1、特高压直流输电技术一、特高压输电的定义美国国家标准（ANSIC92.2-1981）规定：超高压为高于242KV、低于1000KV的系统电压；特高压为1000KV及以上的系统电压。中国将标称电压分为三段，与美国标准类似：高压（HV）通常指35220KV的电压；超高压（EHV）通常指330KV以上、1000KV以下的电压；特高压（UHV）通常指1000HV及以上的电压。高压直流（HVDC）通常指的是600KV及以下的直流输电电压，600KV以上的电压成为特高压直流（UHVDC），如800KV。二、推动特高压输电发展的因数从世界其他国家电网发展的历程看，推动超高压电网向特高压电网发展的因数主要有以下
2、六个方面：1.用电负荷的增长 按照引入新的更高输电电压等级的一般规律，当电网内用电负荷增长达到现有最高输电电压等级引入时的4倍以上时，开始建设更高电压等级的输电工程是经济合理的。2.发电机和发电厂规模经济性 不断增长的用电需求促进发电技术，包括火力、水力发电技术向单位（KW）造价低、效率高的大型、特大型发电机发展。发电厂的规模随大型和特大型机组的应用迅速增大，从而进一步降低了发电厂的建设和运行成本，形成600010000MW的发电中心。水力发电技术的发展促进了在远离负荷中心的地区建设大型电站和阶梯电站从而形成水力发电中心。从超高压和特高压各电压等级的输电能力可看出，大型和特大型机组及相应的大容
3、量发电厂的建设更增加了对特高压输电的需求。3.燃料、运输成本和发电电源的可用性 未来的的燃料和运输成本以及各中燃料的可用性，对电源的总体结构和各种发电电源在地域上的布局有重要影响。在燃料运输成本上升，运力受制约而使燃料的保证率变低，运输燃料的经济性不如输电的情况下，在燃料产地建设大容量的发电厂，以特高压向负荷中心输电是经济合理的。发电能源地理分布的不均衡性，使得各地电源和电力负荷不平衡。电力负荷中心往往缺乏一次能源；而具有丰富一次能源的地区用电水平较低。这种不平衡情况增加了远距 离大容量输电和电网互联的需求。4.网损和短路电流水平 在电压等级不变的情况下，远距离输电意味着线路电能损耗的增加。当
4、输送的功率一定时，提高输电电压等级，将降低输电线路通过的电流，从而减少电能损耗。提高远距离输送电力的能力，同时又降低输电电能损耗是特高压输电的主要目标。不同容量的发电厂按其电力流向应分层分区接入不同电压等级的电网，以降低电网的短路电流水平。由于特高压的引入，特大容量发电厂可直接接入特高压电网。可减少发电厂直接接入超高压电网的容量。这也是发展特高压电网的一个重要因数。5.生态环境 输电线路和变电站的生态环境影响主要表现在土地的利用、电晕所引起的通信干扰，以及可听噪声、工频电磁场对生态的影响等多方面。一方面，特高压输电由于其输送功率大，可大大减少线路走廊占用土地，从而减少对环境的影响而受到亲眯；另
5、一方面特高压输电的电磁场对生态环境的影响和电晕产生的干扰问题受到社会广泛关注。这是发展特高压输电需要深入研究和解决的问题。解决问题的目标是既满足电力增长需求，又对生态环境影响最小。6.政府的政策和管理 能源政策直接激励各中不同发电资源的开发力度，也将对电网的发展产生重要影响。三、中国已存在发展特高压电网的需求 中国已经存在发展特高压电网的需求，主要表现在以下六个方面。1.用电负荷增长 2.500KV电网不能满足持续发展的电力输送、效率和安全的要求 随着地区负荷密度的增加，输电容量的要求越来越大，如继续采用500KV交流输电加500KV直流输电为主的点对点大容量输电，不但电网线损率增加，而且输电
