淺談中國式堅強型智能電網(wǎng)之特高壓課件

淺談中國式堅強型智能電網(wǎng)之特高壓輸電什么是中國式堅強智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)的廣義：

智能電網(wǎng)就是通過傳感器把各種設備、資產(chǎn)連接到一起，形成一個客戶服務總線，從而對信息進行整合分析，以此來降低成本，提高效率，提高整個電網(wǎng)的可靠性，使運行和管理達到最優(yōu)化。

拋去所有難懂的專業(yè)術語來說，就我個人理解，智能電網(wǎng)就是要把過去“死的”電網(wǎng)通過各種先進的現(xiàn)代技術改造成有思考、“活的”高智商電網(wǎng)機器人，它能通過自己的思考解決電網(wǎng)運行中所有可能出現(xiàn)的問題，而且能與人交流。

中國式堅強智能電網(wǎng)：

中國式堅強智能電網(wǎng)指的就是結合中國自身特點（各地能源分配不均、電能輸送效率有限等）發(fā)展起來的以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎，利用先進的通信、信息和控制技術，構建以信息化、自動化、數(shù)字化、互動化為特征的統(tǒng)一的堅強智能化電網(wǎng)。

中國式堅強智能電網(wǎng)的堅強所在

——

以特高壓電網(wǎng)為骨架的網(wǎng)絡

從定義出發(fā)，我們可以看出特高壓輸電在中國式智能電網(wǎng)里占有很重要的地位。因此，下面我就著重談一下我對智能電網(wǎng)的特高壓輸電方面的理解。從基礎出發(fā)了解特高壓輸電

特高壓輸電是指比交流500kV輸電能量大、輸電距離更遠的新的輸電方式。它包括兩個不同的內涵：一是交流特高壓（UHC），二是高壓直流（HVDC）。特高壓輸電具有輸電成本經(jīng)濟、電網(wǎng)結構簡化、短路電流小、輸電走廊占用少以及提高供電質量等優(yōu)點。根據(jù)國際電工委員會的定義：交流特高壓是指1000kV以上的電壓等級。在我國，一般是指1000kV及以上的交流和800kV及以上的直流。解剖特高壓輸電的主要優(yōu)缺點

總的來說，特高壓輸電交、直流輸電主要優(yōu)缺點如下：

特高壓交流輸電的優(yōu)點：

（1）提高傳輸容量和傳輸距離。

一個例子就足以說明這個優(yōu)點存在性。50萬伏超高壓輸電線路的經(jīng)濟輸送距離一般為600～800公里，而100萬伏特高壓輸電線路因為電壓提高了，線路損耗減少了，它的經(jīng)濟輸送距離也就加大了，能達到1000～1500公里甚至更長。

可見，所需電網(wǎng)電壓等級越高，緊湊型輸電的效果越好，該優(yōu)點越突出。

（2）提高電能傳輸?shù)慕?jīng)濟性。

輸電電壓越高傳遞的能量損失的就越小，電能的利用率高，所以輸電電壓越高就比輸電電壓越低的造價低。因此，輸電電壓越高輸送單位容量的價格越低。

（3）節(jié)省線路走廊和變電站面積。

據(jù)估計，1條1150千伏輸電路的輸電能力可代替5～6條500千伏線路,或3條750千伏線路;可減少鐵塔用材三分之一,節(jié)約導線二分之一,節(jié)省包括變電所在內的電網(wǎng)造價10～15%。1150千伏特高壓線路走廊約僅為同等輸送能力的500千伏線路所需走廊的四分之一，這對于人口稠密、土地寶貴或走廊困難的國家和地區(qū)會帶來重大的經(jīng)濟和社會效益。

（4）減少線路的功率損耗。就我國而言,

電壓每提高1

％

,

每年就相當于新增加500萬kW

的電力,

500

kV輸電比1200

kV的線損大5倍以上。

（5）有利于連網(wǎng)，簡化網(wǎng)絡結構，減少故障率。特高壓交流輸電的主要缺點：特高壓輸電的主要缺點是系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性問題不易解決。自1965-1984年世界上共發(fā)生了6次交流大電網(wǎng)瓦解事故，其中4次發(fā)生在美國，2次在歐洲。這些嚴重的大電網(wǎng)瓦解事故說明采用交流互聯(lián)的大電網(wǎng)存在著安全穩(wěn)定、事故連鎖反應及大面積停電等難以解決的問題。特別是在特高壓線路出現(xiàn)初期，不能形成主網(wǎng)架，線路負載能力較低，電源的集中送出帶來了較大的穩(wěn)定性問題。下級電網(wǎng)不能解環(huán)運行，導致不能有效降低受端電網(wǎng)短路電流，這些都威脅著電網(wǎng)的安全運行。另外，特高壓交流輸電對環(huán)境影響較大。

