1月11日,世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远、技术水平最高的特高压直流工程——准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程开工。
东起新疆昌吉,跨越甘肃、宁夏、陕西、河南,最终到达安徽宣城,这条全长3324千米的特高压工程,刷新了世界电网技术的新高度,对于构建全球能源互联网具有重大的示范作用,是国家电网在特高压输电领域持续创新的重要里程碑。
带动西部经济社会发展
缓解东中部环境压力
建设准东—皖南特高压工程,是贯彻中央新疆工作座谈会精神、落实国家“一带一路”建设的重要举措,具有显著的经济、社会、环境效益。
新疆能源资源丰富,是我国五大综合能源基地之一,具备同时开发煤电、风电、太阳能发电的良好条件。截至2014年年底,新疆火电、风电、太阳能发电装机容量分别达到3200、800、370万千瓦,当地装机容量富余较大,但受输电能力、走廊资源的限制,现有的输电通道已不能满足大规模电力外送的需求。建设准东—皖南特高压工程,实施“疆电外送”,将有力促进新疆能源基地集约化开发,推进火电、风电、太阳能发电联合外送,提高资源利用效率,扩大新能源消纳范围,有力促进当地资源优势转化为经济优势。
而作为受端,华东地区经济发达,但一次能源资源匮乏,土地和环保空间有限,电力供需矛盾日益凸显。同时,为了改善大气环境质量,进一步控制煤电机组建设,华东地区迫切需要加快发展区外来电。建设特高压输电工程、大规模接纳区外电力,是满足华东地区电力需求增长并保障电力安全可靠供应的根本途径。
工程落点安徽省皖南地区,输电能力达1200万千瓦,既可就近满足皖南地区负荷发展,又能够与东中部地区特高压工程配合,充分利用皖南—南京—上海—浙北—皖南特高压交流环网输电能力向长三角负荷中心送电,安全稳定水平高,灵活性和适应性强。
从工程建设方面来看,特高压电网投资大,中长期经济效益显著,具有产业链长、带动力强等优势,可有力带动电源、电工装备、用能设备、原材料等上下游产业跨越发展,对稳增长、调结构、惠民生具有十分重要的拉动作用,并将带动装备制造业转型升级,是连接西部边疆与华东地区的“电力丝绸之路”。
近年来,我国东中部地区雾霾问题严重,受到党中央、国务院的高度重视。国家逐步出台了《大气污染防治行动计划》《关于印发能源行业加强大气污染防治工作方案的通知》等文件,要求在新疆等煤炭资源富集地区,按照最先进的节能环保标准,建设大型燃煤电站(群),通过逐步提高接受外输电比例等措施替代燃煤,缓解人口稠密地区大气污染防治压力。在新疆集中建设大容量燃煤坑口电站及风电厂,通过准东—皖南特高压工程外送,煤炭综合利用效率高、排放治理效果好,将有效促进大气污染防治目标的实现。
优化能源资源配置
示范引领全球能源互联网构建
准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程开启了特高压电网建设的新纪元。自2014年11月起,公司在14个月内密集开工了10项特高压工程,开创了我国电网建设历史上的全新高速发展时代。依托大电网发展新能源,公司新能源并网装机已突破1.4亿千瓦,成为世界风电并网规模最大、太阳能发电增长最快的电网。特高压在大范围优化能源资源配置,保障我国能源安全、经济、清洁、高效发展等方面,发挥着日益重要的作用。
中国特高压工程实践正有力推动着全球能源互联网战略发展。构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求,已经在国内国际社会形成广泛共识。以电为中心、全球配置的能源发展格局,决定了电网技术在未来能源发展中的关键性作用。准东—皖南特高压工程在世界上首次采用±1100千伏直流输电电压等级,换流容量2400万千瓦,线路全长3324千米,满足了全球能源互联网更高电压等级、更大输送容量、更远输送距离的技术要求,对于构建全球能源互联网具有重要的示范意义。
公司在现有特高压输电技术的基础上,一直致力于研究发展更高电压、更大容量的交直流输电技术,近年来,电压控制技术、绝缘与过电压技术、电磁环境和噪声控制技术、外绝缘配合、关键设备制造等不断取得创新突破,特高压输电距离和输电容量得到极大提升。1000千伏特高压交流输电距离达到1500千米,±1100千伏特高压直流输电距离可达5000千米,全球各大清洁能源基地与负荷中心之间的距离都在特高压输送范围内。中国特高压以及智能电网的发展,为全球能源互联网奠定了良好的基础,提供了现实可行的解决方案和技术保障。
随着±1100千伏特高压工程的开工建设,构建全球能源互联网已经具备技术条件,开始进入实践阶段。展望未来,铁塔星罗棋布,银线穿梭往来,中国的特高压连接起来的全球能源互联网,将源源不断的清洁能源输送到世界各地,人类文明绿色和谐发展的美好蓝图正在成为现实。
准东,从这里出发
“中国未来的能源将从西部来。”“十二五”开局之时,厦门大学中国能源经济研究中心主任林伯强作出这样的结论。
