三峽工程與高壓直流輸電

三峽工程與高壓直流輸電摘要：本文論述了三峽工程中的輸變電工程的概況，特別是直流輸電系統(tǒng)。另外也論述了與電力電子技術(shù)相關(guān)的“西電東送”、全國電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)與直流聯(lián)網(wǎng)“背靠背”工程等方面的內(nèi)容。關(guān)鍵詞：三峽工程高壓直流輸電1概述舉世矚目的長江三峽工程分為三大部分：樞紐工程、移民工程和輸變電工程。隨著三峽大壩的橫空出世、高峽平湖的夢想成真，從2003年起，這個當今世界上最大的水電站將產(chǎn)生源源不斷的強大電能。三峽樞紐工程分三期施工，一期工程的標志為大江截流。二期工程主要修建三峽大壩的泄洪壩段、左岸廠房壩段、永久船閘。二期工程以2003年第一批機組發(fā)電為完成標志。2001年11月22日，首批機組的安裝正式啟動，首臺機組重達721噸的發(fā)電機定子，被兩臺總共可吊1200噸的行車，穩(wěn)穩(wěn)地吊放到直徑20多米的機坑內(nèi)。首批機組裝4臺70萬千瓦水輪發(fā)電機三期工程要對二期已筑起的大壩和右岸之間的導(dǎo)流明渠截流，建右岸廠房壩段。三峽輸變電工程也隨之成為三峽工程的重頭戲。26臺70萬千瓦水輪發(fā)電機組，1820萬千瓦的總裝機容量，到2010年全部機組建成投產(chǎn)后，三峽電站的年均發(fā)電量將達847億千瓦時。其中900萬千瓦將通過直流方式輸送出去。三峽工程按1993年價格水平計算的靜態(tài)總投資為900.9億元，考慮物價、利息等變因，當時測算到2009年的動態(tài)總投資為2039億元。這些年宏觀經(jīng)濟形勢一直較好，物價指數(shù)下降，目前樞紐工程控制在概算內(nèi)，還略有節(jié)余。據(jù)預(yù)測，到2010年工程全部完工時，三峽工程的動態(tài)總投資可望控制在1800億元以內(nèi)。2三峽工程中的輸變電工程由滔滔長江之水轉(zhuǎn)換而成的如此充沛的電能，如何自高山峽谷之中被瞬間傳遞到千里之外的負荷中心？總投資275億元的三峽輸變電工程將擔此重任。按照設(shè)計方案，三峽電站分為左岸和右岸電站，左、右岸電站又各分為兩個電廠。其中，左一電廠裝機8臺，出線5回；左二電廠裝機6臺，出線3回；右一、右二電廠裝機均為6臺，出線分別為4回和3回。這15回出線將分別把26臺機組發(fā)出的電能送至座落在湖北境內(nèi)的一批500千伏變電站和換流站，再向全國輻射。根據(jù)國務(wù)院去年底批準的三峽工程分電方案，三峽電站供電區(qū)域為湖北、河南、湖南、江西、上海、江蘇、浙江、安徽、廣東等八省一市。由于華中、川渝地區(qū)電力供求關(guān)系的變化，國務(wù)院決定三峽電站不向川渝送電。因此，三峽電力外送將形成三大主要通道：中通道：在華中四省建500千伏交流輸電線路4970公里，鄂豫間兩回，鄂湘間兩回，鄂贛間一回，變電容量1350萬千伏安（其中湖北境內(nèi)的500千伏線路2630公里，變電容量525萬千伏安）；設(shè)計輸電能力900萬千瓦。東通道：除利用現(xiàn)有的葛洲壩至上海直流線路輸電120萬千瓦外，2002年前建成第二回東送500千伏直流輸電線路和湖北宜昌、江蘇常州換流站，額定容量300萬千瓦；2008年再建成第三回送上海的直流線路，增加容量300萬千瓦。同時，在華東地區(qū)配套建設(shè)500千伏交流輸電線路850公里，變電容量850千伏安。南通道：2004年前建成一條973公里的500千伏直流輸電線路和湖北荊州、廣東惠州兩個換流站，送電能力為300萬千瓦。到2008年，上述三個通道全部建成后，一個縱橫九千公里、貫穿八省一市的三峽輸變電工程將騰空而起。屆時，三峽電力將暢通無阻地奔向東西1500公里、南北1000公里范圍內(nèi)的廣大用戶。1997年3月26日，三峽電力外送工程的第一槍從西線打響。500千伏長壽至萬縣超高壓輸電線路正式開工。盡管三峽的電力電量后來不考慮向川渝輸送，但這條線路對于聯(lián)接華中和川渝電網(wǎng)仍將發(fā)揮極其重要的作用。從1999年開始，三峽輸變電工程便進入大規(guī)模的建設(shè)階段。