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特高压

特高压

分类: 智能电网
属性: 技术
最后修改时间: 2013年05月25日
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  • 特高压
特高压英文缩写UHV;电压符号是U(个别地方有用V表示的);电压的单位是伏特,单位符号也是V;比伏大的有KV、比伏小的mV,uV,它们之间是千进位 。

  特高压的定义

  在我国,特高压是指交流1000千伏及以上和直流正负800千伏及以上的电压等级。

  特高压对我国电力建设的意义

  特高压能大大提升我国电网的输送能力。据国家电网公司提供的数据显示,一回路特高压直流电网可以送600万千瓦电量,相当于现有500千伏直流电网的5到6倍,而且送电距离也是后者的2到3倍,因此效率大大提高。此外,据国家电网公司测算,输送同样功率的电量,如果采用特高压线路输电可以比采用500千伏超高压线路节省60%的土地资源。

  我国当前特高压情况

  目前中国已经建成的超高压是西北电网750千伏的交流实验工程。首个国内最高电压等级特高压交流示范工程,是我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000千伏交流输变电工程——晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程,全长640公里,纵跨晋豫鄂三省,其中还包含黄河和汉江两个大跨越段。线路起自山西1000kV晋东南变电站,经河南1000kV南阳开关站,止于湖北1000kV荆门变电站。2008年12月30日22时,该工程投入试运行,2009年1月6日22时,顺利通过168小时试运行。

   直流方面,四川向家坝——上海±800千伏特高压直流输电示范工程正在紧张施工中,这是目前规划建设的世界上电压等级最高、输送距离最远、容量最大的直流输电工程。

   国家电网公司在2010年8月12日首度公布,到2015年建成华北、华东、华中(“三华”)特高压电网,形成“三纵三横一环网”。

   同日,国家电网宣布世界上运行电压最高的1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程已通过国家验收,这标志着特高压已不再是“试验”和“示范”阶段,后续工程的核准和建设进程有望加快。

  特高压未来发展蓝图

  分析人士表示,未来5年,特高压的投资金额有望达到2700亿元,这较“十一五”期间的200亿投资,足足增长了13倍之余。

   2011年3月16日公布的国家“十二五”规划纲要中提到,“适应大规模跨区输电和新能源发电并网的要求,加快现代电网体系建设,进一步扩大西电东送规模,完善区域主干电网,发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术,依托信息、控制和储能等先进技术,推进智能电网建设,切实加强城乡电网建设与改造,增强电网优化配置电力能力和供电可靠性。” 这将意味着特高压输电工程已被正式列入国家“十二五”规划当中。

   国家电网发展策划部专家张克表示,核电、风电包括作为清洁能源的水电,未来的发展都将有赖于建设特高压电网。以风电为例,国家规划风电在2020年达到1.5亿千瓦以上的装机容量,但目前八大风电基地的装机容量已经占到总装机容量的80%,其中五大风电基地都在三北地区(华北地区、西北地区、东北地区),仅新疆、甘肃、内蒙古、吉林等省及自治区的风电装机就有8000万千瓦,因此风电消纳存在很大问题。只有借助特高压电网才可将如此集中和不稳定的电力传输到华北和华中等负荷中心。他表示,特高压建成后,可大规模开发风电,并做到高效率消纳,从而将一度颇为严重的弃风现象控制在1%。

  特高压直流输电技术的主要特点

  (1)特高压直流输电系统中间不落点,可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下,采用特高压直流输电,实现交直流并联输电或非同步联网,电网结构比较松散、清晰。

  (2)特高压直流输电可以减少或避免大量过网潮流,按照送受两端运行方式变化而改变潮流。特高压直流输电系统的潮流方向和大小均能方便地进行控制。

  (3)特高压直流输电的电压高、输送容量大、线路走廊窄,适合大功率、远距离输电。

  (4)在交直流并联输电的情况下,利用直流有功功率调制,可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡,包括区域性低频振荡,明显提高交流的暂态、动态稳定性能。

  (5)大功率直流输电,当发生直流系统闭锁时,两端交流系统将承受大的功率冲击。

  特高压直流和交流输电有哪些区别?

