淺談我國特高壓電網(wǎng)建設

淺談我國特高壓電網(wǎng)建設

1門變電站工程概況2006年8月，經(jīng)國家發(fā)改委批準，晉東南-信陽-荊門高山高壓交流示范工程開始建設。工程連接華北和華中電網(wǎng),北起山西的晉東南變電站,經(jīng)河南南陽開關站,南至湖北的荊門變電站,線路全長640千米,變電容量2×300萬千伏安。工程靜態(tài)投資56.88億元,動態(tài)投資58.57億元,2008年7月關鍵設備全部研制成功,12月初工程全面竣工。該工程全線鐵塔1284基,總重量超93000噸,平均重量71.4噸,是500千伏鐵塔的3.5倍;平均高度77.4米,是500千伏鐵塔近兩倍;導線橫擔平均長度在60米左右,是500千伏橫擔的兩倍多。導線每相采用多達8分裂組合、長達10余米的巨型絕緣子、高達40余米的1000千伏構架、重愈4000噸的1000千伏主變壓器,這些都是史無前例的。整個工程都呈現(xiàn)出“高、中、大、新”的特點。2我國能源輸送的重要通道此輸變電工程符合我國能源流向,工程建成后,通過嚴格試驗和運行考核,完全有條件轉(zhuǎn)入商業(yè)化運行,成為我國能源輸送的一條重要通道。本輸變電工程是具有重大經(jīng)濟和社會效益的。2.1運行成本組成輸變電工程的經(jīng)濟性主要包括建設成本(即一次投資)、運行成本、維修成本和可靠性成本(即輸變電工程投入運行后的強迫停運造成的經(jīng)濟損失)。經(jīng)濟性指標可以用壽命周期成本來表示。所謂壽命周期成本是指輸變電工程在其整個經(jīng)濟壽命周期內(nèi)所應支付的總費用。由建設成本、運行成本、維護成本、故障停運和維護停運造成中斷輸電的可靠性成本四部分組成,其通用公式是式中:IC為建設成本;OC為運行成本;MC為維護成本;FC為可靠性成本對中斷輸電的可靠性成本,可由下式計算:式中:λi為i設備引起中斷輸電的年平均故障率;Wi為i設備故障引起的中斷輸電功率;Ti為i故障引起中斷輸電的時間;RCi為i設備故障的平均修復成本;MTTRi為i設備的平均修復時間。除IC味一次成本外,其他三種是整個工程投入運行后整個壽命周期內(nèi)逐年支付的成本總和。如果我們將所有的成本都折算到同一時間基準,例如取輸變電工程投入運行的時間為參考時間,則壽命周期可以用下面式子表示:式中:OCi,MCi,FCi分別為工程投運后第i年的各項成本;r為現(xiàn)值折現(xiàn)率;N為輸變電工程的經(jīng)濟壽命年數(shù),一般規(guī)定為30年。下面我們比較特高壓和超高壓輸電在主要設備費用、輸電能力、輸電可靠性幾方面的不同。2.1.1主要用電設備費用這里直接援引美國在1984年對特高壓(1100kV)與超高壓(500kV)主要輸變電設備費用做出的比較。從表中我們可以看到除發(fā)電機升壓變壓器外,其他設備成本1100kV都要比500kV低不少,其中輸電線路僅為500kV的60%。2.1.2特高壓輸電線路的輸送功率我們知道,輸電線路的自然功率近似計算公式為P0≈U2/Zc,其中Zc為線路的波阻抗,只跟單位長度線路的電感和電容有關,我們近似認為特高壓和超高壓輸電的波阻抗相等,那么特高壓的自然功率就是超高壓的4到5倍。即4~5回500kV輸電線路的輸電能力相當于一回1100kV輸電線路的輸電能力。顯然,在線路和變電站的運行維護方面的成本,特高壓輸電要少很多。對于特高壓輸電線路,導線截面將得到增加,那么線路上的電阻將會減小。而且由公式P=U·I及P0=I2·R,我們知道采用特高壓能明顯降低輸電線的功率損耗。下圖為線路長度為161kM的500kV和1100kV輸電線路功率損耗與輸送功率的關系。從圖中可看出在輸送相同功率的情況下,1000(1100)kV輸電線的功率損耗為500kV的1/16左右。2.1.3線路長度總故障的識別這里列出前蘇聯(lián)1985~1992年對不同電壓等級線路運行的可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù):2.線路總長度為每年參加統(tǒng)計的線路長度總和,平均斷開率平均中斷輸電率為各年故障總次數(shù)除以總線路長度。從表可以看出,前蘇聯(lián)的1150kV線路中斷輸電率比500kV低很多,從而反映出特高壓輸電具有可靠性高的特點。綜合上面幾方面,我認為特高壓輸電相比超高壓(500kV)電網(wǎng)有很大的經(jīng)濟效益。2.2高壓輸送的社會效果2.2.1周邊工頻電場和磁場的生態(tài)效應線路走廊寬度一般由兩邊相導線離桿塔中心線的距離加上滿足電氣安全距離的電暈引起的可聽噪聲、無線電干擾以及桿塔周邊工頻電場和磁場的生態(tài)效應要求所需的距離。由上表,我們?nèi)位?00kV輸電線的走廊寬度為40m,那么單回1000kV是500kV的2倍多,但前面講到一回1100kV輸電線路的輸電能力等同于4到5回500kV線路,在相同輸送功率的情況下,1000kV節(jié)約近一半走廊寬度,這對節(jié)約土地資源是很有意義的。2.2.2高壓輸電線路建設的工程特點整個工程中的設備看不到一個外國的標牌,國產(chǎn)化率達到90%以上,可以說,這是一條具有完全自主知識產(chǎn)權的高壓輸電線路,很大程度上帶動了國內(nèi)電工制造業(yè)的發(fā)展。在建設過程中,還在多個方面實現(xiàn)了突破,創(chuàng)造了一大批世界紀錄。而且,通過特高壓電網(wǎng)的研發(fā),我們掌握了特高壓的核心技術,便于今后特高壓在國內(nèi)的發(fā)展。2.2.3促進西部開發(fā)增加對西部地區(qū)的資金投入,變資源優(yōu)勢為經(jīng)濟優(yōu)勢,同時減小中、東部地區(qū)的環(huán)保和就業(yè)壓力,帶動區(qū)域社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。2.2.4特高壓電網(wǎng)輸送通過發(fā)展特高壓輸電,原來的能源分布不均衡得到解決。例如可以在“三西”煤電基地就地修建大型火電廠,免去了遠距離運煤的能源浪費和環(huán)境污染。到2020年,特高壓電網(wǎng)輸送規(guī)模將超過2.6億千瓦,可減少發(fā)電裝機月2500萬千瓦,每年減少東部地區(qū)鐵路能源運輸量4.8億噸標準煤,減少二氧化碳排放月13.7億噸、二氧化硫排放約1075萬噸、氮氧化物排放約140萬噸。另外本項工程的電磁環(huán)境四項主要指標(工頻電場、工頻磁場、可聽噪聲和無線電干擾)的實測值,均符合國家標準。3特高壓線路的建設和運行將是我國電網(wǎng)發(fā)展的方向現(xiàn)在特高壓交流示范工程已正常運行數(shù)月,且正在發(fā)揮著它巨大的優(yōu)勢為社會創(chuàng)造效益。同時,南方電網(wǎng)也準備在今年開始上馬特高壓直流800kV示范工程。雖然現(xiàn)在特高壓技術還不成