為了確保三峽工程首批機組2003年投產(chǎn)發(fā)電后的電力外送，2003年前，三峽輸變電工程要建成500千伏輸電線路4116千米，其中交流線路3016公里、直流線路1100公里；投產(chǎn)變電容量825萬千伏安，直流換流站600萬千瓦。其施工任務(wù)之艱巨可想而知。2002年，三峽輸變電工程新開工和續(xù)建項目投資規(guī)模為45.61億元。其中，續(xù)建直流換流容量1200萬千瓦、交流變電容量650萬千伏安、500千伏輸電線路4043千米；新建變電容量75萬千伏安、500千伏輸電線路1203千米。3三峽工程的直流輸電工程三峽（宜昌）至常州直流輸電工程是三峽電站用直流方式向外輸出電力的第一條通道。這條直流輸電線，其額定直流電壓土500千伏，額定直流電流3000安培，輸送容量300萬千瓦。三峽至廣東直流輸電工程是三峽電站用直流方式向外輸出電力的第二條通道，也是“十五”末實現(xiàn)向廣東送電1000萬千瓦的關(guān)鍵項目。三廣線（三峽至廣東）輸電距離約976公里，由荊州換流站、惠州換流站、三廣直流線組成。荊州換流站工程作為三峽電力外送的門戶換流站，建設(shè)計劃于20001年9月15日開始進行四通一平及工程前期準備，2004年1月極I投運，2004年6月極11和雙極投運。這項項工程建設(shè)規(guī)模與三常線基本相同：額定直流電流3000安培。換流站直流線路電壓等級為雙極±500千伏，額定輸送功率為單極150萬千瓦，雙極300萬千瓦。建成后將成為世界上最大規(guī)模的換流站。通過招標ABB公司贏得以上兩的工程項目。為支持國產(chǎn)化，本次兩個工程招標的主要設(shè)備換流閥和換流變壓器等均采取了合作生產(chǎn)的方式。同時，引進了ABB公司的直流輸電成套設(shè)計技術(shù)以及控制保護的設(shè)計制造技術(shù)。據(jù)悉，按照三峽工程設(shè)計，將在2003年6月蓄水至135米，并相繼實現(xiàn)永久船閘通航和首批機組發(fā)電的二期工程目標。根據(jù)國務(wù)院有關(guān)規(guī)定，在工程蓄水、通航、發(fā)電前，需進行階段驗收。本次驗收范圍包括樞紐工程、移民工程和輸變電工程三部分。三峽左岸電站廠房2號機定子機座于11月22日吊入1號機坑進行組裝，這標志著三峽機組機電設(shè)備安裝正式開始。該臺定子機座設(shè)備由VGS聯(lián)營體供貨，其機座外徑為21.4米，高度為3.3米，總重量達180噸。根據(jù)廣東省電力需求預(yù)測，到2005年，廣東全省用電負荷將達3617萬千瓦，2010年可達4905萬千瓦；“十五”期間，廣東需新增電源容量1208萬千瓦。目前，在廣東省大型電源建設(shè)項目中，2005年底前可投產(chǎn)總裝機容量約647萬千瓦（含火、核、氣、水），此間應(yīng)退役小火電機組約157萬千瓦。很顯然，廣東本省新增裝機容量無法滿足用電需求。“西電東送”、“三峽南送”，把三峽的電力輸送到廣東，不僅僅是決策者的明智之舉，也是國家電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的迫切需要。4“西電東送”我國有極豐富的水力資源，其理論蘊藏量6.78億kW，可利用開發(fā)裝機容量為3.78億kW，居世界首位。到1997年底水電裝機容量為6008萬kW，占可利用開發(fā)裝機容量的15.89%。遠遠低于世界上水電開發(fā)利用較高的國家。根據(jù)國家水電規(guī)劃到2010年水電裝機容量達到1.5億kW，那時占全國發(fā)電設(shè)備總裝機容量的比率將從現(xiàn)在的23%左右提高到加30%。今年水電裝機容量達到7000萬kW。從2000年到2010年的十年間要新增裝機容量8000萬kW，實現(xiàn)電力工業(yè)“3311”設(shè)想，即：3000萬kW特大型工程水電、3000萬kW常規(guī)水電；1000萬kW抽水蓄能電站。“西電東送”工程與“西氣東輸”、“南水北調(diào)”、青藏鐵路一起，是西部大開發(fā)的四項跨世紀工程。其中“西電東送”被稱為西部大開發(fā)的標志性工程，開工最早、建設(shè)速度最快，于2000年11月在貴州拉開建設(shè)序幕?！拔麟姈|送”是指開發(fā)貴州、云南、廣西、四川、內(nèi)蒙古、山西、陜西等西部省區(qū)的電力資源，將其輸送到電力緊缺的廣東、上海、江蘇、浙江和京、津、唐地區(qū)?！