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            特高壓將為實現碳達峰、碳中和目標,為構建人類命運共同體發揮重要作用
            來源:碳排放管理師網 碳排放管理師網 發布時間:2022-02-01

            中國東中部地區是中國經濟最發達的區域,用電負荷約占全國總用量的70%,而這些電卻大多來自遙遠的西部地區。我國將西部地區就地生產的煤電、風電和水電等,通過“西電東送”工程,送往幾千里之外的東中部地區,滿足那里旺盛的用電需求。但是過去的超高壓輸電技術,輸電距離和輸電容量都難以滿足如今越來越大規模的電力輸送需求。那么,用什么辦法能讓這些電力安全高效地傳送到千里之外呢?那就需要特高壓。

            特高壓是目前世界上最先進的輸電技術,如果把其他輸電線路比喻為鄉間小路,那么特高壓輸電線路就是電力高速公路。特高壓輸電是具有傳輸距離遠、容量大、損耗低、占地少等優勢的尖端技術?,F在,中國是世界上首個,也是唯一一個成功掌握并實際運用特高壓這項尖端技術的國家。

            我國為什么需要特高壓?

            我國為什么需要特高壓?我概括為8個字,就是國家需要、國情使然。所謂國家需要,就是我國經濟持續增長對電力提出了大量的需求。電力是國民經濟的先行官,電力的發展要與經濟的發展保持同步,并適度超前。1978年,我國的全國用電量是2500億千瓦時,到了2011年我國的用電量達到了4.7萬億千瓦時,超過了美國,一直保持世界第一。到了2020年我國的用電量達到了7.5萬億千瓦時,這40多年增長了30倍。但是中國的人均用電量水平還是不高的,人均用電量剛剛超過5000度電,這與經合組織國家相比,平均用電量只達到了他們的60%。隨著我國經濟的發展和人民生活水平的提高,特別是全社會電氣化水平的提高,我國的電力增長空間發展潛力還是比較大的,因此可以說我們仍在半途。

            所謂國情使然,進入新世紀,我國經濟對電力的需求更加旺盛,對發展特高壓提出了迫切的需求。從新中國成立以來到2000年我國的裝機是3.2億千瓦,但到了2010年,就達到了9.7億千瓦。這10年間,我國的裝機新增6.5億千瓦。在這個快速發展的過程中,有73%的新增裝機容量都是燃煤電站,有70%的新增煤電都布局在缺電十分嚴重的東中部地區。

            我國能源資源以煤炭為主,煤炭儲量居世界第三位,油氣相對貧乏。我國水能資源較為豐富,水能蘊藏量居世界第一位,它的技術可開發量達到6.6億千瓦。我國風能和太陽能十分豐富,開發潛力巨大。

            我國的資源分布不平衡,主要的能源資源都在西部和西北部。我國80%以上的煤炭分布在西北、西部和北部等省區,待開發的水能資源80%都在我國的西南部。我國陸上風能資源主要在三北,就是東北、華北和西北地區,同時我國的光伏在這里也有很好的開發條件,日照時間在3200小時以上的區域都在青藏高原、新疆和甘肅等地。但是這些地區經濟總量小,用電需求、用電市場不大。我國的用電需求主要在中東部地區,70%的用電負荷都集中在中東部地區,能源開發的重心和用電需求的中心兩者之間距離1500公里到3000公里。這種能源資源與用電需求成逆向分布的基本國情,決定了我國需要實施遠距離、大規模的西電東送。

            我國電力需求還將持續增長。從國情出發,我們在全國范圍內優化能源資源配置成為必然,因此就需要發展遠距離大容量、低損耗,占地省的特高壓輸電技術。

            特高壓技術“特”在哪里?

            為了解決中國能源基地與用電中心相隔千里的難題,運用特高壓完成遠距離大容量輸電,是必然選擇。而建設這樣先進的電網,實現能源互通,不僅僅是中國的發展需要,也是全球能源可持續發展的共識,從上世紀60年代開始,許多傳統的電力強國花費巨大精力投入特高壓技術研發,卻接連無功而返。

            而對于中國而言,研究特高壓更是難上加難,有太多需要從零破解的難題——崇山峻嶺、沙漠狂風、電閃雷鳴,特高壓輸電線路不僅要面對我國復雜的地形,多變的氣候,甚至還要穿越生命禁區,在如此復雜的環境中實現特高壓的安全穩定運行,無疑是一項挑戰極限的世界工程。從2004年至今,中國已經建成投運了33項特高壓工程,線路總長達到5萬公里,它們成為中國城市工業發展,居民生活用電的主要來源,同時還帶動了中國裝備制造業的發展,與特高壓技術體系相關的方方面面,都實現了升級。特高壓不僅成為中國經濟發展的電力輸送主動脈,也給世界上其他國家和地區,提供了可借鑒的電力輸送解決方案。