6、线路密度将增加，有些地区将很难选择合适的线路走廊和变电站站址。同时500KV电网的短路电流水平将进一步增加。3.西电东送、南北互供、全国联网和超大容量、超远距离输电 根据有关规划的预测，西电东送、南北互供、全国联网的 平均大容量输电距离，将超过500KM，西南水电送出到华东的距离甚至超过2000KM。西电东送、南北互供的输电容量在未来的15年将超过200GW。4.大规模火电厂、大型水电基地 今后，中国将主要发展高效率的600MW及以上容量机组，建设大规模火电发电中心，开发西部大型电站或阶梯电站群。因此，简化发电厂升压变电站结构，按照发电厂分布情况，构建安全、合理的送端电网；采用特高压电网输电，
7、不但可解决500KV输电能力低的问题，而且可提高整个电力系统的安全性、可靠性和经济性。5.土地和环保压力 输电走廊限制了输电线路的建设，沿海经济发达地区线路走廊尤其紧张，规划建设的火电基地规模巨大，要求将其电力输送往负荷中心。如果全部采用500KV及以下电压 等级的输电线路，则回数过多，线路走廊紧张的矛盾难以解决。6.煤炭的运输 近年来，我国经济发达地区燃煤电厂发展较快，而电煤的供应更多地依靠山西、内蒙古等北部地区的煤炭基地，在北电南送能力不足的条件下，使得北煤南运的数量和运程大大增加，最终导致我国中部、东部和南部大部分地区电煤因运输“瓶颈”的限制而供应不足，出现严重缺电局面。这一问题如不及时
8、解决，将来随着上述地区用电负荷的进一步增长，缺电局面将更加严重。综上所述，我国引入特高压输电技术既是必要的，又是紧迫的。发展特高压输电技术的动力在中国，市场在中国，创新在中国。发展特高压交、直流输电是国家的一项重大技术装备政策。四、特高压直流输电工程在技术上是可性的 从1954年瑞典Gotland高压直流输电工程投入工业化运行以来，全世界已投入运行的高压直流输电工程已近100个，总输送容量约70000MW。在过去的20多年中，共有20多条450600KV直流输电工程在世界各地投入运行，其中包括我国的葛洲坝南桥、天生桥广州、龙泉政平等。目前，我国的直流输送容量已经达到12.36GW，成为世界直流
9、输电大国。巴西伊泰普电站送出直流输电工程的电压等级为600KV，是世界最高的，到目前为止已有20多年的成功运行经验。巴西伊泰普电站是仅次于我国三峡的世界第二大电站。该系统的换流变压器 和平波电抗器等设备在投运初期出现了一些问题，没有因电压水平提高而引起的特殊技术问题。在采取相应的措施后，可靠性指标处于同类工程的前列。从总体上看，全世界各直流输电系统的运行可靠性已经达到了很高的水平，能够满足系统安全稳定运行的需要。从20世纪70年代年代初期开始，美国、前苏联、巴西、加拿大、南非等国考虑到特大容量、超远距离输电的潜在需求，在进行特高压交流输电研究的同时，也启动了特高压直流输电的研究工作。CIGRE
10、、IEEE、美国EPRI、巴西CEPEL、加拿大IREQ、瑞典ABB等科研机构和制造厂商，在特高压直流输电关键技术研究、系统分析、环境影响研究、绝缘特性研究和工程可行性研究等方面，开展了大量卓有成效的工作。结果表明：1.在10003000KM的距离输送大量的电力，从经济和环境等角度考虑，高于600KV的特高压直流是优选的输电方式；2.800KV直流输电系统的设计、建设和运行在技术上是完全可行的，但应开展一些工程研究以进一步优化系统的性能和经济指标；3.基于目前的技术及可预见的发展，1000KV的特高压直流输电系统在理论上是可行的，但必须进行大量研究、开发工作，以保证不需要大量采用不经济的设计就
