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老曾博客5

 

论文2

 

用交流特高压作为“大容量、高效率、远距离”

输电方式,在技术经济上是不可取的;

浪费巨额资金用交流特高压构建的“三华”

同步电网更存在严重的高危安全风险

 

  一、 作为特高压电压等级,交流特高压工程的输电能力是很低的

  1、 交流线路的输电能力取决于输变电工程的电气特性和所在地区的电网结构,并随着输电距离的增加而显著下降;一回1000千伏交流线路的自然功率约为500万千瓦,这与其实际输电能力完全是两个不同的概念。晋东南-荆门交流特高压试验工程送、受端变电容量均为300万千伏安,工程实施全部是按满足输送有功280万千瓦全额配套的。工程投运以来一般送电100~150万千瓦,调度运行控制特高压交流线路最大输送功率为190~200万千瓦,一直未经受输送大功率工况的安全考核;据录波图分析,仅在调试时功率波动瞬时闪到283万千瓦,停留时间不到1秒钟;只是按正常运行静态稳定水平要求考核的输电能力连设计输电规模280万千瓦都达不到,作为特高压电压等级,其输电能力是很低的。电网垄断企业不断反复宣称“送电能力完全达到设计要求”、“经过工程实际验证表明,一回1000千伏特高压交流线路的输电能力达到500万千瓦,是500千伏线路的4~5倍”,完全掩盖客观事实真相,是在用一个极不科学的错误概念来误导社会公众。

  实际输电能力的问题本来是非常简单的事,只要把工程运行潮流历史实绩摆到桌面上来,大家一起分析一下就可一目了然;客观事实最有说服力,电网企业就根本不可能让交流特高压试验工程在输送功率280万千瓦下实际运行一段时间(哪怕是三~五天)。

  2、 按照晋东南~荆门交流试验工程扩建可研报告,在线路加装40%的串联补偿后,枯水大方式晋东南~南阳段线路正常输电340万千瓦,特高压南阳~荆门段的潮流就只有110万千瓦了。即使按南送极限潮流,晋东南~南阳段线路输电510万千瓦,输送距离仅300多千米[考虑串补后,实际输电距离仅217(=362×0.6)千米];通过原来输电能力就有400多万千瓦的豫鄂四回500千伏线路的分流,特高压南阳~荆门段线路将只输电很小一部分。

  2011年12月16日,扩建后的1000千伏晋东南—南阳—荆门试验工程正式投入运行。线路的输电能力按静稳定和暂态稳定要求有规范的定义,迄今为止所披露的交流特高压试验工程最大输送功率仅仅是运行中曾经有过的线路潮流,工程的实际输电能力还有待于用稳定运行数据检验。

  特高压交流试验工程645千米,串补40%,中间有南阳特高压变大量分流,根本无法真正验证交流特高压工程的远距离、大容量输电能力。

  3、 还有一种说法辩称,电网的输电效益“更重要的是体现在网络的规模效应和综合效应上”。但是,当你具体解剖2020年交流特高压电网的电力流就可看到,规划2020年建成“五纵六横”交流特高压“三华”同步电网,通过所规划的交流特高压电网解决的主要是中、短距离送电,真正远距离输送的容量只占很小比例;晋、陕、宁、蒙地区大量电力是通过交流特高压就近输送到华北电网和华中电网的河南、湖北、重庆等地区消纳,东、中部核电也都是采用交流特高压一升一降在就近地区消纳;就是这一个特高压交流网络,需巨额投入6000亿元以上,不仅仅是安全风险大,在经济上也造成巨大浪费;其规模效应体现在哪里呢?

  “实践是检验真理的唯一标准”,对于交流特高压工程的输电能力,应尊重客观实际,用数据说话。

 

  二、 交流特高压输电的经济性非常差

  1、 国家核准晋东南-南阳-荆门特高压交流试验工程静态投资为56.88亿元,动态投资为58.57亿元,包括两端接入500千伏电网第一个接点的配套工程费用,总投资达60.4亿元。在交流特高压试验工程实际投资大大低估和只有单相瞬时故障校核的低稳定水平情况下,其单位千瓦输电能力、输送单位千米距离的投资即高达4.7元/千瓦·千米;而且输电距离只有645千米,输电能力200万千瓦,根本算不上是远距离、大容量输电。

  晋东南~荆门交流特高压试验工程扩建后,动态总投资高达104.7亿元(其中扩建部分投资44.3亿元);而在现有豫鄂电网结构下,只需花费交流特高压试验工程投资的一小部分用于加强500千伏网架,就可实现交流特高压试验工程扩建后同样的输电功能。交流特高压试验工程的经济分析及财务评价显然是很不合算的。

  2、 国网公司提出“能源基地与负荷中心的距离一般都在1000~3000公里甚至更远”。参照有关后续工程的前期研究成果,如果用交流特高压实现实际意义上的远距离(1000~2000千米及以上)、大容量(毎回路400~500万千瓦及以上)输电,其单位千瓦输电能力、输送单位千米距离的投资指标还将要在试验工程基础上成几倍的增加,这与直流远距离输电的投资经济效果是无法比拟的;比如:

  ① 世界上第一个±800千伏特高压直流输电工程——云南送电至广东直流工程,于2010年6月18日双极投产,工程输电规模500万千瓦,线路全长1378千米,总投资166.6亿元,输送单位功率至单位距离的投资为2.418元/千瓦·千米;

