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    1000kV特高壓交流輸電技術

    電力系統和輸電規模的擴大,世界高新技術的發展,推動了特高壓輸電技術的研究。從本世紀60年代開始,前蘇聯、美國、日本和義大利等國,先後進行基礎性研究、實用技術研究和裝置研製,已取得了突破性的研究成果,製造出成套的特高壓輸電裝置。前蘇聯已建成額定電壓1150kV(最高執行電壓l200kV)的交流輸電線路1900多公里並有900公里已經按設計電壓執行;日本已建成額定電壓l0OOkV(最高執行電壓llOOkV)的同杆雙回輸電線路426公里。百萬伏級交流線路單回的輸送容量超過5000MW,且具有明顯的經濟效益和可靠性,作為中、遠距離輸電的基幹線路,將在電網的建設和發展中起重要的作用。

    特高壓輸電技術的複雜性以及它在電力系統中的作用,是現有電壓等級無法相比的,因此無論是基礎研究,還是實用技術研究,所投入的資金和人力比超高壓要大得多,裝置的研製也要困難得多。日本和前蘇聯的實踐表明:特高壓交流輸電技術已基本成熟。交流特高壓技術幾乎沒有難以克服的技術問題。從輸變電裝置製造技術上,前蘇聯已基本成熟,但技術水平相對落後;日本已經達到國際領先水平,並經歷了長達5年的帶電試驗考核,目前變電裝置處於分別載流和加壓試驗階段,但輸電線路一直降壓執行。

    隨著經濟的全球化趨勢和科學技術的迅速發展,中國的電力系統也將面臨著巨大的挑戰和機遇。在未來的15~20年內中國的電力工業將保持快速發展的步伐,預計全國電力裝機容量在2010年和2020年將分別達到780GW和1000GW。由於中國能源和負荷分佈的特點,能源集中在西部和北部地區,而負荷又集中在東部和南部沿海地區,需要利用特高壓進行遠距離、大容量輸送電力。為加速實現西電東送、南北互供和全國聯網,從戰略發展的高度,將首先在中國西南水電和西北火電基地的開發建設中出現中國的特高壓輸電電網。按自然傳輸功率計算,1條特高壓線路的傳輸功率相當於4~5條500kV超高壓線路的傳輸功率(約4000~5000MVA),這將節約寶貴的輸電走廊和大大提升中國電力工業可持續發展的能力。中國在特高壓領域已經開展一定科研及裝置研製的基礎工作,積累了一些經驗。特高壓輸電技術包括裝置研製、線路絕緣設計以及執行控制技術是在超高壓輸電尤其是500kV和750kV輸電技術基礎上發展起來的。然而,特高壓輸電系統的電壓水平較高、線路產生的無功功率較大、短路電流非週期分量衰減緩慢,對特高壓輸電的設計和執行產生影響。

    在中國特高壓制造技術雖然具備一定的基礎,但仍有一些技術尚需要解決。國際上特高壓輸變電技術基本掌握在少數幾個國家手中,中國需要加大科研工作力度,努力掌握核心技術。另外一方面,近幾年,隨著中國750kV輸電工程的建成,相對於特高壓輸電技術,應該說發展特高壓裝置製造能力及技術應該會更快一些。中國的電氣裝置製造水平和工藝隨著750kV工程的上馬,有了新的發展和進步,不少企業已具備製造特高壓裝置的技術條件和生產能力,只要工程需要,研製特高壓輸變電裝置是可能的。預計2008年前後建成中國第一條1000kV特高壓交流試驗示範工程(晉東南——荊門),到2010年前後國家電網特高壓骨幹網架將初步形成,但國家電網特高壓骨幹網架建設是一個逐步完善的過程。

    技術經濟比較研究表明:在中國發展特高壓交流輸電是可行的。從技術的角度看,採用特高壓輸電技術是實現提高電網輸電能力的主要手段之一,還能夠取得減少佔用輸電走廊、改善電網結構等方面的優勢;從經濟方面的角度看,根據目前的研究成果,輸送10GW水電條件下,與其它輸電方式相比,特高壓交流輸電有競爭力的輸電範圍能夠達到1000~1500公里。如果輸送距離較短、輸送容量較大,特高壓交流的競爭優勢更為明顯。因此,特高壓交流輸電技術己較成熟,具備應用條件。

    應用目標與原則:

    (1)從技術和經濟上來看,在中國長距離大容量輸電中採用特高壓交流輸電是可行的。特高壓交流輸電技術將在未來國家電網骨幹電網輸電中發揮重要作用。

    (2)應用特高壓交流輸電技術的目的是提高線路輸電能力,降低輸送每千瓦功率的成本和節省線路走廊。

    (3)抓緊建設1000kV特高壓交流輸電示範工程,到2008年建成中國特高壓交流輸電示範工程(山西晉東南——湖北荊門),在取得經驗後進行應用,到2010年國家電網特高壓骨幹網架將初步形成核心網架。

    (4)研究1000kV交流特高壓線路工頻過電壓、操作過電壓及其控制措施技術。

    (5)研究1000kV交流特高壓線路系統執行技術,包括無功電壓控制、安全穩定監測和控制、裝置執行維護等等。

    (6)因地制宜建設1000kV同塔單回或雙回特高壓交流輸電線路。

    (7)積極推進1000kV交流特高壓輸電系統串聯補償和並聯補償技術。

    (8)研究1000kV交流特高壓緊湊型輸電技術。

    (9)研究高海拔1000kV交流特高壓輸電技術。

    (10)研究1000kV交流特高壓輸電應用新型材料、技術,包括:低噪聲導線、高強度節能型金具、高強鋼在杆塔中應用、鋼管塔、環保型地基基礎、直升飛機放線施工等等。

    應用注意事項:

    (1)從中國的國情出發,站在全國聯網戰略規劃研究的高度(全域性性、長遠性、前瞻性),從提高輸電能力、節省線路走廊等多方面進行技術經濟比較,在應用特高壓交流輸電技術時做到安全可靠、經濟合理。

    (2)因地制宜學習國外大電網建設的經驗。雖然在世界範圍內,特高壓輸變電技術的儲備是足夠的,但取得的執行經驗是初步的,還存在風險和困難,有些技術問題還需要進行深入的研究,特別要結合中國電網的實際情況,在吸取國外經驗的基礎上大膽創新,在下列方面要開展專門研究,例如:無功電壓控制問題、過電壓及潛供電流控制問題、特高壓電網及下級電網協調發展問題、交/直流系統協調發展問題及安全穩定控制問題等等。

    (3)研究應用於特高壓輸電系統的串補及可控串補技術,滿足遠距離、大容量、經濟送電的需求。在中國特高壓輸電示範工程建設及實施過程中,這兩種主要裝置應加快研製開發及中國產化的程序,滿足未來電網長遠發展需要。

    (4)為實現建設國家特高壓電網的戰略目標,除了考慮不同輸電方案的技術經濟比較外,還應考慮特高壓電網的特殊地位和作用,結合中國500kV發展的經驗和教訓,從長遠角度去規劃和建設國家特高壓電網骨幹網架,考慮特高壓重要通道及聯絡線以及重要輸變電裝置在未來電網中的適應性問題,重要裝置引數及效能能夠適應未來電網的發展要求,才能最大限度滿足電力市場化對電網的需求,從而實現最大範圍內的資源最佳化配置。

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