11、能确保工程的实施和运行；4.目前看来，发展1200KV直流输电是不切合实际的，即便将来通过大量深入细致的研究工作会有更好的设计，但仍然需要有重大技术突破，才有可能进行较为经济的设计，前景难以预测。多年来，国际工业界和学术界对特高压直流输电技术的研究一直没有中断，主要集中在800KV这一电压等级。超高压直流输电技术的成熟与完善为800KV特高压直流的发展奠定了坚实的理论和实践基础。交流输电技术的快速发展也大大促进了特高压直流的研究进展。通过对1000KV级交流输电技术的研究和开发，特别是前苏联和日本交流特高压工程的建设和运行，交流变压器、避雷器、断路器等关键设备的设计、制造技术已经成熟，有关的知
12、识和经验尽管不能照搬，但可在特高压直流设备的研发过程中充分借鉴。总体上看，800KV特高压直流输电技术已经具备工程应用的基本条件，目前已经可以制造出 800KV直流所需的所有设备，800KV直流输电技术用于实际工程是完全可性的。五、特高压直流输电技术在金沙江水电外送中的应用金沙江一期溪洛渡、向家坝电站总装机容量18.6GW，是规划的西电东送主要水电电源之一。（一）金沙江水电送出采用特高压直流的必要性建设金沙江一期溪洛渡、向家坝800KV特高压直流输电工程，向华东、华中送电，是十分必要的，主要表现在以下方面。1.贯彻党的十六界五中全会精神、落实科学发展观2.实现电力资源优化配置金沙江一期溪洛渡、
13、向家坝总装机容量18.6GW，是规划的西电东送主要水电电源之一。电站送出采用特高压直流输电技术，将电力送往10002400KM外的华中、华东负荷中心。实现了能源资源的优化配置，满足了电站电力外送的需要。3.满足华东、华中地区用电和环保要求我国华东、华中地区经济发达，电力需求基数大，增长率高，有大的电力消费市场空间，从区外受电是解决华东、华中地区电力增长需求的重要途径。另外，经济发达地区仅占国土面积的1/3，其二氧化硫排放量已达到全国排放量的2/3，华东地区本地建设电厂的环保压力 极大，引进西部的清洁能源，可以有效地缓解发达地区的环保压力。4.为后续开发的西部电力送出预留空间和资源 西部蕴藏着极
14、大的水电资源，但是电力送往东部发达地区的通道和走廊资源有限，山口和跨越资源有限。采用特高压直流输电，可以有效提高通道传输能源密度，减少占用通道、山口、跨越点资源，为后续的水电开发预留宝贵的空间和不可再生资源。（二）金沙江水电输出采用特高压直流的经济合理性 1.经济优势明显 金沙江一期采用3回800KV、6400MW的方案可节省综合投资超过75亿元，包括二期一共可节省150亿元，经济效益巨大。2.节约输电走廊资源 800KV工程的走廊宽度约76M，620KV工程走廊宽度约为62M。金沙江一期采用3回800KV、6400MW的直流输出方案比5回620KV工程少占两条输电走廊，节省走廊资源139平方
15、KM考虑金沙江二期输出，节省输电走廊的规模更大，而且为西南水电后续工程的送出预留发展空间六、特高压交流输电和特高压直流输电的功能定位 从输送能力来看，单回1000KV特高压交流线路输送的自然功利与800KV级直流输送的功率基本相当，都可以达到5000MW或以上。在特高压国家电网中，特高压交流与800KV级直流的应用各有特点，两者是相辅相成和互为补充的。从电网规划方案安全稳定性和经济性计算结果看，对于输电距离为1400KM之内的大容量输电工程，如果在输电线路中间落点能获得电压支撑，则交流特高压输电的安全稳定性和经济性较好，而且具有网络功能强、对将来能源流变化适应性强的优点。当输电距离在800KM内，特高压交流输电方案经济性优于特高压直流输电；当输电距离超过1200KM，特高压直流输电方案优于特高压交流输电；当输电距离超过1400KM，800KV级特高压直流输电方案在经济性方面 的优势更加明显。当输电距离为8001200KM之间时，需要根据工程情况进行具体比选。因此，发展特高压交流输电定位于更高一级电压等级的网架建设和跨大区联网送电；而特高压直流输电将定位于我国西部大水电基地和大煤电基地的超远距离超大容量的电力外送。