直流輸電技術的優(yōu)點：經(jīng)濟方面：(1)線路造價低。對于架空輸電線，交流用三根導線，而直流一般用兩根，采用大地或海水作回路時只要一根，能節(jié)省大量的線路建設費用。對于電纜，由于絕緣介質的直流強度遠高于交流強度，如通常的油浸紙電纜，直流的允許工作電壓約為交流的3倍，直流電纜的投資少得多。(2)年電能損失小。直流架空輸電線只用兩根，導線電阻損耗比交流輸電小;沒有感抗和容抗的無功損耗;沒有集膚效應，導線的截面利用充分。另外，直流架空線路的“空間電荷效應”使其電暈損耗和無線電干擾都比交流線路小。所以，直流架空輸電線路在線路建設初投資和年運行費用上均較交流經(jīng)濟。技術方面：(1)不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題，可實現(xiàn)電網(wǎng)的非同期互聯(lián)，而交流電力系統(tǒng)中所有的同步發(fā)電機都保持同步運行。由此可見，在一定輸電電壓下，交流輸電容許輸送功率和距離受到網(wǎng)絡結構和參數(shù)的限制，還須采取提高穩(wěn)定性的措施，增加了費用。而用直流輸電系統(tǒng)連接兩個交流系統(tǒng)，由于直流線路沒有電抗，不存在上述穩(wěn)定問題。因此，直流輸電的輸送容量和距離不受同步運行穩(wěn)定性的限制.還可連接兩個不同頻率的系統(tǒng)，實現(xiàn)非同期聯(lián)網(wǎng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(2)限制短路電流。如用交流輸電線連接兩個交流系統(tǒng)，短路容量增大，甚至需要更換斷路器或增設限流裝置。然而用直流輸電線路連接兩個交流系統(tǒng)，直流系統(tǒng)的“定電流控制’，將快速把短路電流限制在額定功率附近，短路容量不因互聯(lián)而增大。直流輸電技術的不足：

(1)換流裝置較昂貴。這是限制直流輸電應用的最主要原因。在輸送相同容量時，直流線路單位長度的造價比交流低;而直流輸電兩端換流設備造價比交流變電站貴很多。這就引起了所謂的“等價距離”問題。

(2)消耗無功功率多。一般每端換流站消耗無功功率約為輸送功率的40%～60%,需要無功補償。(3)產(chǎn)生諧波影響。換流器在交流和直流側都產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流，使電容器和發(fā)電機過熱、換流器的控制不穩(wěn)定，對通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。(4)就技術和設備而言，直流波形無過零點，滅弧困難。目前缺乏直流開關而是通過閉鎖換流器的控制脈沖信號實現(xiàn)開關功能。若多條直流線路匯集一個地區(qū)，一次故障也可能造成多個逆變站閉鎖，而且在多端供電方式中無法單獨地切斷事故線路而需切斷全部線路，從而會對系統(tǒng)造成重大沖擊。(5)從運行維護來說，直流線路積污速度快、污閃電壓低，污穢問題較交流線路更為嚴重。與西方發(fā)達國家相比，目前我國大氣環(huán)境相對較差，這使直流線路的清掃及防污閃更為困難。設備故障及污穢嚴重等原因使直流線路的污閃率明顯高于交流線路。(6)不能用變壓器來改變電壓等級。直流輸電主要用于長距離大容量輸電、交流系統(tǒng)之間異步互聯(lián)和海底電纜送電等。與直流輸電比較，現(xiàn)有的交流500kV輸電(經(jīng)濟輸送容量為1000kW,輸送距離為300~500km)已不能滿足需要，只有提高電壓等級，采用特高壓輸電方式，才能獲得較高的經(jīng)濟效益。1、可見，特高壓交直流輸電各有其優(yōu)缺點，那么在我國的智能電網(wǎng)的建設中應該選用哪種方式呢？2、

而我國建設智能電網(wǎng)一定要用特高壓輸電這種方式嗎？3、甚至有專家說我國建設智能電網(wǎng)不應該用特高壓輸電，這又是怎么一回事呢？

帶著這些疑問，我展開了進一步的探討。Question~~交流OR直流？

從輸電線路發(fā)展歷程出發(fā)：人們對電能的應用和認識是首先從直流開始的。法國物理學家和電氣技師M.德普勒于1882年將裝設在米斯巴赫煤礦中的3馬力直流發(fā)電機所發(fā)的電能,以1500～2000伏直流電壓,送到了57公里以外的慕尼黑國際博覽會上，完成了第一次輸電試驗。此后在20世紀初，試驗性的直流輸電的電壓、功率和距離分別達到過125千伏、20兆瓦和225公里。但由于采用直流發(fā)電機串聯(lián)獲得高壓直流電源，受端電動機也是用串聯(lián)方式運行，不但高壓大容量直流電機的換向困難而受到限制,串聯(lián)運行的方式也比較復雜，可靠性差,因此直流輸電在近半個世紀的時期里沒有得到進一步發(fā)展。20世紀50年代,高壓大容量的可控汞弧整流器研制成功,為高壓直流輸電的發(fā)展創(chuàng)造了條件；同時電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大，使交流輸電的穩(wěn)定性問題等局限性也表現(xiàn)得更明顯，直流輸電技術又重新為人們所重視。1972年建成第一回330kV線路，1981年建成第一回500kV交流線路，1989年建成第一回±500kV直流線路，2005年前將在西北電網(wǎng)建成第一回750kV交流線路。隨著電網(wǎng)電壓等級的提高，網(wǎng)絡規(guī)模也在不斷擴大，我國已經(jīng)形成6個夸省的大型區(qū)域電網(wǎng)，即東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華中電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、西北電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。全國聯(lián)網(wǎng)基本形成。為了實現(xiàn)能源資源優(yōu)化配置，在六大區(qū)域電網(wǎng)的基礎上展開了全國聯(lián)網(wǎng)工作。1989年投運的±500kV葛滬直流輸電工程，實現(xiàn)了華中—華東電網(wǎng)的互聯(lián)，拉開了夸大區(qū)聯(lián)網(wǎng)的序幕。2001年5月，華北與東北電網(wǎng)通過500kV線路實現(xiàn)了第一個跨大區(qū)交流聯(lián)網(wǎng)。2002年5月，川電東送工程實現(xiàn)了川渝與華中聯(lián)網(wǎng)。2003年9月，華中—華北聯(lián)網(wǎng)