拔麟姈|送”分北、中、南3條通道，北部通道是將黃河上游的水電和山西、內(nèi)蒙古的坑口火電送往京津唐地區(qū)；中部通道是將三峽和金沙江干支流水電送往華東地區(qū)；南部通道是將貴州、廣西、云南三省區(qū)交界處的南盤江、北盤江、紅水河的水電資源以及云南、貴州兩省的火電資源開發(fā)出來送往廣東。貴州至廣東直流輸電工程是“西電東送”中容量最大的一條輸電通道。貴廣線輸電距離約936千米，資金來源為國內(nèi)貸款，工程計劃2001年底開工建設(shè)，2004年底單極投運，2005年6月完成雙極投運。貴州至廣州±500千伏直流、貴州至廣東兩回500伏交流與三峽至廣東土500千伏直流工程同時開工建設(shè)，我國西電東送八“龍”入粵格局已初步確立。八項輸電工程跨越我國西南部廣袤山區(qū)，縱橫綿延逾千公里，氣勢如虹。“十五”期間，我國西電輸往廣東的電力將達到1120萬千瓦，在現(xiàn)代化道路上疾馳的廣東獲得更充足的電能，城鎮(zhèn)將變得更加璀璨迷人；同時，廣東與中西部經(jīng)濟聯(lián)系也將更加緊密。金沙江天然落差5100米，水能蘊藏量達到40000MW，是水電站的“富礦”。溪洛渡和向家壩水電站是金沙江干流規(guī)劃中的處于河段最后面的兩級，于四川云南省交界的金沙江上。距華東（上海）和華中（武漢）分別是1750公里和980公里，因此向華東和華中輸電和聯(lián)網(wǎng)均超過HVDC平均點（800公里）。它的建設(shè)不僅增加三峽，葛洲壩枯期保證出力，還具有防洪、灌溉、養(yǎng)活三峽水庫的泥沙淤積等一系列社會效益。溪洛渡，向家壩水電站是繼三峽工程之后，在電力建設(shè)中具有重大戰(zhàn)略意義的又一宏偉工程。除此之外，我國西部地區(qū)，還有一批水電站的工程，如龍灘、小灣、拉西瓦、公伯峽、景洪等水電站，裝機容量均在1000MW以上。金沙江一期工程溪洛渡、向家壩水電站是加大西電東送力度的重要戰(zhàn)略項目，已列入國家電力發(fā)展“十五”期間重點項目前期工作計劃。溪洛渡、向家壩水電站總裝機容量I860萬千瓦，多年平均發(fā)電量873億千瓦時。其中各送930萬千瓦將通過HVDC方式向華東、華中進行輸送。1999年12月14日，中國長江三峽工程開發(fā)總公司委托國家電力公司開展金沙江一期工程輸電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計工作。此后國家電力公司組織力量重點研究了由不同輸電方式、不同輸電電壓等級、不同的輸電規(guī)模組合的12個基本輸電方案，分為純直流（±500千伏或±600千伏）、純交流（特高壓1150千伏）和交直流混合（至華中為交流750千伏或500千伏，至華東為直流±600千伏或±750千伏）三大類。專家提出，鑒于本工程的實際情況，金沙江一期工程的西電東送輸電方案不宜選用1150千伏特高壓電壓等級送電；采用750千伏交流送電華中，與采用500千伏交流相比，在技術(shù)上沒有多大優(yōu)越性，經(jīng)濟上又較貴，本工程不予推薦；純直流方案經(jīng)濟性較好，兩電站輸電方案清晰，過渡方便，是一個較好方案。因此，純直流方案應(yīng)是首選方案，建議按此方案開展下階段工作。金沙江一期工程送電川渝、云南采用500千伏的電壓等級可較好滿足要求。輸電直接從電站開關(guān)站出線，就近接入川渝電網(wǎng)、云南電網(wǎng)。電站接線應(yīng)可避免川渝、云南電網(wǎng)在電站側(cè)交流聯(lián)網(wǎng)運行。專家們還肯定了溪洛渡及向家壩電站東送線路按南、北兩個通道考慮的思路。5全國電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)與直流聯(lián)網(wǎng)“背靠背”工程按照西電東送、南北互聯(lián)、全國聯(lián)網(wǎng)的方針，全國互聯(lián)電網(wǎng)的基本格局是：全國將以三峽輸電系統(tǒng)為主體，向東、西、南、北四個方向輻射，形成以北、中、南送電通道為主體、南北電網(wǎng)間多點互聯(lián)、縱向通道聯(lián)系較為緊密的全國互聯(lián)電網(wǎng)格局。北、中、南三大片電網(wǎng)之間原則上采用直流背靠背或常規(guī)直流隔開，以控制交流同步電網(wǎng)的規(guī)模。“十五”期間全國聯(lián)網(wǎng)是以三峽