我國特高壓工程輸電技術(shù)在南方電網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用

1、南方電網(wǎng)的現(xiàn)狀和發(fā)展

南方電網(wǎng)覆蓋廣東、廣西、云南、貴州和海南五省區(qū)，面積約100萬km，至2004年底總裝機(jī)容量78.76GW，其中統(tǒng)調(diào)裝機(jī)53.39GW，統(tǒng)調(diào)最高負(fù)荷46.07GW，公司系統(tǒng)售電量308.2TWh。經(jīng)過十幾年的努力，南方電網(wǎng)已經(jīng)形成以6回500kV交流線路、3回500kV直流線路為西電東送主干網(wǎng)架、各省內(nèi)交流500kV環(huán)網(wǎng)供電的主網(wǎng)。

根據(jù)南方五省區(qū)的國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃，2010年和2020年電力最大負(fù)荷分別為103.89GW和180.91GW。為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的高用電需求，南方電網(wǎng)新增西電送廣東電力“十一五”期間為10.30GW，“十二五”，期間為10.05GW并使西電送廣東達(dá)到31.23GW。屆時，南方電網(wǎng)將形成特高壓和超高壓交直流混合運(yùn)行的統(tǒng)一開放、結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的堅強(qiáng)主網(wǎng)。

2、發(fā)展特高壓輸電技術(shù)的必要性

2.1優(yōu)化電網(wǎng)資源配置，協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展

南方五省區(qū)東西部能源資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，東部廣東省占五省區(qū)GDP65%，但能源含量僅占3.5%，電力電量不足已嚴(yán)重影響社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展;而經(jīng)濟(jì)相對不發(fā)達(dá)的云南、貴州卻擁有>90%的五省區(qū)能源儲量，其中云南省可開發(fā)的水電裝機(jī)容量達(dá)95.70GW。因此，進(jìn)一步地實(shí)施大容量西電東送，促進(jìn)資源優(yōu)化配置，是南方區(qū)域能源發(fā)展的必由之路，也是南方電網(wǎng)公司的重要戰(zhàn)略。

2.2縮小輸電通道走廊，節(jié)省寶貴土地資源

輸電通道資源緊缺是電網(wǎng)發(fā)展過程中的國際性的問題。人均耕地面積小，廣東珠三角地區(qū)電力負(fù)荷密度過高，電網(wǎng)建設(shè)占地過多的矛盾尤其突出。到2030年西電東送采用交流500kV送電方案需增加16回線路，走廊寬達(dá)960m，占地面積217萬畝;采用交流1000kV送電方案走廊寬度為500m，占地面積110萬畝;而采用直流±800kV送電，走廊寬度為300m，占地僅70萬畝。此外，滇西南三江出口峽谷地段受地理位置限制，不可能采用500kV方案，特高壓輸電方案可有效解決問題。

2.3限制短路電流，提高電網(wǎng)穩(wěn)定，節(jié)約設(shè)備費(fèi)用

隨著迅猛增長的供電需求，電網(wǎng)系統(tǒng)容量增加很快，目前廣東珠三角負(fù)荷密集區(qū)部分500kV變電站的短路電流水平已接近或超過設(shè)備可以承受的50kA的水平。如仍僅采用500kV電壓等級，預(yù)計2010年后該地區(qū)大部分變電站的短路電流水平將>50kA并逼近目前常規(guī)設(shè)備制造極限63kA，電網(wǎng)穩(wěn)定可靠供電和設(shè)備安全的困難難以解決。特高壓交直流輸電技術(shù)可增強(qiáng)骨干電網(wǎng)輸電能力，有效控制每一電壓等級的系統(tǒng)短路電流。在加強(qiáng)各級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的同時，為現(xiàn)有500kV輸電網(wǎng)提供了分片運(yùn)行的條件，在保證供電可靠性的前提下降低了短路電流水平。

2.4特高壓輸電的經(jīng)濟(jì)性明顯

國內(nèi)外的研究表明，交流輸電1000kV方案的單位輸送容量投資約為500kV方案的73%，運(yùn)行損耗下降80%。直流輸電800kV方案的單位輸送容量投資約為500kV方案的72%，運(yùn)行損耗下降70%。此外，如前所述特高壓輸電技術(shù)可節(jié)省大量輸電走廊用地，符合國家可持續(xù)發(fā)展政策的要求。

