特高压重要环节
发电环节
未来5年上海三成电力来自“特高压”

今天上午,华东电网基建工程人员正抓紧开展500千伏练塘-泗泾输电线路的放线工作,为未来直接承接特高压电网的电力送入上海打下基础。据规划,华东电网将形成沪苏浙皖特高压受端环网,并通过四个特高压通道接受区外来电,同时特高压网架将覆盖华东电网四省一市。到2015年,上海将有近三成的电力来自清洁、高效、优质的特高压电网。

截至去年底,我国自主研究、设计和建设的向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程已安全稳定运行近半年,向华东电网输送电量58.91亿千瓦时,上海受电23.1亿千瓦时。向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程则是世界上输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进、电压等级最高的直流输电工程,其输送能力达到700万千瓦级,每年可向上海输送350亿千瓦时清洁水电,相当于上海全年用电量的30%。

据了解,“十二五”期间,国家电网将把特高压发展作为重中之重,建设联接大型能源基地与主要负荷中心的“三纵三横”特高压骨干网架和13项直流输电工程,形成大规模“西电东送”、“北电南送”的能源配置格局。到2015年,华东电网全社会装机、用电量和最高用电负荷将分别达到2.86亿千瓦、1.45万亿千瓦时和2.53亿千瓦,将分别比2010年增长36%、50%和52%。“十二五”期间,华东电网将新建500千伏变电容量1.31亿千伏安,线路长度1.03万公里,分别比“十一五”末期增长69%和43%。

到2015年,上海特高压电网和500千伏电网通过4个通道相连,2座500千伏从环网深入中心城区。届时,上海将有近三成的电力来自清洁、高效、优质的特高压电网。

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变电环节
上海电网未来新建2座1000千伏特高压变电站

未来五年,上海电网的规模、吞吐能力将在“十一五”的基础上增加50%,基本建成与国际大都市相适应的一流城市电网。

据介绍,“十一五”期间上海电网新建了静安(世博)站、亭卫(漕泾)站等5座500千伏变电站,形成了双环六通道支撑的500千伏主网架以及382座220千伏及以下变电站,有力地保障了上海经济和社会的稳定发展。

未来五年内,上海电网将新建1000千伏特高压变电站2座,新增变电容量900至1200万千伏安。到2015年,上海电网500千伏变电站将达到15座,500千伏主变达到40台,总变电容量达到4040万千伏安;220千伏变电站将达到140座,总变电容量达到6346万千伏安。上海电网将形成以两个1000千伏交流特高压站点为核心,以现有500千伏双环网加上扩大南外半环为基础的骨干网架,通过网络结构的优化和电力吞吐能力的提升,提高上海500千伏主网的受电能力、输送能力、联络能力和供电能力,实现500千伏电网与特高压电网的顺利衔接和协调发展。

另据了解,为实现安全、优质、清洁的电力供应,上海还将逐步进行智能变电站建设,推进变电站综合自动化系统改造和智能化升级,建设输电线路、电缆状态监测中心。

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输电环节
苏州:能源发展转型的“典范城市”已有初步进展

随着能源和环境问题日益突出,世界多国力推能源转型、绿色发展。作为“国际能源变革论坛”主办地,江苏苏州以清洁能源替代传统化石能源为核心,积极探索城市能源变革。记者近日调研发现,相关探索已有初步进展,但要成为世界能源发展转型的“典范城市”,还需进一步强化国际合作、提升国际影响力。

构建清洁低碳的城市能源体系

开新能源汽车、坐电动渡轮、走在路上两边都是风光储能灯……这是苏州同里镇许多居民的低碳生活。按照规划,这个千年古镇到2020年电力供应将实现100%清洁化、智能化,成为名副其实的新能源小镇。

同里是苏州能源变革的一个缩影。在常熟、昆山等地,记者看到,广阔的湖面整齐排列着太阳能电池板,“渔光互补”新模式实现湖泊资源综合利用,另外还有依次排开的风力发电机。

除了挖掘本地可再生能源潜力,苏州还大规模接受区外清洁能源。去年9月,全球规模最大、变电容量最高、供电能力最强的1000千伏东吴特高压变电站投运,苏州成为全球首个特高压交直流电源互济的地级市,实现“电从远方来”的跨区域平衡。此外,运行3年多的锦苏特高压输电累计输送电量超过1000亿千瓦时,满发时日均输送电量1.6亿千瓦时,占苏州电网夏季负荷高峰时供电量的1/3。

苏州经信委主任周伟介绍说,苏州产业结构一直偏重,快速城镇化进程中能源消费总量保持高位,生态环境治理任务艰巨。“在国家电网和江苏省支持下,苏州打造国际能源变革典范城市,更迫切需要构建清洁低碳、安全高效的现代城市能源体系。”

作为国网苏州供电公司总经理助理,丁丹军全程参与典范城市建设。他说,苏州分布式光伏发电装机容量居江苏首位,可再生能源装机容量年均增长40%,到2020年清洁电力占比将达55%。

