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老曾博客56

 

论文21

 

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

 

  

 

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”

为实现水电、火电以及风电和光伏电等新能源的远距离输送,全国《“十二五”规划纲要》明确提出,“适应大规模跨区输电和新能源发电并网的要求,加快现代电网体系建设,进一步扩大西电东送规模,完善区域主干电网,发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术”;国家《能源发展“十二五”规划》进一步作了“加快区域和省级超高压主网架建设,重点实施电力送出地区和受端地区骨干网架及省域间联网工程,完善输、配电网结构,提高分区、分层供电能力”的部署。

国家重视“高效率”、“先进”的直流输电技术发展,并在行业内取得共识。电网企业利用国家积极推进直流工程建设的机会,编造出大量危言耸听的结论,以错误的计算结果为借口,乘机就把落后的交流特高压输电技术捆绑直流特高压建设,提出“发展特高压必须坚持‘强交强直’(用坚强的交流特高压电网来配合大容量直流输电)、‘先交后直’(先建交流特高压电网、后建直流输电工程)的基本原则”,不断散布“只有依托特高压电网,才能实现我国清洁能源的大规模高效开发”的言论。国网公司大肆宣扬的只能“强交强直”、“先交后直”,实际上是在要挟“不交不直”(不建交流特高压电网就不能建直流工程),以“没有坚强的交流特高压电网作基础的直流输电是不可行的”错误主张紧逼国家逐个核准“三华”同步电网的各项交流特高压工程。

1、 发展特高压要“强交强直”、“先交后直”的论点,依据错误的研究结论作技术支撑,是不能成立的

电网企业全然不顾巨额资金浪费的经济效果,以及“三华”特高压交流同步电网存在严重安全高危风险隐患等重大问题,在指定要建“三华”交流特高压同步电网的目标要求下,在有关的“研究”中,就有意设定一些不科学的边界条件,采用一些完全缺乏可比性陪衬方案来进行所谓不同方案比选。对于500千伏区域电网方案(全国维持6个区域同步电网、网间采用直流互联),不进行必要的主网结构优化,掩盖其在技术经济上具有突出的优势,有意制造该方案的许多完全不应该出现的事件来加以大肆渲染,继而对该方案予以否定。以上可见,国网研究报告的研究思路就是违反科学论证要求的,先定下唯有交流特高压电网可行的结论,其研究实质是在用“伪科学”的错误结论来支撑“只有建设坚强交流特高压电网才能承受多直流输电落点”的所谓“强交强直”、“先交后直”错误结论。

    2、 中国现有6大区域超高压电网具有持续发展的广阔空间,完全可以满足中国未来发展的需求,沒有必要再建一个1000千伏交流特高压电网

经过近30多年的建设,我国已经建成覆盖6大区域超高压电网(其中除西北电网是330千伏+750千伏外,其余均为500千伏),区域电网间直流互联,区内结构紧密,线路总长度堪称世界第一的超高压电网网架。相对于美国,我国各区域电网超高压输变电设备的利用率还很低,发展潜力巨大;不少电网建设的电力“高速公路”,还长时间轻负荷运行,给电网电压控制带来困难。

合理的电网结构是电力系统安全稳定运行的基础,我国现有的500千伏超高压区域电网,作为直流输电的受端电网,研究指出,以我国现有的六大区域电网为基础,只要花费少量投资继续完善、加强和优化区域超高压电网结构,合理“分层、分区、分散外接电源”;相邻电网用直流输电或直流背靠背工程联网,远距离输电采用“网对网”或“点对网”的直流输电方式;多回直流各自形成独立输电通道直送负荷中心,受端电网多回直流分散落点,毎回直流(包括同塔双回)的输送容量与受电地区的规模协调,6大超高压区域电网能够很好地应对电网未来发展的需要,保证较高的安全稳定运行水平,完全没有必要浪费巨资新建特高压电网按《电力系统安全稳定导则》要求采取相应的技术措施,华东、华中、华北500千伏区域电网完全可以应对多直流输电落点所带来的问题。这种结构清晰的电网格局,在技术经济上具有突出的优势:

(1) 同样实现全国能源资源优化配置、满足经济社会发展电力需求的基本功能,更好地适应多直流输电要求,减少了直流工程之间的相互影响。

  (2)从源头上有效地阻断相邻电网故障干扰,大大减少了不可预见连锁反应故障的概率及其影响的范围,彻底消除同时波及全国华北、华东、华中三大核心区域而造成灾难性事故的高危安全风险隐患。

(3) 有效提高了系统运行安全稳定水平和各地区的供电保障率,更利于分区控制短路电流。

  (4) 因地制宜采用电网构建方案,对输电中、短距离的电力,考虑处于经济输电范围的超高压交、直流输电方式,具有非常好的适应性;西南水电可能外送的电力、煤电基地需远距离输送的电力,针对不同输电规模、不同输电距离采用不同的直流输电方案,同时优化换流站落点和受端电网结构。这就避免电网建设的巨额资金浪费,显著提高电网投资经济效果。

