能源局特高压交流研究课题5——西电东送持续性研究

蒙定中 原电力部生产司教授级高工、国际大电网委员会CIGRE和美IEEE会员

2015年6月30日

前言

《西电东送持续性研究》作为能源局特高压交流研究课题5，首先应研究西电东送是否要靠交流特高压？我国怎么电可以或应该西电东送？其输送容量和输送距离多少？特别是西部都缺水，不能用水冷而祗能用空冷的煤电机组，结果和远输煤到东部水冷机组发电比较，特别多投资、多损耗、多排污。即使西电东送，输送容量大和输送距离长，本应采用直流输电是最安全又经济的实际办法，为什么国网公司非得用交流特电压？国网祗能以全国能源优化为理由→煤电远送→交流特高压→全国一张网，才能达到全国垄权目的，根本违反科学技术，违反现行《电力系统安全稳定导则》，严重浪费、严重破坏我国电网30多年来已列为世界安全首位的基础。

一、什么电可以/应该西电东送？

我国发电主要有水电、煤电、气电、核电、风电和太阳光电，2015年3月总量133708万千瓦，其中光伏装机2805万千瓦，占2.1%；风电并网容量达10064万千瓦，居世界首位，占7.5%，但其年利用小时居世界末位，说明风电发展问题严重，2014年全国风电利用小时仅为1893，关键是在电源结构上缺调峰电源配合，弃风严重的风电又远离负荷中心。欧洲西班牙、德国、丹麦风电并网装机占全国装机较高，而且大都在或靠近负荷中心，又有相应调峰电源配合，所以利用率高。因此，我们应主要在各地应负荷需要发展分散/分布式光伏发电和风电，就地消纳。远离负荷中心的西北地区大规模发展光伏发电和风电必须严格论证、核准其可行性，首先必须有相应的调峰设施或有水电互补，然后才能安全经济送出？因光伏发电和风电的利用小时都很低，调峰后送出电力有限，根本不需要国网公司宣传的交流特高压线路输送。

气电和将来装在大陆的核电都是当地自发自用，根本和西电东送无关。

在西部开发的大规模水电应是将来西电东送的主力，未来5-10年水电、特别包括抽水蓄能应优先有较大的需求和发展空间，它是技术成熟、出力稳定灵活具备调峰的可再生能源，需要优先大力开发的可再生能源。特别是可水光互补的龙羊峡水电站，就近配合总装机85万千瓦的光伏发电，发挥水光互补的安全经济作用；所以水电可以/应该配合西电东送。

二、论证煤电是否合理西电东送？

变输煤为交流特高压输电既不经济、特别不安全、更不环保，必然严重浪费能源。我国长期以来对劣质煤、洗中煤在矿区建电厂近处供电，对优质煤则“西北煤远运”，国网公司以全国能源优化为理由，提出西北煤大量就地转电，其主要目的就是为了推出交流特高压作为远距离送电的理由，交流输电必需有沿途电源支持，这样就自然而然的联成交流特高压国家级电网。

2010年6月国家电网公司《关于我国电网发展若干重大问题研究》报告指出：“未来我国将形成大规模的‘西电东送’和‘北电南送’的电力流格局”，“2020年，全国跨区输送煤电2.49亿千瓦”，“跨区煤电输送中由交流特高压远距离传输1.66亿千瓦。”由此提出，必须构建“三华”交流特高压电网。这一做法改变了我国一贯合理的“近输电、远输煤(5000大卡)”方针。

我国长期以来对晋陕蒙等煤基地采取“近输电、远输煤（5000大卡以上）”方针，远输煤主要通过铁路运至北方港口，再经海运到南方，最节省能源。个别产煤基地主要产褐煤，除近输电外，多余的则应通过直流完成远输电。

