全国两会代表、院士专家畅谈特高压

发布日期: 2013-03-11

按:3月4日,新华社、《经济日报》、《中国能源报》等中央主流媒体的两会专刊播发了薛禹胜、林伯强、尹正民、王抒祥、孟庆强等全国两会代表、院士专家的署名文章和采访文章,深入解读了发展特高压电网对实现能源资源大范围优化配置、促进清洁能源发展、保障我国能源安全等方面的重要意义,现摘登如下。

 

《中国能源报》3月4日第19版:《发展特高压电网,保障大电网安全》

薛禹胜中国工程院院士、国网电力科学研究院名誉院长 

在满足负荷对量与质的需求不断提高的同时,我国电力工业的发展还承担着建设资源节约与环境友好型社会的责任。但受资源、环保、运输、土地等客观因素的制约,多年来,电源与负荷的空间距离不断加大,需要输送的电力也快速增长,突破了原有电压等级的电网传输能力。电网发展方式成为关键,更高电压的电网成为发展的必然。随着同步电网规模的扩大,未来电网的安全性问题也面临新的挑战。作为长期从事电网安全性及控制措施研究的科研单位,中国电科院与国网电科院遵循电网发展的客观规律,对我国电网的发展模式及其安全稳定性的分析与控制进行了长期的研究和实践。

一、电网互联和规模扩大是世界电网发展的客观规律

由于能源资源分布不均,能源构成和价格以及负荷需求的地区差异,大电网互联不但成为能源安全、环境安全及电力安全的重要保障,也带来多方面的经济效益,因此一直是各国电网发展的客观规律。在北美、欧洲、独联体、巴西、南非、中东等地区还出现了跨国互联的同步电网。

建国后,我国电网的互联也经历了从省网到区域电网,再到跨大区电网的发展阶段。从上世纪90年代初开始,我国全面实施西电东送、南北互供和全国联网的战略工程。截至2005年6月,全国跨大区互联电网初步形成,保证了三峡、二滩等大电站的电力消纳和安全稳定运行,取得了大容量输电、互为备用、调剂余缺等联网效益,对于缓解长江三角洲、京津唐和珠江三角洲等地区电力紧缺局面发挥了重要作用。

国内外大规模互联电网的发展历程一致表明,联网除获得输电效益外,还取得了共享事故备用和调峰容量、水火互补、跨流域补偿、提高供电可靠性、资源优化利用等综合效益。从而,供电紧张的地区和国家可从相邻电网获得支援,增强了对电源、负荷及电力市场变化的适应性。交流同步联网方式经历了由初期弱联系到结构逐步加强的阶段,提高了电网输送能力和安全稳定控制能力。

当前我国正处于电网互联发展的重要时期,需要通过开发西南水电基地、北方煤电基地和可再生能源基地,向东部和中部负荷中心地区送电,到2020年,总规模将达3.5亿千瓦。为满足如此大规模电力传输的要求,全国联网的格局必须进一步得到加强。

二、构建华北—华中—华东特高压同步电网是满足安全稳定要求的最佳目标模式

根据我国电网发展的实际情况,中国电科院研究了我国同步电网发展的合理模式。华中电网水电比重大,其东部四省能源匮乏;华北电网是纯火电系统,该地区是我国重要的煤炭基地;华东地区经济发达,市场空间大。华北、华中、华东同处电力流受端,具有水火互补、水风互补、风火互补、丰枯互济联网效益,它们彼此为邻,网间距离短、联网投资省、安全性好。将“三华”作为一个整体,统筹规划受端电网主网架方案,符合加强受端电网建设的客观规律。根据不同的技术条件,筛选出下述三种规划方案做技术经济比较:

