我国能源资源与生产力布局之间有一条难以逾越的鸿沟。煤炭资源保有储量的76%分布在北部地区;水能资源的80%分布在西部地区;陆地风能主要集中在北部地区,而2/3以上的能源需求集中在中东部地区。
这条鸿沟困扰我国电力行业多年,几代电力人为解决这一问题前赴后继。而今,国家电网公司的特高压输电技术横空出世,为这一问题打开了一扇探索之门,并以实际运营情况证明了特高压是改善我国能源布局禀赋的有效途径。
刚刚发布的“十二五”规划纲要明确提出发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术,此举标志着特高压建设已经上升为国家战略。
几年来,特高压在争议声中负重前行,不但在我国区域能源配置和能源结构调整中发挥着重要作用,而且引起了世界能源领域的广泛关注。
2009年7月,美国能源部部长朱棣文访问中国,谈到国家电网特高压项目时表示:“我们非常羡慕这个工程。”4月13日,国家电网公司与巴西国家电力公司在北京签署合作协议,宣布将采用中国特高压直流输电技术建设巴西美丽山水电站输电工程,标志着中国特高压输电技术将首度走出国门,在世界范围内证明它的价值。
惠及资源配置
中国社科院工业经济研究所研究员陈耀曾在2004年到新疆调研煤炭利用,发现当地生产的矿泉水无法运出,原因竟是搞不到车皮。“火车都去运煤了,运力紧张,”他焦急地呼吁,“必须大力发展坑口电站,变输煤为输电,缓解运输压力。”长期以来,我国电力发展方式以分省分区平衡为主,燃煤电厂大量布局在煤炭资源匮乏的中东部地区,导致铁路运输长期忙于煤炭大搬家,煤电油运紧张问题严重影响能源安全可靠供应。
中国的电网,应承担起在能源综合运输体系中的重任。
2009年1月建成投运的晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程,标志着我国在特高压输变电核心技术和设备国产化上取得重大突破,对优化能源资源配置、保障国家能源安全和电力可靠供应具有重要意义。工程运行一年多来,
在缓解华中地区煤电运紧张矛盾,取得水火互济、电网互联效益等方面发挥了重要作用。
2010年7月12日,山西省向国务院呈报了《关于推进特高压输电线路建设加快实施晋电外送的请示》,为电网建设和山西经济转型发展争取政策支持。
该请示中透露,山西省2010年上半年累计外送电量338亿千瓦时,同比增长18.96%,其中,特高压累计外送电量51亿千瓦时,同比增长54.17%,对全省外送电量增长的贡献率为33.3%,对扩大晋电外送功不可没。
资料显示,对于煤炭主产区来讲,建设坑口电站,加快发展输电可以促进煤炭基地高附加值电力产品的出口,提高资源和生产要素的回报率,增加就业机会,提高居民收入,促进当地经济的发展,缩小地区之间的差距。测算表明,输煤输电两种能源输送方式对山西GDP的贡献比约为1∶6,就业拉动效应比约为1∶2。
为进一步发挥山西资源优势,山西省与山东、湖南两省分别签订了战略合作框架协议,与江苏省签订了战略合作备忘录,“十二五”期间拟通过特高压电网向三省输送总计3000万千瓦电力负荷,每年可实现就地转化原煤5000万吨。
惠及清洁能源
西南地区水电资源丰富,但遍布高山大岭,选择线路走廊十分困难,送出工程建设难度巨大。水电如何送出,成了一个难题。
特高压直流输电方案以其优越性胜出。采用特高压直流输电,可以大大提高线路走廊利用效率,减少输电回路。与±600千伏直流方案相比,±800千伏可节省线路走廊占地约240平方千米。向上工程加快了金沙江干流水电开发,对向家坝与溪洛渡电站电能的合理消纳及输电系统的形成,对我国资源的优化配置、大容量远距离输电技术的发展和全国联网格局的形成将产生深远影响。
向上工程能从根本上解决四川特别是宜宾水电送出难的问题,并为枯水期宜宾电力供应提供重要保障。
