特高压输电

编辑:上浮网互动百科 时间:2019-11-12 12:20:57
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特高压是世界上最先进的输电技术。大家都知道,电是要靠电线传输的。我们家里、企业工厂里、商店学校医院里到处都用电,这些电都是通过电网输进来的。电网里的电是从发电厂发出来的。发电厂我们也许见过,也可能从来没见过,这没关系,因为发电厂大都建设在离我们很远的地方。把发电厂发出来的电传输到电网里,再通过电网一直传输到我们家里、工厂里、商店里、学校里、医院里,这就要“输电”。
2016年1月11日,[1]  准东-皖南(新疆昌吉—安徽宣城)±1100千伏特高压直流输电工程开工建设。这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。
中文名
特高压输电
成    就
世界上最先进的输电技术
特    点
用1000千伏及以上的电压输送电能
好    处
特高压输送容量大、送电距离长

特高压输电效率

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在中学的物理课本里,我们学过粗浅的电学知识,知道电也是一种能量,懂得电流、电压、电能、电功率这些基本的电学概念。因为电功率是电压和电流的乘积(这是电的科学规律决定的),所以要想得到很大的电功率,就必须加大电压或电流,而电流太大会引起电线发热、损耗太多,于是技术人员就采取不断升高电压的办法来提高输电的效率。

特高压输电特点

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使用1000千伏及以上的电压等级输送电能。特高压输电是在超高压输电的基础上发展的,其目的仍是继续提高输电能力,实现大功率的中、远距离输电,以及实现远距离的电力系统互联,建成联合电力系统
特高压输电具有明显的经济效益。据估计,1条1150千伏输电线路的输电能力可代替5~6条500千伏线路,或3条750千伏线路;可减少铁塔用材三分之一,节约导线二分之一,节省包括变电所在内的电网造价10~15%。1150千伏特高压线路走廊约仅为同等输送能力的 500千伏线路所需走廊的四分之一,这对于人口稠密、土地宝贵或走廊困难的国家和地区会带来重大的经济和社会效益。
原因

特高压输电现状

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因为中国要长距离大容量传输电能。有基本的地理知识、对中国国情有所了解的人都知道,中国人口很多,有十三亿多,大多数人口都集中在中东部地区。因为中东部特别是沿海地区经济相对发达,生产生活条件较好,而西部、西北地区多山少地,条件相对艰苦,人口分布相对较少,经济也不如中东部地区发达。
经济较发达、人口众多的中东部地区,必然要消耗更多的能源,主要是需要更多的电力供应。前面说到,电是从发电厂发出来的。
发电厂靠什么来发电呢?在中国,发电厂主要靠烧煤或靠水力来发电,也有少量的用核能发电。用煤发电的叫火电厂,靠水力发电的叫水电厂,用核能发电的叫核电厂。换句话说,要想能发电,就要有煤炭或者水力资源,核能发电只占很少部分。
可是,中国的煤炭储藏主要在西北,如山西、陕西、内蒙古东部、宁夏以及新疆部分地区,中东部省份煤炭储藏量很少。水力资源主要分布在西部地区和长江中上游、黄河上游以及西南的雅砻江金沙江澜沧江雅鲁藏布江等。
这样一来,中东部及沿海地区需要大量电力供应,又没有用来发电的资源,能用来发电的煤炭、水力资源却远在上千公里之外的西部地区。怎么解决这个能源问题呢?

特高压输电解决方法

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于是,国家采取输煤和输电两个策略。一是采取把西部的部分煤炭通过铁路运到港口(大同秦皇岛)再装船运到江苏、上海、广东等地,简称输煤;二是用西部的煤炭、水力资源就地发电,再通过输电线路和电网把电送到中东部地区,简称输电。
我们先来看看输煤的策略。先要把煤矿挖出来的煤装上火车,长途奔袭上千公里到达港口,卸在码头上临时储存。再装到万吨级的轮船上,从海上长途运输到目的地港口,又要卸煤、储存。最后再装上火车等运输工具才运到当地的火电厂储煤场,卸下储存待用。整个输煤过程要经过三装三卸,中途还要储存,要借助火车、轮船这些运输工具,所以运输成本很高,往往运输成本比在煤矿买煤的费用都要高。经过专家们的技术经济计算比较,在中国,如果煤矿与发电厂的距离超过一千公里,采取输煤策略就不大合算了。
那么输电呢?用西部的煤炭、水力就地发电,只要在当地建火电厂或水电厂就行了。建电厂当然要花钱,尤其是建水电厂投资较大,但这是一次性投资管用很多年。然后就是要建输电线路,把电送到中东部地区。

