我國特高壓交流輸電線路發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析

　　我國已經(jīng)進入了大電網(wǎng)、大機組、高電壓、高自動化的發(fā)展時期。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求也在快速增長，特高壓輸電逐漸進入到我國電力的建設當中。特高壓輸電能同時滿足電能大容量、遠距離、高效率、低損耗、低成本輸送的基本要求，而且能有效解決目前500kV超高壓電網(wǎng)存在的輸電能力低、安全穩(wěn)定性差、經(jīng)濟效益欠佳等方面的問題，所以，建設特高壓電網(wǎng)已經(jīng)成為我國電力發(fā)展的必然趨勢。發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用電設備連接起來組成一個整體，稱之為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)，電網(wǎng)是電能傳輸?shù)妮d體，它包括升、降壓變壓器和各種電壓等級的輸電線路。電網(wǎng)是電能傳輸?shù)妮d體，在發(fā)電廠發(fā)出電能后，如何將電能高效地傳送給用戶，就成為電網(wǎng)的主要功能。在對電力系統(tǒng)以及電網(wǎng)的基本概念及要求全面的了解的基礎上，通過查閱資料了解我國特高壓輸電線路的發(fā)展現(xiàn)狀以及我國引入特高壓的必要性。

　　特高壓的英文縮寫為UHV。在我國，特高壓是指交流1000千伏及以上和直流正負600千伏以上的電壓等級。特高壓能大大提升我國電網(wǎng)的輸送能力。

　　一、電力系統(tǒng)組成及電網(wǎng)的主要功能

　　1、電能的基本概念

　　電能是現(xiàn)代社會中最重要、也是最方便的能源。電能具有許多優(yōu)點，它可以方便的轉(zhuǎn)化為別種形式的能，例如，機械能、熱能、光能、化學能等;它的輸送和分配易于實現(xiàn);它的應用模式也很靈活。因此，電能被極其廣泛的應用于農(nóng)業(yè)，交通運輸業(yè)，商業(yè)貿(mào)易，通信以及人民的日常生活中。以電作為動力，可以促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機械化和自動化，保證產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度提高勞動生產(chǎn)率。

　　2、電力系統(tǒng)的概念、特點及其運行的要求

　　發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用電設備連接起來組成一個整體，稱之為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)與其它工業(yè)系統(tǒng)相比有著明顯的特點，主要有以下幾個方面：(1)結(jié)構(gòu)復雜而龐大。一個現(xiàn)代化的大型電力系統(tǒng)裝機容量可達千萬千瓦。世界上最大的電力系統(tǒng)裝機容量達幾億千瓦，供電距離達幾千公里。電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠內(nèi)的發(fā)電機、個變電站中的母線和變壓器、各用戶的用電設備等，通過許多條不同電壓等級的電力線路結(jié)成一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)十分復雜，而且覆蓋遼闊的地理區(qū)域。(2)電能不能存儲，電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費實際上是同時進行的。電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠在任何時刻發(fā)出的功率必須等于該時刻用電設備所需的功率、輸送和分配環(huán)節(jié)中的功率損失之和。(3)電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程非常短促。電力系統(tǒng)從一種運行狀態(tài)到另一種運行狀態(tài)的過渡極為迅速。(4)電力系統(tǒng)特別重要，電力系統(tǒng)與國民經(jīng)濟的各部門及人民日常生活有著極為密切的關(guān)系，供電的突然然中斷會帶來嚴重的后果。根據(jù)電力系統(tǒng)的這些特點，對電力系統(tǒng)運行的基本要求如下。(1)保證安全可靠的供電，供電中斷會使生產(chǎn)停頓、生活混亂甚至危及人身和設備安全，造成十分嚴重的后果。停電給國民經(jīng)濟造成的損失遠超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此電力系統(tǒng)運行的首要任務是安全可靠的向用戶供電。(2)要有合乎要求的電能質(zhì)量，電能質(zhì)量以電壓、頻率以及正弦交流電的波形來衡量。電壓和頻率過多的偏離額定值對電力用戶和電力系統(tǒng)本身都會造成不良影響。這些影響輕則使電能減產(chǎn)或產(chǎn)生廢品，嚴重時可造成設備損壞或危及電力系統(tǒng)的安全運行。(3)要有良好的經(jīng)濟性，合理分配每座電廠所承擔的負荷和調(diào)度電力系統(tǒng)潮流，會降低生產(chǎn)每一度電所消耗的能源、電能輸送還有損耗，從而提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。(4)盡可能減小對生態(tài)環(huán)境的有害影響，電力工業(yè)發(fā)展的各個方面都會或多或少的對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的損害，有時甚至會造成無法逆轉(zhuǎn)的傷害，因此，為了保護人類賴以生存的大自然，無論在建設發(fā)電廠、建設電網(wǎng)還是發(fā)電所放出的有害氣體等方面都應注意，盡可能的減少對環(huán)境的傷害。

