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國家電網(wǎng)一分為五是否有根據(jù)?

2016-05-13 09:38:35 知乎   作者: 嚴同   

一、全國一張網(wǎng)在技術(shù)上的優(yōu)缺點是什么?

所謂優(yōu)點,通常國網(wǎng)公司對外宣稱的優(yōu)點有四條。

1)根據(jù)電源分布、負荷布點、輸送電力、電力交換等實際需要構(gòu)成國家特高壓骨干網(wǎng)架。也就是shawn同學說的優(yōu)化全國電力資源配置。

2)輸電能力大、覆蓋范圍廣、網(wǎng)損小、輸電走廊明顯減少。

3)交流同步電網(wǎng)越堅強,同步能力越大、電網(wǎng)的功角穩(wěn)定性越好。(稍微專業(yè),不影響理解意思)

4)適時引入1000kV特高壓輸電,構(gòu)建高一級電壓等級,解決目前很嚴重的500kV層面短路電流問題。

缺點見下一部分。

二、專家為什么反對,處于經(jīng)濟性還是技術(shù)性?

根據(jù)個人的工作經(jīng)驗和專家培訓交流,總體來說基本是所有技術(shù)口專家都在反對交流特高壓,言辭也很激烈,個人總結(jié)了一下就是:既不經(jīng)濟、特別不安全、更不環(huán)保。

先說安全:

安全是特高壓交流最大的問題,而不是像魏碧智知友所說反而改善了安全穩(wěn)定狀況。

1)自由聯(lián)網(wǎng)問題。所謂自由聯(lián)網(wǎng)就是電力潮流可以任意的通過電網(wǎng)送電網(wǎng)。四十多年世界上最嚴重的電網(wǎng)大停電,都發(fā)生在復雜自由聯(lián)網(wǎng)的交流同步電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。而我國一直以來都是堅持的分層分區(qū)原則發(fā)展起來的六大區(qū)域電網(wǎng),已經(jīng)證明了六大區(qū)域電網(wǎng)通過適當交換容量的直流聯(lián)網(wǎng)完全可以發(fā)揮全國聯(lián)網(wǎng)效益、包括錯峰、調(diào)峰、水火互濟、跨流域補償。(下圖為美國吸取大停電經(jīng)驗規(guī)劃的2030年網(wǎng)架圖,取消了自由聯(lián)網(wǎng),以直流區(qū)域聯(lián)網(wǎng)替代)

下面的就稍專業(yè),可以略過:一個自由聯(lián)網(wǎng)的交流同步網(wǎng),線路故障必然引起負荷轉(zhuǎn)移、增大無功損耗、又疊加在聯(lián)系阻抗增大的回路上,造成電壓崩潰/失穩(wěn)振蕩。這些問題在分層分區(qū)和遠方電源分散接入的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)就自然得以避免。(六大分層分區(qū)的結(jié)構(gòu)承受的沖擊能力非常強,例如分散的遠方電源線路故障,在結(jié)構(gòu)上等於自然的切機,避免負荷轉(zhuǎn)移,有很大的抗沖擊能力;而特高壓聯(lián)網(wǎng)反而難以承受沖擊,因為它是通過電網(wǎng)經(jīng)電網(wǎng)長距離送電,任何線路故障都避免不了負荷轉(zhuǎn)移,結(jié)果將連鎖反應(yīng)不斷地轉(zhuǎn)移,直至造成電壓崩潰/失穩(wěn)振蕩)。

交流自由復雜的同步網(wǎng)愈大,線路愈長,愈會出現(xiàn)復雜的技術(shù)問題,電壓崩潰和失穩(wěn)問題愈嚴重,一旦發(fā)生將立即波及全網(wǎng),有發(fā)生整個同步網(wǎng)大停電的高風險。直流輸電不受交流同步網(wǎng)失穩(wěn)振蕩影響,如2003年8月美加大停電事故中,直流輸電使紐約長島很快恢復用電。

2)穩(wěn)定校核原則。為了特高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定,國網(wǎng)校核穩(wěn)定僅僅以正常方式下單一故障(有的加開關(guān)拒動)條件來驗算,認為是安全的。實際上世界上嚴重的大停電都不僅僅是正常方式下單一故障造成的,所以安全穩(wěn)定導則規(guī)定三道防線,正常方式下單一故障祗屬於第一道防線。

如果對特高壓聯(lián)網(wǎng)從針對失穩(wěn)振蕩的第三道防線來驗算,一旦發(fā)生失穩(wěn)振蕩,立即波及特高壓全網(wǎng),因為是不可能設(shè)置解列點的自由聯(lián)網(wǎng),是不受控制的,結(jié)果有大停電的高鳳險。

