能源局特高压交流24个课题研究

【能源局特高压交流24个课题研究】

我们反对推广应用既不安全又不经济的交流特高压输电技术

2015年6月

1.前言：2005年6月，发改委在北戴河召开了“特高压输电技术研讨会”，迄今已经十年，交流特高压输电问题一直争论未定，“十二五”电网规划因此缺失。其间，能源局共核准新建七条交流特高压输电工程，已建成运行两条（晋东南示范工程和华东南半环）；经过咨询讨论的有五条交流特高压输电工程（雅安—武汉、华北一纵二横、华东北半环）和两个电网规划（南方电网和内蒙电网）。2014年5月全国政协双周协商会专门就交流特高压输电问题进行了座谈，俞正声主席总结了三点：调研直流特高压输电是否需要交流特高压输电来保证安全；调研比较交流特高压和超高压输电，哪个好？；请能源局组织论证三华特高压电网的安全性。2015年1月，能源局就“交流特高压输电”设立24个专题在全国范围进行一年为期的研究。我们参加了全部有关的咨询论证和协商会，由于24专题按部门单位组织进行，我们都已退休不在单位工作，特将反对意见整理如后。交流特高压输电问题就是一个输电方式的工程技术优选问题，为什么会争论十年未果？在世界工程技术史中也少见。就工程技术优选方法来说，原因就是没有按输电优选的比较标准和方法的规范来进行。按输电设计规范，为了避免脱离具体工程实际，要求设计要进行多方案的技术经济比较。而交流特高压前三个工程，没有一个经过多方案比较优选，而把“中国创造”、“中国引领”在宣传中代替了工程评价标准。经估算比较，交流特高压输电工程都贵过比较方案一倍，输电运行功率达不到设计值，这样的“创造”有什么实用价值？这样的“引领”有谁来跟随？问题就出在未经工程比较鉴别，而改用自我树立形象标准。五个咨询工程中，真正进行咨询论证的工程有四个：南网和内蒙电网规划进行了多方案比较，结果都淘汰了交流特高压输方案，因为贵出一倍，采用了超高压电网方案，分别节约了一千亿元和五百亿元；雅安—武汉输电线经两次咨询论证（分别由中咨公司和工程院主持）未能通过而搁置；华东北半环最后以治理大气污染为名获准新建。输电方式优化比较是有具体标准的，即在满足安全条件下进行经济技术比较，而四条交流特高压输电线（华北一纵二横和华东北半环）却以治理大气污染为名得以获准新建。业界奇怪，为什么非要用贵过一倍的交流特高压输来的电能才能治理大气污染？已获准新建的七条输电线，正因为不进行多方案比较，估计浪费高达700亿元。交流特高压输电技术在工程应用中只有三种形式：远距输电；受端网架；三华特高压电网，本文结合实际工程和理论进行比较分析。

2.远距输电——交流特高压输电技术是国网为解决远距输电提出的新技术，如果和超高压和直流输电比，既不安全、又不经济，应淘汰出局。

1)不安全：输电线的安全是在故障干扰后能持续提供电能来标志，即暂稳极限决定着线路的运行功率上限。交流特高压输电的暂稳极限小于设计功率，而超高压线路都可以按暂稳极限运行在设计值，前者成为电网的安全隐患。而直流输电本身没有暂稳限制的安全问题。

