特高压交流输电技术发展现状宋宏源

发表时间:2020/6/16   来源:《当代电力文化》2020年03期   作者:宋宏源
[导读] 本文对技术特点及应用现状进行分析。通过对比特高压交流输电技术和超高压交流输电技术应用中输电能力和成本控制情况,提出特高压交流输电技术应用要点及未来应用方向。
        摘要:输电技术的提出,改变了传统输电方案布设模式,标志着我国输电研究迈进了新的台阶。特高压交流输电技术作为输电技术的一种,支持远距离输送,输送容量较大,节省输电线路占地面积,在各大输电工程中应用较多。为了深入理解此项技术,本文对技术特点及应用现状进行分析。通过对比特高压交流输电技术和超高压交流输电技术应用中输电能力和成本控制情况,提出特高压交流输电技术应用要点及未来应用方向。
        关键词:特高压交流输电;技术;远距离输送
1 引言
        新能源的开发及可再生能源的开发,解决了我国资源有限问题,从风力发电到火力发电,再到太阳能发电,将大自然可再生资源与科学技术融为一体,创造能源,以满足能源使用需求。目前,我国在能源开发中已经做出了一定成绩,如果可以提高能源利用率,便可以推进能源开发应用研究的前进步伐。特高压交流输电技术支持远距离电能传输,容量较大,满足供电需求,且损耗较低,为了充分发挥此项技术作用,为技术改进提供参考依据,本文对技术发展现状展开分析。
2 特高压交流输电技术概述
        2.1特高压交流输电技术
        特高压交流输电技术指的是控制1000kV以上交流电输送的技术,因输电量需求的增加应运而生,最早由中科院等电力单位提出,通过收集电力输送相关信息,以输电线路绝缘性、电磁环境、电压等级等为研究指标,研发此门技术。
        2.2特点
        (1)输送容量较大
        线路输电能力的大小主要取决于自然功率,如果输电功率达到自然功率,则电容发出无用功和电感吸收无用功之间存在平衡关系。通常情况下,为了增加线路输电容量,需要在线路中串联补偿装置或者安装高压电抗器,以重新建立平衡关系。本文提出的特高压交流输电技术在装置配备上较普通输电线路控制技术进行了调节,使得容量得以增加,自然功率提高了大约4.2倍,满足大容量输送要求。
        (2)支持远距离输送
        该技术与其他技术不同,在输送距离方向独显优势。与550kV线路相比,依据电压与阻抗之间的关系可知,本技术阻抗能力大约是550kV线路的1/4。在输送容量相同情况下,本技术输送距离较大,且优势较为明显。例如,输送2000MW,550kV线路输送距离大约为400km,而本技术输送距离高达1300km。因此,本技术支持远距离电力输送,且具有较大优势。
        (3)节省输电线路占地面积
        此项技术因宽度较小,因而对占地面积要求较低。与550kV线路相比,宽度缩小大约60%,所以在实际应用中占地面积较小,成为了输电线路布设的首要选择。
        (4)系统稳定性与风险分析
        系统运行稳定性决定了特高压交流输电技术应用效果,如果系统发生故障,则很有可能造成安全事故。据了解,此项技术提出初期,系统稳定性偏低,技术应用对周围环境造成了严重影响。虽然多年以来进行了改进,但是仍然由安全事故发生。因此,改进特高压交流输电技术是一项长期研究,需要不断完善。
        (5)功耗损失较小容易控制成本
        通常情况下,线路损耗由两部分组成,包括新路电晕损耗和电阻性损耗。前者容易受电流、长度、电阻率等影响,后者容易受电压、气象变化等影响。通过查阅相关资料可知,本技术较普通电力输送技术功率损耗更小一些,电阻大约降低3/4,电流大约降低1/2,综合功耗计算下降幅度54%左右,有利于电力输送成本控制。


