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特高压交流同步电网和试验示范工程的安全稳定性问题探讨
 
慧聪网   2006年1月16日10时53分   信息来源:中国工业设备网    

    国家电网公司提出要加快建设由1000千伏级交流和+-800千伏级直流构成的“特高压国家电网”,并要求尽快核准建设“晋东南-南阳-荆门”“特高压试验示范”工程。近一年来,电力系统内外许多专家在报章、杂志和会议上发表不同意见,认为必须认真做好电力、电网全面规划和科学技术论证。最近,又有一些长期在电力部门从事电网工作的专家,针对特高压交流同步电网和特高压交流远距离输电的运行安全稳定性问题提出置疑,认为:为了确保电网安全,电网公司必须进一步做好论证、计算、试验工作,要提出可靠资料和数据来阐明特高压交流同步电网和远距离输电的安全稳定性。

一、建设特高压国家电网潜伏着巨大的安全风险,加强区域电网建设,保证电网安全稳定运行乃是必然的选择

    (一)至今,世界上还没有一个国家要建设“特高压国家电网”,因为:电网范围越大,越容易受破坏,无论在战时或平时,一旦发生紧急事故,为了将可能影响范围和造成损失缩小到尽可能小和减少到尽可能低的程度,世界各国都保持能各自为战的区域性电网。例如,美国国土面积与我国基本相同,2004年全国装机9.38亿千瓦,分成中东部、西部、德州三大直流异步互联电网和十个安全运行管理区,独立管理运行;日本国土面积20余万平方公里,全国装机2.68亿千瓦,分成九大电力公司独立管理运行;西欧10几个国家,全部装机4亿千瓦,虽然互联,但都独立管理运行。我国国土面积很大,由历史形成的六大区域电网独立运行是合理的。迄今为止,国家电网公司还拿不出充分的论证资料来说明必须建设华北和华中或东北、西北、华中、华东用1000千伏特高压交流紧密联系的“特高压国家电网”。

    (二)近半个世纪,北美和西欧交流同步电网发生约十几次大面积或全国性的大停电事故,都是由于电网发生某一局部的事故如自然灾害或人为操作失误等原因引起交流线路功率转移,潮流改变,链锁反应,发电机负荷分配失衡,稳定破坏,系统瓦解而导致大面积停电。国外电力行业总结和吸取了这种教训,采取分区域控制管理的办法,如美国中、东部与西部电网的背靠背直流异步互联。英国和北欧都以直流异步与西欧大陆互联;日本关东和关西电网用不同频率分开。意大利的撒丁岛与意大利本土直流异步互联,保持了本岛安全发供电。而国家电网公司提出建设“特高压国家电网”,要将华北、华中以至东北、西北、华北、华中、华东等联成特高压交流紧密电网,是逆世界潮流,违背国际经验,实非明智之策,一旦发生事故,必将产生波及全国或几个大区电网大面积停电的危险。

    (三)到2020年,全国电力装机容量将达到10亿千瓦左右,相当于美国当前的规模。在我国随着大水电站、大火电站的建设,已经形成的华北、华中、华东、南方、东北、西北六大区域电网,除东北、西北电网调度的容量稍少一些外,华北、华中、华东和南方电网都将成为调度1.65亿-2.0亿千瓦的大电网。区域电网之间应以直流异步互联或交流弱联为宜而不宜搞交流同步紧密电网。特高压交流同步电网,无论在战时或平时都存在波及全国或相邻区域电网安全稳定运行的隐患。而区域电网间直流异步互联,若一旦事故发生,可以迅速切断,其互联两端区域电网之间可以避免功率转移、链锁反应,可将事故减少到尽可能小的范围内,不致波及全国或相邻电网。在各大区域电网内,也需要加强电网网架建设,采取保证安全稳定运行的技术措施,所以,加强区域电网的建设,乃是必然的选择。

    二、远距离输电采用特高压直流较特高压交流更为安全经济

    (一)国家电网公司绕开“全国电力规划和电网规划”。单独提出要求尽快建设“晋东南-南阳-荆门特高压试验示范工程”。按照投资体制改革的规定,任何一个申报核准的工程都必须要有规划作为依据。提出所谓“特高压试验示范工程”,需要在规划中论证:1、为什么要从晋东南送电到华中?为什么不从河南送?2、华中需要电,要先做电力电量平衡,并且要做在华中就地建电厂和从晋东南送电的输煤输电的经济比较;3、即使需要从晋东南输电到华中也要做采用直流或交流的比较;4、若需要采用交流也要做500千伏和1000千伏电压的技术经济比较。因此每一个工程,规划论证工作是必不可少的。

    (二)专家们研究,远距离特高压交流输电:线路的空载电压,随线路长度的增长而快速升高。当线路长度300KM时,终端的空载电压为首端的1.05倍,而当线路长度达1000KM时,将升高到2.06倍,过电压相当严重。充电功率随线路长度和电压的平方比例增长,要求充电功率很大,达到数倍于其正常输送功率。特高压交流输电的一次设备的绝缘裕度随电压等级的升高而降低。特高压交流输电能力随着线路长度增加而大幅度降低。线路两端首、终端互换,都要承受空载高电压,远距离输电可能需要每隔300KM左右设变电站。线路感抗将高于电阻的几十倍,需要设大量并联补偿电抗器,远距离输电采用特高压交流输电投资造价巨大。

