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变压器套管:优势显著 特高压技术成中国电力行业新名片

我国能源资源与电力负荷分布极不均衡,80%以上的能源资源分布在西部、北部,70%以上的电力消费集中在东部、中部。能源供应与经济发展之间的矛盾突出使得发展大容量、远距离、高效率的输电技术成为我国电力能源跨区域大范围优化配置的必然选择。在此客观形势下,我国特高压输电技术得到了长足发展,目前已栖身世界一流行列,成为我国对外的又一张熠熠生辉的名片。

 

  技术领先


  特高压电网由1000千伏及以上交流电网和±800千伏及以上直流输电构成,具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等显著优势,是世界上最先进的输电技术。目前该输电技术只有我国全面掌握,并开始了大规模工程应用。具体来说,我国已经全面掌握特高压交流和直流输电核心技术和整套设备的制造能力,在大电网控制保护、智能电网、清洁能源接人电网等领域取得一批世界级创新成果;已建立了系统的特高压与智能电网技术标准体系,编制多项相关国际标准;中国特高压技术拥有完全的自主知识产权,被定为国际标准电压,将向世界推广。


  进人2000年以来,我国特高压电网发展迅速,国内企业已掌握超、特高压直流输电工程用换流变压器的设计、制造、试验技术,总体技术水平得到全面提升。2013年1月,特高压交流输电技术、成套设备及工程应用获“国家科技进步奖特等奖”,中国拥有完全自主知识产权,同时也是世界上唯一掌握这项技术的国家。中国在世界特高压输电领域的引领地位从此确立。


  2016年,西电西变技术团队解决了±800千伏级特高压大容量换流变压器绝缘结构、漏磁控制、温升、噪声等关键难题,实现了±800千伏级特高压高端换流变压器国产化的突破。而由国家电网、中国南方电网有限公司等单位研究建设完成的“特高压±800千伏直流输电工程”,更获得2017年度国家科学技术进步特等奖,该技术是目前世界上已成功应用的电压最高、容量最大、经济输电距离最远的输电技术。


  我国特高压技术令人称赞的成就身后是一批世界级的创新成果——国家电网建成特高压交流、特高压直流、高海拔、工程力学四个试验基地和大电网仿真、直流成套设计两个研发中心,形成功能齐全的特高压、大电网试验研究体系,全面掌握特高压交直流输电核心技术和整套设备制造能力,在特高压交直流输变电、大电网控制保护、智能电网、清洁能源接人等领域取得世界级创新成果。


  目前,中国在特高压技术领域已发布国际标准6项、国家标准46项、行业标准61项、企业标准171项。国际电工委员会有4个专业委员会秘书处设在国家电网公司,国家电网公司主要负责人担任国际电工委员会要职,显著增强了我国在世界电工标准领域的话语权和影响力。


  经济社会效益显著


  相对于超高压交流输电线路而言,特高压交流输电线路输送容量大、送电距离长、网损小、走廊利用率高,特高压能够减少长距离输电的损耗,并且能够提高电网的安全性、可靠性、灵活性和经济性,具有显著的技术优势;同时,特高压输电可以更安全、更高效、更环保地配置能源,是实现能源资源集约开发、促进清洁能源发展、有效解决雾霾问题的重要载体,是转变能源发展方式、保障能源安全的必然选择。


  特高压±800千伏直流输电项目带来的经济与社会效益是显著的。它的输送容量是±500千伏直流工程的二三倍,经济输送距离提高到2~2.5倍,运行可靠性提高了8倍,单位输送距离损耗降低45%,单位容量线路走廊占地减小30%,单位容量造价降低28%。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。


  市场前景看好


  特高压输电技术并不是中国首创,但率先大规模应用这种技术、开发全球行业标准的是中国企业。


  2010年,我国自主建成云南—广东、向家坝—上海特高压±800千伏直流示范工程,截至2017年底,全国共建成12回特高压直流输电工程,年输送电量超过4500亿千瓦时。目前,中国已铺设或在建的特高压电线有3.7万公里,可承载的电力负荷为150吉瓦,相当于英国最大电力负荷的2.5倍。以中国电力行业的代表性企业中国国家电网为例,从第一个特高压工程安全稳定运行7年来,国家电网累计建成“三交四直”7项特高压工程,在建“五交六直”11项特高压工程;特高压工程累计送电超过5000亿千瓦时,成为中国西南水电,西部和北部煤电、风电、太阳能发电大规模输送的主通道。预计到2020年,国家电网跨区跨省输电规模将达到2.5亿千瓦。


  作为西电东送主力军的中国南方电网公司已形成“八条交流、十条直流”共18条500千伏及以上西电东送大通道,最大送电能力超过4750万千瓦,年送电量超2000亿千瓦时,占广东省年用电量三分之一。特高压将在推动我国能源转型与绿色发展中发挥着日益重要的作用。


  在广泛布局国内的同时,我国特高压技术在国际上也发挥着越来越重要的作用。


  2014年、2015年,国家电网公司分别中标巴西美丽山一期、二期±800千伏特高压直流输电线路项目。2017年12月21日,美丽山一期工程正式投人商业运行,这是中国特高压走出国门的重大突破,促进了中巴全面战略伙伴关系。目前,中国国家电网已成为巴西最大的发电和配电企业,已投资逾210亿美元。


  除了巴西,中国国家电网还面向全世界,先后成功投资运营菲律宾、巴西、意大利、希腊等7个国家和地区的骨干能源网,累计建成中俄、中蒙、中吉等10条输电线路,积极推动全球能源互联网。


  2016年1月,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——准东—皖南±1100千伏特高压直流工程开工。±1100千伏特高压直流输电距离可达5000千米,全球各大清洁能源基地与负荷中心之间的距离都在特高压输送范围内。


  据报道,目前,我国正积极设计着以特高压技术为核心的能源互联网计划。计划通过建设跨洲特高压骨干通道,形成连接“一极一道”大型能源基地与亚洲、欧洲、非洲、北美、南美的全球能源系统,实施清洁能源跨洲配置;通过建设洲内跨国特高压线路,满足洲内国家之间大容量、远距离输电或功率交换需求,提高洲内电网互济能力;根据各国资源禀赋和需要,通过建设国家级特高压电网,形成特高压交流骨干网架和连接国内大型能源基地与主要负荷中心的特高压直流输电通道。届时,特高压技术这张中国名片将发挥出更大的作用。(伊铭)


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