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我国特高压发展所面临的问题

1、我国电网存在的问题
(1)新中国成立以来我国长期处于电力短缺状态,多年来致力于增加电源建设以满足电力供给需求。

因此,形成了电网作为电源的配套工程的局面,电网被动地跟随着电源和符合的发展而发展,未能通过电网的发展主动地引导电源的建设,结果导致我国南北向跨大区大容量输电网络规模过小,输电能力不足。

近年来,由于我国经济发达地区燃煤电厂发展比较快,而山东、河北、河南等地区的电煤供应日渐短缺,电煤的供应更多地依靠山西、内蒙古、陕西等北部地区的煤炭基地,在北电南送能力不足的条件下,使得北煤南运的数量和运程大大增加,最终导致近年来我国中部、东部和南部大部分地区电煤因运输“瓶颈”的限制而供应不足,出现严重缺电的局面。

这一问题如不及时解决,将来随着上述地区用电负荷的进一步增长,缺点局面将会更加严重。

(2)现有 500kV 电网输送能力不能满足大范围电力资源优化配置和电力职场的要求。

输电走廊限制了输电线路的假设,沿海经济发达地区线路走廊尤其紧张,规划中拟建设的火电基地规模巨大,要将其电力输送往用电负荷中心,如果全部采用 500kV 及以下电压等级的输电线路,则输电线回路将过多,线路走廊紧张的矛盾难以解决。

(3)电力负荷密集地区电网短路电流控制困难,例如华东、华北电网已经出现有一部分 500kV 及以下电压等级的输电线路,则输电线路回数将过多,线路走廊紧张的矛盾难以解决。

(4)长链型电网结构动态稳定问题突出,在东北、华北、华中电网500kV 交
流联网结构比较薄弱的情况下,存在低频震荡问题。

(5)受端电网存在多直流集中落点和电压稳定问题。

到 2020 年,如果西电东送华东电网全部采用直流输电方式,落点华东电网的直流换流站将超过10 个,受端电网在严重短路故障的情况下,电力系统因电压低落发生连锁反应的风险较大。

为避免因能源运输“瓶颈”的制约而影响我国国民经济的健康持续发展,必须实现我国能源资源的优化配置。

而解决将来因北煤南运运力不足和运费过高导致我国中部、东部和南部电力不足和电费过高的问题,需要建设和发展大电网,例如特高压电网,以实现输电与输煤并举的战略。

而建设和发展大电网必须同时解决上述电网发展中的技术问题,建设一个网络功能强大、具备跨区域、远距离、大容量、低损耗、高效率“西电东送、南北互供”的基本能力、满足我国电力市场灵活交易要求的国家电网。

2 、我国电网的发展方向
从理论上和国外大电网联网的发展实践看,建设跨大区大规模同步电网在技术上是可行的。

但由于交流联网具有故障传播速度快、事故波及面大的特点,电力系统震荡或失稳现象比较突出,特别易形成区域性震荡模式,系统运行较为复杂,因此,在实施大区互联之前,需要通过电力系统模拟进行计算分析。

我国大区电网模拟计算结果表明:当大区特高压电网交流互联达到一定强度后,受扰动后的区域性振荡能较快地平息,大规模同步电网抵御严重故障能力也比较强。

以上结论在以特高压电网为骨干电网实现多大区同步联网的国家电网模拟计算分析中得到进一步验证。

由此可以确认,我国采用更高一级电压等级的交流输电线路实现大区电网同步互联,形成一个稳定性满足要求的全国同步电网在技术上是可行的。

从我国能源流通量大、距离远的实际情况看,应建立强大的特高压交流输电网络。

一方面,它可以减轻运力不足的压力;另一方面,和超高压相比,它又可以大大的减少输电损耗,因而,它能减少能源运输燃料费用,降低能源输送的成本。

在运输燃料价格急剧上升的趋势下,特高压交流输电网络的这一优势至关重要。

此外,通过建立强大的特高压电网,500kV 电网短路电流过大、长链型交流电网结构动态稳定型较差、受端电网直流集中落点过多等诸多问题均可得到较好的解决。

从电网规划方案安全稳定性和经济性计算结果看,对于输电距离为 1500km 之内的大容量输电工程,如果在输电线路中间落点可获得电压支
撑,则交流特高压输电网的安全稳定性和经济性较好,而且具有网络功能强,对捡来能源流变化适应性灵活的优点。

除了位于边远地区的大型能源基地,输电线路中间难以落点,因此难以获得电压支撑的情况外,一般情况应首先考虑通过特高压交流输电难以获得电压支撑的情况外,一般情况应首先考虑通过特高压交流输电实现电能的跨区域、远距离、大容量输送。

