特高压的中国印记
来源：文汇报 | 0评论 | 5366查看 | 2014-01-13 14:38:00
特高压输电被誉为“电力高速公路”。在全球筑“路”的竞逐中，中国已领先半个身位。2009年1月，中国自主研发、设计和建设的1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程建成并投入商用。这成为迄今为止全球电压等级最高、输送能力最大、技术水平最先进的特高压交流输变电工程。此后数年间，中国在特高压电网领域屡有奖项斩获，自主知识产权的技术也创下先例。
纵览世界电网百年发展史，虽然直流交流之辩存在多时，但电压等级由低至高、联网规模由小到大这一资源配置趋势却从未改变。当能源短缺、气候变化的阴影逐渐成为世界性的难题，发展以特高压交直流电网为骨干网架的坚强智能电网，连通电力高速公路，已是多个大国的选择。其中，中国的印记正在显现。
前传：交、直流之辩
虽然中国成功实施特高压输电赢得了全世界的积极评价，但特高压输电技术的发展，始终与争议相伴。一开始，焦点集中于特高压输电的安全性、性价比以及相关电工装备的国产化能力。此后，争论又集中在特高压交流、直流的优劣之辩。
早在19世纪末，科学界就曾上演过“交、直流之争”。发明家爱迪生、物理学家开尔文极力主张直流输电，威斯汀豪斯和费朗蒂则主张交流输电。最终，交流输电以组网和便捷的升压优势，成为电力系统发展的起点。
一百多年过去，交流电虽然占据着电网发电的主流，但直流电的相对优势仍旧存在。中国工程院院士李国杰受访时表示，大功率电力电子技术的发展与成熟，使得直流输电受到青睐，远距离大功率输送促使直流输电进一步发展。同样电压等级的直流电能还具有输送功率更大、损耗更小的优势。
中国科学院院士、中国电科院研究员周孝信指出，直流输电和交流输电只能互补，不能互相取代。他打了两个比方，直流输电只具有输电功能、不能形成网络，类似于“直达航班”，中间不能落点，定位于超远距离、超大容量“点对点”输电。
直流输电可以减少或避免大量过网潮流，潮流方向和大小均能方便地进行控制，而高压直流输电必须依附于坚强的交流电网才能发挥作用。
与直流输电相比，交流输电则具有输电和构建网络双重功能，类似于“公路交通网”，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换等实际需要构成电网。中间可以落点，电力的接入、传输和消纳十分灵活，定位于构建坚强的各级输电网络和经济距离下的大容量、远距离输电，广泛应用于电源的送出，为直流输电提供重要支撑。
为此，直流输电与交流输电，从如何抉择，走向了如何共存。中国工程院院士、国网电科院研究院薛禹胜表示，电网的发展不可能单纯依靠直流输电，也不可能单纯依靠交流输电，需要构建交流、直流相互支撑的坚强电网。无论从技术、安全还是经济的角度，构建交直流混合电网，才能充分发挥各自的功能和优势，这已是电网发展的基本共识。
目前，全球大量国家都采用了大范围交直流混合电网技术。随着电压等级从10千伏、110千伏到500千伏、1000千伏，电网规模不断扩大，交直流输电技术在工程上也逐步实现高度融合。
特高压缘何适用于中国
人类发现并运用电力以来，需求始终以几何级数增长。相应地，电网也经历着电压等级由低到高、联网规模由小到大、资源配置能力由弱到强的发展过程。1891年，世界上第一条高压输电线路诞生时，电压为13.8千伏。44年之后，美国建成人类社会第一条275千伏的超高压线路。此后，当时的苏联和美国相继刷新纪录，直到2009年，中国自主知识产权的1000千伏特高压交流工程投运，宣告世界电网进入特高压时代。
具备显著优势的特高压电网技术，为何在中国率先落地？这与中国的能源布局及需求紧密相关。
