能源局特高压交流研究课题18

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

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(简称"三华电网")。特高压远输煤电将造成巨额浪费，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。对此投资庞大的工程，应按2010年7月15日中办国办通知要求落实的"三重一大"决策制度，事先充分听取有关专家的意见，坚持务实高效，保证决策的科学性和民主性。

一．远输煤电的能源浪费严重

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。个别如蒙东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%。若按国网的报告称可输送450万千瓦-500万千瓦, 则线损为3.8%-4.23%，同时还得加上送受端500/1000kV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水冷发电机组, 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，有的排放已达到燃气联合循环发电的水平。

根据中电联2009年《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）：

备注：未计入损耗更大的交流特高压送450～500万千瓦(因不可能)和直流输电,留裕度祗用最低值作比较

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。

二.  远输煤电的投资浪费严重

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。

三. 输煤输电经济性比较

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，最节省能源。国网公司则以〈能源优化〉为理由，将三西煤就地转电以特高压"远输电"，以达到「三华交流特高压联网」的目的，但"远输电"比"远输煤"至少多消耗17.3%的能源，由以下两大差别证明：

(1)供电煤耗(包括发电煤耗/厂用电)差别

三西煤基地严重缺水, 国家规定就地发电必须采用供电煤耗过高的空冷发电机组。"远输煤"到水源充足的东南方则可用效率高的湿冷机组。据中电联2009年统计数据，60万千瓦火电机组每千瓦时平均供电煤耗：空冷机组为346.98克，湿冷机组为300.18克，前者比后者多耗能源15.6%。

(2)远距离输电和输煤的损耗差别

按三华联网输送距离平均1500公里,交流特高压选较大的8×630导线,按实际输送能力为300万千瓦时, 线损为2.7%(包括送受端50/100万伏变压器约0.16%的损耗)。若按国网称可输送450万千瓦-500万千瓦,则线损为4%-4.4%。其中部分由直流输送时则其线损为8%。据铁道部门提供数据，铁路运煤耗能占总运量的比重，大秦线为0.38%，朔黄线为0.35%，加上集运系统和铁路、航运运煤过程煤炭总损耗低于1%。则前者比后者多耗能源为1.7%(交特) 和7%(直流)。

所以"远输电"比"远输煤"多消耗15.6 ＋ 1.7 ＝ 17.3% 的能源。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。

按国网公司2010年6月〔关于我国电网发展若干重大问题研究〕，2020年跨区"远输煤电" 为24900万千瓦, 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"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。由于供电煤耗等差别, 每年"远输电"比"远输煤"多耗标煤12564万吨，多耗原煤 12564×(7000/5000) ＝ 17590万吨。"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"大大浪费投资。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。

按国网2020年跨区远输煤电24900万千瓦，仅缺水的产煤基地就地发电用水60万吨/年，完全不可能；靠交流特高压每条仅能送300万千瓦，就要84条相当42回同塔双回线，完全不现实，明显违背实事求是的科学精神。

西北部煤炭基地有些低质煤(如褐煤)低於5000大卡, 包括劣质矸石与洗渣，不适宜远输煤，应就地发电，近距离可以交流22/50万伏线路输送，远距离则以直流输送,也根本不需要交流特高压。

四．国家电网公司提出的建立在"一特四大"战略基础上的"以电代煤、以电代油、电从远方来" 的方针建设的远距离输电系统是经济性最差能源输送系统

中国工程院2011年重大咨询项目《中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究》报告给出了未来中国煤炭清洁利用的技术路线图，指出输煤输电并举是解决长距离输送难题的关键。

报告指出，输煤、输电的经济平衡点在1800公里左右。例如，宁东-浙江输电更经济，而内蒙古-浙江则同时采取洗精煤输煤与煤矸石输电；山西、内蒙古、宁夏实行精煤输煤、洗中煤输电效率较高；新疆离负荷中心较远，长远来看应重点考虑输煤。

该结论来自于高煤价时代，当前煤价下行，运输费也有所调整，输煤其实相比输电更为经济。

电力传输是损耗较高的能量传输方式，这一点通过简单的推算就可以看出来。通过铁路运输，4000大卡的煤运输1000公里，单位万吨公里油耗在25公斤。这样1万吨煤，消耗25吨油，按照热量，能耗也就在0.6%。而电力机车的效率更是比燃油机车高出几倍，即使按照等价热值（测算相应电的燃煤等量热值），其能耗也会小于0.2%。至于运输过程中倒车等损耗，在目前的技术条件下，与上边的能耗相比，要小一个数量级以上，几乎可以忽略不计。而目前电力传输的线损率，普遍要在5%以上，要比铁路运输高出一个甚至几个数量级。

在能源效率低很多的情况下，总体经济性也必然相对的低。"电从远方来"的低效率意味着可变成本相对较大。"电从远方来"不仅初始投资大，随着时间的累积，较大的可变成本会侵蚀远距离输电系统整个生命周期的经济性，成为远距离输电系统经济性差的主导因素。

国家电网公司提出的"以电代煤、以电代油、电从远方来" 的方针，誘导国家批准建设长达1000～4000公里的交流特高压输电系统，是经济性最差的能源输送系统，它欺骗了公众和相关决策部门，应引以为戒。

"近输电，远输煤"是建设能源输送系统最基本的经济原则。它又一次颠覆了"一特四大"赖以生存的"理论"基础。

五. 结语

本文着重从经济上分析远输电的关键问题，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。