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特高压将构建跨区域传输主动脉

 
 


能源生产区和电力负荷是反向分布的

近年来,沿海地区的快速发展导致该地区的用电量急剧增加。当地政府不断建设新的火电设施,以满足电力供应,造成烟雾和当地经济和环境治理等问题。同时,西部地区能源充足,经济结构单一,环境仍有较大的承载空间。 “西电东送”和“煤电替代”是优化国家资源配置,同时满足东西方长远利益的战略措施。

区域间传输也将有助于消除限制新能源发展的电力传输瓶颈;同时,它将为新能源汽车的发展所产生的巨大电力需求做好充分准备。在国家能源战略结构调整的框架下,跨区域输电将是中国未来电网发展的必然趋势。与现有的超高压技术相比,特高压输电技术传输容量大,占地少,是未来满足大规模跨网传输的最佳选择。

从2013年底开始,政府对特高压的高层态度逐渐转向坚定支持,长期监管的特高压建设将迎来春天。中国计划在2020年建设“五横五纵一环”特高压交流线路和27条特高压直流线路。国家能源局正式发布文件,批准12个输电通道。其中,明确提出了8个超高层工程建设计划,并首次明确了线路建设进度。计划于2017年底前投入运营。2014 - 2015年,中国特高压项目总投资额将达到120.4亿元。据估计,2016 - 2020年期间的年均投资额约为1500亿元。

经济发展与环境治理之间的矛盾突出

目前,中国是世界第二大能源生产国和消费国,确保能源安全和稳定供应已成为经济社会发展的重要支撑。总的来说,中国的能源结构与西方国家的能源结构有很大不同。煤炭资源丰富,油气资源相对稀缺。根据国家统计局的数据,中国的石油,天然气和煤炭基础储量分别为33亿吨,4.4万亿立方米和2300亿吨。转换为标准煤后,石油和天然气总量不到6%,而煤炭储量超过90%。 2013年,中国的一次能源消耗总量约为27亿吨油当量,其中约70%来自煤炭,约占23%。由于能源储备的影响,中国的发电主要是煤电。 2013年,煤电占全国发电量的80%以上,水电占15%左右,新能源占不到5%。煤炭资源的使用有许多缺点,如环境污染。过去,中国也试图减少煤炭消费的比例。但是,由于“单一煤炭”的固有缺点和国家能源安全的战略考虑,过去几年所做的努力并不明显。改变目前的能源结构非常困难。即使新能源的快速发展,煤电仍将是多年来中国电力供应的主流。

过去,中国的电力建设主要遵循区域自给自足的原则。电源结构和电负载彼此接近。电力主要在网络内发送。所需的煤炭通过铁路运输到内蒙古和山西的发电厂。这种模式可以减少传输损耗,各省可以根据自身的功耗灵活建设,为过去的经济发展带来了极大的便利。然而,近年来沿海地区的快速发展导致该地区的用电量急剧增加。由于跨区域输电建设不足,当地政府不断在该地区建设新的火电设施,以满足电力供应,从而形成京津唐,长三角等经济发达地区。热功率密度远远超过全国平均水平。

随着火电密度的不断提高,中国特别是沿海地区的环境承载力迅速下降。近年来,沿海地区的空气污染问题日益严重。 2013年,烟雾蔓延到25个省和100多个大中城市。平均雾霾天数达到29.9天,严重影响了人们的身心健康。中国科学院的研究表明,煤炭燃烧是城市雾霾的最大来源之一,直接来源占18%以上,二次无机气溶胶也部分由煤炭燃烧产生。因此,限制沿海地区的火力发电已成为解决烟雾问题的关键手段之一。 2013年9月,国务院发布《大气污染防治行动计划》,明确要求京津冀,长三角和珠江三角洲实现煤炭消费的负增长。除热电联产外,禁止批准新的燃煤发电项目。与此同时,环境保护部发布了《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》,进一步加强了火电限制和小型电机的淘汰。

