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辨析发展特高压输电技术的十一项错误舆论,

发展直流特高压大容量、高效率、远距离先进

输电技术,提高电网发展质量和投资经济效果

 

——在全国政协《“发展特高压输电,优化电力布局”

双周协商座谈会》上提交的书面发言材料

 

 

电力规划设计总院退休职工 教授级高级工程师

 

原中国电力工程顾问集团公司 专家委员会委员

曾德文

国 家 能 源 局 “十二五” 规划 专家组成员

 

 

2014年5月15日

 

 

 

内容目录

前言

  一、 发展特高压输电技术的十一项谬误剖析

谬误之一: 蒙混概念,将交、直流特高压混为一谈

谬误之二: “1000千伏特高压交流输电线路的输送能力是500千伏交流线路的4~5倍”

谬误之三: 交流特高压输电是经济高效的,“发展特高压电网可以大幅度提高电网的经济性”

谬误之四: “发展特高压电网可以大幅度提高电网的安全性、可靠性”;“‘三华’特高压同步方案的安全稳定性、运行可靠性和抵御各种事故的能力比500千伏异步方案和特高压异步方案大幅提高”;“电网规模越大,供电可靠性越高”;“‘三华’特高压同步电网将更加安全、可靠。”

谬误之五: “发展特高压必须坚持‘强交强直’、‘先交后直’的基本原则”

谬误之六: 治理雾霾,关键是要加快发展特高压电网,推进“一特四大”战略,“加快发展特高压是解决雾霾问题的治本之策”

谬误之七: “‘一特四大’是实现能源发展方式转变的战略基点”,“电力发展的核心任务是实施‘一特四大’战略”,“实施‘一特四大’战略的关键在于发展特高压电网”,“发展‘三华’特高压同步电网,是我国能源可持续发展的客观需要和必然选择”

谬误之八: “没有以特高压为核心的坚强网架做支撑,智能电网发展就会缺乏根基”

谬误之九: 推动第三次工业革命要加快建设交流特高压电网

谬误之十: 晋东南至荆门交流特高压工程长时间持续“南电北送”是水火互济、优化资源配置

谬误之十一: 发展交流特高压应采用“折中”方案

  二、 主要结论及建议

(一) 主要结论

(二) 几点建议

    

 

(之  一)

 

尊敬的领导:

感谢全国政协经济委员会邀请我参加这次《全国政协“发展特高压输电,优化电力布局”双周座谈会》,为能有这样一个直接向政协领导反映我国特高压输电和电网规划建设中的问题和提出建议的机会,感到非常高兴。

近十年来,国网公司为建立作为电网极权垄断管理体制物质基础的“全国一张网”、“坚强的‘三华’交流特高压同步网”,不断利用世界能源、电力创新发展的新趋势和我国加快电网发展的每一次新机遇,利用通过权、钱交易可能控制的各种舆论手段和全国“两会”的代表资源,多次掀起国家电网从2015年到2020年“分别建成‘两纵两横’、‘三纵三横’和‘五纵五横’特高压‘三华’同步电网”的造势狂潮,一时间铺天盖地,以混乱的逻辑推理为依据,不遗余力地编造大量的错误舆论,误导社会公众,把人们的关注引入歧途,以各种手段图谋绑架政府的决策,强势推进交流特高压工程建设。

电网发展推行交流特高压电网的错误技术路线,违反电力系统的基本规律和电力规划的基本原则,理所当然地遭到业界的强烈抵制和反对。强势电网企业又利用权、钱交易,收买媒体,垄断话语权,打压对建设交流特高压工程的不同意见,揭示客观事实真相的文章在行业报刊上惨遭封杀。对持有反对发展交流特高压的不同意见者,继被张国宝(原国家能源局局长)指责为“九斤老太”(见2012年10月29日《国家电网报》)后,《国家电网报》又进一步组织开骂,2013年3月22日刊登所制造的“不是不好”匿名网友(见不得人?)的文章,反诬以实名制发表不同意见者在“背后指指戳戳的‘暗箭冷枪’”,火药味十足。

