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500KV超高压区域电网仍有余量
丁道齐/原国家电力调度通信中心副主任
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二十世纪七十年代,电力部颁发的《电力系统安全稳定导则》(下称导则)早已规定电网结构应按分层分区确定电源/电网布局。三十多年的实践证明,按《导则》分层分区原则发展起来的六大区域电网,网络结构清晰、复杂性程度不高,安全可靠,至今未发生过全国或大区范围的大停电。历史证明,中国原有的以六大超高压区域电网间实行异步互联、区域电网内严格实施分区分层而组成的中国大电网是世界上最安全可靠的电网之一。
2006年7月1日华中电网事故说明了电网结构分层、分区的重要性。这次华中电网稳定破坏事故就是河南500/220千伏电磁环网引起的。如果用交流特高压线路将华北-华中-华东联网,则构成更多、更大规模的1000/500千伏电磁环网,将成为威胁电网安全的重大隐患,使国家电网安全时时都处于高风险的境地。
国网公司提出并坚持在超高压电网上再叠加一层特高压交流电网的主要理由是“目前我国500千伏电网已开始出现输电能力不足、输电走廊紧缺等一系列问题,仅依靠现有超高压输电技术很难满足未来电力增长的需要”。
实际情况真是如此吗?
电网、电源和用电量规模之间存在正相关性。对于电网、电源规模接近,供电面积相近,负荷分布类似的电力系统,其单位长度线路或单位输变电容量所支持的发电装机容量和实现的全社会用电量具有可比性。
从国际范围看,电网与中国情况最为接近的非美国莫属。比较说明,中国500千伏以上电网线路利用率太低,与国外差距太大,浪费严重。在装机规模相当情况下,华北、华东、华中等区域电网500千伏以上(包括交、直流特高压)线路规模数倍于国外水平,而线路利用率却低得很多。
2010年美国全国装机容量103900万千瓦,500千伏输电线路总长4.12万公里,单位500千伏超高压线路长度支撑的发电装机容量25218千瓦/公里;而2010年中国全国装机容量96641万千瓦,500千伏线路总长度13.20万公里,单位超高压线路长度支撑的发电装机容量7321千瓦/公里。中国的装机容量是美国的93%,而500千伏线路总长度却是美国的3.2倍,单位超高压线路长度支撑的发电装机容量却只有美国的29%。规划中的“三华电网”2020年装机容量10亿千瓦左右,相当于美国2010年全国装机水平,但500千伏以上线路在2009年基础上,仅特高压线路就要增加8.21万公里,总长度将达16.32万公里,为美国的3.45倍,其中仅交、直流特高压线路规模就达美国500千伏以上线路的1.74倍。明显反映2020年“三华电网”结构布局规划很不合理,造成投资、土地、能源等资源极大浪费。
原国家电力监管委员会、国家能源局于2012年10月发布的《“十一五”电网运营情况调研报告》指出,中国交流电网设备平均利用效率偏低。2010年中国220~750千伏交流线路长度为432110公里,全口径发电装机容量为96641万千瓦,单位220~750千伏交流线路长度支撑的发电装机容量为2236千瓦/公里;仅为美国相应数据3771千瓦/公里的59.3%,日本相应数据7846千瓦/公里的28.5%。交流输电线路中,截至到2010年底,全国60%的500千伏输电线路的利用率均在50%及以下,超高压电网平均利用效率较低。相对交流输电来说,直流输电利用效率则要高得多。
如果将中国单位超高压输电线路长度支撑的发电装机容量7321千瓦/公里提高到美国的25218千瓦/公里,则中国现有超高电压电网可以承受33.3亿千瓦的装机容量能力;中国的六个超高压区域电网完全可满足中国未来发展的需求。为提高和充分发揮500千伏超高压电网的利用率和巨大潜力,完全可以通过动态规划不断完善和优化电网结构,特别是釆用HVDC+FACTS等先进技术,就可能将2010年超高压区域电网的承载能力(9.66亿千瓦)提高3.45倍,完全不需要在超高压区域电网上再构建交流特高压电网。
那种一再宣揚“目前我国500千伏电网已开始出现输电能力不足、输电走廊紧缺等一系列问题,仅依靠现有超高压输电技术很难满足未来电力增长的需要”的與论是完全站不住脚的。
根据中国经济的发展,预计到2020年六大区域电网中的装机容量最大的电网约为5亿千瓦。这样大的电网容量都远低于北美东部同步电网7.55亿千瓦(2010年12月)、欧洲互联电网8. 8亿千瓦(2008年12月,由欧洲输电运营商联盟ENTSO-E负责运营)的水平,它们现在都是采用400千伏或500千伏超高压运行,并没有把电网电压提高到特高压。原因也不是有技术困难,在几十年前,日、俄已建成过1000千伏的特高压输电线,只是利用率不高而弃用或降压运行。
建造交流特高压电网是一个耗资上万亿元、远远超过三峡规模级的巨大工程,必须进行国家级的经济评估。保持现有的超高压电网是扩建,还可以充分利用旧有网架。特高压电网是新建,不仅投资巨大,而且造成原来就很低的网架利用率进一步下降。
世界上北美、欧洲电网已有的实践也证明,中国到2020年完全可以通过完善原有的区域超高压主干电网就能满足国家发展的需要,没有必要新建特高压电网。
中国经济发展亟需解决诸多不平衡的突出矛盾,需要在公共建设和社会发展投入大量的资金,既然超高压电网潜力巨大,经过动态扩建和调整就能满足国家发展的需要,为什么还要耗巨资新建特高压电网呢?
同世界相比,面对如此低下的超高压电网的利用率和潜在的巨大潜力,中国垄断的电网企业却视而不见,不去与世界水平争高低,不去充分挖掘超高压电网的巨大潜力,不去优化超高压电网结构,不去为将超高压电网的利用率提高到世界先进水平而努力(为了提高和挖掘500千伏输电线路输电能力,美国西部电网釆用串补和串补度70%的可控串补、动态无功补偿、线路多分段、直流调制、制动电阻等新技术,三回500千伏输电线路输电能力达到480万千瓦),却将国外先进国家曾经成功试验过而今已弃之不用的交流特高压奉若神灵,利用一切手段,调动一切力量,集中一切资源与财力开发和建设所谓“中国独创、世界第一”的特高压电网,而且竟然获得国家行政主管部门的许可,岂非咄咄怪事!
中国的电网公司现在急迫的事情应该在挖掘超高压电网的潜力方面下功夫,这就叫干实事,勤俭办事业。这也是国家能源局监督国家电网公司执行2011年3月全国人大会议批准发布的、具有法律效力的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中提出的“完善区域主干电网”的不可推卸的责任。
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