与此同时,沿海地区的发展也在不断提升对电力的需求。根据能源局的数据,电力相对于GDP的弹性系数约为0.8。假设宏观经济增长率保持在7.5%,则电力需求的年增长率约为6%。结果就出现了问题:一方面,经济发展需要增加电力供应;另一方面,烟雾控制需要限制火力。在中国“单一煤炭”的能源结构下,沿海地区的经济和环境困境随之而来,两者之间的矛盾日益明显。根据相关计算,在火电零严格增长的情况下,未来五年北京,天津,江苏等省(市)的总用电量差距将增加20%以上。因此,对于沿海地区,解决供电问题的唯一途径是增加其他省份的电力输入,“用电取代煤炭”。相比之下,中国近80%的煤炭资源集中在西北地区,而该地区的燃煤发电装置仅占该国总量的25%。热能密度远低于沿海地区,并且仍然存在非常大的环境承载空间。西北地区的产业结构相对简单,自身的火力发电能力已经过剩。另外,输电不顺畅,导致电厂向高能企业返还优惠电价,加剧了能源浪费。西部电厂建设后,从煤电到输电,不仅可以协调东西部地区的环境容量,而且西部地区可以通过输电共享东部省份的经济发展效益,充分利用火力发电能力,淘汰高耗能项目,节约铁路运力。 。

据能源局《2014年能源工作指导意见》称,中国将在“十二五”期间建设16个大型燃煤发电基地。 2014年,鄂尔多斯,西盟,金杯,晋中,金东,陕北,宁东,哈密,准东等九个燃煤电力基地的工作规模为7000万千瓦,占总装机容量的8%。该国的煤电。

发电厂规模的扩大可以显着提高煤的燃烧效率,降低应用先进环保技术的单位成本,从而实现更低的单位煤耗和排放,并减少对环境的影响。因此,“西电东送”,“加快能源基地建设”,“沿海地区用煤代电”是优化国家资源配置,满足东部长远利益的战略措施。西方。跨区域输电将是中国电网的未来发展。趋势。

新能源供应瓶颈需要打破

中国新兴的能源资源丰富,具有大规模发展的潜力。加快新能源的开发利用是进一步推进节能减排,确保能源供应可持续发展的关键之一。根据中国的“十二五”规划,到2020年,新能源将成为能源需求增量部分的主要供应供应国。添加的水可占一次能源消耗总量的15%;到2030年,新能源将成为主流能源。其中之一,加水可以提供超过20%的一次能源。

中国的风能主要集中在“三北”地区(内蒙古,西北,东北),风电并网装机容量和发电量占全国的85%以上。中国的风电产业于2006年左右开始启动,2009 - 2010年该产业迎来了爆炸式增长。 2010年前新增装机容量增长率连续四年超过100%。但是,配套的传动装置没有按时到位,给风电消耗带来了很大的障碍。在2011 - 2012年,放弃风的现象非常严重,新的装机容量严重受挫。特别是在冬季,为了确保城市供热火电机组开启,电网优先消耗火电机组产生的电力。由于缺乏输送通道,风力发电所产生的功率无法消散,因此必须白白丢弃。冬季风速高达20%。能源浪费现象也出现在水电领域:由于配套输电渠道建设严重滞后,水资源丰富的四川和云南省多年来一直“放水”。目前,西南地区大型水电能源基地已进入集中生产阶段,金沙江,雅River江流域电厂已投入集中运营。但是,输电渠道没有增加,未来水电输送和消费的压力更加明显。此外,光伏发电领域也有类似水电的限制,一些发电站存在“放弃光”的问题。

综上所述,我国各能源基地遇到的常见问题可概括如下:能源生产区和电力负荷是反向分布的,两者之间没有足够的传输通道,导致大量的能源。丢弃。因此,加强能源基地供电项目建设,充分消除新能源发展的瓶颈,是未来电网发展的迫切需要。