2012年,一本《中国电力与能源》(刘振亚著)的书被鼓噪一时,书中作者高歌“电力发展的核心任务是实施‘一特四大’战略”,“实施‘一特四大’战略的关键在于发展特高压电网”。全书集中体现了我国电网发展的错误思潮,开启了以大量的错误概念、错误推理、错误的计算结果误导国民的恶劣先河。2012年8月,曾有《“国网帝国”的五大谎言》的网络文章揭露了刘振亚《中国电力与能源》书中“‘三华’特高压同步电网是最安全的电网、特高压电网是未来全球输电技术竞争的制高点、‘一特四大’是实现能源发展方式转变的战略基点、同步电网的规模与大停电事故没有必然联系、输配一体化是符合我国国情的合理选择”的“五大谎言”,并对上述谎言逐个进行了分析批驳。

我作为一个从事电力规划设计研究工作整整五十年的专业技术人员,出于对国家电网发展的忧虑,很希望能有一个为我国能源、电力领域重点、难点、热点、焦点问题,特别是全国电网发展格局和特高压输电技术应用等问题进行交流、讨论和能讲真话的平台,总想能反映一些真实情况,供领导决策参考。客观上,对于公民应该有的“知情权”、“参与权”和“监督权”,这由不得自已;但“表达权”个人是可以争取的。在报刊发表对建设交流特高压不同意见不断遭遇封堵的舆论环境下,出于无奈,我不得已在财新网上开了一个博客(http://eee001.blog.caixin.cn/),意欲利用博客通道的话语权,发表个人对电力科学发展的思考和有关评述文章,传递相关信息,沟通业界同仁的声音,向国家建言献策;尽管博客平台展示空间十分有限,但也得到行业内外公众的密切关注,此类现象,发人深省。

围绕这次会议关于“特高压交流输电及‘三华联网’的安全性、经济性、必要性、可行性等问题”的主题,根据本人所见证的电网发展历程和对我国电网发展格局的分析思考,特集中揭露在发展交流特高压输电技术方面的十一项谬误,还原客观事实真相,并提出个人的分析意见和建议,供领导参考;同时,也希望通过全国政协向全国人民传播在发展特高压问题上“拨乱反正”的基本常识。

 

  一、 发展特高压输电技术的十一项谬误剖析

 

谬误之一: 蒙混概念,将交、直流特高压混为一谈

近十年来,我国电力科技和输变电装备制造水平取得了重大进步,特高压交、直流输电关键技术、成套设备及工程应用,通过电力行业和机械制造行业协同攻关,实现了国内突破,试验工程均已成功建成投产,经受了运行考核,验证了特高压交、直流输电的设备运行技术可行性,为我国电网输电方式研究和电网结构优化规划增加了可供选择的方案,这是毋庸置疑的事实。

国家“十二五”规划纲要明确的“发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术”要求,是落实电网科学发展观的具体体现。一个特高压输电工程的取舍,“大容量”、“高效率”、“远距离”三者不可分割,一定要全面判断其远距离输电能力,是否具有经济性,以及工程所带来的电网安全性;无论什么输电工程,采取措施在某一个输电距离内能够输送某一功率值,并不表明这一输电方案就值得采用;按照科学论证的要求,任何输电技术的具体应用必须紧密结合电网的客观实际,通过多方案全面的技术经济比较,选择安全可靠、经济合理的方案付诸实施,提高电网的发展质量和投资经济效果,这是落实电力科学发展观的精髓。

特高压有交流特高压和直流特高压之分,两者的技术经济特性存在本质差别。有比较才能有鉴别,分析我国已经投运的两项交流特高压工程和五项直流特高压工程的实践,结合其他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,交流特高压作为“大容量、高效率、远距离”的输电方是不可取的;交流特高压工程耗资巨大、输电能力很低,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庞大紧密的“三华”同步电网,输电经济效果非常差,更潜伏着严重的高危安全风险隐患。按照党的“十八大”会议精神,电网建设深入贯彻落实科学发展观,关键在于要把推动发展的立足点转到提高质量和效益上来。从技术经济全面考量,交流特高压输电技术根本没有推广应用的价值。而相反,直流特高压输电技术在远距离、大容量输电上已经显示出无可争辩的高效率优势,是发展大容量、高效率、远距离先进输电技术唯一正确的选择。