2.5我國電工制造技術(shù)跨越式發(fā)展的空前機(jī)遇

經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)、引進(jìn)、消化吸收，國內(nèi)設(shè)備制造業(yè)已具備500KV交流輸電設(shè)備的設(shè)計制造技術(shù)，750KV交流輸變電關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化也已取得進(jìn)展，正負(fù)500KV直流輸電關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)已基本掌握。特高壓輸變電設(shè)備在國際上也是處于研制階段，國內(nèi)制造廠可以以計劃中的特高壓工程為依托，主要設(shè)備以我為主、聯(lián)合開發(fā)、國內(nèi)制造、掌握設(shè)備制造關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備制造技術(shù)升級，快速提高國際競爭力。

3、南方電網(wǎng)特高壓輸電應(yīng)用研究工作

3.1特高壓研究工作的主要過程

南方電網(wǎng)公司2003年8月在電力發(fā)展規(guī)劃的基礎(chǔ)上組織開展了高一級電壓等級應(yīng)用研究，2004年12月完成并出版了《南方電網(wǎng)高一級電壓等級應(yīng)用研究報告》2005年1月25日以?！蛾P(guān)于特高壓應(yīng)用研究工作情況的報告》將研究的主要內(nèi)容、結(jié)論和項(xiàng)目規(guī)劃建議正式上報。

3.2研究的主要結(jié)論

(1)國際上交流特高壓輸電技術(shù)已經(jīng)基本成熟，具有制造全套設(shè)備的能力;直流特高壓(±750kV或±800kV)輸電工程技術(shù)上可行。(2)高海拔、重污染以及覆冰等因素對設(shè)備外絕緣過電壓水平可能提高的較高要求可通過增加空氣凈距和絕緣子片數(shù)等方法滿足。(3)設(shè)計合理的特高壓輸電線路的可聽噪聲、無線電干擾水平可與現(xiàn)有超高壓輸電線路相當(dāng)。(4)特高壓輸電系統(tǒng)較現(xiàn)有輸電系統(tǒng)的過電壓倍數(shù)低。(5)特高壓交流線路單段長度不宜>500km，中間設(shè)開關(guān)站情況下可按2x350km控制。

3.3南方電網(wǎng)特高壓輸電網(wǎng)的規(guī)劃方案

結(jié)合電網(wǎng)總體規(guī)劃及各種輸電方案的輸電走廊、短路電流控制、輸電能力、投資和運(yùn)行費(fèi)用等的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦南方電網(wǎng)特高壓輸電規(guī)劃方案為結(jié)合云南小灣、金安橋、糯扎渡等水電站的投產(chǎn)建設(shè)云南至廣東2回±800kV直流輸電工程，實(shí)現(xiàn)特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量、點(diǎn)對點(diǎn)送電;2030年前建設(shè)云南至廣東5～6回1000kV交流輸電通道，在珠江三角洲地區(qū)北部建成雙回路1000kV環(huán)網(wǎng)。2005年初南方電網(wǎng)公司根據(jù)戰(zhàn)略和電網(wǎng)規(guī)劃成立了特高壓工程建設(shè)部，負(fù)責(zé)實(shí)施南方電網(wǎng)特高壓交直流工程，云南至廣東±800kV特高壓直流工程為第一個管理項(xiàng)目。

4、云廣特高壓直流輸電工程

4.1系統(tǒng)方案

云廣特高壓輸電工程系統(tǒng)方案，從合理利用輸電走廊資源、換流站站址和接地極極址資源、促進(jìn)直流輸電技術(shù)進(jìn)步和電網(wǎng)技術(shù)升級角度出發(fā)，結(jié)合今后西南水電外送規(guī)劃，考慮工程建設(shè)周期要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定采用±800kV電壓等級，輸電容量5GW。送端換流站位于云南省楚雄州祿豐縣三灣鎮(zhèn)，本期出線7回：至小灣水電站3回，至金安橋電站2回，至昆西北變電站2回。受端換流站位于廣東增城市朱村鎮(zhèn)π接500kV增城至橫瀝雙回線，路，新建2回線路至500kV水鄉(xiāng)變電站，并預(yù)留交流主變和220kV出線。

4.2工程主要參數(shù)

該工程線路長1438km，采用6×630mm2導(dǎo)線，其余參數(shù)見表1。

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