特高壓交流輸電技術發展現狀研究

程曉君 楊愷晉

【摘 要】我國存在著經濟發展地理分布與能源資源分布不協調的問題。隨著近年來發展的加快，東部用電量快速上升。發展特高壓直流輸電技術，能夠滿足不同地區的電力需求，保障能源的安全可靠供給，提高資源利用率。

【關鍵詞】能源資源；特高壓直流輸電；生態環境

1 前言

我國的電力工業正處在高速發展階段，電力需求持續增長，如何有效配置現有的電力能源將會對經濟發展產生很大影響。我國的西南和西北地區擁有全國三分之二的可開發水資源，山西、內蒙古等省份擁有全國已探明煤炭資源的三分之二，而我國的用電負荷中心位于東部沿海一帶，生產力與資源布局極不均衡，需要大規模、遠距離、高效率的電力資源輸送，以此來解決東南地區日益增長的用電需求。相比普通的高壓輸電，特高壓輸電網絡的安全性更強、同等輸電容量下無用功消耗更少、在成本建設方面經濟型更好，是將來輸電系統中發展的主要方向。

2 特高壓交流輸電技術發展現狀

2.1 帶動區域經濟發展

我國地理結構復雜，很多山區、丘陵地帶由于地理條件影響，居民長期受到供電緊缺的困擾。而通過線路鋪設、電站分布這些電網類項目的建設，使偏遠村落之間也可以通過電站而聯系起來。方便了居民生活發展中的電力需求，帶動這些地區經濟建設，擺脫落后貧窮。

另外，雖然我國地大物博，但是資源分布并不平衡。水電資源多分布在沿海地區和東部地區，而煤炭、石油、天然氣資源則多分布在西北部地區。不同于以往的鐵路運輸，特高壓電網運輸縮短了運輸時間，提高了運輸效率，使我國能源運輸方式更加優化、安全。也將西部地區的優勢轉變為經濟優勢，促進當地發展。

2.2 提高電網技術穩定性

將1 000kV交流特高壓線用在大型輸電工程中既可以擴大輸電容量，又可以加長輸電距離，同時節約資金，縮小輸電通道，節約土地資源。不同于以往小千伏數的輸送線路，特高壓交流輸電技術有效避開了短路電流過多、部分地區穩定性差的電網系統安全問題。

1.3 促進電工制造業技術發展

利用特高壓交流輸電技術優化電網系統，提高輸電質量，是我國電工制造業通過技術創新，響應科技是第一生產力的重要體現之一。通過對特高壓交流輸電技術的研究與創新，開發特高壓輸電線的配套設施，減少電網運行損失，提高安全性，使我國電力科技水平再上一個臺階。

3 我國特高壓交流輸電的必要性和可行性

3.1 必要性

3.1.1 我國經濟發展的需要。我國的土地面積廣，能源與經濟發展區域分布不平衡是我國經濟發展中一直都存在的問題。中西部和西南部是我國一次性能源的主要分布區域，但是用電的集中區域主要是東部沿海的經濟發達區域。為此，我國實行了“西電東送”以及“北電南送”工程。由于跨越區域廣，導致了這兩個工程距離超遠、輸送容量超大的特點，普通的超高壓輸電線路是無法達到這個要求的，因此，研究特高壓交流輸電技術勢在必行。發展特高壓電網，有利于西部地區將資源優勢轉為經濟優勢，促進西部大開發，實現區域經濟協調發展。

3.1.2 大型電站的發展需要。隨著近幾年來經濟的發展，我國有很多大型電站正在建立或已經建成，例如三峽水電站、長江上游金沙江水電基地等，三峽水電站裝機總容量是18.2GW，需要向華東輸送8GW容量，輸送距離是1100km，這些任務已經超過了500kV超高壓輸電線路的服務范圍了，需要特高壓交流輸電技術才能完成。