　　3、電網(wǎng)的概念及其功能

　　電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)，電網(wǎng)是電能傳輸?shù)妮d體，它包括升、降壓變壓器和各種電壓等級的輸電線路。電網(wǎng)是電能傳輸?shù)妮d體，在發(fā)電廠發(fā)出電能后，如何將電能高效地傳送給用戶，就成為電網(wǎng)的主要功能。電能與其它能源不同的特點在于不能大規(guī)模存儲，發(fā)電、輸電、配電和用電在同一瞬間完成。輸電的功能就是將發(fā)電廠發(fā)出的電力輸送到消費電能的地區(qū)，或進行相鄰電網(wǎng)之間的電力互送，使其形成互聯(lián)電網(wǎng)或統(tǒng)一電網(wǎng)，保持發(fā)電和用電或兩電網(wǎng)之間的供需平衡。輸電功能由升壓變壓器、降壓變壓器及其相連的輸電線完成。所有輸變電設備連接起來構(gòu)成輸電網(wǎng)。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電網(wǎng)。發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用電設備連接起來組成一個整體，稱之為電力系統(tǒng)。輸電網(wǎng)由輸電和變電設備構(gòu)成。輸電設備主要有輸電線路、桿塔、絕緣子串等。變電設備有變壓器、電抗器、電容器、斷路器、接地開關(guān)、避雷器、電壓互感器、電流互感器、母線等一次設備和繼電保護、監(jiān)視控制裝置、電力通信系統(tǒng)等二次設備。輸電網(wǎng)一次設備和相關(guān)的二次設備的協(xié)調(diào)配合，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，避免連鎖事故發(fā)生，防止大面積停電的重要保證。

　　4、不同電壓等級的輸電能力

　　理論上，輸電線路的輸電能力與輸電電壓的平方成正比，與輸電線路的阻抗成反比。輸電線路的輸送能力可以近似估計認為，電壓升高1倍，功率輸送能力將提高4倍。考慮到不同電壓等級輸電線路的阻抗變化，電壓升高了1倍，功率輸送能力將大于4倍。表1—1給出了以220kV輸電線路自然功率輸電能力為基準，不同電壓等級，從高壓、超高壓到特高壓但回輸電線路自然功率輸電能力的比較值。

　　注：以220kV線路輸送自然功率132MW為基準同樣，輸電線路的輸送功率與線路阻抗成反比，而輸電線路的阻抗隨線路距離的增加而增加，即輸電線路越長，輸電能力越小。要大幅提高線路的輸電能力，特別是遠距離輸電電路的功率輸送能力，就必須提高電網(wǎng)的電壓等級。電網(wǎng)的發(fā)展表明，各國在選擇更高一級電壓時，通常使相鄰兩個輸電電壓之比等于2。特大容量發(fā)電廠的建設和大型、特大型發(fā)電機組的采用，可以產(chǎn)生更大規(guī)模的效益。他們可以通過輸電網(wǎng)實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)，可在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)電力資源優(yōu)化配置，進行電力的經(jīng)濟調(diào)度。由于各區(qū)域電網(wǎng)的不平衡，輸電的聯(lián)網(wǎng)功能，特別是采用比區(qū)域骨干電網(wǎng)更高一級電壓的輸電線聯(lián)網(wǎng)已變得特別重要。

　　二、輸電網(wǎng)絡引入特高壓是我國電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢

　　1、我國電網(wǎng)及能源的現(xiàn)狀

　　電力工業(yè)快速發(fā)展。中國電力工業(yè)在過去的幾十年里發(fā)展迅速，電力結(jié)構(gòu)調(diào)整邁出新步伐，裝機容量從解放初期1949年的185萬千瓦增長到2010年的9億千瓦，年均裝機增長率超過10%。全國總發(fā)電量也迅速提高，2010年1月全國發(fā)電量達到3,570.39億千瓦時(日均發(fā)電量115.17億千瓦時),同比增長43.43%。其中,水電量303.62億千瓦時,同比增長0.66%;火電量3,158.66億千瓦時同比增長50.94%;核電量50.71億千瓦時,同比增長2.68%。從1996年起，中國電網(wǎng)總裝機容量和總發(fā)電量均居世界第二。電網(wǎng)規(guī)模逐步擴大。為了滿足大容量長距離的送電需求，系統(tǒng)運行電壓等級也在不斷的提高。1972年建成第一回330kV線路，1981年建成第一回500kV交流線路，1989年建成第一回±500kV直流線路，2005年前將在西北電網(wǎng)建成第一回750kV交流線路。隨著電網(wǎng)電壓等級的提高，網(wǎng)絡規(guī)模也在不斷擴大，我國已經(jīng)形成6個夸省的大型區(qū)域電網(wǎng)，即東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華中電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、西北電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。全國聯(lián)網(wǎng)基本形成。為了實現(xiàn)能源資源優(yōu)化配置，在六大區(qū)域電網(wǎng)的基礎上展開了全國聯(lián)網(wǎng)工作。1989年投運的±500kV葛滬直流輸電工程，實現(xiàn)了華中—華東電網(wǎng)的互聯(lián)，拉開了夸大區(qū)聯(lián)網(wǎng)的序幕。