由于中国的单一能源结构,某些类型的资源(如石油和天然气)不再能够满足国内生产单独不断增长的能源需求,国家能源依赖逐年增加。 2006 - 2013年,中国原油进口量以每年10%以上的速度增长,而国内原油产量每年保持在2亿吨,导致外国对原油的依赖程度迅速增加。截至2013年底,进口原油比例接近60%,超过警戒水平约30%。天然气略好于原油,但近年来迅速恶化。 2006 - 2013年,中国的天然气依赖度从自给率迅速增加到30%以上,也达到了警戒水平。为了从战略层面确保国家能源安全,降低对石油和天然气的依赖程度是中国未来能源结构调整必须完成的目标之一,这与国家和国家的核心利益直接相关。国家。

石油和天然气的使用大致可分为两类:工业用途和汽车燃料。过去,中国主要使用工业应用。近年来,在中国汽车工业发展的推动下,汽油在石油和天然气消费中的比例迅速上升。在2007 - 2013年期间,中国原油消费增长的主要来自汽车行业。截至2013年底,两大类使用基本保持不变。

在工业应用中,石油和天然气是化学和其他工业生产中不可或缺的原材料之一。几乎没有替代品。因此,通过限制石油和天然气的工业应用难以实现外部依赖性。相比之下,有机会取代汽车领域的传统燃料。在短期内,电动汽车正逐渐变得以市场为导向,并得到我们政策的大力支持。电动汽车使用电力作为能源(“电力代替石油”),从而减轻对原油的依赖。从长远来看,燃料电池汽车最接近汽车的最终形式(“氢而不是油”),燃料电池中使用的氢气仍然是由电能(如电解水)产生的,所以它不受一次能源类型的限制。 。2013年,中国的汽车保有量约为1.4亿辆,相当于原油消费量约2.3亿吨,占全年原油消费总量的47%。如果最终的新能源汽车成功取代传统的燃料汽车,中国的原油需求将减少一半,外部依赖将恢复到自给自足的安全状态。因此,新能源汽车的发展是确保中国能源安全的重要组成部分。其背后的意义和驱动因素远远超过了外界普遍认为的“烟雾治理”。

根据能源等值原则,如果将传统汽车全部改装成电动汽车,原来2.3亿吨原油的功率约为2.7万亿千瓦时;如果它被转换成燃料电池汽车,那么制备等效氢燃料所需的功率约为4.4万亿千瓦时。 2013年,中国的年用电量约为5.3万亿千瓦时。未来新能源汽车的发展将使中国的电力需求几乎翻番。考虑到上述资源,环境保护等问题,这部分新电力预计主要产生于西部地区,然后转移到东部地区。因此,新能源汽车的发展将推动跨区域输电的大规模建设。

“强大而强大”是特高压的发展方向

中国的能源战略结构调整已经开始,跨区域的传输将逐步从过去的辅助配电的小角色转变为将来解决东部地区能源供应的“主动脉”。因此,跨区域传播的驱动机制和增长规模将随着过去而发生变化,历史经验数据无法复制。

判断传输方案优劣的主要标准应该是传输容量,即该方案是否能够满足未来的大规模电力传输需求。高冗余方案将为未来的电力部署提供足够的空间,减少升级,维修和重建的发生。如果输电建设不足以省钱,可能会影响社会生产活动,从而导致更大的经济损失。在满足传播的基础上,第二是经济和其他因素。

在传输容量方面,特高压传输自然适应比普通高压更大的自然功率。由于当电阻恒定时传输功率与传输电压的平方成比例,如果传输电压加倍,则传输功率将增加4倍。与现有的超高压输电相比,特高压在相同条件下的自然功率是前一次的4-5倍,比重复超高压线路的建设更经济,方便。而且,从整个电网的发展来看,传输电压电平也增加了大约两倍。当电力需求增加到四倍时,自然会出现更高的电压水平,并且UHV可以更好地满足。西部大规模的长途电力输送将解决东部电力消耗的“燃煤”问题。与其他高压变速器相比,特高压天然适合更长的运输距离。在300 km的传输距离下,500 kV和1000 kV AC传输的额定容量为100%。随着输送距离的增加,特高压输电容量的衰减明显小于特高压输电的衰减,以及输电容量的距离。更具扩展性。

