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煤從空中走 電從遠(yuǎn)方來(lái)

2014/3/7 9:39:23       

    國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在前不久的國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上提出,要進(jìn)一步加強(qiáng)霧霾等大氣污染的治理,其中提到首要的一個(gè)措施就是實(shí)施跨區(qū)送電項(xiàng)目。
    在近日中國(guó)科協(xié)舉辦的“科學(xué)家與媒體面對(duì)面”活動(dòng)中,電力方面的專(zhuān)家把一個(gè)不太為人所知,卻與人們生活和生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)的概念—“特高壓”,推到了公眾的視野,并從科學(xué)的角度,對(duì)特高壓輸電進(jìn)行了解讀。
    專(zhuān)家告訴大家:特高壓可以緩解霧霾,可以解決我國(guó)日前能源資源分布于生產(chǎn)力布局不均衡的現(xiàn)狀,減少煤炭運(yùn)輸中的尾氣排放,解決煤炭“堵”在路上的困境,減少中東部地區(qū)對(duì)火電廠的需求,釋放當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保壓力……
    特高壓“特”在哪兒?
    為什么要特高壓輸電?清華大學(xué)電機(jī)系教授周遠(yuǎn)翔說(shuō),社會(huì)對(duì)電能需求的不斷增長(zhǎng)是根本原因。隨著社會(huì)的發(fā)展,用電需求不斷增大,輸電電壓等級(jí)從1890年的10千伏輸電電壓等級(jí)發(fā)展到1985年前蘇聯(lián)的1150千伏輸電電壓等級(jí),這期間時(shí)間跨度近100年,輸電電壓等級(jí)也增長(zhǎng)了100倍。
    電能輸送多遠(yuǎn)的距離?周遠(yuǎn)翔解釋說(shuō),輸電距離是指經(jīng)濟(jì)輸電距離,除了技術(shù)還要考慮綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
    我國(guó)幅員遼闊,輸電規(guī)模非常大,在此情況下,電從哪里來(lái)?
    周遠(yuǎn)翔說(shuō),煤從空中走,電從遠(yuǎn)方來(lái)。這是我們國(guó)家發(fā)展特高壓輸電、西電東送戰(zhàn)略的必然選擇。目前,我國(guó)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了特高壓輸電工程建設(shè)。
    周遠(yuǎn)翔說(shuō),特高壓的“特”體現(xiàn)在四個(gè)方面:一是輸送容量特大,交流1000千伏特高壓輸送容量,是交流500千伏的5倍;二是送電距離特遠(yuǎn),特高壓交流1000千伏經(jīng)濟(jì)輸電距離是500千伏的3倍,同時(shí)特高壓直流正負(fù)800千伏最遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)送電距離達(dá)到2500公里以上;三是線(xiàn)路損耗特低,有明顯的節(jié)能、提高輸電效率效果;四是走廊占地特省,累計(jì)起來(lái)國(guó)土資源節(jié)省非?捎^。
    周遠(yuǎn)翔總結(jié)說(shuō),特高壓輸電是西電東送戰(zhàn)略的必然選擇,對(duì)于實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好、能源跨區(qū)靈活調(diào)配和資源節(jié)約型輸電網(wǎng)絡(luò),具有重大的意義。
    電壓等級(jí)世界最高
    電壓等級(jí)是電網(wǎng)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一,反映了電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的不同階段、不同水平。
    中國(guó)電力科學(xué)研究院總工程師印永華舉例說(shuō),就好比我們要實(shí)現(xiàn)大客流和高效率的運(yùn)輸,就需要實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)奶崴,到現(xiàn)在發(fā)展為高鐵技術(shù),高鐵的技術(shù)還在不斷往上提升;要滿(mǎn)足廣大人口的居住需求,住房需從平房發(fā)展到低層樓房,再到高層樓房。電網(wǎng)等級(jí)也是從低壓到高壓、再到超高壓、特高壓,這符合事物發(fā)展的客觀規(guī)律。
    印永華介紹說(shuō),我國(guó)有電的歷史幾乎與國(guó)外同步,但是在1949年以前,電力工業(yè)發(fā)展緩慢,全國(guó)只有少數(shù)大中城市有電,電網(wǎng)規(guī)模很小,電壓等級(jí)低。1949年新中國(guó)成立后,遵循電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律,電網(wǎng)技術(shù)取得了舉世矚目的進(jìn)步。2009年,第一條1000千伏的晉東南—南陽(yáng)—荊門(mén)輸電線(xiàn)路建成,成為當(dāng)前世界上電壓等級(jí)最高的輸電工程,標(biāo)志著我國(guó)占據(jù)了世界輸電技術(shù)和電工設(shè)備制造領(lǐng)域的制高點(diǎn)。
    印永華說(shuō),我國(guó)原來(lái)電力工業(yè)發(fā)展比較慢,輸電技術(shù)和國(guó)外比落后了將近30多年,后來(lái)迎頭趕上,現(xiàn)已占據(jù)了世界交流輸電和設(shè)備制造領(lǐng)域的制高點(diǎn)。目前1000千伏特高壓已經(jīng)納入我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定的電壓等級(jí)系列,同時(shí)也成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)電壓。
 