3.1.3 全國電源優化配置需要。隨著經濟的發展，人們的用電需求越來越大，現階段的用電供應不能滿足人們的需求。所以，為了充分利用電力資源，并錯峰借用，實現電網的相互調劑，我國在實行“西電東送”工程的同時，還建立了南、北、中三大電網大容量聯網送電工程，以實現全國電力資源的優化使用。但是，一旦聯網成功，500kV的輸電容量是不能滿足這個大工程的需要的。另外，直流輸電的穩定性也低于交流輸電。全國聯網送電，如果采用直流線路，多條線路同時向一個地區送電，容易出現故障。尤其是目前，大約有6～7條直流線路向珠三角地區送電，安全性較差。所以，為了讓整個大電網安全運行，采用特高壓交流輸電是必要的。

3.2 可行性

我國具有研究和發展特高壓交流輸電的條件。在1986年，我國正式立項，專門研究特高壓交流輸電技術。并以武漢高壓研究所為首，成立特高壓交流輸電工作組，搜集資料，研究國外特高壓交流輸電技術。1996年，我國正式建立第一條1000kV特高壓交流輸電試驗線路。2008年12月30日，中國首個特高壓交流輸變電工程：晉東南-河南南陽-湖北荊門1000kV特高壓交流試驗示范工程建成投入試運行。目前，我國的特高壓交流輸電試驗研究基地已頗具規模，可以實現特高壓輸電線路的外絕緣特性、電暈派生效應等基礎研究。另外，我國的500kV超高壓輸電設備完善、技術發展成熟，可以為1000kV以上的特高壓交流輸電提供技術基礎。

4 特高壓交流輸電的應用

我國正處于工業化和城鎮化快速發展時期，為帶動工業發展，特高壓輸電技術在很多電網改造與輸電工程中都有廣泛應用。如一些城市間的電網設置過程中，會出現地域差異造成的負載不勻，導致變電站電壓不穩，地區供電不平衡的問題。特改壓輸電技術的引入，改善電網結構，平衡負載，采用1000kV特高壓輸電線代替50kV輸電線，是電流輸送平穩又高效。同時特高壓輸電線占地面積少，在線路布置方面節省了成本，而且可以廣泛輸送電流，減少了由于地理距離過大一些城市供電不足的困難。

為了更好地優化資源配置，有效使用自然資源，國家啟動“西電東輸”戰略工程，合理使用云、貴、川三省水利資源，緩解了西部地區供電壓力。而特高壓交流輸電技術在其中起到了中流砥柱的作用。以特高壓輸電線路為骨干的智能化電網，不僅減少了工程技術難度，提高了運營穩定性，還節省了投資成本，充分發揮電網系統能源資源優化配置的優勢。推動了我國電力研究水平，由于工程建成后帶來的巨大收益，還提升了我國經濟地位。

5 特高壓交流輸電的發展前景

特高壓交流輸電的發展前景在一定程度上取決于我國資源的分布、能源的傳輸需求以及變化趨勢。我國的煤炭需求量非常大，到2020年預計需求量將達到30億噸。假如將大量煤炭從山西煤炭基地遠距離送到能源匱乏的地區，則需要消耗大量電力與運輸燃油。立足長遠，從發展趨勢來看，國際石油資源日益減少，而且在未來，運輸成本必然將逐漸增加，最終將影響煤炭運輸業。所以在煤炭主產區建設坑口電站，將煤炭轉化為電能經特高壓交流輸電電網向用電中心地區輸送是非常必要的。同時為了滿足西電東送的戰略需求，發展特高壓交流輸電線路以降低在輸送過程中出現的電損耗以及線路走廊占地面積。因此發展特高壓交流輸電是應對未來能源危機的重要舉措。預計到2020年我國裝機容量與電量將分別達到9.51億kw和56723億kw/h，煤電容量為6.71億kw，占總裝機容量的70%，發電量占75%以上，水電的裝機容量為2.46億kw，占總裝機容量的26%。目前我國發電能源基本條件已經決定了以煤電和水電為主的電源結構，這種結構在短時間內是很難改變的。今后的25年，我國將致力發展以水電、太陽能，風能、生物能、核能等為主的清潔能源。這些能源未來的發展都將依賴于特高壓交流輸電電網。

參考文獻：

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[3]吳敬儒，徐永禧.我國特高壓交流輸電發展前景[J].電網技術，2015（3）：1-4.

（作者單位：國網山西省電力公司檢修分公司）