斯等国家一直在积极开发特高压电网。

特高压改变了什么?

特高压电网相对于以前的电网有哪些变化?

首先是“远方有电”。 2013年,罕见的高温引起全国用电高峰。夏季过后,全国总发电量创下10多个新高。其中,8月6日全国发电量达到174.19亿千瓦时,比2012年夏季最高值高出14.65%。四个区域电网的电网和国家电网运营区的21个省级电网华北,华东,华中和西北地区均创历史新高。面对这样的挑战,虽然某些地区存在电力缺口,但电力供需仍然保持整体平衡。其背后的一个项目是特高压电网。在充足的发电背景下,省际跨省输电能力大大提高,保证了电力供需的整体平衡。金东南 - 南阳 - 荆门1000千伏特高压交流过程及其扩建工程,四川向家坝 - 上海±800千伏特高压直流工程,四川金平 - 苏南±800千伏特高压直流工程承担了重大责任。国家电网上海电力公司相关负责人表示,向家坝 - 上海项目是上海的重要外部电源,其全面交付对上海电网夏季高峰具有重要意义。该项目稳定供应上海300万千瓦时,占上海最高负荷的10%。

2013年上半年,全国电力市场交易量2488.07亿千瓦时,其中特高压交易量236.15千瓦时,同比增长127.42%。相应地,电网规模也翻了一番,逐渐由弱到强,从传统向智能转变。正是特高压电网的“电气高速公路”,跨区域,省际输电得到保障,电力“发送,分散,使用”,电力来自远方。停电的尴尬。

问题是远程电力如何进入电网?这也与特高压电网的功能有关。

中国工程院院士,中国电力学院院长郭建波对特高压电网进行了解读。随着特高压交直流传输技术的全面应用,电网不仅是传统的电力传输载体,而且具有强大的能量转换和高效配置。和一个互动的服务平台。通过该平台,煤,水电,风能,太阳能,核能,生物质能,潮汐能等一次能源可转化为电能,实现多能源互补,协调发展,合理利用;能够连接大型能源基地和负荷中心,实现长距离,大规模,高效率的电力传输,优化更广泛的能源分配;与互联网,物联网和智能移动终端相结合,满足客户多样化需求,实现安全,高效,清洁的能源发展目标。 。特高压的中国实践

按照国家能源计划,加快建设国家综合能源基地,增加西电东送,南北电力输送规模,更大程度地配置电力资源,解决日益恶化的生态环境和能源电力开发的供应成本。煤炭和电力之间持续上涨和持续紧张。这是世界其他地方从未遇到的事情,解决问题的关键是建立一个“强大而强大”的特高压输电网络。

2009年1月,中国1000千伏金东南 - 南阳 - 荆门特高压交流试验示范项目的自主研发,设计和施工工作已经完成并投入运行。 2010年7月,向家坝 - 上海±800 kV特高压直流输电示范工程竣工投产。在接下来的三年中,国家电网公司已经建成了两个特高压交流输电项目和两个特高压直流输电项目。

上海交通大学党委书记,电气工程系教授王宗光表示,2011年4月,特高压交流试验示范项目获得中国工业奖,被国际电力评为“技术成就”。网格组织。 2013年2月,“特高压交流输电技术,成套设备和工程应用”荣获国家科技进步奖特等奖。中国拥有完全自主知识产权,是世界上唯一掌握这项技术的国家。国际电工委员会评论说,中国建设世界上最强的交流输电项目的电压传输和输电能力是“电力工业发展史上的一个重要里程碑”,并确立了中国在特高压领域的国际领先地位。传输。

经过多年的探索,中国的特高压电网取得了很多成果:四个特高压交流,特高压直流,高空,工程力学研究基地,两个大网格模拟和直流封装设计研发中心;在电力,大型电网控制和保护,智能电网,清洁能源接入等领域已经实现了许多世界级的创新;建立了特高压和智能电网技术标准体系,建立了363个企业标准,145个行业标准和国家标准。在编制19项国际标准方面,中国的特高压交流电压已成为国际标准电压。刘振亚说,以特高压作为最高电压等级的电网建设新时代已经开启。在电网技术领域,“中国引领”和“中国创造”已经实现,中国已经完成了从追赶到超越的历史性转变。特高压响应能量变化

清洁能源的发展已成为在全球范围内应对气候变化的共同选择。受能源资源禀赋影响,中国的能源消费仍以煤炭为主,清洁能源占一次能源消费的一小部分。相关研究表明,要实现非化石能源占2020年一次能源消耗15%的目标,水电装机容量应达到3-350亿千瓦,核电装机容量应达到8000万千瓦,风电装机容量应达到约1.5亿千瓦,太阳能发电装机容量应达到2000万千瓦。

这迫使中国的能源格局转型。在刘振亚看来,特高压电网建设的背后是能源概念的转变。 “建设以特高压电网为主干网的强大智能电网是解决能源与电力发展之间根深蒂固矛盾的根本途径。迫切需要大规模的能源基地和大规模的新能源开发。“他呼吁”大能源概念“,以全球视野和可持续发展的理念,将能源结构从高碳推向低碳。已从广泛转向集约化,能源分配已从地方转向全球。

从中国的实际情况来看,中国80%的水电资源分布在四川,云南和西藏等西南地区。风能资源主要集中在华北,西北,东北的“三北”地区和甘肃酒泉的东部沿海地区。新疆哈密,河??北,蒙西,蒙东,吉林,江苏沿海地区共有7几千瓦级风电基地,6个位于“三北”地区。适合大规模集中开发的太阳能发电主要分布在西部和北部。沙漠,戈壁沙漠等偏远地区。中国的能源需求主要分布在华北,华中和华东等“三个中国”地区。

中国西部和北部清洁能源基地与中部和东部地区的负荷中心之间的距离一般为800-3000公里。依靠现有的传输技术难以满足能源的大规模和长途运输需求,从而限制了清洁能源的规模。发展已成为可持续经济和社会发展的主要缺点。建设特高压电网,加强区域互联互通,扩大消费范围是推动清洁能源规模化,实现中国应对气候变化的重要途径。根据规划,到2020年,国家电网公司运营区东部和中部地区的12个受电省市需要从该地区外接收3.5亿千瓦电力,风电装机容量和太阳能将分别达到2亿千瓦和5000万千瓦。 。相应地,国家电网公司将建设“五纵五横”特高压交流电网和27个特高压直流输电工程,具有4.5亿千瓦电力的大规模配置能力,以满足5.5亿千瓦清洁能源的需求。到那时,它每年可以消耗1.7万亿千瓦时的清洁能源,替代7亿吨原煤,减少14亿吨二氧化碳排放量和390万吨二氧化硫。

从特高压电网开始的能源蓝图正在逐步发展。