i.与交流超高压输电线比：双回超高压输电线在故障切断一回线后，都有保持双回线设计功率稳定运行的能力。而交流特高压输电线不能满足这种基本安全要求，为了能承受双回线故障切断一回线干扰，运行功率必须下降到设计值（600万千瓦）以下，这样就成为电网运行的安全瓶颈和隐患。如华东南半环的暂稳极限值只有400万千瓦左右，小于设计值600万千瓦。这并非个案的偶然，而是交流特高压输电的固有弱点所致。因为它是建立在超高压电网之上，要比超高压输电多了联络变压器的电抗，致使与计算电抗成反比的静稳极限的预估值下降，即预估输电能力（用静稳极限来标准）不是国网宣传的4、5倍（与超高压输电比），而是不到2倍。为了提高输电能力，就要缩短线路的分段距离以取得更大的电源支撑，但却会使高过一倍的工程造价更高，更无竞争能力。目前典型的交流特高压输电线设计是综合优化的结果，即双回线、输电功率600万千瓦、分段距离为200到300公里。这种典型结构不能避免高低压电磁环网，因为沿特高压线完全按分段点进行超高压及以下的电隔离是不可能的，这样就出现了电网忌讳的熟知安全隐患。在特高压故障切断一回线的冲击下，并联超高压线受到冲击更大，使交流特高压输电暂稳极限功率达不到设计值。新建的七条交流特高压输电线的运行功率必须低于暂稳极限，都达不到设计值600万千瓦，成为在运电网的安全隐患。

ii.与直流输电比：直流输电在故障切断线路后，不会产生故障转移功率的冲击，受端缺额功率最后靠全网功率自动平衡恢复正常电力供应，直流输电比交流特高压输电安全。

2)不经济：根据设计资料，都要比超高压（或直流）输电方案贵过一倍。我们统计了全部八条交流特高压输电线的设计资料，单价都约为5元/（千瓦*公里）左右，而根据设计通用资料数据，交流超高压输电的单价为1.8～2元/（千瓦*公里）。如果和直流输电比，八条输电线贵约一倍。如果输电距离长到1500公里，交流特高压输电比直流输电要贵约二倍。根据这样估算，已获准新建的七条交流特高压输电线总工程费为1205亿元，而比较方案仅505.32亿元，节约700亿元（58.1%）。

3.受端网架：如批准的七条输电线建成，将形成华北和华东的特高压受端网架。国网提出有以下的提高作用：可以提高输电能力和电网安全；可以解决超高压电网的短路超标问题；可以解决大容量直流输电的安全。分析如下：

1)不安全：国网以为，建成特高压受端网后，特高压输电线可以得到更多电源支撑，提高静稳极限对安全有利。但输电功率是受暂稳极限限制的，它不可避免地因高低压电磁环网仍使输电功率达不到设计值。受端特高压网架让华北电网和华东电网分别形成11个和10个分段点，如果在超高压电压及以下的电网相互电隔离，如此多的分段区很难避免只剩下一个通过特高压变电所与外来电源联系，一旦故障切断，与原超高压受端网多路外来输电（一般都有6、7路）比，面临重大安全隐患。如果特高压段间存在并联的超高压输电线，就会出现高低压电磁环网，当故障切断一回特高压线路，受并联超高压线路功率的限制，使特高压输电线暂稳极限达不到设计功率（600万千瓦），出现安全隐患。

2)用特高压网解决超高压网的短路电流超标，理论上就错误，实践上世界电网也没有这样做：特高压网架增加了超高压电网相互电联系，理论上就是降低了互电抗，只会增加短路电流。该问题是2013年国网在华东北半环咨询会上提出的，并附有华东电网短路电流仿真计算结果比较表。与会代表当即指出，特高压网架仿真的短路电流下降是超高压电网结构解环后的结果，而不是电网升压到特高压的作用。只要在原华东超高压电网解环，不新建华东特高压北半环也可以解决短路电流超标问题。电网的短路电流超标是电网发展的普遍遇到的问题，它和电网容量和密度强相关，世界大超高压电网容量为我国的3、4倍，密度也大，都可以用常规方法解决，没有一个电网为短路电流超标新建特高压电网。在华东北半环咨询后，国网再也没有提出用特高压电网来解决短路电流超标问题。