特高压电网的建设可以从根本上解决大区域500kV交流弱电网引起的电网安全性差的问题,为华东地区的接收电网提供强大的电网支持,可以解决500kV电网负荷的短路电流问题。密集区。超过了问题。

在施工成本方面,以西盟 - 南京特高压交流项目为例,该项目为同塔双回路。计划交付规模为940万千瓦,线路总长1450公里,总投资322亿元,单位建设成本约2000万元。 /公里。在相同的输送能力下,特高压建设成本约为超高压的70%。作为参考,公路建设成本约为1.2亿元/公里,铁路约为2000万元/公里,国道约为2000万至5000万元/公里。总体而言,特高压在建设成本方面并非天文数字,但在基础设施投资的正常范围内。

此外,特高压可以减少走廊环路的数量,从而节省大量的土地资源。在相同的传输容量条件下,±500kV级特高压直流输电线路可以将输电线路从±500kV级特高压直流输电技术减少10到6倍。对于交流传输,500kV交流需要8-10线,而1000kV交流仅需要2线,节省约50%的传输走廊宽度。因此,特高压将显着提高单元走廊的功率密度,在环境保护方面具有很大的优势。

总体而言,特高压交流和直流解决方案的总体建设成本没有显着差异。两者的优缺点主要在技术层面。

特高压直流的主要优点是超长距离传输。交流传输需要三根导线,而直流传输使用地线作为中性线,只需要一根导线。在相同条件下,直流输电对电缆的投入很少。但是,传输两端的直流传输成本相对较高,主要体现在换流站的固定成本上。因此,传输距离越长,直流传输的平均建设成本越低。国外经验表明,当传输距离超过1000公里时,特高压直流输电比交流输电更经济。特高压直流电的主要缺点是直流电仅具有传输功能,不能形成网络。它类似于“直飞”。它不能放在中间,并且位于超长距离,超大容量的“点对点”传输中。 HVDC传输可以减少或避免大量的过网络趋势,并且可以容易地控制电流的方向和大小。但是,HVDC传输必须连接到强大的交流电网才能运行。

特高压交流电的优点是具有传输和施工网络的双重功能。与“公路运输网络”类似,它可以根据配电,负荷分配,传输功率和电力交换等实际需要形成电网。中间可以掉落,电力的接入,传输和消耗非常灵活。它的定位是在各个层面建立强大的传输网络,并在长距离上建立大距离传输。它广泛用于电源,对直流传输很重要。支持。

特高压直流和交流输电只能相互补充,不能相互替代。 “强强”混搭模式将成为未来特高压建设的发展方向。

特高压建设的政策支持迎来春天

2004年,国家电网启动了特高压关键技术研究和可行性分析,并于次年完成了测试示范项目的优化。 2009年,金东南 - 南阳 - 荆门特高压交流试验示范项目通过试运行。 2010年,向家坝 - 上海特高压直流输电示范工程投入运行,标志着中国在特高压交直流输电领域取得了全面成果。突破。

然而,在此之后,特高压的话题已经陷入了很多争议。公众和一些专家从经济和安全的角度质疑特高压技术,导致特高压线路的建设严重低于预期。截至目前,中国仅有9条特高压线正在建设和建设中,包括淮南 - 浙北 - 上海,金东南 - 荆门,浙北 - 福州三条交换线,向家坝 - 上海,云南 - 广东,以及庐扎 - 广东,锦屏 - 苏南,哈密 - 郑州,溪洛渡 - 浙江金华六条直流线路。