宜宾将成为全国综合能源基地,向上工程对当地经济影响时间长、带动面大,是拉动力强的“发动机”,给宜宾带来巨大的发展机遇。
向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程的投运再一次说明,要满足经济社会发展对能源资源的需求,必须以转变电网发展方式为着力点,推动能源资源在更大范围内优化配置,进一步优化能源结构和转变能源发展方式。
我国的水能、风能、太阳能等可再生能源资源具有规模大、分布集中的特点,而所在地区大多经济发展水平滞后,电力负荷需求水平较低,水能、风能、太阳能等可再生能源需要走集中开发、规模外送、大范围消纳的发展道路。根据国网能源研究院的研究结果,如果仅考虑在本省内的风电消纳能力,2020年全国可开发的风电规模为5000万千瓦左右;通过特高压跨区联网和加大调峰电源建设,可以扩大清洁能源的消纳能力,全国风电开发规模可增加5000万千瓦,达到1亿千瓦左右。建设特高压电网,加强区域互联,扩大消纳范围,是促进清洁能源规模化发展的重要途径。
惠及中国电力科技
俄罗斯直流输电研究院副总经理列夫·安德列耶维奇·卡萨耶夫认为,综观世界电力发展,电压每提高一个等级,人类都需要十几年,甚至几十年的钻研与摸索,而中国从一开始接触这一领域,到完全掌握特高压输电技术,仅仅用了几年时间,这是一件十分了不起的事情。
2004年年底,国家电网公司全面启动了特高压交直流输电工程关键技术研究和可行性研究,由此激发了我国电力科技创新活力。
对于特高压科技创新的重视,源于一种坚定的决心。
“我们的设施关系国计民生和国家安全,电网核心技术不能受制于人!拥有自主科技创新能力,才能使企业在竞争中掌握主动权,抢占世界电网发展的制高点!”工程启动伊始,公司总经理、党组书记刘振亚的话语掷地有声。
为了应对诸多难题,2006年8月,公司特高压直流试验基地在北京开工建设,标志着一个全新时代的来临。中国特高压,以其烙印于灵魂中的创新精神,开始在技术、施工、管理等方面进行一个又一个创新。
多年以来,为全面支撑关键技术研究,特高压直流试验基地、高海拔试验基地、杆塔试验基地、特高压直流输电工程成套设计研发(实验)中心、大电网仿真中心……
拥有了世界最高参数的高电压、大电网试验和大电网仿真条件先后发挥重要作用,试验研究能力达到了世界领先水平。
借助先进的试验条件和手段,公司共完成重大关键技术和工程专项研究130项,研究内容涵盖规划、系统、设计、设备、施工、调试、试验、调度、运行等,成功解决了特高压直流输电关键的技术难题,实现了原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的有机结合。
西安西电电力系统有限公司副总经理李侠说:“没有特高压工程,我们的研制工作可能要拖后2到3年。”目前,特高压直流输电技术已申请专利214项,已授权92项。此外,标准化工作系统推进,使我国完整建立起特高压输电技术标准体系。截至目前,公司共发布特高压直流技术企业标准57项、行业标准8项,立项编制国际标准4项、国家标准14项、行业标准7项。
惠及未来能源安全
国家电网表示,特高压未来规划蓝图早已成型。规划原则的最终目的,是“促进大型能源基地集约化开发和清洁能源高效利用,优化能源结构和布局,实现电网发展方式转变,保障国家能源安全。”规划思路显示,国家电网将围绕华北、华东、华中负荷中心,建设坚强的“三华”特高压同步电网,提高受端电网电力承接和消散能力,河北北部和内蒙古风电基地、晋陕蒙宁火电基地通过特高压交流就近接入“三华”电网,部分电力通过直流直送负荷中心。同时,还将构建坚强的西北750千伏、东北1000千伏交流送端电网,为大容量、远距离直流外送提供坚强的电网支撑,新疆、甘肃煤电和风电,内蒙古呼盟煤电,西南水电通过特高压直流送入“三华”电网。