    三大難點(diǎn)和六大創(chuàng)新
    在國(guó)家電網(wǎng)公司交流建設(shè)部副主任陳維江看來(lái),是特高壓電壓特高、輸電距離特遠(yuǎn)和輸送量特大的特點(diǎn),讓特高壓輸電技術(shù)研發(fā)面臨著三個(gè)難點(diǎn)。
    首先,特高壓如此之高的電壓,加上上千公里的系統(tǒng),需要正常的電壓調(diào)節(jié),在故障發(fā)生后如何控制住電壓,難度非常大。
    其次,從西向東,在綿延2000多公里長(zhǎng)的距離中,輸電線(xiàn)路會(huì)經(jīng)過(guò)各種各樣的復(fù)雜地理環(huán)境和氣候環(huán)境,可能遇到雨雪冰凍、地震、霧霾等,對(duì)建設(shè)輸電線(xiàn)路所用的絕緣影響很大。在此情況下,如何來(lái)承擔(dān)高的電壓?絕緣的選擇和配置難度都非常大。
    第三,在電壓高的情況下制造出可使用的輸變電設(shè)備,控制的難度也越來(lái)越大。
    可喜的是,據(jù)陳維江介紹,面臨這樣的難點(diǎn),國(guó)家電網(wǎng)公司在2004年底組織國(guó)內(nèi)的科研設(shè)計(jì)、制造單位、院所高校共100多家,立足國(guó)內(nèi),自主創(chuàng)新,組成了一個(gè)覆蓋全國(guó)范圍、覆蓋各個(gè)行業(yè)的產(chǎn)學(xué)研的協(xié)同創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。在近10年時(shí)間里,開(kāi)展了309項(xiàng)特高壓交直流輸電技術(shù)的關(guān)鍵研究項(xiàng)目,在六大方面實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新突破。
    一是研發(fā)建設(shè)了四個(gè)試驗(yàn)基地和兩個(gè)研發(fā)中心,提出了一系列試驗(yàn)方法和規(guī)范。最終結(jié)果是使我國(guó)在高電壓、強(qiáng)電流試驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫娲蠓嵘S居世界領(lǐng)先水平。
    二是電壓控制,特別是系統(tǒng)的過(guò)電壓實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化配置,提出了一系列的方法、措施、策略,使得大電網(wǎng)的電壓控制、過(guò)電壓的深度抑制達(dá)到了應(yīng)有的程度。
    三是通過(guò)在四個(gè)基地開(kāi)展大量的試驗(yàn)研究,在國(guó)際上首次獲得了特高壓交直流系統(tǒng)的外絕緣全套的真型試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立了多個(gè)仿真計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)了絕緣的優(yōu)化配置。
    四是自主研制成功全套的特高壓交直流輸變電設(shè)備,是目前世界上電壓等級(jí)最高、容量最大、損耗最低的特高壓交流變壓器。
    五是把電磁影響降低到了人們可以接受的程度,實(shí)現(xiàn)了環(huán)境友好的目標(biāo)。
    六是形成了特高壓輸電工程全套的系統(tǒng)集成技術(shù),截至目前,中國(guó)已經(jīng)完全掌握了特高壓交直流輸電的核心技術(shù),是世界上唯一能夠設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行特高壓交直流輸電技術(shù)的國(guó)家。
    可有效緩解霧霾
 