3)大容量直流输电不需要交流特高压输电解决安全问题：问题是国网提出的，相当大功率输电线切除后对电网的干扰，切除容量愈大、受端电网无功容量愈小，干扰后电网失稳的可能性愈大。于是国网采用了两路大容量（800万千瓦）同时双极换向失败故障切除的仿真案例，说明需要切除一千万负荷才能恢复正常运行。但安全故障设置是有规范的，不能任意加重严重等级，否则就会过分反应造成浪费。安全规范要求N-1故障情况下，电网能自动恢复正常运行。直流单极故障切除相当于N-1，而两路直流故障切除相当于N-2、N-3级严重故障，由于发生概率极小，可以采取切负荷措施。根据南网统计，珠三角是我国直流输电集中地，共6条外来直流，近四年（2011年到2014年）共发生了59次直流强迫退出故障，其中57次是单极故障退出运行，两次为一路双极故障退出，从来没有发生过两路直流同时发生双极故障退出运行。世界远距输电都采取直流输电，也都没有新建特高压电网，包括今年国网为巴西新建的直流输电就是输电800万千瓦的大容量工程，国网也没有要求巴西新建交流特高压受端电网来保证直流输电安全。

4.三华特高压电网与扩建超高压电网的比较：三华特高压电网形成后，每个分段线路两端将有三路电源的支持，相当并联了三路等值电抗，等于减少了计算电抗，是可以使静稳极限的上限功率提高，国网估计稳定能力上升到一千万千瓦以上。下面在与扩建超高压电网方案比较中说明它也是不安全不经济。

1)大停电的风险损失高六倍：由于大停电问题在技术上没有解决，必须考虑不同方案的比较。如果发生大停电，三华电网的损失比原三个超高压电网的损失大三倍。而五横五纵的棋盘结构要比超高压的放射型的组合的大停电发生概率大一倍。总计三华电网的风险损失要高达六倍，为什么要自找这种可以避免的大停电风险？

2)三华特高压电网是由输电线、受端网连接形成，在建设为期十年过程中，暂态稳定极限限制了运行功率达不到设计值。而超高压电网都能承受N-1故障干扰，常规安全稳定校核的水平比三华特高压电网高。

3)采用直流异步互联三个超高压区域电网，具有同步网电能电力互济的优势，又没有同步网传播故障造成大停电扩大的损失。

4)三华电网的建设的造价高出一倍，相当浪费5000千亿元换来了一个不安全的网架，除了形象效果，得不到工程技术解释。

5)中国电力发展不需要新建三华特高压电网：根据能源局材料，我国的超高压线路利用率偏低，估计只有美国一半，还有很大潜力利用空间。中国经济进入新常态后，调结构、降能耗和防污染使电力需求进一步降低，2014年仅约为GDP同比增加值的一半。当今正是提高电网利用率的好机遇，而不是浪费几千亿元去新建更不安全的三华电网。国网解释可以因此消化过剩产能，但用浪费来消化过剩产能更是自我欺骗、遗患损失更大。国网还提出过智能电网和能源互联网需要交流特高压输电技术，但世界推行这两项新技术都没有提出这种技术和安全要求，只有国网提出需要坚强特高压网架和实现交流特高压全球联网。交流特高压输电技术在中国的实践结果是不安全、不经济、不需要，怎么能不负责任地推广到世界各国去应用？是否只是“出口转内销”的宣传，希望能在中国环境下为推广交流特高压输电技术而做的最后努力。

5.结论和建议：

1)国网在中国推广应用交流特高压输电技术，从远距输电、受端网架和三华电网的工程实践和理论分析中都说明，与超高压和直流输电技术比，是不安全、不经济的输电技术，不应推广应用。

2)支持能源局在全国范围进行交流特高压输电技术的24题研究，排除困难把工作进行到底

3)希望看到国网等单位对特高压和超高压工程比较调研结果，以便在一致工程实践认识基础上进行研究，得到正确结论。

4)建议把本研究和附件放在24题成果平台上进行交流，并能得到机会参加研究讨论。

（完）

签名页附后