芻論電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)發(fā)展
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摘 要：“十三五”期間，輸電電網(wǎng)面臨著著力解決能源供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境和電網(wǎng)安全問題，通過比對電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)發(fā)展的現(xiàn)狀、分析電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)的不足與問題、介紹電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)發(fā)展新技術(shù)分析電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)的發(fā)展情況。
關(guān)鍵詞：柔性輸電;在線監(jiān)測裝置;特高壓
“十三五”期間，輸電電網(wǎng)面臨著著力解決能源供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境和電網(wǎng)安全問題，建設(shè)特高壓骨干網(wǎng)架，盡快建成大氣污染防治行動計劃確定的特高壓工程，加快推動后續(xù)特高壓工程建設(shè)，建成以“三華”特高壓電網(wǎng)為核心的骨干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，構(gòu)建西南特高壓交流主網(wǎng)架，適時啟動?xùn)|北特高壓電網(wǎng)建設(shè)，形成東北、西北、西南三送端和“三華”一受端的4個同步電網(wǎng)格局，大幅提高電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力，滿足國家規(guī)劃的大煤電、大水電、大核電和大可再生能源基地電力輸送和消納。
一、輸電環(huán)節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀
(1)輸電項目建設(shè)情況
2014年，國網(wǎng)特高壓工程建成投運“一交兩直”，開工建設(shè)“兩交一直”。“川藏電力聯(lián)網(wǎng)”工程提前半年建成投運。西北750千伏主網(wǎng)架、電氣化鐵路供電配套等重點工程，浙江仙居等抽水蓄能電站建設(shè)有序推進(jìn)。公司新開工110(66)千伏及以上工程線路長度5萬千米、變電容量3.2億千伏安;投產(chǎn)110(66)千伏及以上線路長度5.2萬千米、變電容量2.8億千伏安。
(2)輸電環(huán)節(jié)存在的不足
1、電力需求將平穩(wěn)較快增長，東中部仍是負(fù)荷中心
中國電力需求增長與經(jīng)濟(jì)發(fā)展基本同步，呈正相關(guān)關(guān)系。過去10年用電量年均增速10.9%，超過經(jīng)濟(jì)增速0.7個百分點，電力彈性系數(shù)1.1為滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對電力的需求，預(yù)計2020年全社會用電量達(dá)8.4萬億kW・h，“十三五”期間年均增速7.2%，電力彈性系數(shù)0.96中國東中部地區(qū)人口眾多、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，GDP總量大，用電水平高，一次能源資源廈乏，即使實施結(jié)構(gòu)調(diào)整和部分產(chǎn)業(yè)向西部轉(zhuǎn)移，過剩產(chǎn)能被淘汰，東中部仍將是中國的負(fù)荷中心。
2、發(fā)用電就地平衡方式難以為繼，需要在全國范圍優(yōu)化能源配置
中國能源結(jié)構(gòu)以煤為主。全國煤炭保有儲量80%以上分布在西部、北部，東部煤炭資源僅占3.3%受資源桌賦和發(fā)展條件限制，長期以來，中國電力發(fā)展以分省(區(qū))自我平衡為主，中國東中部地區(qū)電源密集，煤電裝機(jī)占全國煤電裝機(jī)的66%，導(dǎo)致煤電油運緊張局面反復(fù)出現(xiàn)，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，頻繁出現(xiàn)霧霆天氣，已不具備發(fā)展煤電的空間。如果再繼續(xù)東中部大量建設(shè)煤電、就地平衡的電力發(fā)展方一式，將帶來更加嚴(yán)重的煤電運緊張和環(huán)境污染問題在西部、北部煤炭富集地區(qū)建設(shè)電廠，變輸煤為輸電，可以統(tǒng)籌利用東西部環(huán)境容量，優(yōu)化配置全國環(huán)境資源，實現(xiàn)電力工業(yè)科學(xué)發(fā)展。