一是500千伏异步方案,华北、华中、华东电网以500千伏交流为主网架;华北—华中维持特高压单回线弱联系不变,与华东通过直流异步联网。

二是特高压异步方案,华北、华中、华东分别采用特高压交流构建主网架,华北—华中与华东之间通过直流异步联网。

三是特高压同步方案,华北、华中、华东通过特高压交流构建主网架,形成“三华”同步电网。

上述三个方案与西北和东北送端电网之间都通过直流异步联网。

安全稳定分析结果表明,“三华”500千伏异步方案中,短路电流大面积超标。若采用降低短路电流的措施,将破坏电网结构,只是权宜之计,不能彻底解决电网发展带来的短路电流增长问题。此外,华东、华中共有超过100条交流线路,即使安装SVC/STATCOM,也无法解决“N-1”故障下的电压崩溃问题,不满足《电力系统安全稳定导则》(以下简称“导则”)的第一级安全稳定标准。大规模电力通过直流送入东中部负荷中心,形成典型的"强直弱交"电网结构,无论交流系统还是直流系统发生故障,都可能引发大范围潮流转移和电压崩溃等连锁反应,导致大面积停电。

“三华”特高压异步方案可以解决前一方案的短路电流大面积超标问题及直流故障后交流系统功率转移能力不足的问题。

存在的主要问题是馈入华东电网的直流规模超过交流电网承受能力。交流线路发生“N-1”短路故障引起的电压稳定问题仍然突出。即使大量加装SVC/STATCOM,也不能完全满足“导则”中“N-1”相关标准要求,发生大面积停电的风险仍然较高。

“三华”特高压同步方案形成“强交强直”的输电格局,与异步方案相比,大幅度提高了东中部地区接受区外电力的能力。既解决了制约电网发展的短路电流增长问题,又解决了东中部地区多直流馈入引起的严重的电压不稳定问题,可以满足“导则”规定的规划设计标准。该方案的电网安全稳定性、运行可靠性和抵御事故的能力可以保障我国经济社会长期可持续发展所需的电力供给。

为满足未来“三华”受电需求,远距离大容量输送是必需的。未来电网将出现大规模交直流并列运行和受端电网直流集中馈入的两大特征,这给电网安全稳定运行带来风险。未来电网中通道必须具有足够的潮流转移能力,受端具有足够的电压支撑能力才能保障电网的安全。以500千伏电网为骨干,则与需要的电力输送能力相去甚远,绝不可取;发展特高压异步方案只能解决潮流转移问题而无法解决受端电压支撑问题。发展 “三华”特高压同步电网则能最终彻底解决困难。

三、大规模特高压同步电网的安全性可以得到保障

大电网承受扰动的能力比小电网显著增强。同步电网具有受到扰动后维持系统同步运行的能力;同步电网规模越大,同样规模的扰动带来的波动就越小。由足够强大的输电系统连接的大规模同步电网,可以加强系统的安全稳定性。

大电网事故过程是可以有效控制的。从国外电网近年来发生大面积停电的统计数据和机理看,大面积停电事故的发生,都是由于对单一事故处理不当而引发的。电网崩溃往往是在大电网安全充裕度下降的情况下,由一系列相继故障诱发并演变而来。这些事故可以通过我国独创的技术有效控制,包括先进的规划及分析技术,完善的停电防御框架设计,优化的控制决策支持,电网稳定性与充裕性的提高,从而切断恶性连锁反应链将系统导向良性的恢复过程。

总之,大停电事故的关键原因并不在于同步电网的规模大小,而是电网结构不合理及缺乏统一协调控制机制。以美国电网为例,其电网缺乏统一规划,各电网之间互联是自发形成的,765/345千伏系统与500/220千伏系统交织混联,长距离弱电磁环网普遍存在,造成电网结构混乱,容易发生大范围的负荷转移,引起连锁反应,导致大停电事故频发;另一方面,由于缺乏全网统一的协调控制机制和手段,未能建立可靠的全网安全稳定防线,致使系统中的局部故障不能及时采取措施快速隔离,而逐渐演变成大停电事故。

结构合理的大电网在统一协调控制的基础上,通过区域间在事故情况下的紧急功率支援和完善的安全防御体系遏制事故的发展,可将事故控制在较小范围内,降低事故可能造成的影响,避免全网性大停电事故。前苏联电网是同步大电网安全运行的典范,在1991年苏联解体前,其统一电力系统没有发生过全网性的大停电事故。