对于具体的大容量、远距离的输电工程,应从可靠性、经济型等方面对特高压交流和特高压直流输电方案进行技术经济论证比较,选择输电成本较低的方案。

综上所述,为了同时满足电能大容量、远距离、低损耗、低成本输送的基本要求,适应未来能源流的变化,具备电网运行调度的灵活性和电网结构的课扩展性,我国未来宜建设以特高压交流电网为骨干网架,特高压、超高压、高压电网分层、分区,网架结构清晰的、强大的国家电网。

3、我国特高压发展所面临的问题
(1)我国电力形势的概述
随着我国经济的快速发展,工业用电和生活用电快速增长,用电高峰期都出现了电力供应不足,拉闸限电的情况,用电形势十分严峻。

我国的电力能源以火电和水电为主,负荷与能源分布很不均衡,东部地区负荷多而能源少,西北西南地区能源多而负荷少。

为有效解决以上的问题,可在能源中心建立大火电、水电基地,然后将电能外送到负荷中心。

这样电力需要跨区域、大容量、远距离传输,因此未来我国电力发展的趋势是“全国联网、西电东送、南北互供”。

但我国目前主干电网电压等级为 500KV,难以建立坚强的全国联合电网,不能有效调试电能,且其大容量输电也不经济。

国外实践和国内研究经验表明,特高压交流输电技术可远距离、大容量输电,节省线路走廊,易于建立坚强的电网,将特高压交流线路作为全国电网的主网架是很有必要的。

(2)国内外特高压输电研究现状概述
世界上不少国家都研究了特高压交流输电技术,特别是美国、前苏联、日本、意大利、加拿大等国家的大规模特高压输电研究,在理论研究、电气设备研制和实际应用等方面取得了许多成果。

美国建立的特高压试验室和试验场系统地研究了可听噪声、无线电干扰和电视干扰等问题,取得很多成果。

前苏联建成了 1936KM 的 1150KV 特高压输电线路,日本也建成 380KV 的 1000KV 特高压输电线路,均可成功运行。

我国在“六五”期间也开展了特高压输电攻关项目的研究。

武汉高压所户外试验场建成一条约 200m 的特高压试验线段,中间有一基特高压真型铁塔,研究了输电线路外绝缘特性和输电线路对环境的影响。

在武汉高压研究所、中国电力科学研究院等研究院所和一些高等院校的各级努力下,取得了大量的研究成果。

目前,我国特高压交流输电线路的建设已经提上日程并制定了发展规划。

今年国家电网公司组织六大电力设计院参加的特高压交流输电认证会成功举行,取得了很好的效果。

(3)我国对特高压关键输电技术的研究
当前在我国建立一条特高压交流输电示范线路十分必要,它涉及电力规划、科研、设计、设备制造、建设、运行控制等诸多方面,对未来我国特高压输电技术的发展意义重大。

1.工频电磁环境研究输电线路的电磁环境问题备受关注,它包括电晕损耗、无线电干扰、可听噪声、地面 1m 处电场强度等问题。

(1)无线电干扰输电线路电晕产生的脉冲电磁小沿线路两侧横向传播,影响沿线一定范围内的无线电设备接收的正常信号的波形幅值和相位。

相关标准规定 500KV 输电线路无线电干扰的限值可以确定在 55 (0.5MHz)建议特高压线
路无线电干扰限值在 55-58 之间。

(2) 可听噪声很多国家对输电线路周围空气电离放电产生的可听噪声没有限制标准,在低电压等级下,可听噪声表现不明显,电压等级变高时
就需引起重视,如线路设计不符合相关标准,这种噪声将使得线路附近的居民以及在邻近线路工作人员感到烦躁不安。

输电线路属于整个环境中的一部分,其可听噪声的限值可参考当地的环境噪声限制标准。

关于噪声的相应国标有 GB3096-93,GB12348-90,GB12523-90 及配套的测量标准。

(3)线路下方工频电场和磁场我国标准规定 500KV 线路距离地面 1m 处最大电场强度跨农田时≯10KV/m,跨公路时≯7KV/m,对于特高压线路还没有明确的标准,可以按照 500KV 线路的标准设计。

采用紧凑型线路可以增加输送容量,导线采用倒三角形排列可以改善线路下方的电场和磁场环境,也可减少线路走廊,导线最低对地高度可以降低,说明特高压相导线采用倒三角排列是一个比较好的方式。

(4)导线型号选择和布置方式导线型号选择和布置方式直接影响到导线表面电场强度,导线表面电场强度又决定线路电晕损耗、无线电干扰水平、可听噪声、电视干扰等参数,导线对地距离决定地面 1m 处的电场和磁场强度,因此研究导线型号选择和布置方式十分重要。

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