3、 国内外超高压电网运行的实践和规划经验,充分验证了不需要浪费国家巨额资金来建设交流特高压网架

直流输电随着技术的进步,已经在全世界得到了越来越广泛的应用;至今为止,除国家电网公司所管辖范围以外的全球所有大型电网(包括印度正在建设特高压直流输电工程的电网),都没有提出要以特高压交流电网来应对直流输电的规划。欧洲超高压(400千伏)电网目前装机已达6~7亿千瓦,也并没有提出升高电网电压等级的计划。

我国南方电网是世界上最复杂的交直流并列运行电网,南方电网西电东送采用以直流输电为主的技术路线已经上升为国家规划;目前,珠三角受端电网已有8回直流输电工程落点,总规模达到2720万千瓦;初步规划南方电网2030年直流输电将达到20回(其中送电广东12回,直流规模占广东电网负荷比例39%,占受电地区电网的负荷比例高达50%以上);广东珠江三角洲地区承受多直流馈入,优化电网结构,优化直流输电工程落点布局和规模,网络结构清晰,运行安全可控、事故可防,输电效率高,经济效果好,对电网发展、特别是电源不确定性的适应性强;综合比较还得到,考虑珠三角地区建设交流特高压环网来应对多直流落点的方案,其技术经济性反而是最差的。中国最大的华东区域电网2020年系统规模不会超过4亿千瓦,承受远距离直流输电多回路落点,直流布点范围比珠三角地区要大好几倍,电网规模远大于广东电网,不存在南方电网那样交直流并列运行的复杂电网结构,借鉴南方电网规划研究经验和实践成果,摒弃“三华”交流特高压的同步电网结构,华东电网解决多直流馈入问题相对还要容易得多。

国内外电网发展的实践表明,没有交流特高压电网,超高压交流电网能够有效地解决多馈入直流带来的受端电网安全稳定问题,根本不需要构建交流特高压电网。电网企业利用强权有意制造许多电网瓶颈事件,所谓在华北、华东和华中三个超高压电网上需要新建一个“三华”特高压电网的必要性,完全是自欺欺人之举。

 

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”

(一) 电网落实《大气污染防治行动计划》输电通道实施方案与交流特高压工程没有任何必然关系,落实大气污染防治行动计划就要加快交流特高压电网建设的错误舆论必须予以澄清

新建必要的输电通道,增加京津冀鲁、长三角、珠三角等大气污染最严重地区接受区外来电替代煤电,对相应区域的雾霾治理、改善空气质量能够起到积极的缓解作用,这是电网落实《大气污染防治行动计划》要求的一项重要举措。国家“十二五”规划纲要明确提出了“构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系”的任务。

国家能源局关于印发2014 年能源工作指导意见的通知具体提出了“优化能源发展空间布局,加大西电东送力度,加快推进鄂尔多斯、山西、锡林郭勒盟能源基地向华北、华中、华东地区输电通道建设,规划建设蒙西~天津南、锡盟~山东、锡盟~江苏、宁东~浙江、准东~华东等12 条电力外输通道,提高跨省区电力输送能力。”

我们应当清楚的看到,对电网输电通道建设的要求,不管是输送火电、水电或风电、光伏电,最终都体现在跨区、跨省市电力流的规模上。输送任何规模的电力流,无论什么输电工程,都可以有多种通道实施方案和有不同的电网构建方案来应对,需要新增输电通道与具体实施方案是两回事,与交流特高压工程更没有任何必然关系。有比较才能有鉴别,输电方式的选用、输电通道实施方案的取舍,关键是要通过不同电网格局输电方案的优化比选,客观分析论证,用全面的技术经济特性和数据说话,这是电网发展方案决策最明白不过的基本原则。

然而,国网公司为推行“五纵五横”“三华”交流特高压同步电网的错误技术路线,利用国家高度重视雾霾治理的契机,以落实大气污染防治行动计划为借口,编造“加快发展特高压是解决雾霾问题的治本之策”的错误舆论大肆宣扬要加快交流特高压电网建设,造成落实大气污染防治行动计划就必须建设交流特高压电网的错误假象,误导社会公众;前段时间,落实大气污染防治行动计划就必须建设交流特高压电网建设的错误舆论喧嚣一时,错误假象把人们带入“云遮雾罩”的误区,图谋捆绑政府决策。

(二) 重点输电通道建设方案取舍的唯一标准是电网发展质量和投资经济效果,建设交流特高压工程的输电通道方案是错误的选择

《大气污染防治行动计划重点输电通道研究论证报告》,以落实《大气污染防治行动计划》的名义,打捆提出了华北电网“两横一纵”交流特高压网架的建设方案(包括:锡盟增加送电京津冀300万千瓦、送电山东600万千瓦,推荐采用锡盟~北京东~天津~济南交流特高压送电方案;蒙西电力送北京、河北电网,推荐建设蒙西经晋北、北京西至天津南交流特高压输电通道;山西晋北电源400万千瓦送电河北南网,推荐建设晋北特高压变电站,借助蒙西至天津南特高压输电通道送出;陕北榆横送电山东600万千瓦,推荐采用榆横经晋中、石家庄至山东的交流特高压方案;山西晋中电源200万千瓦送电河北南网,推荐建设晋中特高压变电站,借助陕北榆横至山东特高压输电通道送出)和《安徽淮南经江苏南京、泰州、苏州至上海输电通道》采用1000千伏交流送电的推荐方案。