苏州正向“无燃煤”时代迈进。已建成88座电动汽车充电站,至2020年将建成180座各类充电站,核心城区建成“一公里充电圈”,届时苏州全市将基本“无燃煤”。

“苏州经验”具有可复制性

国家电网能源研究院副院长李伟阳分析认为,能源变革驱动城市全面发展,从理论到实践在国内都具有开创性。苏州是中国经济和能源发展的“缩影”,无论GDP增速、产业结构演变方向,还是“以煤为主”的消费结构,与全国整体情况高度一致,能够承担“为国探路”的责任。

记者采访了解到,苏州近年来探索实施能源变革,在三方面取得了效果:促进产业结构转型升级,推动新能源、智能电网等战略新兴产业发展;推进节约用能,改变人们交通出行方式,减少空气污染;提升城市综合管理水平,推动城市发展理念、治理技术和变革模式的持续创新。

苏州在全国率先启动创建“能效之星”活动,首期选定22家试点单位,开展活动一年就实现节能量70.2万吨标准煤,减少二氧化碳排放175.5万吨,产生经济效益约7亿元。“更重要的是,随着能源变革的推进,人们的节能理念不断强化。”周伟说。

业内人士认为,苏州本地自然资源相对匮乏,是“资源小市”和“用能大市”,同时,产业结构以制造业为核心,着力从“制造大市”向“制造强市”发展,在上述两方面,国内许多城市都和苏州类似,其实践经验可以被推广。

“全球市场上可再生能源的比例持续增长,中国做出了引领性的贡献。”国际可再生能源署总干事阿德南˙阿明在苏州参加论坛时表示,期待苏州创造的经验向世界扩散,提供能源变革的“中国方案”,在此过程中,希望中国积极拓展国际合作。

同样是在论坛上,德国经济事务和能源部国务秘书雷纳˙巴克、丹麦能源部副国务秘书克里斯蒂安等人都提出,国外很多城市推动能源变革时,都重视和加强国际合作,比如能源深加工技术、装备与工程服务,实现优势互补、共同发展。

搭建多层次立体化合作平台

目前,苏州已成为“国际能源变革论坛”的永久会址。业内人士建议,论坛是一个很好的平台,在之前两届取得的经验上,可进一步提升其国际影响力和辐射力。

一是以“国际能源变革论坛”为基础,搭建更加多层次的国际合作平台。依托论坛丰富的专家资源,出版具有国际影响力的能源变革杂志,不定期举办各类学术交流会,交流能源变革思想、传播能源变革理念。

丁丹军建议,联合国际能源相关机构设立高规格的奖励基金,定期对全球能源变革方面开创性的学术和研究予以奖励,鼓励世界范围的能源持续创新。

二是提升能源研究水平。国家电网将在苏州成立国网城市能源研究院,首批30多名专家即将入驻。建议研究院实施社会化的全球招聘,吸纳其他行业乃至其他国家的专家,成为世界一流的研究机构。

三是在学术研究之外,加大产业发展力度。在能源论坛召开期间,举办相关能源技术、产品交易博览会,让企业互通有无、提升技术水准。必要时可以形成能源技术、产品交易中心,同时设立具有政策扶持的能源变革产业园。

李伟阳等人分析,绿色低碳产业发展、全民低碳理念养成等,都需要政府从政策、体制、机制等方面来激励、引导和规范。尤其是能源变革中涉及的能源金融、能源管理体制、碳市场交易等创新,期待有关部门进一步明确政策、予以相应支持。

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调度环节
顾秀莲率中国工经联主席团第十次会议代表到国网调研

顾秀莲率中国工经联主席团第十次会议代表到国网调研...
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特高压电网:风险超出想象 安全尽在掌握

我国特高压交直流电网建设,始终在争议声中前行。争议的中心之一,是特高压技术的安全性。

国家电网目前累计建成“六交五直”、在建“三交六直”特高压工程,我国在世界上率先进入特高压交直流互联电网时代。特高压交直流互联电网的技术风险,其实超出当年反对者的想象;但我国在电力系统控制和电工技术、装备研究开发领域的突破,更超出大多数人的预期。27日在京举行的第五届中国电力发展和技术创新院士论坛上,中国电力科学研究院总工程师汤涌对此作了迄今最为系统的解读。

基本格局:交直流互联与新能源占比增大叠加

作为2016年度国家科技进步一等奖“互联电网动态过程安全防御关键技术及应用”首席科学家,汤涌在技术上如此定位国家电网——“世界上唯一同时运行特高压交直流的电网”。他介绍,其中,直流输电容量占世界总容量的46%,跨区跨省输电能力超过1.6亿千瓦,“特高压交直流互联电网、电力大规模跨区输送已成国家电网典型特征”。

同时,“十二五”期间,风电装机年均增长33%,太阳能发电装机年均增长178%,我国已是世界第一风电和太阳能装机大国。“三北”(东北、华北、西北)地区,风电装机比例超过15%,已成为这些地区的第二大电源;其中从西北的甘肃、青海、宁夏,新能源发电已超过50%。

