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  摘要：電網(wǎng)作為電力市場(chǎng)的載體和國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著優(yōu)化能源資源配置方式、保障國家能源安全和滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用。在分析我國同步電網(wǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，提出以特高壓交流聯(lián)接形成華北─華中─華東同步電網(wǎng)的戰(zhàn)略構(gòu)想，對(duì)其科學(xué)合理性及技朮可行性進(jìn)行論述，并指出，抓緊實(shí)施試驗(yàn)示范工程是驗(yàn)証交流特高壓輸電技朮的關(guān)鍵。

0 引言

   自特高壓前期工作啟動(dòng)以來，國家電網(wǎng)公司按照國家發(fā)展改革委的統(tǒng)一部署，組織電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、科研、運(yùn)行及設(shè)備制造等方面的權(quán)威單位和科研機(jī)構(gòu)，在全面借鑒、汲取國際上特高壓輸電經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)國內(nèi)20多年研究成果的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地開展了我國同步電網(wǎng)構(gòu)建和特高壓工程研究論証工作。所謂同步電網(wǎng)，就是由交流輸電線路和變電所組成的傳輸交流電能的網(wǎng)絡(luò)。形成同步電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，在技朮、經(jīng)濟(jì)上有很大的優(yōu)越性。

   借鑒國際上大電網(wǎng)互聯(lián)促進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展的共同經(jīng)驗(yàn)，主要是為了獲得送電效益及錯(cuò)峰、水火互濟(jì)、互為備用、緊急事故支援等聯(lián)網(wǎng)效益，實(shí)現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置和高效利用，充分發(fā)揮大電網(wǎng)的技朮經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，提升總體安全穩(wěn)定水平。北美、歐洲和前蘇聯(lián)早在30多年前就實(shí)現(xiàn)了全國聯(lián)網(wǎng)和跨國互聯(lián)，聯(lián)網(wǎng)方式以交流為主，同步電網(wǎng)的電氣聯(lián)系由弱到強(qiáng)，聯(lián)網(wǎng)電壓等級(jí)逐步提高，目前國際上主要互聯(lián)同步電網(wǎng)的裝機(jī)容量和覆蓋面積都在不斷擴(kuò)大。西歐和俄羅斯電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，以合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立協(xié)調(diào)控制的安全穩(wěn)定防線，可以避免同步電網(wǎng)因連鎖反應(yīng)而導(dǎo)致大停電事故的發(fā)生。

  1 為什么要構(gòu)建華北－華中－華東特高壓同步電網(wǎng)

   我國電網(wǎng)目前已形成東北－華北－華中、華東、西北和南方4個(gè)同步電網(wǎng)。東北－華北－華中同步電網(wǎng)通過500kV弱聯(lián)系，形成典型的長鏈?zhǔn)诫娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性差，區(qū)域間功率交換能力低，嚴(yán)重限制了華北－華中電網(wǎng)水火互濟(jì)效益的發(fā)揮。從發(fā)展角度看，華中區(qū)域電網(wǎng)水電比重大，西南大水電有很大一部分集中在四川，而華中東部4省（湖南、湖北、江西和河南）能源匱乏，運(yùn)輸條件差；華北電網(wǎng)屬于純火電系統(tǒng)，是我國重要的煤電輸出區(qū)域；華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，嚴(yán)重缺能，市場(chǎng)空間巨大。這三大電網(wǎng)地理上相互毗鄰，互補(bǔ)性很強(qiáng)，采用特高壓交流形成堅(jiān)強(qiáng)靈活的同步電網(wǎng)，將為促進(jìn)能源資源的優(yōu)化配置和高效利用奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。從我國能源供應(yīng)與保障的高度看，構(gòu)建華北－華中－華東交流特高壓同步電網(wǎng)是構(gòu)筑穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔能源供應(yīng)體系的重要環(huán)節(jié)。

