王仲鸿：建设特高压电网尚需论证

电力18讯：    王仲鸿 清华大学电机系研究员


    我国由六大电网提供电力，全国电网总容量目前约8亿千瓦，规模居世界第二位。根据国家经济发展，全国电网容量到2020年可能达到15亿千瓦左右。因此，有人提出要构建全国1000千伏的交流特高压网架，覆盖在六大超高压（500千伏和330千伏）电网之上，可以形成统一的交流同步电网，并将特高压喻为电力输送的“高速公路”，可以更好地在网间实现电能的经济交换，解决电力“堵塞”引起的电网不安全和全网崩溃问题。并认为提高输电电压的优点有两个：随着电压的提高，在输送相同电力的情况下，电流是成反比的下降，所以输电导线截面成比例变小，输电损耗成平方比减少；输电的等值电抗对电压的平方成反比下降，可以提高发电机间自我恢复同步的稳定运行能力。相关专家对此存在不同意见。


对中国建设特高压电网的分析


    一、电网是由输电线的建立而自然生成的，输电的最优电压决定于输电距离和容量，根据相关工程的估算，特高压输电的经济适用范围很窄。


    建设输电线用什么电压等级主要决定于两个因素：输电容量和输电距离。输电成本由两部分组成：与电压正相关的绝缘投入和与电压负相关的输电导线的投入。两个作用相反的因素决定了在一定输电容量和输电距离条件下，有一个经济适用的输电电压。输电电压不是可以连续变化的，而是由阶梯形的额定电压进行分档，我国运行的最高电网交流电压是500千伏，称为超高压，在研的最高交流电压是1000千伏，称为特高压。任何输电额定电压都有一个与输电距离和容量相关的经济适用范围，超出这个范围就不经济。根据工程实践的推算，特高压输电的临界距离约为600公里，临界容量约在500万～600万千瓦，小于两个临界条件采用较低的超高压（500千伏）更经济，而且愈小愈经济。是不是输电距离在约600公里以上就采用特高压输电呢？也不是，根据国内外的工程经验，在通用的百万千瓦级及以上范围，约600公里是交直流输电的经济临界距离，大于临界距离采用直流输电更经济，小于临界距离用交流输电。

    综上所述，特高压输电的经济适用范围较窄，即输电距离在约600公里附近，输电容量又要大于500万～600万千瓦。落点在600公里左右、又具有这样大容量的电源（包括水电和火电）很少，全国电源规划中也就是屈指可数的几个。这些估算是由外推的特高压输电造价得到的，最近特高压输电试验线路在山西已近建成，可以对上述估算进行修正补充。


    二、电网电压的选择随负荷中心容量的增加而上升，最优的电网电压就是适合于负荷水平的电压，超前的高电压电网不符合节约的经济规律。


    根据我国经济的发展，到2020年六大电网中的最大者约为5亿千瓦容量。这样大的电网容量相当于欧美交流电网目前的水平，它们现在都是采用超高压的400千伏或500千伏在运行，并没有把电网电压提高到特高压。原因也不是当时有技术困难，在几十年前日、俄已建成过1000千伏的特高压输电线，只是利用率不高而弃用或降压运行。建造特高压电网是一个耗资几千亿相当三峡规模级的巨大工程，需要进行投入产出的经济评估。采用超高压电网是扩建，还可以充分利用旧有网架。特高压网是新建，不仅投资大，而且造成旧有网架利用率下降。我国经济发展亟需解决诸多不平衡的突出矛盾，需要在公共建设和普及发展投入大量的支出，如果超高压网扩建能解决电力供应，为什么要耗资新建特高压电网？


     三、特高压电网在网间实施电能经济调度是不值得和不确定的。


    电网和电源的建设都是按负荷发展进行动态平衡得到的，现实的可调剂的网间电能只是负荷预测与真值间的误差，约3%。这种量级可以就近在网间架较低的交流超高压或直流的联络线解决，这样更经济实用，没有必要新建特高压网。事实上这种联络线已在多个网间实施，如果再新建特高压电网，不仅耗资巨大，而且还要外加弃用原有联络线的浪费。我国是一个发展迅速、能源资源紧缺的国家，电力的供需矛盾是长期的，在网内满足社会需要是第一位的，网间实际的电能经济调度效益是不确定的。


    四、特高压电网是不可控的交流同步网，扩大同步网对安全是具有正负影响的双刃剑。


    交流网是靠发电机维持在同步稳定范围内运行的，它们之间的相对相角差决定着电功率的流向和大小。交流电网的最大不安全是发电机间同步运行的破坏，这是由输电线故障（每百公里每年都会发生2、3次）切除后在电网造成功率重新分布的冲击所致。如果机端的输出电功率突然变小，就会在原有来不及变化的机械输入功率的推动下使发电机加速，反之就会减速。网内发电机会因速度突然改变造成同步运