首先，西北煤基地大都缺水，发电不得不采用厂用电和供电煤耗都过高的空冷发电机组。据中国煤矿规划研究院调查，全国13个煤炭基地，98个矿区已开发正开发和待开发的矿区，有70%矿区缺水，其中40%严重缺水。即使占用老百姓生活用水将北煤就地转电，也只能用“空冷”发电机组。“空冷”发电机组不仅效率低，而且在严重缺水时还得降低出力。

其次，长距离输电存在实际输电损耗，且距离越长，电力流越大，损耗也将按电流的平方增大。每回输送距离平均1500公里，为降低环境干扰，就得选较大而昂贵的8×630导线。按实际输送能力为300万千瓦时，线损为2.54%，同时还得加上送受端1000/500kV变压器约0.16%的损耗。其中部分煤电由直流输电输送1000公里～1500公里时损耗约为6%—8%。

按我国长期经济有效的“近输电、远输煤（5000大卡以上）”方针，可在各个负荷中心都建设高效率的发电机组，近年都采用超超临界和超临界机组，不但大大降低供电煤耗和厂用电，还大力提高动态无功对负荷中心的支持，特别是保证多馈入直流输电护的安全，又避免长距离输电的线损，还使全国二氧化硫总排放量大大减少。

根据中电联《中国电力行业年度发展报告》，近年发展的空冷和水冷发电机组实际统计数据比较（见表1）：

如果2020年要“远输电”2.49亿千瓦，按厂用电7.5%，必须在煤炭基地装26920万千瓦空冷发电机組，按表2“远输电”损失为2.7%，共672.3万千瓦，到达受端只剩24228万千瓦。“远输煤”在南方按厂用电5.18%计算，建水冷机组25552万千瓦机组即可得同等的24228万千瓦电力，两者差别1368万千瓦。按表3所示，由于供电煤耗等差别，每年“远输电”比“远输煤”多耗标煤7001万吨，多耗原煤7001×(7000/5000)＝9801万吨。

投资浪费严重

根据两个起步工程核算：锡盟到上海同塔双回输送500万千瓦，2227公里，投资780亿，约为7元/(公里×千瓦)；淮南到上海同塔双回输送480万千瓦，633公里，投资229.2亿元，约为7.5元/(公里×千瓦)。如果由交流特高压远输煤电1.66亿千瓦，平均1500公里，估算投资约为17430亿元。若直流远输煤电8300万千瓦，平均1500公里，按2008年4月刘振亚等在《中国电杌工程学报》上发表的《直流输电系统电压等级序列研究》，投资为2270亿元。

按2009年12月11日发改价格〔2009〕3103号、国家发展改革委、铁道部关于调整铁路货物运输价格的通知，决定国家铁路货物统一运价由现行平均每吨公里9.61分钱提高到10.31分钱。按海运煤为0.02吨公里折算，远输煤平均运输费用估算约200元/吨(通常运输的煤约为5500大卡/吨)。

表4按全寿命管理理念计算结果，“远输电”比“远输煤”多浪费投资22050亿元。

从比较结果来看，“远输电”年多耗标煤7001万吨，相当5000大卡/千克的原煤9801万吨，稍高于2009年河南省一年的发电原煤消耗(9227万吨)；“远输电”的空冷机组供电煤耗、厂用电高和长距离输电损耗，造成1368万千瓦电力损失，相当浪费了4个360万千瓦电厂。按全寿命管理理念计算结果，“远输电”比“远输煤”多浪费投资21042亿元，证明“远输电”确实严重浪费投资。同时，“远输电”比“远输煤”多排放二氧化硫21万吨，破坏生态环境。

三、远距离西电东送祗应采用直流输电既经济又安全

从表5远距离交流特高压和直流输电电力流的经济比较，交流特高压实际工程和±800kV和同塔双回±660kV直流输电工程按同等电力流的单价比较为5.38/1.52=3.54倍；和±500kV直流输电工程的单价比较为5.38/2.33=2.31倍。可见输电距离愈长，交流特高压愈不经济。所以远距离西电东送祗应采用直流输电既经济又安全。