依照当前我国的国情,能源资源大规模、远距离输送的需求长期存在,发展特高压能够实现电力经济高效送出。以往,依靠500千伏电网难以承载大规模电力流输送和消纳,不能支持特高压直流安全运行,电网需要实现技术升级。此外,为促进绿色、低碳经济发展,也需要扩大联网。区域电网的电源结构不能很好地自我平衡,需要加强区域间电网联络,解决清洁能源发展带来的消纳问题。
综合考虑输电需求、海拔、电晕损耗、无功补偿容量、主要设备参数等因素,我国特高压交流标称电压被定为1000千伏。而出于电网调度运行和输变电设备制造的需要,1000千伏最高运行电压被确定为1100千伏。国际电工委员会确定以中国标准中最高运行电压1100千伏作为IEC标准中设备的最高运行电压,中国特高压交流等级标准也成为国际标准。
而在特高压直流方面,在±500、±660千伏超高压直流的基础上,我国建设±800千伏特高压直流,已有多回直流投产,安全可靠运行多年;输电容量从最初的640万千瓦,逐步提升到720万千瓦、800万千瓦,未来规划最大输送容量达到1000万千瓦。目前,在±800千伏特高压直流基础上,我国正规划建设±1100千伏特高压直流,输电容量为1200万千瓦,正处于研发阶段,预计2019~2020年投产。
特高压电网具有可降低燃煤成本、节约装机、提高风电和水电利用、节约土地和改善生态环境等综合效益。
从经济效益上来说,考虑煤炭基地和负荷中心电煤价格差异,特高压交直流输电可以降低火电燃煤成本。
特高压电网有明显的错峰效益,可实现发电资源共享,取得节约装机效益。每减少装机容量3000万千瓦,可节约装机效益1103亿元。
另外,特高压电网将中国西南部水电的消纳市场扩大到中东部负荷中心,可实现水火互济,减少弃水电量。每减少弃水电量196亿度,可以等效替代666万吨标准煤,减排二氧化碳1661万吨,二氧化硫0.78万吨,氮氧化物0.86万吨,减排烟尘0.2万吨。特高压电网还可将中国东北、华北、西北地区大量风电送往东中部负荷中心消纳,减少弃风。
从资源与环境效益上来说,特高压电网一是能实现东中部与西部资源的环境优化利用,降低环境损失。每年可减少二氧化硫排放44.88万吨,氮氧化物排放52.87万吨,粉尘排放12.02万吨,减少环境损失35.9亿元。二是节省东中部稀缺的土地资源,获得土地价差效益。
与超高压输电相比,特高压输电具有输送容量大、距离远、能耗低、占地省、经济性好等优势。特高压技术具备了大规模工业应用的条件,充分利用特高压技术优势,可在中国国家电网和全球能源互联网构建中发挥重要作用。
采用成熟的特高压交直流输电技术,构建全球能源互联网,将产生巨大的经济、社会、环境效益。
一是促进可再生能源资源的开发和消纳,保护生态环境。通过全球电网互联,将资源丰富地区能源转化为电力后输送至能源紧缺地区,考虑到送端能源消耗成本一般低于受端,一方面降低能源供应成本,另一方面实现能源资源在全球范围内的优化配置。
二是将各大洲电网连接,利用各大洲存在的时差、气候差以及电源结构差异等,获得巨大联网效益。全球各个主要负荷中心地理跨度大,考虑时差因素,负荷特性之间存在较强的互补性。构建全球能源互联网,扩大联网规模,可有效降低全网的综合最大负荷,电网间错峰效益显著。
以2050年的北半球三大洲——欧洲、北美洲、亚洲为例,北美洲电网横跨西4区至西10区,东北亚电网横跨东7区至东9区,欧洲同步互联网横跨0时区至东2区。全球联网后,可以利用各洲自然的时差优化全球电网负荷,形成较为平滑的负荷曲线,实现削峰填谷效益,峰谷差由25%~40%降低到10%以内。
三是将大型可再生能源基地的低成本电力输送到发电成本高的地区,降低电力供应成本。
四是拉动经济增长,促进区域经济协调发展。
可再生能源取之不尽用之不竭,是人类社会的共同财富,不开发利用就会流失和浪费。构建全球能源互联网,能实现清洁能源在更广阔范围内的消纳,到2050年非化石能源占全球能源消费总量将达到80%,能源安全、环境污染、气候变化等突出问题将得到根本解决,实现人类社会可持续发展。预计到2050年,清洁能源能替代相当于240亿吨标准煤,减排二氧化碳670亿吨,二氧化硫5.8亿吨。 来源:北极星智能电网在线