3)電磁環(huán)網(wǎng)問題。目前20多年建立起來的作為各大區(qū)安全穩(wěn)定基礎(chǔ)的500kV網(wǎng)架已經(jīng)相當堅強。而電力系統(tǒng)電壓等級之間的協(xié)調(diào)配合相當重要。過去隨著500kV伏網(wǎng)建設(shè)強大、因為‘上強下弱’,可順利解決了50/22萬伏電磁環(huán)網(wǎng);但1000/500kV電磁環(huán)網(wǎng)是‘上弱下強’因無大機組直接支持、穩(wěn)定、電壓上皆漂浮、故障風險大、又不可能那么緊密。

2006年華中電網(wǎng)事故就是河南500/220kV電磁環(huán)網(wǎng)引起的,1000/500kV電磁環(huán)網(wǎng)的特高壓電網(wǎng)帶來的電磁換網(wǎng)問題非常不安全,也是很難解決的矛盾。

當然,還有一點,就是1,000kV網(wǎng)架本身比500kV網(wǎng)架有高得多的設(shè)備和線路故障風險,這里也不多提,因為國網(wǎng)為了防止這種風險,實際輸送功率比設(shè)計值大大降低,這本身就是對這件事情的一個直接推翻。

再說經(jīng)濟:

1)比較運煤和運電的問題

有很多專業(yè)的比較,這里不想過多闡述,基本結(jié)論就是:比較運煤和輸電方案,用輸電方案要在缺水的北煤基地建可供8000萬千瓦電力的空冷機組,而用運煤方案時則在南方建可供電7288千瓦的水冷發(fā)電機組即可。僅從電廠建設(shè)投資上比較,輸電比遠煤方案投資大得多,很不經(jīng)濟。此時需要南運多少煤?按目前發(fā)電煤耗為270g/千瓦時,廠用電為6%,則供電煤耗為287.2g/千瓦時,每年共需標準煤為1.9~1.85億噸/年,祗運優(yōu)質(zhì)煤(5000大卡/公斤及以上),則每年運煤量不會大於2.59~2.66億噸。綜合經(jīng)濟性運煤反而更好(數(shù)據(jù)可以網(wǎng)上找),更別提特高壓輸送的功率遠遠達不到設(shè)計值了。

這里也要帶一點技術(shù)性,從事電力系統(tǒng)設(shè)計的人大多知道,受端電網(wǎng)是非常需要一定數(shù)額的電廠支撐的。所以運煤到南方發(fā)電,這些機組從電壓和穩(wěn)定上直接支持各受端系統(tǒng),同時大大降低遠距離受電對全區(qū)電力的比例,安全性上也會好很多。

而且國家現(xiàn)在已經(jīng)批準了蒙西-華中重載鐵路煤運通道,非常龐大的工程,以后將在鐵路沿線建立非常多的大容量火電廠,這是基本肯定的,本人也在參與幾項以后新建如此龐大電廠對電網(wǎng)影響的項目,而這,與特高壓交流基本是背道而馳的。

2)比較特高壓與直流及500kV輸電的問題

中、短距離上,交流特高壓線路遠不如同塔雙回500kV緊湊型線路經(jīng)濟(在投資上,前者為后者的2.5倍以上,在走廊上,前者為后者的1.7~1.9倍)。

長距離上,交流特高壓線路遠不如同等輸電能力的±600kV直流輸電。(在投資上,兩者相同的經(jīng)濟距離為560公里;在輸送為1000和2000公里時,前者投資為后者的1.33和1.9倍;在線路走廊寬度,前者為后者的2~2.4倍)

所以,經(jīng)濟性上也毫無優(yōu)勢可言。

最后說環(huán)保:

和運煤不同(鐵路長途穿越我國北方的草原、沙漠和戈壁,80%以上是人煙稀少地區(qū)),特高壓80%以上將穿越華北、華中和華東的眾多城鎮(zhèn)、人口密集地區(qū),又多次跨越大江大河,對社會環(huán)境將造成惡劣的影響。環(huán)境的污染包括影響人體健康的工頻電場、工頻磁場、無線電干擾、噪音和破壞自然風景等。

國網(wǎng)公司稱建特高壓電網(wǎng)可減輕中、東部煤電建設(shè)的環(huán)保壓力。其實燃煤電廠污染是可以治理的,不管在坑口還是在沿海,二氧化碳排放影響是相同的。而海邊建電廠還可以用海水循環(huán)冷卻、其效率高又經(jīng)濟。

目前現(xiàn)況:

所以特高壓交流十二五規(guī)劃的“三縱三橫一環(huán)網(wǎng)”,目前嚴重受阻,跟別提以后的遠景規(guī)劃了,本人從事電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作(500kV層面較多)對此也是相當不爽,因為特高壓網(wǎng)架是一大邊界條件,影響相當大,潮流、穩(wěn)定、短路計算數(shù)據(jù)庫要頻繁更改(特別是雅安-武漢什么的)。不過目前來說特高壓交流比前段時間環(huán)境略好,但發(fā)改委對此還是相當謹慎,相對而言,特高壓直流審批則要寬松很多。




責任編輯: 江曉蓓

標簽:國家電網(wǎng)