新疆的准噶尔盆地之东便是这样一个古老而富饶的能源“聚宝盆”。这里是我国最大的整装煤田,东西长达220千米的茫茫戈壁下蕴藏着3900亿吨煤炭资源,目前累计探明煤炭资源储量为2136亿吨,占新疆煤炭储量的17%,占全国的7%。2015年,准东的煤炭开采能力已达1.18亿吨,到2020年将达到3亿吨。以现在我国煤炭年产量计算,一个准东煤田就够全国使用一百年。
准东能源的大规模开发始于10年前。2006年,国家和自治区决定开发准东煤田,铁路、公路、供水、电力、通信等各路建设开始紧锣密鼓地进行。2012年9月,国家正式批准新疆准东经济技术开发区升格为国家级。这个占地面积达1.3万平方千米的经济园区甚至比天津市面积还要大,是全国面积最大的工业园区。那时起,国内五大发电企业以及43家煤炭行业重点企业纷纷聚焦准东,从事能源开发。
2014年6月,国务院印发《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》,提出推进煤电大基地大通道建设,重点建设锡林郭勒、鄂尔多斯、晋北、晋中、晋东、陕北、哈密、准东、宁东等9个千万千瓦级大型煤电基地,发展远距离大容量输电技术,扩大西电东送规模,实施北电南送工程。一切条件成熟,次年4月,新疆准东“疆电外送”千万千瓦级煤电基地项目集中开工,“酝酿已久”的准东—华东±1100千伏特高压直流输电工程千万千瓦级配套电源项目正式动工建设。该项目总投资近千亿元,其中配套火电电源投资近500亿元,由五彩湾北一电厂等7家电源点组成。电源基地总装机容量1320万千瓦,采用660兆瓦超超临界空冷机组,各项指标达到国际先进水平。全部项目建成后,年均发电量660亿千瓦时,转化煤炭3300万吨,可实现工业总产值220亿元、工业增加值135亿元,实现财政收入30亿元,直接带动就业1万人,间接带动就业5万人。
该项目的实施,也将推动新疆能源资源参与全国资源配置,实现准东煤炭资源集约化、高效化、清洁化利用,加快资源优势向经济优势的转化,加速实现新疆“三基地一通道”的战略目标。根据计划,今年年底该项目将实现第一台机组投产发电。
戈壁之下,是古老的煤田。戈壁之上,阳光充足,大风呼啸,准东更有取之不尽、用之不竭的清洁能源。2015年11月,国家能源局批复《新疆准东新能源基地规划》,提出要充分利用准东地区丰富的风能、太阳能资源,发展清洁能源,推动准东地区经济社会可持续发展。此规划对于推动实施国家“一带一路”发展战略、推进能源生产和消费革命具有重要意义。国家能源局批复准东新能源基地规划风电外送规模为5.2吉瓦,光伏发电外送规模为2.5吉瓦,所发电量将与煤电一起打捆,通过准东—皖南特高压工程输送至华东电网消纳。
准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程,与已投运的±800千伏哈密—新疆特高压直流工程、新疆与西北主网联网750千伏一通道、二通道,打通了“疆电外送”的电力高速路。新疆丰富的能源,承载着殷切而厚重的希望,正在奔向远方。
±1100千伏特高压工程问答
问:输电电压等级与线路输电能力有何关系?
答:线路输电能力与电压平方成正比,与输电线路波阻抗成反比。一般来讲,不同电压等级线路的波阻抗,随电压升高有所减少,但变化不大。可以认为电压升高一倍,功率输送能力提高到4倍。若考虑线路波阻抗变化,输送能力的提高将大于4倍。电压等级从±800千伏上升至±1100千伏,输送容量从640万千瓦上升至1200万千瓦,经济输电距离提升至3000至5000公里,每千公里输电损耗降至1.5%,直流输电效率进一步提高。
问:新疆能源资源送出为何需要±1100千伏特高压工程?
答:新疆大型能源基地与东、中部负荷中心的距离为1000~3000千米。±1100千伏特高压直流输电技术经济输电距离长、单回线路输送能力、输电损耗低、大范围配置资源能力强,是适用于新疆电力外送等超远距离的送电项目。
问:±1100千伏特高压工程在构建全球能源互联网进程中有何作用?
答:±1100千伏特高压直流的输电距离可达5000公里,大幅提高了电网配置资源的能力,拓宽了电网配置资源的范围。北极地区的喀拉海风电基地到中国华北地区的距离在4400千米左右;白令海峡风电基地到中国华北、日本和韩国的输电距离在5000千米左右,处于±1100千伏特高压直流输电经济距离的覆盖范围内。未来,这些风电基地可考虑向东北亚地区送电,到中国的输电通道均为陆上通道,可采用架空线的特高压直流输电技术;到日本、韩国可采用特高压直流海底电缆。
问:工程在技术、设备自主创新方面有哪些突破?
答:±1100千伏、1200万千瓦、受端分层接入工程在提升通流能力、分层接入方面的主要技术难点在于直流电压提升带来的技术挑战(较±800千伏工程直流电压增加37.5%)。工程成功研制了±1100千伏换流变压器、换流阀等关键设备,首次采用±1100千伏户内直流场和送端换流变现场组装方案,安全稳定水平高,灵活性和适应性强,同时造价更经济、抵御事故和自愈能力更强。
问:±1100千伏将是最高等级的电压吗?
答:更高电压等级的出现,是电力技术不断发展的产物,是经济社会发展催生的必然结果。特高压不会是人类电压等级的顶峰,未来可能还会出现“特特高压”等一些我们还叫不上名字的高电压。交流1000千伏,直流±800千伏、±1100千伏,在未来可能只不过是一些寻常的电压等级,就像我们现在看待110千伏、220千伏一样。