岳 晋/国网天津市电力公司东丽供电分公司
电力系统输电环节发展浅析
岳 晋/国网天津市电力公司东丽供电分公司
“十三五”期间,输电电网面临着着力解决能源供应、生态环境和电网安全问题,通过比对电网输电环节发展的现状、分析电网输电环节的不足与问题、介绍电网输电环节发展新技术分析电网输电环节的发展情况。
柔性输电;特高压;在线监测装置
“十三五”期间,输电电网面临着着力解决能源供应、生态环境和电网安全问题,建设特高压骨干网架,尽快建成大气污染防治行动计划确定的特高压工程,加快推动后续特高压工程建设,建成以“三华”特高压电网为核心的骨干网架结构,构建西南特高压交流主网架,适时启动东北特高压电网建设,形成东北、西北、西南三送端和“三华”一受端的4个同步电网格局,大幅提高电网优化配置资源能力,满足国家规划的大煤电、大水电、大核电和大可再生能源基地电力输送和消纳。
(一)输电项目建设情况
2014年,国网特高压工程建成投运“一交两直”,开工建设“两交一直”。“川藏电力联网”工程提前半年建成投运。西北750千伏主网架、电气化铁路供电配套等重点工程,浙江仙居等抽水蓄能电站建设有序推进。公司新开工110(66)千伏及以上工程线路长度5万千米、变电容量3.2亿千伏安;投产110(66)千伏及以上线路长度5.2万千米、变电容量2.8亿千伏安。
(二)输电环节存在的不足
1.电力需求将平稳较快增长,东中部仍是负荷中心
中国电力需求增长与经济发展基本同步,呈正相关关系。过去10年用电量年均增速10.9%,超过经济增速0.7个百分点,电力弹性系数1.1为满足经济社会发展对电力的需求,预计2020年全社会用电量达8.4万亿kW·h,“十三五”期间年均增速7.2%,电力弹性系数0.96中国东中部地区人口众多、经济发达,GDP总量大,用电水平高,一次能源资源厦乏,即使实施结构调整和部分产业向西部转移,过剩产能被淘汰,东中部仍将是中国的负荷中心。
2.发用电就地平衡方式难以为继,需要在全国范围优化能源配置
中国能源结构以煤为主。全国煤炭保有储量80%以上分布在西部、北部,东部煤炭资源仅占3.3%受资源桌赋和发展条件限制,长期以来,中国电力发展以分省(区)自我平衡为主,中国东中部地区电源密集,煤电装机占全国煤电装机的66%,导致煤电油运紧张局面反复出现,环境污染日益严重,频繁出现雾霆天气,已不具备发展煤电的空间。如果再继续东中部大量建设煤电、就地平衡的电力发展方一式,将带来更加严重的煤电运紧张和环境污染问题在西部、北部煤炭富集地区建设电厂,变输煤为输电,可以统筹利用东西部环境容量,优化配置全国环境资源,实现电力工业科学发展。
3.新能源大规模发展面临电网规模小、消纳能力不足的瓶颈制约
目前,中国非化石能源占一次能源消费总量比重仅为9.8%,实现2020年非化石能源占比15%,2030年非化石能源占比20%的日标,还需要大力发展清洁能源。按照国家规划,2020年全国常规水电装机达到3.5亿kW、风电2亿kW,太阳能发电1亿kW新能源布局集中、增长速度快,当地电网规模小、难以就地消纳,电网跨区通道建设滞后,需要进一步加快大容量跨区输电通道建设
4.电网发展亚需技术升级
1981年,中国建成第1回500kV输电线路,当时全国装机6913万kW。2013年,全国装机达到12.5亿kW,是1981年的18倍。国家规划建设的13个大型水电基地、9个大型煤电基地、9个大型风电基地与东中部负荷中心距离一般在800--4000km日前,500kV电网已经面临短路电流超标、发展适应性不强、输送能力不够、走廊资源稀缺等一系列突出问题,靠技改和扩建500kV电网,无法适应大规模西电东送、北电南供的要求。同时,西部能源基地大都采用直流送出,送电规模大、增速快,东中部500kV电网的安全承载能力严重不足,“强直弱交”的结构严重威胁电网安全,需要实施电网技术升级,从根本上解决发展中遇到的问题。
(一)特高压电网建设
为进一步细化落实《能源行业加强大气污染防治工作方案》,国家能源局于2014年6月初分别与国家电网公司、南方电网公司签署《大气污染防治外输电通道建设任务书》,同时正式下发文件批复12条电力外送通道,开展前期工作,其中已明确提出4交5直合计9条特高压工程建设方案,并且首次明确线路建设时间表。此外,国家能源局将加快办理项目核准手续,满足工期要求,对口联系地方政府部门,协调解决项目实施过程中的重大问题,落实各项配套条件。