   北方煤電基地和西南水電基地是我國未來主要的電力輸出地區(qū)，規(guī)模效益顯著，送出電力總?cè)萘考s2億ｋＷ，初步分析同步電網(wǎng)規(guī)模在5億～7億ｋＷ才能更好地接受如此大規(guī)模的電力，為規(guī)劃中的10回左右超遠(yuǎn)距離特高壓直流送電提供堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架支撐。華北－華中－華東負(fù)荷中心的受端特高壓環(huán)網(wǎng)的長度約2700ｋｍ，電氣距離僅相當(dāng)于500ｋＶ的600ｋｍ，與京津唐、華中中部和華東環(huán)太湖等受端環(huán)網(wǎng)的電氣距離相當(dāng)，但電力交換能力遠(yuǎn)高于500kV，能夠適應(yīng)更大規(guī)模電力受人和分配的需要。為此，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的華北－華中－華東交流特高壓同步電網(wǎng)，也是接受北部和西部大容量電力輸入的客觀要求。同時(shí)為俄羅斯、蒙古、哈薩克斯坦等周邊國家能源資源納入我國市場(chǎng)進(jìn)行配置開辟了新的途徑。

   構(gòu)筑華北－華中－華東交流特高壓同步電網(wǎng)只不過是對(duì)目前以500kV交流形成的東北－華北－華中同步電網(wǎng)所作出的戰(zhàn)略調(diào)整。未來全國電網(wǎng)仍由華北－華中－華東、東北、西北、南方4個(gè)同步電網(wǎng)組成，4個(gè)同步電網(wǎng)之間采用直流聯(lián)接。其中華北－華中－華東交流特高壓同步電網(wǎng)穩(wěn)定水平和區(qū)域電網(wǎng)間功率交換能力都很高，1000kV和500kV電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，不僅不會(huì)破壞大區(qū)電網(wǎng)的安全基礎(chǔ)，而且安全穩(wěn)定水平較原有電網(wǎng)有所提高。"十二五"特高壓電網(wǎng)構(gòu)想示意如圖1所示。

2 構(gòu)建特高壓電網(wǎng)的實(shí)施步驟

   2．1安全對(duì)策

   我國電網(wǎng)具有"統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度"的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建特高壓電網(wǎng)后更能有效防止大面積停電事故的發(fā)生。通過采用安全對(duì)策不僅可以滿足電力的快捷供應(yīng)，而且能保障特高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。具體的安全對(duì)策是：（1）統(tǒng)一規(guī)劃，合理分層分區(qū)，形成結(jié)構(gòu)清晰、運(yùn)行靈活、結(jié)構(gòu)合理及適應(yīng)性強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；（2）強(qiáng)化統(tǒng)一調(diào)度，建立完善的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，防范故障擴(kuò)大化；（3）加強(qiáng)故障應(yīng)對(duì)措施的預(yù)先研究，提高快速應(yīng)對(duì)能力；（4）積極采用新技朮提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平。

   2．2試驗(yàn)示范工程的意義

   如何發(fā)展電網(wǎng)，要不要發(fā)展特高壓輸電技朮，關(guān)系到我國能源供應(yīng)和能源高效利用大局。發(fā)展特高壓輸電是我國電力工業(yè)發(fā)展到一定階段的必然要求。為實(shí)現(xiàn)上述戰(zhàn)略構(gòu)想，建設(shè)特高壓試驗(yàn)示范工程是驗(yàn)証特高壓輸電技朮和考核特高壓設(shè)備的唯一途徑。

   建設(shè)特高壓試驗(yàn)示范工程的作用是：（1）考核特高壓輸電設(shè)備，提升裝備制造能力；（2）驗(yàn)証特高壓電網(wǎng)性能，積累電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；（3）完善特高壓輸電技朮，夯實(shí)下一步工程應(yīng)用基礎(chǔ)；（4）促進(jìn)特高壓網(wǎng)架建設(shè)，推進(jìn)更大范圍的資源優(yōu)化配置。

