“中国的能源资源与生产力逆向分布。”中国国家电网新闻发言人卢健说,煤炭资源保有储量的76%分布在西部与北部地区,80%的水能资源分布在西部地区,但75%以上的能源需求集中在东中部地区,“因此采用特高压输电技术,提高全国范围内电力资源优化配置的能力已成为当务之急。”
作为示范,3年前奠基的中国自主研发、设计和建设的晋东南—南阳—荆门全长640公里、1000千伏特的高压交流试验工程,按商业化运营要求,从今年初合闸到现在,一直稳定运行。这标志着中国成功掌握了世界上最先进的特高压建设核心技术——目前只有中国发展了1000千伏特高压技术。专家们称,1000千伏输电线路的自然输送功率约为500千伏输电线路的5倍,电阻损耗约为500千伏输电线路的1/4,可节约线路走廊土地资源约2/3。而超强的系统装机容量,可将丰富的电力随时供应至线路所及地区。前不久,该工程已经通过国家环保、科技、国产化、档案等专项验收,中国的特高压技术标准体系也因此建立。
据变电站的工作人员介绍,山西电网500千伏的电进来以后,通过这里的1000千伏特高压变压器,升压到1000千伏,送往省外。“变压器是核心设备,一组变压器的容量相当于一个葛洲坝水库的发电容量。”按照规划,这里将有3组变压器,总容量是900万千瓦,相当于半个三峡水库大坝的发电容量。
山西人发现,相对于运煤,卖电对当地经济的拉动更大。测算表明,1吨煤外送和用于发电给山西省带来的产值比是1∶4左右。上述首个特高压电网示范工程运行后,山西输送的电力功率可达300万千瓦,相当于1年就地消化标准煤约700万吨。
“电煤价格中运输成本就占了一半。”中国国家电网公司副总经理舒印彪表示,如果直接在山西省就地发电,变运送煤炭为输出电力,既能缓解本来已经非常紧张的运输压力,降低煤电成本,并减少长距离运输的能源消耗和环境污染。
最近中国公布的《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》中提出“要加快特高压输电技术的自主化水平”,中国电力企业联合会常务副会长谢振华解读道:“政府支持特高压输电技术,为中国长期以来的煤电矛盾提供技术路线。”
在整个特高压工程布局中,晋东南—南阳—荆门线只是“开篇”。5月份举行的“特高压输电技术国际会议”上透露,预计到2020年,中国特高压及跨区电网输送功率超过2亿千瓦,大电网于优化配置资源方面的优势将得到充分发挥,届时,大煤电基地、大水电基地、大核电基地、大型可再生能源基地、特高压电网“四大一特”的中国电力发展格局将基本成型。
中国科技工作者已经在一些关键技术领域实现了突破和创新,目前申报专利280多项,其中发明专利139项。
“特高压输电在中国和世界一些国家有着广泛的市场和应用前景。”国家标准化管理委员会副主任石保权在会议发言中指出。他也提到,特高压相关国际标准还相对有限,“不能满足技术发展和应用的迫切需求。”
近几年来,中国积极开展特高压输电技术领域的标准化工作,大力推进涵盖通用技术标准、设计标准、设备技术条件、施工验收、运行维护、试验方法、控制保护7大类的特高压交流和直流标准体系的建立。
“由于智能电网的兼容性极强,且特高压+智能化可实现电力资源的大范围优化配置,这就为分布式可再生能源发电的发展创造了必要条件。”清华大学电力系统研究所何光华教授认为,智能电网的发展必将大大利好于风电、光伏、核电、地热和潮汐等新能源领域,甚至是电动汽车的充电体系。
“接纳”新能源
如今在中国,风电等新能源电力建设正不断升级。可是,由于电网建设水平尚不能与风电装机增长速度相匹配,相当比例已装配运行的风电机组在白白空转。由于风电特有的来风时间不确定、电能质量不稳定等特性,风电调度、风电并网成为横在风电发展路上的两大“挡风墙”。
“好比一碗水倒进另一碗水,肯定会溢出来,但如果一碗水泼进一个游泳池,水自然不会溢出。”中国国家电网公司一位专家举例指出,若想顺利“接纳”风电,只有建设坚强智能电网,以实现可再生能源的集约化开发、远距离输送和高效利用,并使各类分布式电源、储能装置、用电设施并网接入标准化和电网运行控制智能化。
“智能电网建成后,消费者既可以是电力客户,也可以让自己生产的风能、太阳能、氢电池、生物沼气等并网利用,从而成为小型电力供应商,这个转变将使人类消费能源的方式发生历史性革命。”武建东说。
有关专家测算,到2020年,中国可再生能源装机容量将达到5.7亿千瓦,占总装机容量的35%;每年可减少煤炭消耗4.7亿吨标准煤,减排二氧化碳13.8亿吨。这也正是坚强智能电网大功告成之际。“届时,电网优化配置资源能力将大幅提升,清洁能源装机比例达到35%。”葛正翔主任表示。