我国电网在安全运行方面有着良好的基础和丰富的经验。虽然我国1981年就引入了500千伏,但发展缓慢,电网结构薄弱是造成上世纪90年代以前事故频发的主要原因之一。90年代以后,随着500千伏主网架的加强,同步电网规模也在逐步扩大,但我国电网再没有发生全网性崩溃事故,主要原因有三个,即严格遵守《电力系统安全稳定导则》;统一规划、统一调度;先进的仿真技术和停电防御体系。

综上所述,从同步电网规模和安全性关系、国外大停电发生机理和我国电网运行历史经验来看,大规模同步电网的安全性是有保障的。

 

《中国能源报》3月4日第4版:《长距离大容量输电有益于我国能源安全》

林伯强 新华都商学院副院长,教授

随着我国能源对外依存不断上升和国际局势动荡,我国的能源安全形势日益紧张,多角度考虑我国能源安全问题非常重要。我国能源资源储备大多处于人口相对稀少、环境成本也比较低的西部不发达地区,在这些地区发电需要长距离大容量输送至人口集中、能源储备相对较少、环境成本高的中东部地区。我国有效的能源运输需要综合考虑满足能源需求,因此长距离大容量输电(包括特高压技术)对我国能源安全影响非常重要。

如何评估长距离大容量输电对我国能源安全影响,可从现有案例出发,量化评估其对整体能源安全形势的影响。影响一个国家能源安全的因素很多,且这些因素之间相互关联、相互制约,呈现出复杂性、动态性和不确定性等特征,因而对国家能源安全的测度、评价和监测是非常复杂的系统工程。

国际社会认为广义的能源安全应该包括经济、环境、社会、对外政策、科技和安全等六个方面,即将能源安全外延扩展至在维持经济稳定增长、实现节能减排与经济发展的双赢的有力促进以及实现能源的社会目标、对外合作和清洁能源技术发展,提高能源利用效率,保障能源设备与生产安全等方面。

基于这六个能源安全内涵,可以构建能源安全指标体系,针对一个或多个输电项目对我国能源安全影响进行评估。例如,宁夏—山东±660千伏直流输电工程(简称银东项目)起于宁夏银川,止于山东青岛,途径宁夏、陕西、山西、河北、山东等五省区,直流线路全长1333公里,是西电东送与“外电入鲁”的重要工程,额定输送容量为400万千瓦,我国±660千伏电网运行管理与维护的经验从无到有,通过“干中学”,在这一领域取得了国际领先地位。我们对银东项目评估的结果说明其宏观上有益于我国能源安全。

如进一步假设政府增加长距离大容量输送电项目,即考虑从西部能源基地(送端)长距离大容量将电输送至中东部负荷中心(东北、华北、华中、华东、华南),增加多条类似银东项目的长距离大容量输电线路,合理配置电力发布。比如说利用新疆煤炭火电发电,通过长距离大容量输电,配合四川水电基地,往中东部输送电力。我们对多条长距离大容量输电情景对我国能源安全的整体影响进行评估,结果也说明其对我国能源安全有整体性改善,模拟得到的能源安全影响在2012年至2015年间每年逐步增加,长期动态评估结果则表明正面影响更加显著。

由于资源禀赋和现阶段经济发展的能源刚性需求,我国的能源供需矛盾将日益突出。近年来我国对能源的巨大需求增量,已经引发部分国家的恐慌,长期而言,满足我国持续能源需求增长也是一个发展空间的问题。面对日益复杂的国际政治经济矛盾和冲突,目前我国保障能源安全的基本思路是:通过能源替代与节能来降低能源对外依存度,而长距离大容量输电可以为保障我国能源安全提供另一个选择,即通过建设长距离大容量输电通道,尽量替代东部能源进口,缓解我国对外依存增长的速度。