   經(jīng)科學(xué)論証，國家電網(wǎng)公司和中國電力工程顧問集團(tuán)公司一致推薦晉東南－荊門作為特高壓試驗(yàn)示范工程，該工程以華北和華中兩大電網(wǎng)作為支撐，潮流調(diào)節(jié)靈活，安全性好，適應(yīng)性強(qiáng)，有利于全面考核設(shè)備、驗(yàn)証性能，推進(jìn)自主創(chuàng)新。

   3 晉東南－荊門交流特高壓試驗(yàn)示范工程

   晉東南－荊門特高壓工程聯(lián)接華北和華中區(qū)域電網(wǎng)，能有效避免1000kV╱500kV線路電磁環(huán)網(wǎng)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平，確保華北與華中電網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行的安全。該工程投運(yùn)后，系統(tǒng)穩(wěn)定水平較高，電網(wǎng)暫態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平滿足導(dǎo)則要求。該工程最大輸送功率近300萬ｋＷ（受單臺(tái)變壓器容量限制），僅占華北和華中兩大電網(wǎng)負(fù)荷的3%，不影響華北和華中電網(wǎng)的安全運(yùn)行，線路發(fā)生事故或無故障斷開的情況下，系統(tǒng)頻率和電壓波動(dòng)很小，可保証穩(wěn)定運(yùn)行。華北、華中電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，試驗(yàn)示范線路可保持穩(wěn)定運(yùn)行，還可提供緊急事故支援。另外，試驗(yàn)示范工程具有較強(qiáng)的抵御嚴(yán)重故障能力，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，均可采取穩(wěn)定措施使系統(tǒng)保持穩(wěn)定運(yùn)行。

   3．1示范系統(tǒng)的運(yùn)行方式

   晉東南－荊門特高壓工程可充分發(fā)揮南北電網(wǎng)水火互濟(jì)和能源基地向負(fù)荷中心送電的作用。系統(tǒng)典型運(yùn)行方式主要有：豐水期水電大發(fā)時(shí)，由華中電網(wǎng)向華北輸送水電，最大限度地減少華中水電棄水，減少發(fā)電耗煤；枯水期華北電網(wǎng)向華中電網(wǎng)輸送250萬－300萬kW火電，彌補(bǔ)華中水電出力下降的缺額；腰荷或低谷時(shí)段，以系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，充分發(fā)揮線路輸電能力，安排合理的潮流交換，取得錯(cuò)峰、調(diào)峰、互為備用等聯(lián)網(wǎng)效益。經(jīng)測(cè)算，試驗(yàn)示范工程年輸電電量可達(dá)110億－150億kW．h，輸電利用小時(shí)約5000ｈ。

   3．2示范系統(tǒng)的競爭力

   試驗(yàn)示范工程輸電具有競爭力。根據(jù)該工程投資、運(yùn)行成本和輸電量等邊界條件，在不考慮工程聯(lián)網(wǎng)效益的情況下，輸電電價(jià)為0．06元╱（kW．h）。按照國家公布湖北與山西省脫硫燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)，兩地間上網(wǎng)電價(jià)差為0．085元╱（kW．h），扣除線損電價(jià)后為0．08元╱（kW．h）。因此，通過特高壓工程輸電，到網(wǎng)電價(jià)具有較強(qiáng)競爭力，不會(huì)推動(dòng)受電地區(qū)電價(jià)上漲，并有利于降低電力總成本。

   晉東南－荊門工程后續(xù)發(fā)展前景廣闊。晉東南－荊門試驗(yàn)示范工程成功后，即可轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)行，并逐步向北延伸至陜北和蒙西煤電基地、向東延伸至武漢，真正形成一條從煤電基地到負(fù)荷中心的能源運(yùn)輸通道，充分發(fā)揮1000kV遠(yuǎn)距離大容量低損耗輸電的作用。

   4 結(jié)語

   目前，晉東南－荊門試驗(yàn)示范工程的可研設(shè)計(jì)已通過評(píng)審，建設(shè)的外部條件已經(jīng)落實(shí)。建議國家抓緊核準(zhǔn)，盡快實(shí)施，以驗(yàn)証性能，完善技朮，在科學(xué)規(guī)劃的基礎(chǔ)上及時(shí)推廣使用。