3、新能源大規(guī)模發(fā)展面臨電網(wǎng)規(guī)模小、消納能力不足的瓶頸制約
目前，中國非化石能源占一次能源消費總量比重僅為9.8%，實現(xiàn)2020年非化石能源占比15%，2030年非化石能源占比20%的日標(biāo)，還需要大力發(fā)展清潔能源。按照國家規(guī)劃，2020年全國常規(guī)水電裝機(jī)達(dá)到3.5億kW、風(fēng)電2億kW，太陽能發(fā)電1億kW新能源布局集中、增長速度快，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)規(guī)模小、難以就地消納，電網(wǎng)跨區(qū)通道建設(shè)滯后，需要進(jìn)一步加快大容量跨區(qū)輸電通道建設(shè)
4、電網(wǎng)發(fā)展亞需技術(shù)升級
1981年，中國建成第1回500kV輸電線路，當(dāng)時全國裝機(jī)6913萬kW。2013年，全國裝機(jī)達(dá)到12.5億kW，是1981年的18倍。國家規(guī)劃建設(shè)的13個大型水電基地、9個大型煤電基地、9個大型風(fēng)電基地與東中部負(fù)荷中心距離一般在800--4000km日前，500kV電網(wǎng)已經(jīng)面臨短路電流超標(biāo)、發(fā)展適應(yīng)性不強(qiáng)、輸送能力不夠、走廊資源稀缺等一系列突出問題，靠技改和擴(kuò)建500kV電網(wǎng)，無法適應(yīng)大規(guī)模西電東送、北電南供的要求。同時，西部能源基地大都采用直流送出，送電規(guī)模大、增速快，東中部500kV電網(wǎng)的安全承載能力嚴(yán)重不足，“強(qiáng)直弱交”的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全，需要實施電網(wǎng)技術(shù)升級，從根本上解決發(fā)展中遇到的問題。
二、輸電環(huán)節(jié)新技術(shù)發(fā)展分析
(1)特高壓電網(wǎng)建設(shè)
為進(jìn)一步細(xì)化落實《能源行業(yè)加強(qiáng)大氣污染防治工作方案》，國家能源局于2014年6月初分別與國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司簽署《大氣污染防治外輸電通道建設(shè)任務(wù)書》，同時正式下發(fā)文件批復(fù)12條電力外送通道，開展前期工作，其中已明確提出4交5直合計9條特高壓工程建設(shè)方案，并且首次明確線路建設(shè)時間表。此外，國家能源局將加快辦理項目核準(zhǔn)手續(xù)，滿足工期要求，對口聯(lián)系地方政府部門，協(xié)調(diào)解決項目實施過程中的重大問題，落實各項配套條件。
另一方面，國家電網(wǎng)公司年中會議已提出2014年下半年到2015年上半年“四交五直”全部開工，并計劃明后年開工“五交五直”，同時國家電網(wǎng)已明確了各條交流特高壓線路負(fù)責(zé)人，我們預(yù)計隨著國國家電網(wǎng)內(nèi)部各條特高壓線路分管工作的明確，各個項目小組將各自啟動開始前期工作。
國家電網(wǎng)還計劃2016、2017年開工“五交五直”特高壓工程，2018年全部建成投運。
同時，到2020年建成共計33條特高壓直流和交流工程，累計建設(shè)特高壓輸電線路6.4 萬公里。過去8年半的時間，我國特高壓工程累計建成僅1.2萬公里，年均增加1400公里左右，而投資額更是年均僅170億元。如果僅考慮納入大氣污染治理行動計劃的“四交五直”，那么2014和2015年的投入將達(dá)到：
261+240+185+174+180+ 275+ 264+150+220=1949億元
這一數(shù)字比過去8年半的特高壓投資之和1456億元還要高出近500億元，而這僅僅是未來兩年的保守估計。因此，我們判斷，從2015年上半年這個時點起，特高壓建設(shè)將進(jìn)入全面提速期，未來市場規(guī)模將隨著特高壓項目的不斷開工而呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長。