通俗的说,我国的能源安全不仅仅是对外依存,能源安全还包括大幅度波动和上涨的国际能源价格对我国社会经济的影响,在外部环境日益复杂与不确定的情况下,保障中国能源安全应该立足国内能源平衡,“走出去”只能是一个补充。因为大规模的能源“走出去”和对外依存大幅度增长将导致全球对能源资源的竞争更加剧烈,间接推动国际资源价格上涨。从这个意义上说,长距离大容量输电可以缓解对外依存和东部能源进口增长,对我国能源安全意义重大。

作为能源大国,美国“能源独立”的战略调整也对中国保障自身能源安全提供了启发。美国近年的能源独立导致了的世界能源格局转变,从外部着手保障中国的能源安全,经济与政治层面的风险都很大。随着中国快速崛起,显然需要考虑世界范围内是否有足够空间保障中国的能源安全,因此中国也需要开始思考“能源独立”,尽量减少能源对外依存和国际事务为能源所束缚,而在“能源独立”过程中,更有效地利用西部能源资源,一个现实问题是中国的能源资源禀赋与负荷中心之间的地理障碍,因此长距离大容量输电应该是我国“能源独立”的一个重要环节。

  

既然同呼吸 只能共命运

——雾霾天气带来的深刻反思

新华社北京3月4日电(记者王敏、吕晓宇、刘铮、林晖)十八大报告为亿万中国人勾画出一幅“美丽中国”的宏伟蓝图。但新年伊始频发的雾霾天气,深深刺痛中国百姓的心,更引发世界的关注。全国人大代表、国家电网重庆市电力公司总经理孟庆强指出,电力是传统的燃煤大户。根据我国能源资源禀赋,大力发展水电、太阳能、风能和生物质能等清洁能源,减少燃煤比例。“尤其要加快特高压发展,在西部、北部能源基地建设坑口电站,输煤输电并举,改变电源过度集中在中东部的不合理布局,解决日益加剧的环境问题。”

  

《经济日报》3月4日第三版:《美丽中国,电力行业大有可为》

全国人大代表、国家电网重庆市电力公司总经理孟庆强:

加快建设特高压输电通道

孟庆强告诉记者,重庆地处四川盆地边缘,受地理环境和经济快速发展等因素影响,环境容量有限,曾于今年1月14日发布首个雾霾天气黄色预警信号。

他说,分析雾霾成因,客观上讲是受冬季不利气象条件影响,根本原因还是燃煤、车船、工业等污染排放量大,远远超过环境承载能力。电力是传统的燃煤大户,作为电力工作者深感责任重大,应以此为警示,大力发展水电、太阳能、风能和生物质能等清洁能源;加快特高压发展,把西部、北部煤电和西南水电、“三北”地区风电等清洁能源输送到电力负荷中心,改变电源过度集中在中东部的不合理布局,解决中东部日益加剧的环境问题。

孟庆强代表表示,在今年的全国两会上,他将重点关注加快推进特高压入渝工程。重庆市在促进区域协调发展和推进改革开放大局中具有重要的战略地位,然而,重庆市自身资源禀赋不足,贫煤、少水,太阳能、风能和生物质能等可再生资源不占优势,预计“十二五”末重庆市能源对外依存度接近50%。从重庆近年来及中长期电力供需形势分析,外购电需求不断加大,现有跨区跨省输电通道容量受限,保障电力供应的压力日益增加。迫切需要新增特高压输电通道并加快建设。提速雅安至重庆1000千伏特高压交流通道建设、加快新疆哈密北至重庆±800千伏特高压直流通道前期工作十分迫切。特高压入渝后,可以保障重庆电力可靠供应,也可以改善环境质量,减少雾霾天气。

  

《中国能源报》3月4日第2版:《“疆电入川”打造西电东送新支点》

全国政协委员、四川省电力公司总经理王抒祥:

近两年,随着水电项目的集中投产和自身需求的不断攀升,水电大省四川正遭遇丰水期“外送不畅”、枯水期“自给不足”的双重尴尬。为了解决这个正在不断放大的问题,今年两会,全国政协委员、四川省电力公司总经理王抒祥带来了“一进一出”两份特高压建设提案,力图通过大电网化解四川水电“丰余枯缺”的矛盾。

中国能源报:目前国家电网公司建成和在建的4条特高压线路中有3条始于蜀地,它们仍无法满足川电的外送需求?