值得注意的是电网企业不顾巨额投资的经济效果,建设所谓交流特高压“三华”同步电网的目标,极力混淆交流特高压和直流特高压两种不同的输电方式,把直流特高压的远距离、大容量、高效率输电优势笼统的说成特高压电网的优越性,把交流特高压捆绑直流特高压而通用特高压来说事,在电网建设中又进一步要把交流特高压和直流特高压捆绑建设;一说发展特高压输电,就尽在交流特高压电网上作文章,把是明确抵制发展交流特高压的意见统统指责为“反对特高压”。

因此,当前在研究电网发展技术路线时,摈弃将交流特高压和直流特高压混为一谈的错误倾向,严格区分交流特高压和直流特高压两种不同的输电方式,就显得至关重要。

为防范决策风险、排除虚假宣传干扰,建议国家电力主管部门客观评价交、直流特高压试验工程建设的得失,全面总结经验教训,以警示后续特高压工程慎重决策。

 

谬误之二: “1000千伏特高压交流输电线路的输送能力是500千伏交流线路的4~5倍”

在众多错误舆论中,最突出的谎言是关于交流特高压输电能力的误导。2012年在《中国电力与能源》一书中就宣扬:“1000千伏特高压交流输电线路的输送能力是500千伏交流线路的4~5倍”;《国家电网报》2013年1月21日在“特高压《特》在哪儿”的文章中又在伺机忽悠:“特高压1000千伏是超高压500千伏电压的两倍,输电容量按平方关系增长,一回特高压相当于四五回超高压”;2014年3月23日,国网公司精心策划了一次推进交流特高压电网建设的宣传与造势活动,在中央电视台财经频道(CCTV 2)没有反对方人员参与的所谓“现场版的激辩特高压”《对话》栏目,作为嘉宾的国家电网公司薛禹胜还在大放厥词:1000千伏交流线路的输电能力是500千伏线路的4倍,即比500千伏高3倍。在最近的媒体专访报道中,刘振亚又连篇累牍重弹“1000千伏特高压交流的输电功率约500万千瓦,是500千伏交流输电的5倍”;似乎是谎言重复多次就会变成真理。

国网公司反复夸大宣扬交流特高压工程输电能力的说法,这是一个在理论上最低级的常识性错误,违背了电力系统的基本原理和客观规律,完全混淆概念,居心叵测。

一回1000千伏交流线路的自然功率约为500万千瓦,是500千伏线路的4倍,这与输电能力完全是两个不同的概念。交流线路的实际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,并随着送、受两端系统电源之间等值电抗值的增加而成反比例下降,这是交流系统的基本特性。线路电抗只是决定输电能力的系统电源之间等值电抗值中的一部分,采用交流特高压工程输电,1000千伏是超高压500千伏电压的两倍,线路阻抗按平方关系减少;但特高压工程两端有升压、降压变压器,又大大增加了输电阻抗;因此,提高某段线路电压对提高输电能力的作用是很有限的。

(一) 晋东南~荆门特高压交流试验工程实例的输电能力计算结果分析

1、工程扩建前输电能力

(1) 长治至荆门1000千伏线路长度645千米,作为华北电网和华中电网的联网线路,按所在系统的实际电气参数计算,本工程的最大输电能力为238万千瓦,而降压500千伏运行时线路的最大输电能力为118万千瓦,这就是说,特高压工程1000千伏运行的输电能力为降压500千伏运行时的2.02倍。

(2) 如果将特高压试验工程降压运行,利用500千伏电网的便利条件,降压线路可以通过南阳开关站Π接入河南电网,计算长治至南阳段线路的最大输电能力为191万千瓦,也就是说,特高压工程1000千伏运行送电华中的输电能力只有降压500千伏运行时的1.25倍。

