特高压推动电力装备制造业 实现跨越式发展
——访中国电工技术学会名誉理事长周鹤良
作者:电气中国 曹昱媛 发布时间:2014/4/10 15:48:28

        随着电力需求保持较快增长和大气污染防治行动计划的开展,我国输电规模将继续扩大,这将是一个布局合理的能源输送网络,从能源基地到负荷中心,巨大的电流稳定流淌,畅行无阻;这将是一幅宏大的能源地图,勾勒出中国未来一段时期能源安全的屏障;这将是一部科学发展的实践记录,每一步走下去,都引领我国能源布局的优化配置与能源基因的绿色转变。

        记者从有关部门了解到,国家能源局初步规划,未来7年内,国内将有一大批特高压输电工程陆续上马建设,并分别在“十二五”末期及“十三五”期间大部投入运行,它们将在提升电网网架结构性能、优化电力资源配置中起到越来越重要的作用。         

        为什么要发展特高压?特高压未来的趋势是什么样的?特高压的快速发展又会给我国的电气企业带来了哪些机遇?带着这些问题本刊记者专访了中国电工技术学会名誉理事长,原机械工业部电工局局长周鹤良。

我国为什么要发展特高压?
        周鹤良介绍说,中国有将近14亿人口,大多数集中经济较发达、人口众多的中东部地区,必然要消耗更多的一次能源和二次能源,需要更多的电力。而能源资源丰富的内陆地区与电能需求旺盛的沿海地区之间的距离遥远,大型能源基地与东中部地区负荷中心之间的输电距离一般都在800公里~3000公里,从资源禀赋来看,我国能源资源与经济发展分布并不平衡。煤炭资源的三分之二以上集中在晋陕蒙“金三角”内;水能的80%集中在西南地区,可集中开发的风能和太阳能则分布在西北和东北地区,然而70% 的用电负荷却聚集于中东部16省。这样的能源布局给了我们两种选择——要么在负荷中心区建设电站,要么在能源中心区建电站远距离输送!这也使得中国有可能成为全球最大的输电新技术市场。   

        为什么要在中国发展特高压?周鹤良认为:从根本上来讲,这是由中国的国情决定的。特高压具有输电容量大、输送距离远、覆盖范围广的特点以及能耗低、占地少等显著优势,是解决我国能源资源与经济发展分布并不平衡最有效的办法之一。另外,国家在“十二五”初提出的能源发展方针中明确提出“输煤输电并举,而且要逐步提高输电的比重”。运用特高压远距离输电,提高输电的比重及解决运力不足的问题,最好的办法就是发展特高压。

        国家现已明确,京津冀鲁、环渤海、长江三角洲、珠江三角洲都属于用电负荷中心,现在要严格控制这些地区的煤电项目(热电联产除外),要将这些地区的煤电项目逐年减少,由西部来替代,也就是常说的“西电东输”,现在国家预计要建十个重点的西电东输工程,并且要促进大煤电基地建设。还要促进大水电、大核电、大型可再生能源发电基地集约化开发建设通过特高压电网在全国范围内优化配置,实现国家级电力市场与省电力市场及区域电力市场有机结合,进一步提高综合平衡能力和综合效益。

        周鹤良预测:到2020年,我国西电东输规模可能将超过3亿千瓦,以特高压为骨干网架,实现蒙电外送、疆电外送、西南水电外送的一个资源优化配置的格局,实现远距离、跨区域、联网的输电格局。西电东输是必要的,但是地区的平衡也是必要的,地区不能完全依赖外送,西电东输和本土平衡两者应该是相辅相成的。

        要立足我国国情,加快发展特高压。我国能源资源与生产力逆向分布,能源结构以煤为主,能源开发加速向西部和北部转移,风电、光伏能发电等大规模、集约化发展,决定了全国优化能源配置的重要性和加快发展特高压的必要性。加快发展特高压,实现“以电代煤、以电代油、电从远方来”,是解决我国能源问题的必然选择。

        发展特高压不亚于中国的一场能源革命,考虑到国情,特高压智能电网对于中国电力发展是必须的,“十二五”期间,国家电网将投入6200亿元人民币建设特高压电网。到2020年,特高压的输电功率将达到2.1亿千瓦,将比目前的7000万千瓦高3倍。

