電網考試：特高壓輸電發(fā)展動因及研發(fā)歷程、特高壓輸電技術特點、特高壓交直流混合電網特征

1、本資料由淘寶店鋪圣賢齋整理 旺旺名：圣賢齋加上蘇聯(lián)地域遼闊、電網覆蓋面積大，且能源與負荷分布不均衡，對特高壓輸電提出了要求，蘇聯(lián)從1980年開始著手建設連接西伯利亞、哈薩克斯坦和烏拉爾聯(lián)合電網的1150kv特高壓交流輸電工程，將東部地區(qū)的電能送往烏拉爾和歐洲部分的負荷中心，工程于1985年正式按額定電壓帶負荷運行，后因技術上有缺陷降壓運行。中國能源資源的總體分布規(guī)律是西多東少，北多南少，能源資源與負荷中心分布不均衡的特征明顯，中國正處于經濟快速增長的關鍵時期，電力需求將持續(xù)較快增長，需求重心也將長期位于東中部地區(qū)，而煤炭資源開發(fā)正逐步西移，北移，水能資源的開發(fā)正向西南地區(qū)轉移，風能、太陽能等新

2、能源資源也主要分布在西部、北部地區(qū)，未來能源流規(guī)模和距離將進一步增大，面臨大規(guī)模、遠距離、高效率電力輸送的挑戰(zhàn)。大型能源基地與東中部負荷中心之間的距離達到1000-3000km，超出傳統(tǒng)超高壓輸電線路的經濟輸送距離。電力生產和消費地區(qū)不均衡的情況將更為突出，電力輸送壓力日益加劇，迫切要求實現(xiàn)經濟高效的大規(guī)模送出和大范圍消納。地區(qū)經常性出現(xiàn)大范圍霧霾天氣，尤其pm2.5嚴重超標，特別是京津冀、長三角、華中等地區(qū)污染極為嚴重，部分地區(qū)霧霾天數(shù)超過全年的50%，保護生態(tài)環(huán)境已成為全社會關注的熱點和焦點。生態(tài)環(huán)境保護與能源生產和消費方式密切相關，發(fā)電和其他行業(yè)大量煤炭燃燒，是二氧化硫、氮氧化物和煙塵等

3、大氣污染的重要來源。為保障國民經濟的可持續(xù)發(fā)展和居民生活質量的穩(wěn)步提升，加快轉變能源和電力發(fā)展方式，統(tǒng)籌考慮東西部環(huán)境承載能力，在全國范圍內優(yōu)化配置環(huán)境資源已成為建設生態(tài)文明和美麗中國的現(xiàn)實而緊迫需要。從中長期來看，中國能源消費仍將以煤炭為主，煤電在全國電源結構中仍將保持較高比例。發(fā)展特高壓輸電，推動清潔能源發(fā)展里煤電布局優(yōu)化，在全國范圍內優(yōu)化配置能源、環(huán)境等資源，可以帶來多方面的環(huán)境效益。（1） 發(fā)展特高壓電網可以推動國家清潔能源開發(fā)目標實現(xiàn)及清潔能源的高效利用。2020年，全國跨省跨區(qū)風電輸送規(guī)模將超過100WG，占全國風電開發(fā)規(guī)模的一半以上，特高壓電措施，雖然在一定程度上可以暫時控制短路

4、電流水平，但是將削弱電網結構，在一定程度上影響系統(tǒng)安全和供電可靠性。例如，華東長三角地區(qū)電網密集，已有接近30%的發(fā)電廠和變電站500KV短路電流超限,嚴重制約了電網的發(fā)展,通過發(fā)展更高一級電壓等級的電網，可為解決500KV電網短路電流超限問題創(chuàng)造條件，提高電網運行的靈活性和可靠性。土地資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，在經濟發(fā)展和工業(yè)化進程中，中國可利用的土地資源呈急劇下降趨勢，人均土地占有面積不到世界水平的三分之一，可開發(fā)的后備土地資源不足，隨著人口的不斷增長，工礦、交通、城市建設用地不斷增加，土地資源緊張的形勢日益嚴峻，節(jié)約土地資源，提高土地利用效率日益重要。輸煤是一種傳統(tǒng)的能源輸送方

5、式，在能源輸送體系中長期占有較大比重，2012年中國煤炭消費總量37.4×t，其中電煤20×t，占53%；全國鐵路煤炭發(fā)運量22.6×t，公路外運超過4×t。長期以來，基于分省自我平衡為主的電力發(fā)展思路，以及煤炭供應越來越依托晉陜蒙寧新等西部和北部地區(qū)的生產和供應格局，導致“遠距離、大規(guī)模、多環(huán)節(jié)”地將西部和北部地區(qū)的煤炭“搬運”至東中部地區(qū)的煤炭運輸狀況，致使近年來煤電運緊張狀況反復出現(xiàn)，成為不斷困擾東中部地區(qū)電力穩(wěn)定供應的主要因素。未來隨著東中部地區(qū)煤炭資源的逐漸枯竭，煤炭生產建設重點逐步西移、北移，煤炭運輸距離將越來越遠，規(guī)模將越來越大，中國未來較