特高压输电好处

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特高压输送容量大、送电距离长、线路损耗低、占用土地少。100万伏交流特高压输电线路输送电能的能力(技术上叫输送容量)是50万伏超高压输电线路的5倍。所以有人这样比喻,超高压输电是省级公路,顶多就算是个国道,而特高压输电是“电力高速公路”。
大家都知道,中国的高速公路经过近几年的快速发展,已经基本成网,四通八达。而中国的特高压输电这个“电力高速公路”,2008年底才刚刚建成一个试验示范工程,线路全长只有640公里。所以,要建成特高压电网这个电力高速公路网,还需要较长时间,也必然要花费不少的人力、物力、财力,为的就是要在全国范围内方便、快捷、高效地配置能源资源。
在电力工程技术上有一个名词叫“经济输送距离”,指的是某一电压等级输电线路最经济的输送距离是多少,因为输电线路在输送电能的同时本身也有损耗,线路太长损耗太大经济上不合算。
50万伏超高压输电线路的经济输送距离一般为600~800公里,而100万伏特高压输电线路因为电压提高了,线路损耗减少了,它的经济输送距离也就加大了,能达到1000~1500公里甚至更长,这样就能解决前面说到的把西部能源搬到中东部地区使用的问题。
建设输电线路同样也要占用土地,工程上叫“线路走廊”。前面说过,建一条100万伏特高压输电线路能顶5条50万伏超高压输电线路,而线路走廊所占用的土地只相当于2条50万伏输电线路,所以相对来说,建特高压输电线路能少占土地,这对土地资源稀缺的中东部地区来说尤其有利。
当然,特高压输电,特别是建设特高压电网,还有很多好处。它能把中国电网坚强地连接起来,使建在不同地点的不同发电厂(比如火电厂和水电厂之间)能互相支援和补充,工程上叫“实现水火互济,取得联网效益”;能促进西部煤炭资源、水力资源的集约化开发,降低发电成本;能保证中东部地区不断增长的电力需求,减少在人口密集、经济发达地区建火电厂所带来的环境污染;同时也能促进西部资源密集、经济欠发达地区的经济社会和谐发展。

特高压输电历史现状

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1000千伏电压等级的特高压输电线路均需采用多根分裂导线,如8、12、16分裂等,每根分裂导线的截面大都在600平方毫米以上,这样可以减少电晕放电所引起的损耗以及无线电干扰、电视干扰、可听噪声干扰等不良影响。杆塔高度约40~50米。双回并架线路杆塔高达90~97米。许多国家都在集中研制新型杆塔结构,以期缩小杆塔尺寸,降低线路造价。前苏联、美国、意大利、日本等国家都已经着手规划和建设1000千伏等级的特高压输电线路,单回线的传输容量一般在600~1000万千瓦。例如,前苏联正加紧建设埃基巴斯图兹坎斯克-阿钦斯克秋明油田等大型能源基地,已经有装机容量达640万千瓦的火电厂,还规划建设装机容量达2000万千瓦的巨型水电站以及大装机容量的核电站群。这些能源基地距电力负荷中心约有1000~2500公里,需采用1150千伏、±750千伏直流,以至1800~2000千伏电压输电。前苏联已建成1150千伏长270公里的输电线路,兼作工业性试验线路,于1986年开始试运行,并继续兴建长1236公里的1150千伏输电线路,20世纪末将形成1150千伏特高压电网。美国邦维尔电力局所辖电力系统预计20世纪末将有60%的火电厂建在喀斯喀特山脉以东地区,约有3200万千瓦的功率需越过这条山脉向西部负荷中心送电,计划采用1100千伏电压等级输电。每条线路长约300公里,输送容量约1000万千瓦。意大利计划用1000千伏特高压线路将比萨等沿地中海地区的火电厂和核电站基地的电力输送到北部米兰等工业区。日本选定1000千伏双回并架特高压输电线路将下北巨型核电站的电力输送到东京,线路长度600公里,输送容量1000万千瓦。这些特高压输电线路均计划于20世纪90年代建成。
中国幅员辽阔,可开发的水力资源的三分之二分布在西北和西南地区,煤炭资源大部分蕴藏在西北地区北部和华北地区西部,而负荷中心主要集中在东部沿海地区。由于电力资源与负荷中心分布的不均匀性,随着电力系统的发展,特高压输电的研究开发亦将会提上日程。