王抒祥:四川水电的外送需求可以说是既旺盛又迫切。基本的矛盾是,这两年,包括向家坝、溪洛渡、锦屏和官地等一大批水电项目大规模集中投产,相应的电网建设却未能及时跟进,导致丰水期只能被迫弃水,十分可惜。

目前四川已获得核准和取得路条的水电项目总装机容量约1亿千瓦,预计从今年开始到2015年,平均每年都有超过1000万千瓦的水电投产,而你提到的那几条特高压线路,包括已投产的向家坝-上海、锦屏-苏南,乃至在建的溪洛渡-浙西工程,都无法满足快速增加的外送需求。

我们计算过,今、明两年外送最大受限电力都将超过500万千瓦,如果负荷增长达不到预期水平,丰水期水电外送受限的情况还将进一步加剧。因此,迫切需要建设雅安—武汉特高压交流输变电工程,这条线路建成后,四川与区外电网将形成“四直六交”交直流混合外送通道格局,输电能力将超过3600万千瓦,足以应付四川富余水电外送的需求。去年11月,雅安-武汉工程已经获得了国家能源局的“路条”,目前正等待核准,我们希望能在2014年底建成。

中国能源报:四川枯水期的供电压力有多大?

王抒祥:早期四川在枯水期拉闸限电还是比较严重的,这与四川的资源特点,以及当时电力供应“就地平衡”的发展理念有直接关系。

四川的资源特点是“水足煤乏”,我们的水电资源理论蕴藏量达1.4亿千瓦,技术可开发量为1.2亿千瓦,都是全国第一,但煤炭储量仅占全国储量的1%,人均占有量只有全国的1/7,这决定了四川以水电为主的能源结构。

过去我们只能在华中地区内部进行自我平衡,但四川和华中其他省份没有任何互补性,四川水电富裕的时候,上游的湖南、湖北也不缺水,四川缺煤的时候,其他华中省份更缺,“丰余枯缺”表现得十分明显。由于大部分水电站调节性较差,四川枯水期水电的最大出力只有装机容量的40%,拉闸限电司空见惯。

后来国家电网转变了电网的发展方式,打破“就地平衡”,提出了跨区、跨省送电的新理念。2009年底,德阳—宝鸡±500千伏直流输电工程在此背景下建成投产,通过这条线路入川的煤电极大缓解了四川枯水期的供电压力。近几年四川并未出现拉闸限电,德宝线功不可没。

但是随着自身经济的发展,近些年四川的电力需求不断攀升,未来枯水期的电力缺口将再次显现。我们预计到2015年,四川枯水期的缺电规模最多将达1000万千瓦,引电入川是必须要做的工作。

中国能源报:解决四川枯水期供电不足的老问题,疆电是唯一选择?

王抒祥:我们曾经思考过好几套方案,其中一个方案是从华北输电,但华北距离沿海负荷区很近,跟后者争电我们没有任何价位优势;还有一个方案是从西北买电,包括宁夏、陕西乃至甘肃的风电等,这个方案的区位优势比较好,但从长远看,因为价格因素,这些地区的电和煤还是会流向中部和华东地区。

疆电则大为不同,四川处于疆电外送通道上需求最大、距离最近的负荷中心,特别在1100千伏特高压技术取得突破后,输电距离和输送容量都不再是问题,疆电入川因此成为可能,而电从空中走,也可以缓解西北煤炭的外送通道的压力,让新疆的煤炭可以被运往其他更需要的地区。综合考虑后,我们认为疆电入川是最优方案。

目前规划中的新疆准东-四川成都±1100千伏特高压直流输电工程,输送功率为1000万千瓦,年输送电量500亿千瓦时,相当于每年向四川输送电煤3300万吨。如能尽快落实,也将非常有助于国家实现新疆外送电力3000万千瓦的目标。

中国能源报:四川是水电大省,也是电网大省,您认为未来四川电网在区域,乃至全国电力供应中将扮演什么角色?