(2)柔性輸電
1、柔性輸電市場容量
2010-2020年，柔性輸電投資帶來的SVC市場容量將超過230億，未來3-5年市場將呈現(xiàn)加速上漲局面。柔性輸電在電網(wǎng)的滲透率目前很低，約不到5%，未來10年將是柔性輸電高速發(fā)展的黃金時期。僅SVC/SVG在輸電網(wǎng)中的市場容量，保守估計將達(dá)到150億元左右，加上其他柔性輸電設(shè)備需求，預(yù)計柔性輸電投資帶來的設(shè)備需求將超過230億元。未來3-5年，電網(wǎng)SVC市場將呈現(xiàn)加速上漲局面。
2、柔性輸電項目最新發(fā)展動態(tài)
柔性直流輸電技術(shù)是未來電力電子技術(shù)的重要發(fā)展方向，受到世界各國的高度關(guān)注，歐美國家正在積極推進(jìn)柔性直流輸電關(guān)鍵技術(shù)研究和工程建設(shè)。2014年7月4日，浙江院設(shè)計的世界上電壓等級最高、端數(shù)最多、單端容量最大的多端柔性直流輸電工程――浙江舟山±200千伏五端柔性直流輸電科技示范工程正式投運，標(biāo)志著我國在世界柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域走在了前列，也為我國首個以海洋經(jīng)濟(jì)為主題的國家級新區(qū)――舟山群島新區(qū)快速發(fā)展提供了堅強(qiáng)電能保障。
(3)線路監(jiān)測發(fā)展
1、線路監(jiān)測市場容量
在線監(jiān)測是智能電網(wǎng)實現(xiàn)“自動化”、“智能化”的基礎(chǔ)，國家政策、電網(wǎng)公司戰(zhàn)略均積極推動在線監(jiān)測。發(fā)改委、科技部、商務(wù)部、知識產(chǎn)權(quán)局聯(lián)合發(fā)布的《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南(2007年度)》中第80類“電網(wǎng)輸送及安全保障技術(shù)”中明確指出包括“在線監(jiān)測及診斷裝置”。另一方面，國網(wǎng)、南網(wǎng)均明確提出，要從2010年起開始全面推廣實施設(shè)備狀態(tài)檢修，全面提升設(shè)備智能化水平。
2010-2020年，僅變壓器色譜在線監(jiān)測設(shè)備的市場容量，預(yù)計將超過50億元，加上斷路器在線監(jiān)測、電纜在線監(jiān)測等設(shè)備需求，預(yù)計電網(wǎng)在線監(jiān)測設(shè)備市場總需求將超過100億元。在關(guān)鍵設(shè)備的檢修制度由定期檢修向狀態(tài)檢修發(fā)展的過程中，各種關(guān)鍵設(shè)備都有實施在線監(jiān)測的需求。以其中主要產(chǎn)品變壓器在線監(jiān)測為例，我國變壓器在線監(jiān)測產(chǎn)品主要應(yīng)用于110kV及以上電壓等級的變壓器。近年來，在線監(jiān)測技術(shù)已日趨成熟，變壓器在線監(jiān)測產(chǎn)品已逐漸被電力系統(tǒng)認(rèn)可和使用，750kV及以上電壓等級的變壓器已全部安裝了在線監(jiān)測設(shè)備。
未來5-10年，電網(wǎng)在線監(jiān)測市場將保持加速增長局面，年均增長率有望達(dá)到50%以上。隨著狀態(tài)檢修即將在我國電力系統(tǒng)全面推廣實施，預(yù)計未來我國電力系統(tǒng)110kV及以上電壓等級的存量、新增變壓器將逐步全面安裝在線監(jiān)測設(shè)備，電網(wǎng)在線監(jiān)測市場將迎來黃金發(fā)展時期。
2、線路監(jiān)測最新發(fā)展動態(tài)
位于仙桃與武漢漢南區(qū)交界處的110千伏袁灘彭線外破在線監(jiān)測點上線運行，該公司輸電運檢室在全省率先創(chuàng)新開展的輸電線路在線監(jiān)測(控)業(yè)務(wù)正式開始全面試運行。
該項工作的實施，在湖北省尚屬首創(chuàng)。隨著輸電線路業(yè)務(wù)的逐步深入推進(jìn)，除了解決“外破隱患點無法及時發(fā)現(xiàn)和制止”、“巡視到位監(jiān)察工效不高”、“線路運行信息無法及時監(jiān)測”、“大型施工現(xiàn)場安全作業(yè)信息無法實時掌握”等一些長期困擾基層運維班組的問題外，還將降低線路運維成本，盤活現(xiàn)有的人力資源，有力提升工作效率。
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