2、 工程扩建后输电能力

(1) 全线串补40%,南阳开关站扩建为变电站,1000千伏电压运行时长治至南阳段线路的最大输电能力可达到504万千瓦,而线路降压500千伏运行时的输电能力为289万千瓦,1000千伏电压运行时的输电能力仅为降压500千伏运行时输电能力的1.74倍。

(2) 如果特高压试验工程的南阳变电站主变退出,即相当于特高压工程从山西输电到华中的线路距离增加,全线645千米,与工程扩建前相比,全线串补40%,晋东南、南阳各增加了一组变压器。这时工程1000千伏运行,计算线路的最大输电能力为375万千瓦。

3、 交流特高压工程送电500万千瓦的最大输电距离

在晋东南~荆门交流特高压试验工程确定的系统条件下,从1000千伏线路长治送出500万千瓦的输电距离来分析,考虑线路送受两端各装设两组300万千伏安变压器,最大输电距离只能有208千米;线路串补40%后的输电距离为346千米。

为便于比较,在同样系统条件下,按送电距离208千米计算,采用500千伏线路的输电能力达到284万千瓦,为1000千伏送电500万千瓦的57%;如线路串补40%后,按输电距离为346千米计算,采用500千伏线路的输电能力达到271万千瓦,为1000千伏送电500万千瓦的54%。

4、 1000千伏与500千伏线路相同输电能力下的等值输电距离

在系统计算中,尽管1000千伏线路的电气距离(阻抗)只相当于500千伏线路四分之一,但特高压工程线路串接了两端变压器,一台1000千伏300万千伏安变压器的电抗值相当于500千伏线路62千米;因此,对于特高压试验工程(扩建前)而言,特高压工程1000千伏运行和降压500千伏运行电气距离相等的线路长度为165千米;这就是说,当输电距离不超过165千米时,特高压工程的输电能力因等值阻抗大、反而要低于500千伏运行时的输电能力。如果考虑线路加装40%的串补,则求得等值输电距离276千米,即当输电距离不超过276千米时,特高压工程的输电能力要低于500千伏运行时的输电能力。

综上所述,从理论到实践,科学计算数据充分说明,1000千伏线路的输电能力绝对不可能按电压的平方比例关系达到500千伏线路输电能力的4倍,这是基本电工原理所决定的。对于晋东南-南阳交流特高压试验工程实例,一回1000千伏线路在确定的华北、华中系统内,送电500万千瓦输电距离可以达到208千米(线路无串补)和346千米(线路串补40%);而在同样条件下,一回500千伏线路的输电能力也可达到284万千瓦(线路208千米,无串补)和271万千瓦(线路346千米,串补40%);1000千伏线路的输电能力也就是500千伏线路的1.76倍和1.86倍。国网公司在各项交流特高压工程诉求中,都以通过功率最大的某一段线路的功率来宣扬其输电能力达到设计标准,完全掩盖与500千伏方案的比较效应,制造假象以混淆视听。

(二) 还有一种说法辩称,“1000千伏工程初期输电能力没有达到目标是正常的;特高压成网后,整体效率就会大幅度提升”,“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”。

解读国家电网公司《国家电网总体规划设计(2008年版)》报告,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的电力流,所解决的主要是中、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,特高压单回线路上的加权平均电力流不足300万千瓦,其所体现的规模效应是很差的,

由此可见,所谓交流特高压成网后输电能力大幅提高的说法,预示着要使特高压网架满足系统运行要求,还需要将几纵几横的交流特高压网完善强化,这实质上只不过是为不断追加后续交流特高压工程而埋下的伏笔,如此错误舆论得逞,必将酿成巨大的投资陷阱。

(三) 作为特高压电压等级,1000千伏交流特高压工程的输电能力非常差,与直流输电工程的输电效率比较,更是相形见绌。

 

(未完待续)

 

    注: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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