到2020年,“三华”特高压电网形成“五纵六横”网架结构。国家电网形成以“三华”电网为主要受端,东北1000千伏电网、西北750千伏电网为主要送端,联接各大煤电基地、大水电基地、大核电基地、大可再生能源基地和主要负荷中心,各级电网协调发展的坚强智能电网。
规划实现后,可以解决锡盟、晋东南、陕北、呼盟、哈密、准东、淮南等16个大型煤电基地,甘肃、蒙东、蒙西、新疆、吉林、河北和江苏7个千万千瓦级风电基地,以及四川、金沙江、西藏等大型水电基地电力外送问题,为东中部负荷中心大规模接受区外清洁、安全、可靠的电力构建坚强的网络平台,为大规模引入蒙古、俄罗斯、哈萨克斯坦等周边国家电力资源奠定坚实的网络基础。
【评论】建设特高压电网意义深远
国家电网承担着优化能源资源配置、保障国家能源安全和促进经济社会发展的重要任务。加快建设以特高压电网为核心的坚强国家电网,对于实现更大范围资源优化配置、推动我国能源高效开发利用、促进经济社会可持续发展具有重大意义。
建设特高压电网是我国优化资源配置和调整能源结构的基本途径。我国生产力发展水平地区差异很大,一次能源分布严重不均衡。能源需求主要集中在东部和中部经济较发达地区,约占需求总量的3/4左右;用于发电的煤炭和水力资源主要分布在西部和北部地区。这种能源分布与消费的不平衡状况决定了能源资源必须在全国范围内优化配置,以大煤电基地、大水电基地为依托,实现煤电就地转换和水电大规模开发,并通过建设特高压电网实现跨地区、跨流域水火互济,将清洁电能从西部和北部大规模输送到中东部地区。发展特高压电网,有利于西部地区将资源优势转化为经济优势,促进西部大开发,实现区域经济协调发展;有利于在西部和北部煤炭基地发展壮大一批大型煤炭和发电企业,提高煤炭、发电行业的集约化发展水平,提高资源的开发和利用效率。同样,我国清洁能源分布大多远离中东部能源和电力消费中心,80%的水能资源分布在西南部地区,风能资源主要集中在华北、西北、东北等“三北”地区和东部沿海,适宜规模化集中开发的太阳能发电主要分布在沙漠、戈壁滩等偏远地区。我国清洁能源资源与中东部能源消费中心逆向分布的特点,决定了必须建立大容量、远距离的能源输送通道,在全国范围实现清洁能源的配置和消纳。建设特高压电网是培育和发展国家级电力市场的重要条件。发展电力市场的根本目的在于发挥市场对资源配置的基础性作用,有效调节电力供求关系,引导电力投资,优化能源资源配置,提高效率和效益。
电网是电力市场的基础和载体。只有建设特高压电网,才能实现跨地区、远距离的电能输送和交易,更好地调节电力平衡,促进全国范围资源优化配置,发挥国家级电力市场的作用。从两条特高压输电项目的投运,到2012年“三华”特高压电网建成,专家预计,我国电网结构将发生很大改变,基于特高压电网发展的电力市场体系和交易模式将发生重要变化,跨省区电力交易大规模发展在意料之中,特高压电网将更加充分地发挥大范围资源优化配置作用。加快特高压电网建设,可以进一步推动国家级电力市场建设,满足经济社会发展的需要。建设特高压电网是提高电力工业先进性的必然选择。我国地域辽阔,时差、季节差十分明显,加上地区经济发展不平衡,使不同地区电力负荷具有很强的互补性。特高压电网在合理利用能源,节约建设投资,降低运行成本,减少事故和检修费用,获得错峰、调峰和水火、跨流域补偿效益等方面潜力巨大。建设特高压电网,不仅可以节约装机、降低网损、减少弃水、提高火电设备利用率、节约土地资源,还可以提高电网安全运行水平,避免500千伏电网重复建设等问题,具有显著的经济效益和社会效益。
根据规划,特高压电网建成后,可节约发电装机2000万千瓦,每年可减少发电耗煤2000万吨。此外,通过特高压项目的研发和设备制造,使我国重大装备制造能力和技术水平大幅提升,稳固了我国自主研发制造的主导地位。 ——中国工业经济研究院