特高压输电世界工程

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前苏联1150kV工程
20世纪70年代,前苏联开始1000kV特高压交流输变电技术的研究工作,1985年8月建成了埃基巴斯图兹—科克切塔夫线路(497km)以及2座1 150kV变电站(升压站),并按照系统额定电压1150kV投人工业运行。
日本1100kV变电站
日本1000kV电力系统集中在东京电力公司,1988年开始建设1000kV输变电工程,1999年建成2条总长度430km的1 000 kV输电线路和1座1000kV变电站,第1条是从北部日本海沿岸原子能发电厂到南部东京地区的1000kV输电线路,称为南北线(长度190km),南新泻干线、西群马干线;第2条是联接太平洋沿岸各发电厂的1000kV输电线路,称为东西线路(长度240km),东群马干线、南磬城干线。
意大利1050kV试验工程
20世纪70年代,意大利和法国受西欧国际发供电联合会的委托进行欧洲大陆选用交流800kV和1050kV输电方案的论证工作,之后意大利特高压交流输电项目在国家主持下进行了基础技术研究,设备制造等一系列的工作,并于1995年10月建成了1050kV试验工程,至1997年12月,在系统额定电压(标称电压)1050kV电压下进行了2年多时间,取得了一定的运行经验。
晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程[2] 
2009年1月6日,我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000千伏交流输变电工程——晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程顺利通过试运行。这是中国第一条特高压交流输电线路,标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压(UHV)核心技术和设备国产化上取得重大突破,对优化能源资源配置,保障国家能源安全和电力可靠供应具有重要意义。[3] 
“皖电东送”工程
我国首条同塔双回路特高压交流输电工程——“皖电东送”工程西起安徽淮南,经皖南、浙北到达上海,线路全长656公里,共有1421座铁塔,整个工程计划2013年底建成投运。工程建成后,每年将能输送超过500亿度电,相当于为上海新建了6座百万千瓦级的火电站。[4] 

特高压输电发展前景

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2013年9月25日,世界首条1000千伏同塔双回特高压交流工程--皖电东送正式投运,至此,国家电网已建成2项1000千伏交流和2项±800千伏直流工程,标志着我国特高压建设取得了新成果。刘振亚介绍:"国家电网正在建设2项±800千伏直流工程,同时在研发±1100千伏直流技术和设备,输电容量可达1375万千瓦,经济输电距离5000公里,将为构建跨地区、跨国、跨洲输电通道创造条件。如非洲和中东可以连起来,南美可以组成大电网。"
国家电网还建立了系统的特高压与智能电网技术标准体系,目前已制订企业标准356项、行业标准90项、国家标准44项,编制国际标准19项,特高压交流电压成为国际标准电压。
对此,国际电工委员会(IEC)主席克劳斯·乌赫勒指出:"和中国一样,世界上许多国家都存在能源资源分布不均的情况,如德国就需要通过特高压把风电从北部送到南部。同时,特高压能够减少长距离输电的损耗,在世界上其他地区也有着广泛的应用前景。目前中国的特高压输电技术在世界上处于领先水平,作为国际标准电压,中国的特高压交流电压标准将向世界推广。"
此外,德国电气工程师协会(VDE)主席乔希姆·施耐德也表示:"我们需要长距离输电,对于德国等弃核后所面临的挑战,特高压是一个好的解决方案。"据介绍,目前印度、巴西、南非等国正在积极推进特高压交、直流工程建设,其中巴西等将采用我国的特高压技术。[5] 
参考资料
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交通术语