3 特高压交流输电技术发展现状
        3.1 带动区域经济发展
        我国地理结构复杂,很多山区、丘陵地带由于地理条件影响,居民长期受到供电紧缺的困扰。而通过线路铺设、电站分布这些电网类项目的建设,使偏远村落之间也可以通过电站而联系起来。方便了居民生活发展中的电力需求,带动这些地区经济建设,摆脱落后贫穷。
        另外,虽然我国地大物博,但是资源分布并不平衡。水电资源多分布在沿海地区和东部地区,而煤炭、石油、天然气资源则多分布在西北部地区。不同于以往的铁路运输,特高压电网运输缩短了运输时间,提高了运输效率,使我国能源运输方式更加优化、安全。也将西部地区的优势转变为经济优势,促进当地发展。
        3.2 提高电网技术稳定性
        将1 000kV交流特高压线用在大型输电工程中既可以扩大输电容量,又可以加长输电距离,同时节约资金,缩小输电通道,节约土地资源。不同于以往小千伏数的输送线路,特高压交流输电技术有效避开了短路电流过多、部分地区稳定性差的电网系统安全问题。
        3.3 促进电工制造业技术发展
        利用特高压交流输电技术优化电网系统,提高输电质量,是我国电工制造业通过技术创新,响应科技是第一生产力的重要体现之一。通过对特高压交流输电技术的研究与创新,开发特高压输电线的配套设施,减少电网运行损失,提高安全性,使我国电力科技水平再上一个台阶。
4 特高压交流输电技术应用
    4.1远距离输送
    我国电能开发中心分布不均匀,加大了供电难度。特高压交流输电技术的出现,打破了供电紧缺局面,通过应用此项技术,实现远距离电量高效低成本传输。
    依据我国电能分布资料可知,西南地区是我国水资源分布的主要地域,水资源占比大约2/3,煤资源主要分布在西北地区,资源占比大约2/3,而电量需求较大区域分布在京广铁路以东和东部沿海地域,需要通过“北电南送”、“西电东送”,才能够满足供电需求。输送容量范围5000-20000MW,距离范围600-2000km。从输送容量和距离来看,对输电技术要求较高,采用普通的输送技术损耗过多,成本较高。因此,引入特高压交流输电技术,建立电量输送工程。目前,此项技术已经成为各大远距离大容量输送的主要技术,在多个城区均有所应用,使得城区供电需求得以满足。
    4.2近距离输送
    虽然特高压交流输电技术在远距离大容量输送方面应用较多,但是同样适合近距离输送,在合理距离范围距离内,可以彰显此项技术的输送优势。例如,苏南、上海等负荷中心等输电距离满足此项技术应用要求。此项技术的应用,不仅解决了短路电流问题,而且还节约了输电走廊占用面积,缓解了输电线路布设走廊空间资源紧缺问题。据相关研究表明,200-500km距离范围内均适合应用此项技术。由于此技术在近距离输送应用研究较少,所以,200-500km距离范围的提出不具有代表性,不可以认为此项技术在所有近距离输送工程中均能够体现优势。
        4.3电网互联
        引入互联网技术,建立多个省份电力资源关联关系,形成互联电网。实时掌控各个地区电量需求、用电情况、电力资源存储等信息,基于此优化资源配置。在实践应用中,记录输送端和接收端相关信息,构建系统数据库。按照电网布点、电压接入端等参数不同,分别记录相关信息,以便用户查询。利用此电网平台,通过调用系统数据库,查询各个地区特高压交流输电情况,根据当前电网中各个地区电量需求、用电情况、电力资源存储等情况,将电能资源储备较多,且供过于求地区的能源调入能源短缺地区,拟定能源调节方案,使得整个电网供电得以稳定。此项技术在未来研发应用研究中,将融入更多技术,实现智能操控,从而充分发挥此技术优势。
5 结语
    目前我国在特高压输电领域研究取得一定成绩,但是仍有着许多实际难题需要解决。输电单位加强和相关科研机构合作,提升运行维护能力将是后期特高压输电线路快速发展的关键。

参考文献:
    [1]王玉珺.交流特高压输电线路运行维护现状综述[J].电子测试,2016,(23):135+137.
    [2]张峻宇,杨明伟,程玉洲,王玉竹,陈应龙.特高压输电线路运行维护技术研究现状分析[J].建材与装饰,2016,(38):221-222.
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