        到2020年前后,国家电网特高压骨干网架基本形成,国家电网跨区输送容量将超过2亿千瓦,占全国总装机容量的20%以上。届时,从周边国家向中国远距离、大容量跨国输电将成为可能。

        对于特高压电网的经济性,周鹤良认为,到2020年,通过特高压输电可以在沿海负荷中心减少煤电装机容量约2000万千瓦,节约电源建设投资约近千亿元;北电南送的煤电装机容量可以达到5500万千瓦,同各区域电网单独运行相比,年燃煤成本约降低240亿元。

煤从空中走,电从远方来
        周鹤良说:“特高压1000千伏交流输电及±800千伏直流输电成功投运以来,性能良好,标志着我国输变电设备制造跨入一个新的里程,对中国乃至世界电网建设、电网装备技术发展、技术创新都会产生重大而深远的影响。”

        众所周知,我国特高压和清洁能源已经走在世界前列,自主建设投产了世界领先的“两交四直”特高压输电工程,已经投产运行的两条交流特高压1000千伏输电工程分别是晋东南——南阳——荆门的特高压交流1000千伏输电试验示范工程;淮南——南京——上海的特高压交流1000千伏输电工程。还有四条已经建成并投产运行的±800千伏特高压直流输电工程:云南至广东,距离1373千米的±800千伏特高压直流输电工程;向家坝至上海,距离1907公里的±800千伏特高压直流输电示范工程;锦屏至苏南的±800千伏特高压输电工程;新疆哈密至河南郑州,距离2192公里的±800千伏特高压直流输电工程。其中,云广线是国际上首条±800千伏特高压直流输电工程;向上线全线贯通了四川、重庆、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏、最终到达上海;锦苏线是世界上输电容量最大、输电距离最远的特高压输电工程,哈密线起于新疆哈密南换流站,止于河南郑州换流站,途经新疆、甘肃、宁夏、山西、陕西、河南六省。这四条直流输电线路也创造了世界上电压等级最高、输送功率表最大、额定电流最大、输送距离最远的奇迹;哈郑线也是国家实施疆电外送战略的第一个特高压输电工程,更是西北地区大型坑口火电站、风电三峡基地首个特高压工程。它每年可向华中地区输送容量1000万千瓦,输送电量500亿千瓦时,相当于运输煤炭2300万吨。

        同时周鹤良还表示:获得国家能源局“批条”,正在建设和待建的还有七条±800千伏特高压直流输电工程,糯扎渡至广东的±800千伏特高压直流输电工程、溪洛渡至广东的±800千伏特高压直流输电工程、溪洛渡至浙江的±800千伏特高压直流输电工程、准东至华东±800千伏特高压直流输电工程。其中准东至华东的前期工程已经开始,这标志着新疆第二条特高压直流输电工程进入全面实施阶段。“疆电外送”工程,直接外送能力将达到1900万千瓦。国家电网2014年将加快电能替代,将淮南至南京、上海,锡盟至枣庄、蒙西至天津南、靖边至潍坊等特高压交流工程纳入国家大气污染防治行动实施方案。这些交直流特高压输电线路都是西电东送的重要通道,西南地区水电等清洁电力通过这些特高压线路输送至沿海地区,将会极大缓解这些地区的缺电局面。如向上线、云广线、锦苏线、哈郑线的送电能力分别达到640万千瓦、500万千瓦、720万千瓦和800万千瓦,能极大缓解华东、华南等地区迎峰度夏用电紧张局面。而从西北至东南走向的哈郑线,则将新疆丰富的煤电、风电、太阳能光伏等电力输往华中地区,以缓解长期以来掣肘“中部崛起”的能源匮乏问题。

        未来,国家还要把新疆的电输到华东,输电距离将超过3000公里,预计“十三五”至“十四五”期间,“疆电外送”±1100千伏的直流输电便可实现,新疆将为能源后备基地,新疆的资源优势将也将变成经济优势,据专家测算,哈郑线直接拉动了新疆投资1000亿元,拉动河南GDP增长2500亿元。而且这条输电线路架起来之后,负荷中心的煤电项目就会减少,这样就可以减少城市的大气污染,加大治理力度,从而提高电厂煤电的脱硫脱硝比重,实现节能减排的重要一步。