  从技术上看,采用±800千伏特高压直流输电,线路中间无需落点,能够将大量电力直送大负荷中心;在交直流并列输电情况下,可利用双侧频率调制有效抑制区域性低频振荡,提高断面暂(动)稳极限;解决大受端电网短路电流超标问题。采用1000千伏交流输电,中间可以落点,具有电网功能;加强电网支撑大规模直流送电;从根本上解决大受端电网短路电流超标和500千伏线路输电能力低的问题,优化电网结构。

  从输电能力和稳定性能看,采用±800千伏特高压直流输电,输电稳定性取决于受端电网有效短路比(ESCR)和有效惯性常数(Hdc)以及送端电网结构。采用1000千伏交流输电,输电能力取决于线路各支撑点的短路容量和输电线路距离(相邻两个变电站落点之间的距离);输电稳定性(同步能力)取决于运行点的功角大小(线路两端功角差)。

  从需要注意的关键技术问题看,采用±800千伏特高压直流输电,要注重受端电网静态无功功率平衡和动态无功功率备用及电压稳定性问题,要注重多回直流馈入系统因同时换相失败引起的系统电压安全问题。采用1000千伏交流输电,要注重运行方式变化时的交流系统调相调压问题;要注重严重故障条件下,相对薄弱断面大功率转移等问题;要注重大面积停电事故隐患及其预防措施。

  与超高压直流输电相比,特高压直流输电有哪些技术和经济优势?

  和±600千伏级及600千伏以下超高压直流相比,特高压直流输电的主要技术和经济优势可归纳为以下六个方面:

  一、输送容量大。采用4000安培晶闸管阀,±800千伏直流特高压输电能力可达到640万千瓦,是±500千伏、300万千瓦高压直流方式的2.1倍,是±600千伏级、380万千瓦高压直流方式的1.7倍,能够充分发挥规模输电优势。

  二、送电距离长。采用±800千伏直流输电技术使得超远距离的送电成为可能,经济输电距离可以达到2500公里甚至更远,为西南大水电基地开发提供了输电保障。

  三、线路损耗低。在导线总截面、输送容量均相同的情况下,±800千伏直流线路的电阻损耗是±500千伏直流线路的39%,是±600千伏级直流线路的60%,提高输电效率,节省运行费用。

  四、工程投资省。根据有关设计部门的计算,对于超长距离、超大容量输电需求,±800千伏直流输电方案的单位输送容量综合造价约为±500千伏直流输电方案的72%,节省工程投资效益显著。

  五、走廊利用率高。±800千伏、640万千瓦直流输电方案的线路走廊为76米,单位走廊宽度输送容量为8.4万千瓦/米,是±500千伏、300万千瓦方案和±620千伏、380万千瓦方案的1.3倍左右,提高输电走廊利用效率,节省宝贵的土地资源;由于单回线路输送容量大,显著节省山谷、江河跨越点的有限资源。

  六、运行方式灵活。国家电网公司特高压直流输电拟采用400+400千伏双十二脉动换流器串联的接线方案,运行方式灵活,系统可靠性大大提高。任何一个换流阀模块发生故障,系统仍能够保证75%额定功率的送出。

  特高压交流电网潜在的巨大危害

  建设“特高压国家电网,实现能源资源优化配置”是不是电网建设的根本目标和任务?国际、国内的业内专家都知道:保证电源和电网安全稳定运行是电网建设的第一任务。美国、加拿大、俄罗斯、日本、意大利、西班牙等国家从上世纪七十年代就开始研究特高压输电技术,历经四十余年至今,仅有俄罗斯和日本各建设有一条特高压交流输电工程,且长期降压运行。近三四十年欧洲、北美等地发生的十几次大面积停电事件的教训是,交流电压等级越高,覆盖范围越大,越存在巨大安全隐患,联系紧密的特高压交流电网某一局部甚至某一部件发生破坏,就会将事故迅速扩大至更大范围。不仅在战时,而且在平时,电网很容易遭遇台风、暴雨、雷击、冰凌、雾闪、军事破坏等天灾人祸,会将事故迅速蔓延扩大。因此,要保证电网安全运行,必须在规划、设计、建设、运行中研究电网结构,要按“分层分区”原则实行三道保护。迄今为止,没有哪一个国家要建设特高压国家电网,电力专家们提出未来的电网结构的发展方向是:直流远送,网间稳控,优化结构,加强区域受端电网。国家电网公司领导提出建设“特高压国家电网”的目标是实行能源资源优化配置,而将保证电网安全的目标置之不顾,这是舍本求末的战略。

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