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特高壓電網的“兩條路線”之爭——交流、直流

時間:2013-12-25

來源:中國傳動網

導語:交流輸電則具有輸電和構建網絡雙重功能,類似于“公路交通網”,可以根據電源分布、負荷布點、輸送電力、電力交換等實際需要構成電網。中間可以落點,電力的接入、傳輸和消納十分靈活。

我國特高壓輸電技術的發展,一直與爭議相伴。從一開始對“特高壓輸電安全性、經濟性”及“相關電工裝備國產化能力”的質疑,到今天主要聚焦于特高壓交流、直流優劣之辯,從未完全止歇。仍在持續中的特高壓交、直流之爭,其實質是電網發展技術路線之爭,關系到我國電網發展的大方向,理應嚴謹而審慎地看待。

交、直流輸電技術的前世今生

其實,早在19世紀末,科學界就曾上演過一場“交、直流之爭”。

當時,圍繞使用交流輸電還是直流輸電,科學家劃分為截然不同的兩派:美國發明家愛迪生、英國物理學家開爾文都極力主張采用直流輸電;而美國發明家威斯汀豪斯和英國物理學家費朗蒂則主張采用交流輸電。爭論的結果是,交流輸電以其組網和便捷的升壓優勢,成為電力系統大發展的起點。

如今,電力技術經過100多年發展,已同當年不可同日而語,而直流輸電的優勢也并未被忽視。中國工程院院士李國杰如此分析個中原因:“大功率電力電子技術的發展與成熟,使得直流輸電受到青睞,遠距離大功率輸送促使直流輸電進一步發展,直流輸電系統還提高了電力系統抗故障的能力,無需進行無功補償,同樣電壓等級的直流輸電能輸送更大功率,損耗小。”目前,世界各國幾乎都采用了大范圍交直流混合電網技術。隨著電壓等級從10千伏、110千伏到500千伏,再到1000千伏的不斷升高,電網規模也在不斷擴大,相應的交、直流輸電技術始終同步發展,在工程應用上也實現了高度融合。

“直達航班”和“公路交通網”只能互補,不能互代

今天的交、直流之爭中,面對質疑的一方,變成了交流輸電技術。反對者最初從特高壓交流輸電技術是否安全入手,以戰爭時易被石墨炸彈摧毀為由,反對特高壓交流輸電。但是,“這一論據顯然經不住推敲”,國家能源局原局長、國家能源委員會委員張國寶解釋說:“石墨炸彈是沒有選擇性的,無論是500千伏還是1000千伏,無論是交流、還是直流,其原理都是掛在導線上造成短路故障,影響是一樣的。”其后,爭論的焦點又被引向國家電網規劃中的“三華”(華北、華中、華東)特高壓交流同步電網:規模太大是否安全?該不該建設?對此,張國寶認為:“事實上,2009年初建成的晉東南—南陽—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程,已將華北、華中電網連接成一個同步大電網,自投運以來一直保持安全穩定運行,并沒有出現反對者擔心的安全問題。”他同時表示,這項工程使得華北、華中兩大電網實現了水電、火電互補,夏季南方豐水,使華中地區水電得以滿發,向華北送電。他為此還專程前往國家電力調度中心現場求證。

中國科學院院士、中國電科院研究員周孝信指出,直流輸電和交流輸電只能互補,不能互相取代。他介紹,直流輸電只具有輸電功能、不能形成網絡,類似于“直達航班”,中間不能落點,定位于超遠距離、超大容量“點對點”輸電。直流輸電可以減少或避免大量過網潮流,潮流方向和大小均能方便地進行控制。但高壓直流輸電必須依附于堅強的交流電網才能發揮作用。

交流輸電則具有輸電和構建網絡雙重功能,類似于“公路交通網”,可以根據電源分布、負荷布點、輸送電力、電力交換等實際需要構成電網。中間可以落點,電力的接入、傳輸和消納十分靈活,定位于構建堅強的各級輸電網絡和經濟距離下的大容量、遠距離輸電,廣泛應用于電源的送出,為直流輸電提供重要支撐。

中國工程院院士、國網電科院研究員薛禹勝告訴記者:“電網的發展不可能單純依靠直流輸電,也不可能單純依靠交流輸電,而是需要構建交流、直流相互支撐的堅強電網。”他認為,無論從技術、安全還是經濟的角度,構建交直流混合電網,才能充分發揮各自功能和優勢。“這已成為電網發展的基本規律和共識。”

“不能說我們今天的電網就是最完美、再沒有發展余地的電網了”,張國寶展望:“未來能夠保證安全的同步電網也許會更大。”

如今的特高壓,可能只是未來的尋常電壓等級

周孝信介紹,人類發現并使用電力以來,對于電力的需求一直以幾何級數增長,與此相應,世界電網也經歷了電壓等級由低到高、聯網規模由小到大、資源配置能力由弱到強的發展歷程。1891年,世界上第一條高壓輸電線路誕生時,電壓只有13.8千伏;到1935年,美國將電壓提高到275千伏,人類社會第一次出現了超高壓線路;1959年,前蘇聯建成世界上第一條500千伏輸電線路;1969年,美國建成了765千伏超高壓輸電線路。直到2009年,以我國自主知識產權的1000千伏特高壓交流工程投運為契機,世界電網邁入特高壓時代。

“但這肯定不是終點”,他說,更高電壓等級的出現,是電力技術不斷發展的產物,也是經濟社會發展催生的必然結果。“未來可能還會出現"特特高壓"。交流1000千伏、直流±800千伏、±1100千伏,在未來可能只是一些尋常的電壓等級,就像我們現在看待110千伏、220千伏一樣”。

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