  ② 向家坝至上海±800千伏特高压直流输电工程,送电640~720万千瓦、距离1907千米、总投资232.74亿元,该工程于2010年7月8日投入运行;输送单位千瓦电力至单位千米距离的投资仅1.9~1.7元/千瓦·千米;

  ③ 宁夏银川东(宁东)-山东青岛±660千伏直流工程,线路1333千米,输电规模400万千瓦,静态总投资103.85亿元,于2011年2月28日双极投运;该工程输电距离为交流特高压试验工程的两倍多,而输电能力却为交流特高压试验工程的两倍,输送单位千瓦电力至单位千米距离的投资为1.95元/千瓦·千米;

  ④ 溪洛渡右岸电站送电广东±500千伏双回直流工程,输电容量2×320万千瓦,输电距离1286千米,工程动态投资171.78亿元,输电单位功率至单位距离的动态投资为2.087元/千瓦·千米。

  ⑤ 贵州送电广东第二回±500千伏直流工程,输电容量300万千瓦,输电距离1194千米,工程静态投资79.5亿元,输电单位功率至单位距离的动态投资为2.22元/千瓦·千米。

  3、 电网企业不进行电网不同构建方案的技术经济比较,强势推出以交流特高压工程构建“三华”同步电网的国家电网规划,耗资巨大,投资经济效果非常差。而采用超高压和直流输电组合的电网发展格局,将比“三华”特高压交流同步电网节约投资3000亿元以上。

  综合分析我国各类输电方式、各个电压等级输电工程的建设实践及其投资效果,在经济上显而易见,交流特高压输电,近、中长距离不如超高压交流(500千伏)和超高压直流(±500千伏或±660千伏),远距离不如特高压直流。可以这样认为,晋东南~荆门交流特高压试验工程既验证了1000千伏交流输电的设备运行技术可行性,同时也证明了特高压交流输电相对于其他输电方案在经济上的不可行性。

 

  三、用交流特高压构建的“三华”同步电网存在严重安全高危风险隐患

  目前,我国东北、华北、西北、华东、华中、南方六大区域电网,除华北与华中电网通过河北~河南一回交流500千伏线路和晋东南~荆门特高压试验工程实现交流联网以外,都是采用直流输电或直流背靠背联网,各自相对独立,电网结构清晰,安全稳定水平高。华东电网目前通过三回±500千伏直流输电线路和一回±800千伏直流输电线路与华中电网联网,输送功率大,电网投资效果好,业已经实际运行所证明,这是三峡输电系统规划坚持的好经验;在建和规划还有多回西电东送直流线路输电华东电网。

  华北、华东、华中三大电网覆盖4个直辖市和15个省(区)、全国70%以上的经济总量和电源装机规模、近9亿人口用电,是我国国计民生经济活动的核心地区。按照电网企业的交流特高压电网规划,在2015年将建成“三纵三横”特高压“三华”同步电网,2020年“三华”电网则形成“五纵六横”棋盘式结构;这种将我国最重要的三大区域电网强捆绑在一起“共存亡”的交直流复杂电网,破坏了我国既有电网以六大区域电网为主体的合理电网格局,三峡输电系统已经建立的华中~华东直流联网系统的优越性就将完全丧失殆尽。“三华”交流特高压电网一旦发生不可预见的事故或突发事件的连锁反应故障,将给国家电网安全乃至国家安全酿成重大灾难性的损失,严重后果不堪设想。

  电网安全风险是一个概率事件,不同电网格局安全性的差异体现在对重大安全事故能否避免发生或发生概率、造成灾害范围等的差别;任何电压等级的同步电网都存在发生不可预见连锁反应事故的机率,其结构本性在概率上就埋下了无法消除的安全隐患,这是不容置疑的。电网遭遇不可预见或突发事件连锁反应的事故在系统研究的常规稳定计算中是无法计算出来的,寄希望于先进的安控装置也是不可能的。辜且不谈国际上不断发生的重大停电事故,解剖2006年7月1日华中(河南)电网发生的电网事故就可见一斑,那次完全不该发生的重大电网事故,就是不该动的保护误动作、该动作的安控装置拒动,导致系统形成N-4以上的故障,造成线路跳闸、电厂切机、损失负荷、系统大范围大幅度功率振荡、同步电网解列;而就在同时,直流联网(包括直流背靠背联网)的电网则不受影响。不同规模电网遭遇不可预见连锁反应事故的机率就不可能一样,这已经被国际上的重大电网事故所证实。

  根据历史的经验,科学论证要把各种可能都设想到,穷尽各种“万一”,排除决策盲区,“三华”交流特高压电网存在高危安全隐患,不能放任电网企业把本部门的垄断利益凌驾于国家安全利益之上。

 

  综上所述,根据试验工程建设的实例及其已经开展的大量后续工程前期研究工作成果,从输电能力、经济性、安全性等诸方面分析,交流特高压输电技术在近、中、远距离输电范畴,分别与超高压交、直流和特高压直流等输电方式比较,都没有竞争力。采用交流特高压输电及因此而构建的交流特高压同步电网,完全违背电力科学发展观的要求。

 

注:

  1、以上内容曾于2011年08月13日在《摈弃发展特高压要“强交强直”、“先交后直”的错误论点有序发展直流大容量、高效率、远距离先进输电技术》的博文2中首次发布。

  2、网友参与技术交流的方式参见《博客平台改版告白—落实开博宗旨的无奈举措》的博文。

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曾德文

曾德文

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教授级高级工程师。原电力规划设计总院、中国电力工程顾问集团公司专家委员会委员。

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