另一方面,国家电网公司年中会议已提出2014年下半年到2015年上半年“四交五直”全部开工,并计划明后年开工“五交五直”,同时国家电网已明确了各条交流特高压线路负责人,我们预计随着国国家电网内部各条特高压线路分管工作的明确,各个项目小组将各自启动开始前期工作。
国家电网还计划2016、2017年开工“五交五直”特高压工程,2018年全部建成投运。
同时,到2020年建成共计33条特高压直流和交流工程,累计建设特高压输电线路6.4 万公里。过去8年半的时间,我国特高压工程累计建成仅1.2万公里,年均增加1400公里左右,而投资额更是年均仅170亿元。如果仅考虑纳入大气污染治理行动计划的“四交五直”,那么2014和2015年的投入将达到:
261+240 +185+174+180+ 275+ 264+150+220=1949亿元
这一数字比过去8年半的特高压投资之和1456亿元还要高出近500亿元,而这仅仅是未来两年的保守估计。因此,我们判断,从2015年上半年这个时点起,特高压建设将进入全面提速期,未来市场规模将随着特高压项目的不断开工而呈现出爆发式的增长。
(二)柔性输电
1.柔性输电市场容量
2010-2020年,柔性输电投资带来的SVC市场容量将超过230亿,未来3-5年市场将呈现加速上涨局面。柔性输电在电网的渗透率目前很低,约不到5%,未来10年将是柔性输电高速发展的黄金时期。仅SVC/SVG在输电网中的市场容量,保守估计将达到150亿元左右,加上其他柔性输电设备需求,预计柔性输电投资带来的设备需求将超过230亿元。未来3-5年,电网SVC市场将呈现加速上涨局面。
2.柔性输电项目最新发展动态
柔性直流输电技术是未来电力电子技术的重要发展方向,受到世界各国的高度关注,欧美国家正在积极推进柔性直流输电关键技术研究和工程建设。2014年7月4日,浙江院设计的世界上电压等级最高、端数最多、单端容量最大的多端柔性直流输电工程——浙江舟山±200千伏五端柔性直流输电科技示范工程正式投运,标志着我国在世界柔性直流输电技术领域走在了前列,也为我国首个以海洋经济为主题的国家级新区——舟山群岛新区快速发展提供了坚强电能保障。
(三)线路监测发展
1.线路监测市场容量
在线监测是智能电网实现“自动化”、“智能化”的基础,国家政策、电网公司战略均积极推动在线监测。发改委、科技部、商务部、知识产权局联合发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2007年度)》中第80类“电网输送及安全保障技术”中明确指出包括“在线监测及诊断装置”。另一方面,国网、南网均明确提出,要从2010年起开始全面推广实施设备状态检修,全面提升设备智能化水平。
2010-2020年,仅变压器色谱在线监测设备的市场容量,预计将超过50亿元,加上断路器在线监测、电缆在线监测等设备需求,预计电网在线监测设备市场总需求将超过100亿元。在关键设备的检修制度由定期检修向状态检修发展的过程中,各种关键设备都有实施在线监测的需求。以其中主要产品变压器在线监测为例,我国变压器在线监测产品主要应用于110kV及以上电压等级的变压器。近年来,在线监测技术已日趋成熟,变压器在线监测产品已逐渐被电力系统认可和使用,750kV及以上电压等级的变压器已全部安装了在线监测设备。
未来5-10年,电网在线监测市场将保持加速增长局面,年均增长率有望达到50%以上。随着状态检修即将在我国电力系统全面推广实施,预计未来我国电力系统110kV及以上电压等级的存量、新增变压器将逐步全面安装在线监测设备,电网在线监测市场将迎来黄金发展时期。
2.线路监测最新发展动态
位于仙桃与武汉汉南区交界处的110千伏袁滩彭线外破在线监测点上线运行,该公司输电运检室在全省率先创新开展的输电线路在线监测(控)业务正式开始全面试运行。
该项工作的实施,在湖北省尚属首创。随着输电线路业务的逐步深入推进,除了解决“外破隐患点无法及时发现和制止”、“巡视到位监察工效不高”、“线路运行信息无法及时监测”、“大型施工现场安全作业信息无法实时掌握”等一些长期困扰基层运维班组的问题外,还将降低线路运维成本,盘活现有的人力资源,有力提升工作效率。
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