交直流互联与新能源占比增大叠加,这就是当前电网与电源结构不断调整的基本格局。

三大挑战:局部故障转变为系统性连锁故障

由此,“电网特性发生了深刻而复杂的变化”,局部故障逐渐转变为系统性连锁故障,系统性安全(大停电)风险显著增大。非当初特高压反对者基于超高压电网所能想象。

汤涌归纳电网安全面临“前所未有的挑战”,主要有三点:电力电子特征凸显,连锁故障风险增加,多时间尺度动态过程相互影响,稳定形态更加复杂,仿真分析难度加大;故障对互联电网联络线的冲击日趋严重,功率波动引发全网连锁故障风险显著增大;受电源结构深刻变化影响,受端电网电压稳定问题日益突出。

他解释,以挑战二为例,故障对互联电网的薄弱环节——联络线的功率冲击日趋严重。如四川到华东的宾金直流,发生闭锁同时换相失败,会产生800万千瓦功率冲击,是常规直流的3—4倍;直流换相失败还要多次再启动,会产生2100万千瓦瞬时功率冲击和800万千瓦反复功率冲击,对华东电网造成很大风险。

超算仿真:重现过程还要解决“为什么”和“怎么办”

如何应对挑战?汤涌给出三大技术措施:掌握电网特性的仿真分析技术,互联电网联络线功率分析与控制,受端电网电压稳定评估与控制技术。

汤涌表示,现代电网可说是最复杂的人造系统,“比登月还要复杂”。要掌握这么复杂的东西,光靠经验是不够的,“不能把未来电网安全构建在经验基础上,而是要去验证它”。所谓验证,就是仿真,“因为电网是一个实时运行系统,是不能停的”,只能仿真验证。

为此,建立了国家电网仿真中心,由数模混合仿真实验室、超级计算中心、多时间尺度仿真软件、国家电网仿真计算数据中心四部分组成。其中的超级计算中心,核心设备是曙光超算机群,共有810台服务器,近24000个计算核心,理论峰值计算能力超过每秒900万亿次,是世界首个电力系统专用的超算中心,具备海量的电网仿真计算能力。比如,使用国家电网2016年方式计算数据,9000个仿真作业只需30分钟就能完成全部计算,和台式机相比计算速度提升3000倍以上。

但他同时强调,仿真只是重现系统的动态过程,并不能解决“为什么会这样”和“应该怎么办”的问题。目前,这些还要靠专家“人工经验”来决策,这就有赖于智能仿真分析,即仿真算得准算得快之外,还要对计算结果作智能分析,做到运行方式智能生成,稳定特性智能分析,安全稳定措施智能决策,避免安全稳定控制措施失效的风险,防止大面积停电。

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国家电网刘泽洪:特高压直流输电技术的发展和挑战

>>更多  特高压历程
  • 1994年,武汉高压研究所建成我国第一条百万伏级特高压输电研究线段。
  • 2004年12月27日,国家电网公司党组会议提出发展特高压输电技术,建设以特高压电网为核心的坚强国家电网的战略构想。
  • 2005年1月11日,国家电网公司特高压电网工程领导小组及其办公室、特高压电网工程顾问小组正式成立。
  • 2005年1月25日,国家电网公司正式启动特高压工程可行性研究。
  • 2005年2月16日,国家发展改革委下发《关于开展百万伏级交流、±80万伏级直流输电技术前期研究工作的通知》,标志着特高压工程前期研究进入实质性阶段。
  • 2005年2月19日,国家电网公司正式启动第一批交流特高压工程关键技术研究项目。
  • 2005年2月24日,国家电网公司正式启动特高压骨干网架总体规划工作。
  • 2005年3月21日,国家电网公司总经理刘振亚向曾培炎副总理汇报发展特高压电网的工作情况,曾培炎副总理作出重要指示,并同意启动发展特高压电网的工作。
  • 2005年4月26~28日,国家电网公司和中国电机工程学会联合主办特高压输电技术国际研讨会。
  • 2005年4月26日,特高压输变电试验示范线路建设和输变电设备国产化方案被列入国家能源工作要点。
  • 2005年5月17日,国家电网公司召开特高压示范工程建设启动会议。
  • 2005年5月19日,国家电网公司正式启动交流特高压试验示范工程预初步设计。
  • 2005年5月29日~6月5日,国家电网公司总经理刘振亚率国家电网公司代表团赴日本考察百万伏级交流特高压输电技术。
  • 2005年6月3日,国务院总理温家宝主持能源领导小组第一次会议,在2005年、2006年能源工作要点中,明确提出制定好特高压输变电试验示范线路建设和输变电设备国产化等方案。
  • 2005年6月3日,国家电网公司发布《交流特高压试验示范工程主设备技术条件书(第一版)》。
  • 2005年6月7~11日,国家电网公司总经理刘振亚随曾培炎副总理访问俄罗斯,同时考察特高压输电技术。

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