按照以电网发展质量和投资经济效果好坏作为重点输电通道建设方案取舍的唯一标准,与不考虑交流特高压的优化替代方案比较,上述建设交流特高压工程的输电通道推荐方案都是不可取的。

1、 在华北电网,对于锡盟送电京津冀鲁地区输电通道、蒙西送电京冀地区输电通道、陕北榆横至山东输电通道采用两横一纵交流特高压输电方案,造成京津冀鲁电网大量电磁环网,送电山东大规模电力穿越京津冀主网,电网结构复杂化,调度运行灵活性差,安全稳定水平差,出现故障时难以控制事故波及的范围,存在因不可预见严重故障引发连锁反应而造成全网大停电的高危安全风险隐患,输电效率非常低,成网代价太大,经济上造成巨大浪费。

分析电源基地与实际受电地区的区位关系,锡盟送电山东、陕北榆横送电山东,输电距离700~1000公里,是超高压直流输电最具竞争力的方案;锡盟送电北京、冀北地区,蒙西、晋中、晋北电源送北京、河北南网,主要输电距离都在300~400公里,是交流500千伏电压级的合理输电范围,工程建设简单,经济效果好,可以充分发挥500千伏输电优势。因此,对于优化替代方案,送电山东采用直流方案,送电京津冀电网采用500千伏交流方案,在技术经济上具有明显的突出优势,电网结构清晰,进一步加强和完善华北区域电网500千伏主网架,安全稳定水平高,输电工程可以分步实施、分期投资,投资大大节省,有效地平抑输电电价,对发展的适应性好,大大提高了华北电网的发展质量和整体经济效益,是名符其实确保西部电力消纳、落实国务院大气污染防治计划的重要举措。

在经济上比较,建设两横一纵交流特高压输电通道方案总投资将达970亿元,送电到山东的电价缺乏竞争力;华北电网不考虑交流特高压的优化替代方案的相关部分总投资为428亿元,比建设交流特高压电网方案要少542亿元,节省投资56%,亦即交流特高压方案要比优化替代方案增加投资1.27倍。对于交流特高压方案,要使特高压网架满足系统运行要求,还将需要花费巨额投资、增加数倍于推荐方案的输变电工程,将几纵几横的交流特高压网建成完善,显而易见,实施方案就埋下了巨大的投资陷阱。

2、 斥巨资建设淮南~南京~上海特高压交流工程,在500kV电网基础上叠加一个1000kV网架,没有正常输电功能要求,增加大量的1000kV与500kV电磁环网,使电网结构更加复杂化,潮流控制更加困难,使华东电网短路电流水平有增无减,增加遍及整个华东电网各省市的严重安全风险隐患,工程总投资高达350亿元以上,造成国家资金巨额浪费,工程财务评价毫无经济性可言。交流特高压工程对500千伏电网没有任何替代作用,输变电占用基本农田就达469公顷(合7035亩),造成宝贵的土地资源浪费是惊人的;同时,特高压输电线路下的大面积地域合理利用受到严重限制,民居及建筑物拆迁,特高压输变电工程的工频电磁场、无线电干扰、噪声和变电站废污水等等,对所在地区的环境、生态、社会及地区经济发展带来不利影响。从工程目标、能源流向、电网结构、安全运行、经济效益等各个方面分析,皖南~南京~上海特高压交流输变电工程建设方案是不可行的。

如果华东电网采用不戴1000kV网架帽子的电网格局方案,在现有电网结构基础上,“完善区域主干电网”,优化500kV主网架结构,合理分层、分区、分散接入电源,分散布局直流工程落点,潮流分布合理,更有效地控制了短路电流,能够较好地适应多直流馈入的安全稳定运行要求,经济上的优势更是远远高于建设交流特高压环网的方案,大大提高了华东电网的发展质量和效益。

淮南经江苏南京、泰州、苏州至上海的交流特高压输变电工程,本来只是国网公司作为构建华东电网特高压环网重要组成部分而一步一步推进“三华”特高压同步电网建设的一个工程,与电网落实《大气污染防治行动计划》没有任何关联;华东电网已经投运的淮南~皖南~浙北~上海交流特高压工程和正在建设的浙北至福州交流特高压工程,是在我国电网建设重大项目决策机制极不正常情况下所酿成的错误选择;在此基础上再建淮南~南京~上海交流特高压工程,将是一错再错的重大失误,严重违背电网科学发展的要求。

 

(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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