        周鹤良举例说, 2013年夏天,上海最高用电负荷接近3000万千瓦,上海本地的吴泾、石洞口、外高桥等电厂最大的发电能力只有1900万千瓦,峰谷差达到1000万千瓦,缺的这1000万千瓦电就是通过四川向家坝水电站及皖电东送方式,远距离送电至上海,解决了上海的燃“煤”之急,因此特高压的优势就是可以实现远距离的外来输电,形成一个支撑和补充,这是国家的优势,也是国家电网和装备制造紧密合作的一种创新的理念的成果。

        生态发展的需要也是中国适合发展特高压输电的一个重要原因,近年来持续的雾霾天气让人们“谈霾色变”,中东部重酸雨城市的不断增加,也将环境改善推上了风口浪尖。实际上生态环境保护与能源生产和消费方式密切相关,因此加快转换能源和电力发展方式,加快实施电能替代,实现“煤从空中走,电送大中华”紧迫而需要。

        但早在2004年,特高压工程刚开始动工兴建时,国家电网公司也由于一度担心国产设备能否肩负特高压电网建设重任,而希望能够在特高压工程中采购国外开关厂、变压器厂所生产的高电压电气设备。而时任国务院副总理曾培炎及发改委的领导,在振兴中国装备制造业和鼓励自主创新的大背景下,坚持特高压工程必须采购国内设备并以此来帮助国内高压电器产业占领行业制高点,并达到振兴民族装备制造业的目的。电气装备——输变电制造业通过特高压电气设备的科研、设计、制造、服务、培训、调试、运行的完成,在创新中发展,在发展中创新,不断地增强国际竞争力。

        周鹤良在采访中表示,从眼下发展来看,不难看出远距离输电未来将会有一个很大的发展空间。

减少雾霾,特高压举足轻重
        2013年以来,席卷大半个中国的厚重雾霾成为笼罩国人的“心肺之患”,2014年的新年是从雾霾开始的。新年的欢快气氛还未酝酿,一个月二十多天的雾霾天气就让很多城市体会到“灰头土脸”的尴尬。如何消除雾霾的种种争论与激辩越来越清晰地表明,空气大环境的净化,远不是将燃煤电厂和排放工厂从大城市搬到小城市、将开车的天数从每周7天减少到5天那样简单的加减法。雾霾中的迷茫让人们开始思考更高效、更可持续的能源与交通格局。

        该如何提高一次能源的发电效率?如何用更少的煤发更多的电?如何提高煤电的发电效率?就如何提高煤电的发电效率的问题上,周鹤良说:上海外高桥发电站在这方面做出了很好的表率。上海外高桥发电厂担负着上海25%的供电任务,其中,上海外高桥的第三发电厂将发电净效率提高到全球领先水平,发一度电的供电煤耗是276克,净效率达到了46%,为世界发电行业树立了中国的标杆,通过高效燃煤发电,实现节能减排,来满足未来能源需求的必要之路。

        我国的资源禀赋和电力需求的现实,决定了传统火力发电仍将在相当长的时期内在电力结构中占据主导地位,火力发电的清洁高效发展是我国的必然选择。《能源十二五发展规划》提出要高效清洁发展煤电,稳步推进重点建设16个大型煤电基地建设,大型煤电一体化发展战略已经确立,大型煤电基地成为电力主要来源。继续推进上大压小,加强节能、节水、脱硫、脱硝等先进技术的推广应用,实施煤电综合改造升级工程,预计到“十二五”末,淘汰落后小容量煤电机组2000万千瓦,火电每千瓦时供电标准煤耗下降到323克。在大力提倡发展新能源的同时,也要关注传统火电能源的优化升级和高效清洁发展。

        如今,我国已建成的世界电压等级最高、输送容量最大、技术最先进的“两交四直”特高压工程,累计输电超过1000亿千瓦时,在运在建特高压线路超过1万公里,变电和环流容量超过1亿千伏安,为保障能源安全、高效、清洁供应发挥了重要作用。

        大范围的能源调配是解决中东部雾霾的有效手段之一,特高压凸显其环保效益。在分布式能源中短期内无法形成替代的情况下,我国能源资源与用电负荷中心逆向分布的特点决定了大范围的能源调配是能源的重要战略;要十分关注国务院发布的《大气污染防治行动计划》,能源结构调整在为来将发挥非常重要作用。而电能的远距离输送是大范围能源调配的有效方式;特高压技术恰能够满足远距离、大容量的输电需求。因此发展特高压将能够实现水电、风电及光伏的跨区外送,缓解中东部雾霾日益严重的状况。综合考虑特高压电网促进清洁能源发展、煤电布局优化这二者因素,相比2010年,2015年与2020年电力行业对东中部地区pm2.5污染将分别降低23%与31%。