    (三)远距离输电,若采用+-800KV特高压直流与1000千伏特高压交流相比,前者需要两回双极线路,两端的换流站和逆变站,后者需要两个通道,四回线,中间还需要8到10个变电站。由此可见,交流特高压远距离输电不仅投资、耗用物资大幅度超过特高压直流输电。直流输电因其频率为“0”,其互联电网两端的系统可以异步运行,不存在功率转移,链锁反应,不会波及全国电网或相邻电网的稳定运行,当直流线路故障时,对电网不会产生大的冲击,当两端电网发生故障时也能自动有限制的相互支援,不影响互联电网的运行安全。

    三、对“西电东送,南北互供、全国联网”和“必须在全国范围内进行资源优化配置”的辨析

    (一)国家电网公司提出建设“特高压国家电网”的理论依据是:“根据我国水能资源分布在西部,煤炭资源分布在北部,而负荷分布在东南部,所以“必须”在全国范围内进行资源优化配置,决定了我国电网建设要“西电东送,南北互供,全国联网”。乍听似乎很有道理,但深入分析,其实不然。

    “西电东送”是由于我国水能资源蕴藏丰富,大部分布在西部,从上世纪五十年代起,党中央已决定大力开发西部水电,向中、东部输送,所以“西电东送”是我国电力工业发展的既定方针。

    我国煤炭资源蕴藏丰富,北部宁、蒙、陕、晋四省(区)的储量最大,从上世纪五十年代起,党中央就已决定开采北部煤炭支援全国,所以“北煤南运”也是我国能源工业发展的既定方针。

    值得探讨的是“南北互供,全国联网”和“资源优化配置”。

    (二)电力工业的发展要进行“资源优化配置”是无疑的。然而,资源优化配置是有多种手段,如铁路、公路、港口和电网,电网只是资源优化配置的手段之一。资源优化配置还有一个更重要的手段,就是在区域间进行产业结构调整,西南、西北地区可以吸引东南沿海耗能大的行业如炼铝、化工、建材、铁合金,就地发展、就地消耗能源和电力。资源优化配置还要分析资源储量、质量,如何择优选择利用,还要看水源、环境等条件,尤其要做好优化配置手段的选择,即输煤、输电的安全经济比较。在“十一五”全国铁路运输规划中,将大幅度提高大秦、津沪、京广、焦枝等东西、南北铁路的运输能力。电力部门也有许多专家主张“近送电、远送煤”。若要从晋东南送电到华中,就需要做输煤输电的经济比较。用特高压交流远距离输电,其输电成本昂贵,受电省、市可能选择就地建电厂、用从铁路、公路、港口输送的煤炭发电,其成本及费用可能较从北部用特高压交流输电的成本为低廉。

    (三)“全国联网”、“全国一张网”和“现在已经到了全国联网的新时期”等等说法是把“全国联网”的作用夸大了。全国联网是可以联的,但是业内人士都知道无论是东北、华北、西北、华中、华北、华东、华中、南方等,虽然都已经连上了网,但其交换功率不大,在区域间输送电量很少,只占全国总电量的2%,最多也只能占5%。全国联网不可能形成“全国统一的电力市场”,也不可能达到国家电网公司设想的到2020年有将近25%的电力即2.5亿千瓦左右将在“特高压国家电网”上输送交换。所以所谓“全国联网”其作用有限,如果真要实现“特高压国家电网”,已如上述,需要在全国电力和电网规划中做出充分的论证,特别是需要论证其运行安全稳定性。目前六大区域电网内省与省之间的电力电量交换是十分频繁的,水火互济,事故处理,保证系统安全稳定运行等等都需要由区域电网公司统一调度、统一处理、统一建设和统一管理。而国家电网公司并没有统一调度和统一处理全国和区域电网的手段。要想建设一个高度紧密联系的集中由设在北京的国家电网公司调度中心进行全国统一调度,分级管理,只是一种设想而已。

    四、认真、扎实地进行特高压输电技术研究

    国务院领导在2005年9月26日国家电网公司召开的750千伏输变电示范工程投产仪式讲话中说:“要积极探索特高压输电方式,加强区域、省级电网和城乡配电电网建设,不断提高电网供电的“可靠性和经济性”,并希望国家电网公司要总结经验,再接再厉,科学规划电网,加快发展电网,高效运行电网”。2005年6月份国家发改委在北戴河召开了“特高压输电技术研讨会”,许多专家参加了这次会议,并提出了许多宝贵意见。

    国务院领导对特高压输电曾做过四点重要指示:1、要进一步研究论证电压等级使用范围技术可行性问题;2、要将特高压纳入国家重大装备国产化的规划;3、要尽快提出特高压相关的技术标准规范;4、要研究提出特高压技术的实施意见。我们应该遵照国务院领导的指示,认真、扎实地进行特高压输电技术研究。保证电网运行安全稳定是电网规划、设计、科研、建设、运行必须遵循的重要准则,因此,国家电网公司必须通过大量计算、模拟试验等工作,提出充分、可靠的资料和数据来论证和阐明特高压交流同步国家电网和试验示范工程的运行安全稳定性。

 
 
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