王抒祥:按照规划,“十二五”期间,四川电网的投资将突破1000亿,预计到2015年,四川电网将跻身全国规模最大的省级电网之一,届时四川的特高压电网将成为“三华”( 华中、华东、华北)特高压同步电网的重要组成部分,也将成为全国电力交换的大枢纽和电力资源配置的大平台。

将来疆电入川实现后,四川将由西电东送的起点变为支点,未来随着西藏雅鲁藏布江的水电得到大开发,四川的“支点”作用将得到进一步强化,因为西藏水电的输出,四川电网是必经之路。(于欢)

 

《中国能源报》3月4日第3版:《加快蒙西至湖北特高压通道建设》

全国人大代表尹正民:

湖北省能源供需矛盾日益突出,环境约束日趋强化,节能减排形势严峻,必须尽快解决能源安全问题。

从能源供应看,湖北化石能源匮乏,是缺煤、少油、乏气的省份。全省煤炭储量不足全国的1%,石油可采储量仅占全国的0.8%,天然气储量仅占全国的1.2%,煤、油、气的90%以上需要从外省购入,水电资源基本开发完毕。目前的能源结构导致湖北季节性和时段性缺电问题十分突出。

从能源需求看,近年来,全省经济社会快速发展,2012年国内生产总值达到2.2万亿元,全省能源需求刚性增长。随着工业化、城镇化、农业现代化进程的加快,湖北城镇化率2011年首次突破50%,达到51.83%,带动了我省城乡用电量不断提高。2002年以来,湖北连续多年在枯水期采取限电措施,主要原因是电煤供应不足。根据湖北电网规划最新结论,2015年湖北需接受外区电力最大达900万千瓦,必须大量接受外省电力。

从电网安全看,湖北电网是全国电网的中心,是三峡水电、北方煤电、西南水电资源在全国范围内优化配置的枢纽和通道,电网安全事关重大。一方面500千伏电网结构密集,短路概率高,安全稳定运行问题突出,现有网架已经不能满足全国电力西电东送、南北互济的转供需求;另一方面哈密-河南特高压直流工程计划今年投运。华北、华中仍维持特高压交流试验示范工程单回线路联网,一旦直流发生双极闭锁故障,需要切除河南电网420万千瓦负荷,必将危及包括湖北电网在内的华中电网安全运行。

国家电网公司特高压电网滚动规划明确,“十二五”后三年及2016-2017年,将规划建设“三纵三横”特高压网架和13条直流工程,解决大型能源基地远距离、大规模输电问题。在特高压试验示范工程基础上,继续向北延伸至蒙西电源基地,建设蒙西-晋中-晋东南-南阳-荆门特高压西纵输电通道,项目建成后输电能力可达1580万千瓦,年输送电量可达800亿千瓦时,相当于每年输送原煤3500万吨。同时,为提高送电可靠性,国家电网公司在特高压电网“十二五”滚动规划论证提出,新增蒙西至鄂东±800千伏直流工程,项目建成后送电容量可达800万千瓦,可很好地与特高压交流工程形成互备,满足湖北电网对北方电力资源的迫切需求,并改变华北、华中两大电网长期单线联系局面,提升电网安全稳定水平,提高内蒙向华中送电能力。

鉴于以上情况,建议国家相关部门尽早将蒙西-南阳-荆门-长沙特高压交流工程和蒙西-湖北特高压直流工程纳入国家能源发展“十二五”规划、电力规划和电网专项规划,早日开展前期工作并抓紧核准建设,确保内蒙古等北方火电顺利送达湖北等华中地区,以保障湖北能源安全。(王晓岚/整理)

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