高铁之后中国新名片 中国能源互联网撬动世界

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2018-06-29 07:50:07

继高铁之后,特高压输电技术有望成为中国又一张“名片”。以特高压输电技术为基础,中国倡导的全球能源互联网将深刻改变世界能源格局,一些西方观察人士认为,这是一项不亚于“一带一路”倡议的战略。

中国西电东送工程哈密南至郑州±800KV特高压直流输电项目天山换流站。西电东送是中国为解决能源与人口、经济错位而进行的跨区域电力输送工程,是中国特高压输电技术发挥作用的绝佳舞台(图源:VCG)

现实逼出来的技术

中国以地大物博著称,几乎所有矿产在中国都有发现。据《中国国土资源报》报道,根据区域经济价值法研究推算,中国仅铁、铜、钨等23种矿产总价值就高达244.4万亿元人民币(1元人民币约合0.157美元)。单就能源而言,中国水能理论蕴藏量、可开发量世界第一,已探明煤炭储量约占世界的12.6%,可开采量位居第三,产量位居世界第一位,几乎占全球产量的半壁江山。但在资源丰富的背后,是人口、经济与资源的错配。

秦岭淮河一线为中国传统的南北分界线,南方的人口、经济明显强于北方,但中国的资源尤其是能源远离这些经济发达地区。中国的煤炭主要分布于北方,仅内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区就占据中国煤炭储量的50%,北方煤炭储量的55%,西南地区的贵州、云南、四川三省又占据南方煤炭储量的91.47%。石油、天然气也与煤炭类似主要分布于北方,南方除海上油气田外,主要油气田位于西南的四川、重庆。至于清洁能源水电,中国可开发水能的67.8%也位于西南地区。

这种资源的错配,客观上制约了中国经济的发展,增加了中国运输系统的负担,增加了经济成本。曾经有一段时间,中国煤炭运输主力的铁路运输就面临着两难的选择,是保客运还是保煤炭。西南地区大量建设的水电,在丰水期因为电力送不出去,不得不弃水弃电,东部发达地区却不得不拉闸限电。

正是这种资源的错配,催生出了中国跨区域电能输送需求,市场需求又推动了中国在特高压输电技术上的不断投入与研发,从而最终形成了中国标准的特高压输电技术。

中国特高压输电技术

远距离输电,通常线路越长耗损越大,电压越高耗损越底,因而一般采用高压输电技术,即在输送端升高电压,使用地降低到民用电标准供电。在中国民用电通常为220V或380V,高压则指的是35KV至220KV电压,超高压指的是330KV至1000KV电压,特高压指的是1000KV以上电压。

在特高压输电技术上,又分为特高压交流电输电,通常不小于1000KV,以及特高压直流输电,通常不小于±800KV,两者各具优势。特高压交流输电建设成本比直流低,但线路耗损比直流大,由于其与普通供电同为交流电,在中途任意地点都可以较低成本为当地供电。特高压直流供电建设成本较高,尤其是变电站建设成本高,但线路损耗小,适宜于超远距离、中间无落点输电以及海底电缆的跨洲际输电。

不过,中国部分专家对超高压交流输电持保留态度,认为由于高低压电磁环网即两组不同电压等级的线路通过两端变压器磁回路的联接并联运行,通过超高压交流输电建立统一电网,可能增加电网的不稳定性,造成大面积停电。因而,目前虽然中国在超高压交流、直流输电上均发力,但主推的是直流输电。

在中国最大电网企业国家电网公司主导下,充分借鉴中国高铁模式,通过引进、吸收、创新最终攻克了特高压直流输电技术。在特高压直流输电技术关键设备上,中国在换流阀和换流变压器上处于世界领先地位。2017年,中国首先研制出世界首个特高压柔性直流换流阀,并以“搭积木”的方式构建成800KV大型阀塔,从而将柔性直流输电技术首次提高到±800KV的特高压等级,送电容量提升至400万KW,打破了德国西门子、瑞典ABB公司的垄断。

中国已经能够自主研发±800kV特高压直流换流变压器,创造了世界单体容量最大(493.1MVA)、技术难度最高、产出时间最短的世界纪录。中国的±800kV特高压直流输电技术,创造了7项世界第一,获得了114项发明专利,确立了中国在世界特高压直流领域的引领地位,2017年获得中国科技进步特等奖。

撰写:荏苒

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