6、大的能源輸送需求為輸煤和輸電的發(fā)展提供了廣闊的空間，發(fā)展特高壓輸電并不是取代鐵路運輸，輸煤輸電應當各有側重，合理分工，優(yōu)勢互補，協(xié)調發(fā)展?！拜斆狠旊姴⑴e、加快發(fā)展輸電”是解決中國煤電運綜合平衡難題的關鍵舉措，對于提高能源生產、轉換、輸送和利用效率，優(yōu)化利用全國環(huán)境資源，增強能源供給的安全性意義重大。操作過電壓、可聽噪聲、無線電干擾、變電站內電場、設備安裝、運輸和檢修等方面的廣泛試驗。1978年開始建設從伊塔特到新庫涅茨克長270km的工業(yè)試驗線路，并進行了各種特高壓輸電設備的現(xiàn)場考核試驗，同時還建設了擁有3×1200KV，10-20A串級試驗變壓器和1000KV沖擊發(fā)生器的特高壓試驗

7、基地，1985年后該工業(yè)試驗線路成為?；退紙D茲至西伯利亞的1150KV特高壓輸電線路的一部分。美國電力公司（AEP）和通用電力公司最早于1974年開始在匹茨費爾德的特高壓輸電技術研究試驗站進行可聽噪聲、無線電干擾，電暈損失和其他環(huán)境效應的實測。美國邦納維爾電力局從1976年開始在萊昂斯試驗場和莫洛機械試驗線段上進行特高壓輸電線路機械結構研究，并進行了電暈和電場研究，生態(tài)和環(huán)境研究、操作和雷電沖擊絕緣研究等，美國電力研究院（EPRI）于1974年建設了1000-1500KV三相試驗線段。通過該線段的運行獲取了電磁環(huán)境指標，并開展了鐵塔的安裝試驗、特大型變壓器的設計和考核的試驗研究，取得了豐富的

8、研究成果。日本于1972年啟動了特高壓輸電技術的研究開發(fā)計劃。電力中央研究所（CRIEPI）、東分裂導線的動力特性研究和12分裂導線的空氣動力研究。烏克蘭也是世界上少數(shù)具有開發(fā)超特高壓設備能力的國家之一，其扎布羅熱變壓器研究所的主要工作包括開展科研設計工作，開發(fā)新產品，設計工裝設備及研究生產工藝，制造樣品和少量產品，電氣設備試驗，研究并提出國家標準，產品認證和咨詢服務。其進行過的重要產品開發(fā)和實驗項目有±750KV、320MVA變壓器，平波電抗器，隔離開關，750KV并聯(lián)電抗器，667MVA、1150/500kv自耦變壓器，1800/500KV自耦變壓器模型，750-1800KV套管

9、，直流600KV脈沖裝置，220-500KV中性點套管，750KV及以下電磁式電流互感器，500KV及以下電磁式電壓互感器，750KV電容式電壓互感器。多年來各國開展的一系列特高壓輸電關鍵技術和設備制造研究探索工作，為后續(xù)特高壓輸電技術的發(fā)展和應用奠定了一定的基礎，技術問題已不是特高壓輸電發(fā)展的限制性因素，大規(guī)模、遠距離電力輸送是推動特高壓輸電技術應用的主要動力，同時還要依托各國的國情，蘇聯(lián)、日本等國后期由于用電負荷增長緩慢，對大容量、遠距離輸電的需求減弱，從而導致特高壓輸電工程暫時擱置或延期，或是降壓運行，而美國和意大利等國都是由于技術儲備的需求，而不是實際負荷的需要。交流輸電線路的等值線路

10、由電阻、電抗、電導和電納組成，這部分內容將在第二章中做詳細的講解。其中電感對正弦交流電的阻礙作用，叫做感抗，電感元件的阻抗就是感抗，(=wL=2fL)，它和角速度（頻率）、線路長度都成正比。當w=0時=0，所以電感具有阻止交流電而讓直流電順利通過的特性，在直流輸電中不需要考慮，交流輸電線路的輸電能力與電網結構、交流輸電線路在電網中所處的位置、運行方式等因素有關，其輸電能力取決于線路兩端的短路容量比和輸電線路距離。直流輸電工程主要以中間不落點的兩端工程為主，可點對點、大功率、遠距離直接將電力送往負荷中心。直流輸電可以減少或避免大量過網潮流，按照送、受端運行方式變化而改變潮，流潮流方向和大小均能方

11、便的進行控制。研究結果表明，從經濟和環(huán)境等角度考慮，高于±600KV的特高壓直流輸電是遠距離、大容量輸電的優(yōu)選方式，但高壓直流輸電必須依附于堅強的交流電網才能發(fā)揮作用。交流與直流都是電網的組成部分，在電網中的應用各有特點，兩者相輔相成：電網的發(fā)展不能單純依靠直流輸電，需構建交流、直流相互支撐的堅強電網。直流輸電適用于超過直流經濟等價距離的遠距離點對點，大容量輸電：“背靠背”直流輸電技術主要適用于不同頻率的相輔相成，互為補充。直流輸電的穩(wěn)定性能與受端電網電氣強弱有關，其強度可用直流輸電換流站的短路比（SCR）來表征，SCR定義為換流站交流母線短路容量與直流輸電額定功率之比，直流系統(tǒng)的控制在大多數(shù)交流和直流之間的相互作用中起著重要的作用，因此在評估交流系統(tǒng)強弱時必須考慮控制的作用。對于受端電網多回直流集中饋入、整流側采用定功率控制的工況，當逆變站附近交流線路發(fā)生三相短路故障時，整個受端交流系統(tǒng)先后承受直流輸入有功功率下降和無功功率吸收瞬時在中國建設以特高壓電網為骨干網架，以智能化技術覆蓋各個環(huán)節(jié)的“三華”堅強