    國(guó)家電網(wǎng)公司直流建設(shè)部副主任高理迎直言,特高壓可以有效緩解霧霾。
    據(jù)他介紹,目前特高壓與PM2.5的關(guān)系,按照國(guó)際綠色和平組織發(fā)布的報(bào)告推算,在京津冀地區(qū),輸送1億千瓦時(shí)的電力,PM2.5就會(huì)減少7噸,PM10減少約17噸。他強(qiáng)調(diào),只要在管理上、技術(shù)上前進(jìn)一步,就可以大大緩解PM2.5。
    根據(jù)中科院的研究報(bào)告,在PM2.5的主要來(lái)源中,燃煤貢獻(xiàn)是18%,再加上二氧化硫、二氧化碳經(jīng)過(guò)二次反應(yīng)之后,對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)可能會(huì)更高?梢(jiàn),燃燒煤炭是霧霾的重要原因之一。
 
    高理迎認(rèn)為,鑒于煤炭消費(fèi)主要分布在華中、華東、沿海地區(qū)的現(xiàn)實(shí),首先我們要改變能源消費(fèi)習(xí)慣,其次要改變?nèi)紵季郑柚夹g(shù)讓煤就地燃燒,然后把電送到其他地方,這樣就會(huì)大大緩解霧霾。
    另外是優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。高理迎說(shuō),中國(guó)煤炭消費(fèi)是世界上最多的,因此要加大綠色能源的產(chǎn)出,加大對(duì)風(fēng)電的開(kāi)發(fā),加大對(duì)存量的處理。他認(rèn)為,最終解決霧霾問(wèn)題還要依靠我們?cè)黾泳G色能源。
    國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)展策劃部副主任張正陵補(bǔ)充說(shuō), 以電代煤、以電代油,讓電從遠(yuǎn)方來(lái),對(duì)抑制霧霾是有明顯緩解效果的。通過(guò)讓電從遠(yuǎn)方來(lái),通過(guò)輸電替代一部分輸煤,測(cè)算數(shù)據(jù)顯示,能夠減少大概23%~25%的霧霾。
    實(shí)現(xiàn)了中國(guó)創(chuàng)造和引領(lǐng)
    目前中國(guó)在特高壓理論、技術(shù)、裝備、標(biāo)準(zhǔn)等方面都取得了更大突破,已經(jīng)建成了“兩交三直”特高壓工程,并在安全性、可行性和經(jīng)濟(jì)性方面得到了全面驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了中國(guó)創(chuàng)造和中國(guó)引領(lǐng)。
    那么,特高壓發(fā)展的效果如何?張正陵認(rèn)為,按照2020年來(lái)算,可圈可點(diǎn)之處有五個(gè):
    一是能夠擴(kuò)大西電東送規(guī)模,可以滿(mǎn)足全面建成小康社會(huì)的用電增長(zhǎng)需求。2013年全國(guó)消耗的電能大約是5.3萬(wàn)億千瓦時(shí),到2020年還要增加3萬(wàn)億千瓦時(shí),以保證用電的需求。
    二是能源運(yùn)輸體系能夠得到優(yōu)化。目前,山西、陜西、蒙西這三個(gè)地區(qū)的煤炭利用主要是靠輸煤,把煤轉(zhuǎn)化成電輸出去的比例不到5%,會(huì)使煤電油運(yùn)輸緊張的情況時(shí)有發(fā)生。例如,2010年和2011年北京八達(dá)嶺高速路就常被運(yùn)煤大卡車(chē)一堵就是好幾公里。而通過(guò)發(fā)展特高壓電網(wǎng),用輸電來(lái)替代一部分輸煤,則可以大大緩解運(yùn)輸緊張的局面。
    三是清潔能源得到高效利用。通過(guò)建設(shè)特高壓電網(wǎng),西部北部的水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能都可以到中東部這樣一個(gè)大市場(chǎng)來(lái)消化,以解決目前清潔能源發(fā)展所面臨的困境。
    四是能夠改善東中部的生態(tài)環(huán)境,F(xiàn)在這已經(jīng)有了直接效果。
    五是拉動(dòng)西部的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。過(guò)去西部地區(qū)把煤挖出來(lái)就運(yùn)走了,現(xiàn)在把煤就地發(fā)電,把煤炭基地變成煤電基地,把電輸送到遠(yuǎn)方去,則可以延長(zhǎng)當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)鏈,變資源優(yōu)勢(shì)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

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