经过多年的辩论和博弈,烟雾治理和能源结构调整的紧迫性最终导致了各方利益的统一。自2013年底以来,政府对特高压的高层态度逐渐转向坚定支持,并开始大力推进特高压的建设,长期未解决的特高压即将迎来春天。2014年1月,国家能源局发布《2014年能源工作指导意见》,计划为蒙西 - 天津南,西盟 - 山东,西盟 - 江苏,宁东 - 浙江,准东 - 华东等地规划建设12个输电通道。跨省电力输电容量,包括淮南 - 上海,西盟 - 北京 - 枣庄,蒙西 - 天津南,靖边 - 潍坊4特高压交流线路,宁东 - 浙江,西盟 - 台州,中国西北 - 广东,上海寺 - 山东和陕西 - 江苏5条特高压直流线路。

该电网投资计划由电力规划设计院开发,并通过了中国国际工程咨询公司的评估,包括4个特高压交流项目,5个特高压直流项目和3个±500千伏输电通道。据报道,国家能源局已正式发布文件,批准12个输电通道并开展前期工作。其中,明确提出了8个超高层工程,并首次明确规定了线路的施工进度。根据国家能源局发布的文件,2016年规划的运营线路是“一交换”特高压项目,即淮南 - 南京 - 上海交流线路和宁东 - 浙江直流线路; “三连”特高压项目,即西盟 - 山东,蒙西 - 天津南,陕北宜恒 - 山东潍坊交流线和西盟 - 台州,山西 - 江苏,岱西 - 广东(南方电网建设)直流线路。

国家电网将负责建设其中11个传输信道,其中包括9条特高压线路中的8条。特高压2014年特高压建设的目标是“六跨四连”,其中交换线“一投两建,四开”,即完成浙北 - 福州项目年末,淮南 - 上海,雅安 - 武汉两条线路开工建设,西门 - 枣庄,蒙西 - 天津南,靖边 - 潍坊,蒙西 - 长沙四条线开展初步建设。直流线“一投两建,二开二”,即确保西州项目的建成,宁东 - 浙江,酒泉 - 湖南两线,上海寺 - 山东,西盟 - 台州两条线的建设开展前期工作。

目前,能源局批准的淮南 - 南沪线已经招标。国家发展和改革委员会批准的雅安 - 重庆 - 武汉线路可能在年内进行招标。在华盛顿特区,能源局批准的宁东至浙江线预计将启动。从长远来看,根据国家电网规划,中国将在2017年之前建设“三纵三横”,到2020年建成“五横五纵一环”特高压交流线路;特高压直流,2017年之前计划到2020年建成11条线路和27条输电线路。根据这一计算,预计“十三五”期间的特高压项目将达到“年度建设规模”。 2个十字路口和4个直道“。

根据上述计划,2014 - 2015年中国特高压项目总投资将分别达到1200亿元和1400亿元。据估计,2016 - 2020年期间的年均投资额约为1500亿元。特高压建设的普及将为相关的输变电设备制造商带来巨大的市场灵活性。

特高压交流单线建设成本约240亿元,其中变电站成本占总投资的40-50%。交流线路设备购买的主要产品是变压器,电抗器和GIS。根据之前的招标结果,目前GIS市场由平高电气,中国西电和新东北电气垄断,其中平高拥有最大份额,约占40%。在变压器市场,中国西电,天威保变和特变电工各占约三分之一的竞标份额。此外,中国西电和特变电工是反应堆市场的主要公司。

特高压直流单线建设成本约250亿元,其中变电站成本占总投资的50-60%。换流阀,换向和控制保护构成设备采购的主要部分。徐基电气和中国西电占据了转换阀市场的大部分,市场份额约为40%。在减刑市场,天威保变,特变电工和中国西电均占据30%的市场份额。控制和保护市场由徐集电气和国电南瑞分开。其中,徐吉电器的中标份额具有很大的优势。

 
 
 
 
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