            現在我國輸電容量達到了2億千瓦,特高壓輸電成為我國能源輸送的大動脈。一是在我國西部大開發中發揮了重要作用。特高壓的投資到現在我們投了5150億元,這直接帶動西部的電源投資1.3萬億元,每年為西部拉動GDP2600億元,提供就業崗位65萬個,增加稅收約500億元。二是有力支撐了東中部的用電需求。特高壓輸電容量占東中部用電負荷的1/4,累計輸送電量達到了2萬億千瓦時,其中70%都是清潔能源,這樣就相當于減少中東部發電用煤8.3億噸,可以減少二氧化碳排放17億噸,煙塵氮氧化物排放650萬噸。同時降低了用電成本,西電東送的電價到了東部,比東部的上網電價每度要便宜5分錢,這樣節省東中部的用電成本1000億元。三是優化了我國能源結構。依靠特高壓遠距離大規模輸送的技術優勢,促進了西南水電的開發,促進了三北地區新能源的開發。這為我國新能源的發展起到了很好的促進作用,我國的水電、風電、太陽能裝機規模穩居世界第一位??稍偕茉吹陌l電裝機比重在2020年達到了43%,煤電占比首次在歷史上降到了50%以下,10年前煤電占比還是73%。四是顯著提升了我國電工領域裝備的制造水平,提升了電工裝備、產品的國際競爭力。特高壓裝備代表了電工裝備的最高水平,我國特高壓設備的研制,從設計、材料工藝、試驗技術到產品實現了自主化和國產化,實現了世界領先。同時進一步鞏固了我國電工領域產業鏈的安全和自主可控,一些材料和關鍵部件經過多年的持續努力都實現了國產化的替代。五是我國的特高壓技術標準成為了國際標準。1906年成立的國際電工委員會(IEC),它是世界上成立最早的國際性電工標準化機構,過去我國都是采用IEC的標準,都是其他國家制定的。我國的標準能夠成為國際標準,也是不容易的,這也是我國對國際標準的一個貢獻。到現在為止,我們累計發布特高壓交流和特高壓直流國際標準18項,我國1000千伏交流特高壓成為國際標準電壓。

            特高壓的未來發展前景

            在輸電環節,特高壓輸電還要繼續發揮它的網絡優勢和網絡功能,支撐大規模新能源的并網和消納。大家知道,新能源有隨機性和季節性的特點,我國現在還沒有辦法控制風電和光伏。我國地域遼闊,在新能源的發電上存在著區域性和季節性的差異。為了實現多能互補、區域互遞,需要一個強大的網絡平臺,特高壓將發揮這個作用。

            在配電環節,配電網要實現廣泛互聯、智能互動,將大量接入分布式能源和微電網,大量接入電動汽車等儲能設施。今后,我們的電動汽車會發展起來,電動汽車現在本身是一個儲能裝置,未來會成為一個移動儲能裝置。今后,電網可以向電動汽車充電,也可以反過來由電動汽車向電網送電。比如說你出國或者旅行,一段時間不在家,但是電動汽車在家里,用電低谷時候它充電到系統,高峰的時候,可以向系統賣電,能夠賺到錢。大量的儲能設施也將出現,這樣在配電網里邊就可以實現源網荷儲的智能互動。

            在用電環節,用戶將在新型電力系統當中改變過去的角色。新能源的發展也不再僅是專業化大公司的獨有優勢,我們的用戶可以在自己的建筑物上,比如農村的屋頂上建設太陽能發電站。用戶既是電能的使用者,同時也可以是電能的生產者,人人使用電能,人人生產電能,這將成為電力系統里一個新的景象。

            特高壓的創新實踐,使我國輸電技術實現了從長期跟隨到領先的歷史性跨越,為科技自立自強樹立了信心。在構建新型電力系統的過程中,我國的電力科技將不斷取得新的更大突破。特高壓將為實現碳達峰、碳中和目標,為構建人類命運共同體發揮重要作用。

            舒印彪,中國工程院院士,輸變電工程和電力系統規劃專家?,F任中國華能集團有限公司董事長,兼任國際電工委員會(IEC)主席。他長期從事電網運行與電力系統規劃、超/特高壓輸電重大工程建設和技術研發工作。他牽頭完成了三峽輸電系統500千伏超高壓大容量輸電、正負800千伏特高壓直流、1000千伏特高壓交流輸電等關鍵技術研究,主持建成“西電東送”和全國電網互聯等多項重大工程,攻克了直流工程系統設計、電磁瞬態抑制、交直流電網運行控制等關鍵核心技術難題。2018年當選第36屆國際電工委員會主席,成為該組織成立以來首位擔任這一職務的中國專家。主導制定了特高壓系列國際標準,為推動世界電工技術發展作出了貢獻。

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