特高压推动输变电制造业跨越式发展
        特高压工程是“电力工业发展史上的一个重要里程碑”,特高压大幅提升了我国在国际电工领域的影响力和话语权,实现了“中国创造”和“中国引领”,从“中国制造”到“中国创造”是质的提升,从“中国创造”到“中国引领”则是革命性的的飞跃;迄今为止,世界公认中国在整个产业领域全方位成为“领跑者”的,唯有特高压。

        凭借成功研制和应用特高压交流直流输电技术,毫无争议,中国是这一领域的领导者,争取在不久的将来,中国可以在国际上树立更多的民族品牌,与国际接轨,中国成功地实现了特高压输电,全世界都对此给予了积极评价,有了这个标准,世界上其他国家就可以在此基础上继续发展,将特高压技术投入到应用中。发展特高压和智能电网给电工装备发展提供了一个机遇和挑战。大范围的特高压电网建设对中国电力装备优化升级作用非常明显。

        已投产的±800千伏特高压直流输电工程中,制造业提供的特高压输变电设备,除少量高端换流变压器和直流场设备外,其余主设备——GIS高压开关、大容量主变压器、可控并联及干式平波电抗器、电力电容器、避雷器、互感器、绝缘子等30多种成套集成产品以及直流输电的换流阀和大功率晶闸管组件等关键设备基本上都可以立足于国内供货,还有电气设备上关键零部件,包括主变压器的出线装置高压绝缘套装等,过去长期依赖进口,现在也取得自主化的突破。为了保证设备的正常运行,制造厂家在主设备上都能提供具有诊断、监测、保护、控制、通信的功能。国产率达到75左右%。

        同时周鹤良也表示:在特高压这方面,有一些技术是很先进的,首先,从系统设计到主设备的制造、调试、运行等这一部分都已经实现了国产化;其次,特高压直流输电上使用的5英寸、6英寸的大功率电控及光控晶闸管,在世界上都是一流的技术,这些一流的技术,也是国内自主研发制造的。

        我们要进一步建立健全关键技术和共性技术研发平台,完善检测、认证试验技术的支撑能力,进一步推进我国特高压输变电设备国产化,不断提升掌握核心技术的成熟度,提升“中国品牌”的国际竞争力。

特高压前景广阔
        国家电网、南方电网2014年拟投资近5000亿元规模,将给众多产业,特别是电力装备制造业带来商机。周鹤良认为:总之一句话,特高压输电的大发展,带动了电气设备的技术提升,产业结构优化,产生积极影响。

        2014年的特高压建设主要推动力将是西北地区新能源并网的因素和东部地区环保持续带来的压力。2013年上半年国内风电招标大规模启动,总量超过800万千瓦,同比去年增长80%。随着光伏电价政策的落地,2013年下半年西北地区的集中式光伏电站也展开了大规模的抢装建设。而西北地区的薄弱的电网向来是新能源并网效率的最严峻的挑战,因此我们认为新能源的并网问题将倒逼电网公司加速建设西北地区的直流送出通道。

        周鹤良说:我国国家电网公司和巴西电力公司组成联合体,中标巴西水电站±800千伏特高压直流输电项目,这是我国电网公司在海外中标的首个特高压直流输电项目,输电距离2000公里,输送容量1100万千瓦,预计2017年建成投产,建成后可将巴西北部的水电资源直接输送到东南边的负荷中心。

        以特高压为轴心的市场较量上,在高端、中端设备制造上,要打造出中国的精品,中国企业必须整合自己的生产要素和各方面资源,打一场攻坚战,推出几个有影响力的输变电产品世界品牌;特高压交流试验示范工程顺利投产,标志着我国在大容量、远距离、高效率的特高压输电核心技术和重大装备研制方面实现了重大突破,创造了输变电工程设计、建设、设备研发、投产运行等方面的新历史,可以说,有这样一支由设备供应商与用户及众多专家和科研、建设人员构成的团队,特高压建设必将不断迎取新的胜利。