国家电网公司董事长、党组书记刘振亚在不久前出版的《特高压交直流电网》一书中指出，从中国的能源布局来看，76%的煤炭资源在北部和西北部，80%的水能资源在西南部，90%的陆地风能主要集中在西北、东北和华北北部，太阳能日照超过3000小时地区主要在西藏、青海、宁夏、新疆等西部省区；与此同时，70%以上的能源需求集中在东中部，大型能源基地与东中部地区负荷中心之间的输电距离为1000-3000公里，迫切要求电力实现经济高效的大规模送出和大范围消纳。
“随着煤炭开发的重点逐步西移和北移，西部水电大规模集约化开发利用，电力发展方式正在加快转变，由就地平衡发展模式转变为大电网联网供电模式。”刘振亚表示，“东部地区由于环境压力大、运输成本高、土地资源紧张，已不适宜再大规模建设燃煤电厂，客观上决定了中国能源和电力发展必须走远距离、大规模输电和全国范围优化资源配置的道路。”
而建设特高压电网，就是为了满足大规模、远距离、高效率电力输送，保障能源供应的需要。
“根据我国能源分布与消耗的区域特点，未来能源的流向是北部煤电、西南水电向华北、华中、华东等地区输送。特高压电网的建设有利于能源资源的优化配置，也有利于西部地区将资源优势转化为经济优势。”东南大学电气工程学院院长黄学良说。
在中国西电集团公司副总工程师宓传龙看来，随着国民经济的高速发展和能源电力需求的迅猛增长，特高压交直流电网的发展已由基础技术研究、设备研制、工程示范步入建设实施阶段，特高压电网承担起将西北、东北、蒙西、川西、西藏及境外电力输送至我国东中部地区负荷中心的重要职能，为能源安全提供支撑。
从需求到现实，中国在特高压交直流电网领域快马加鞭。目前，中国已建成“两高两直”特高压工程，并始终保持安全稳定运行，用事实证明了特高压输电的可行性和成熟度。基于特高压技术的跨国、跨洲能源输送和电网互联建设，全球范围内解决能源问题，可能也需要借力特高压电网。据悉，印度、巴西、南非、俄罗斯等国都已在积极发展特高压电网。
特高压改变了什么
相对于此前的电网，特高压电网有哪些改变？
首先是“有电自远方来”。2013年，罕见的持续高温在全国范围内造成了用电高峰。入夏后全国日发电量累计10余次创下新高，其中8月6日全国发电量达174.19亿千瓦时，较2012年夏季最大值增长14.65%。国家电网经营区域华北、华东、华中、西北4个区域电网及21个省级电网用电负荷均创历史新高。
面对如此挑战，虽然局部地区出现了电力缺口，但电力供需仍保持了总体平衡，背后的工程之一，就是特高压电网。在发电量充足的背景下，跨区跨省电网输送能力大幅提升，保障了电力供需的总体平衡。晋东南-南阳-荆门1000千伏特高压交流过程及其扩建工程，四川向家坝-上海±800千伏特高压直流工程，四川锦屏-苏南±800千伏特高压直流工程都承担了重任。国网上海市电力公司相关负责人表示，向家坝-上海工程是至为关键的上海市外来电电源，它的满送对上海电网迎峰度夏意义重大。工程稳定供电上海300万千瓦时，占上海最高负荷的10%
2013年上半年，国家电力市场交易量2489.07亿千瓦时，其中特高压交易电量236.15千瓦时，同比增长127.42%。相应地，电网规模也翻了一番，逐步实现了从薄弱到坚强，从传统到智能的转变。正是有了特高压电网这条“电力高速公路”，跨区跨省的电力输送得以保障，电力“送得出、落得下、用得上”，有电自远方来，一改过去需要区域性拉闸限电的窘迫。
问题是，远方的电如何进入电网？这也与特高压电网的功能有关。
中国工程院院士、中国电科院院长郭剑波如此解读特高压电网：随着特高压交直流输电技术的全面推广应用，电网不仅是传统意义上的电能输送载体，还是功能强大的能源转换、高效配置和互动服务平台。通过这个平台，煤炭、水能、风能、太阳能、核能、生物质能、潮汐能等一次能源能够转换为电能，实现多能互补、协调开发、合理利用；能够连接大型能源基地和负荷中心，实现电力远距离、大规模、高效率输送，在更大范围内优化能源配置；能够与互联网、物联网、智能移动终端等相互融合，满足客户多样化需求，实现安全、高效、清洁的能源发展目标。
特高压的中国实践
按照国家能源规划，加快推进国家综合能源
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