电从远方来 解读特高压 我学会承办中国科协第37期“科学家与媒体面对面活动”

“你知道家里用的电是从哪里来的吗?什么是特高压输电技术?特高压输电技术能解决我国能源和环境治理中的哪些问题?特高压输电技术又将走向何方?”媒体主持人的一番话立即引起媒体人的兴趣。带着这些疑问,来自中央电视台、中国电力报、人民日报、科技日报等近30家媒体与专家进行了一场深入的面对面互动交流。

名词百科:特高压

  在我国,特高压是指±800千伏及以上的直流电和1000千伏及以上交流电的电压等级。

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谢南希
(主持人):
各位专家、媒体朋友们大家下午好,欢迎来到第37期科学家与媒体面对面的活动现场,我是主持人谢南希。本次活动的主题是:电从远方来,解读特高压。本次活动是由中国科协科普部、调宣部主办,中国电机工程学会、中国科普研究所、中国科技新闻学会承办,中国互联网协会网络科普联盟、中国科协网协办。其实说到电从远方来,我想对于老百姓来说,只要回到家打开开关,灯是亮的,有了优质稳定的电能,其实很多人都不是太关心电到底从哪儿来,怎么来,我们用的到底是火电还是风电。但是我想现在围绕在我们科技会堂周围的这一片片雾霾,在让我们看不清楚很多东西的同时,也让我们增加了想让看清楚很多东西的动力。这是我们这次拟定这个主题的其中一个原因,电从远方来,解读特高压。 [14:00:04]
谢南希
(主持人):
国务院总理李克强在前不久的国务院常务会议中提出,要进一步加强雾霾等大气污染的治理,其中提到首要的一个措施就是实施跨区送电项目。煤从空中走,电从远方来,特高压输电技术为实现这一目标提供了一个最佳的解决策略。什么是特高压输电技术?这个“特”特在哪儿?如何助力环境压力的排解?特高压将来如何发展?今天在座的专家将和所有的媒体朋友们一起就这些问题进行深入的交流和互动。 [14:00:06]
谢南希: 下面请允许我介绍一下今天到场的五位专家:第一位是国家电网公司交流建设部副主任、博士生导师陈维江。陈主任是中国科协聘任的第一批全国首席科学传播专家,长期致力于电力系统暂态分析、电磁环境和绝缘配合研究工作,全过程参与了我国特高压输电技术的研发与工程实践工作,是CIGRE专业工作组的成员,IEEE特高压工作组的主席,欢迎您的到来。 [14:03:55]
谢南希: 第二位是国家电网公司发展策划部副主任张正陵。张主任主要从事能源和电力规划研究,国家电网规划研究和编制、新能源接入系统研究等工作,张主任也是本次的专家主持人。 [14:03:56]
谢南希: 第三位是国家电网公司直流建设部副主任高理迎博士。高博士是特高压直流专家,长期从事高压直流和特高压直流输电技术研发和工程建设的管理工作。他也是国际电工委员会IEC高压直流输电技术委员会秘书处的秘书。 [14:03:57]
谢南希: 第四位是中国电力科学研究院名誉总工程师、博士生导师印永华教授。印教授30余年来一直从事电力系统的规划和运行研究工作,也是IEE高级会员,北京分会的主席。 [14:03:59]
谢南希: 第五位是清华大学电机系的周远翔教授,周教授主要从事电气工程高电压与绝缘技术领域的教学和科研工作。 [14:03:59]
谢南希: 今天5位专家将围绕特高压的现状、优势、技术创新和未来的发展趋势等话题与在座的媒体朋友们开展深入的交流与互动。下面就把时间交给这次活动的专家主持人张正陵主任。 [14:15:38]
张正陵
(专家主持人):
张正陵:各位媒体朋友大家下午好,今天的主题是电从远方来,解读特高压。我们五位将从什么是特高压,特高压的四大优势,特高压的技术创新,特高压对缓解雾霾的作用,特高压发展的现状和未来这五个方面,给大家进行介绍。下面首先请清华大学的周远翔教授介绍特高压输电的优点,有请。 [14:15:39]
周远翔: 大家下午好,我是清华大学周远翔,从事高电压与绝缘技术的教学与工作,我首先给大家介绍一下特高压输电的优点。 [14:15:41]
周远翔: 电力是现代社会发展的基础工业。各行各业、日常生活的每一个角落,都离不开电。到底日常的电从哪里来,我们日常生活和工业用电来自于电厂,有火力发电、水力发电、核能、风力、太阳能发电等等。有了发电,有了用电,为什么还要有输电?我们知道,电是一种特殊的商品,它无法储存,就是说我们发多少电当时就要用掉多少电,由于安全、环保、经济和资源分布等原因,发电厂往往会建在有能源的地方,需要通过输电线路送到我们的城市,总的来说发、输、用三个环节,构成了电能消费的基本流通过程,输电在这里起着桥梁的作用。 [14:15:44]
周远翔: 为什么要高电压输电?社会对电能需求的不断增长是根本原因。我们知道,决定输电线路送电能力的是自然功率,自然功率是随着输电电压等级的提高,成平方的增长,通过这个图可以清晰地看出来,如果一旦要求输电容量大,输电电压等级就会急剧增加,这是线路本身的性质决定的。 [14:17:00]
周远翔: 随着社会的发展,用电需求不断增大,输电电压等级从1890年的10千伏输电电压等级发展到1985年前苏联的1150千伏的输电电压等级,这期间时间跨度100年,输电电压等级也增长了100倍。电能输送多远的距离?输电距离是指经济输电距离,我们不光考虑技术,还要考虑经济层面。经济输电距离和输电电压等级,以及输送容量是有关系的。(图)蓝色箭头往上走表示容量,红色箭头表示线路延长,这几条线表示不同的输电电压等级,通过这个图可以看到,如果画一个水平线,水平线的交叉点就是不同的电压等级,随着输电电压的提高,经济输电的距离增大。同时,沿着红线往左走,会看到随着输电不断增加,输电经济距离会出现缩短。通过这个结果可以感受到,一旦发电厂选址固定,负荷送到哪儿固定,这两者之间的距离就固定了。送多大的容量,也是可以作为设计电压等级的依据,除了技术还要考虑综合的技术经济指标,这是作为电能送多远距离的几个基本条件,也是经济原因、技术原因。 [14:19:48]
周远翔: 目前,我国在实施西电东送战略,实际上就是把西部的风能、水能发电以及煤电送到东部的负荷中心。由于我国幅员辽阔,把电从西部送到东部,绵延跨越几千公里线路,输电规模还是比较大的,在这种情况下,我们再次提问,电从哪里来?我们的回答是:电从远方来。这也是我们国家发展特高压输电,是西电东送战略的必然选择。我们国家已经成功实现了特高压输电工程建设,这里作为例子我们举左边的一条线路,是咱们国家第一条特高压交流示范工程,右边是国家电网公司建设的第一条特高压直流正负800千伏送电工程。直流工程在当时是世界上距离最远,容量最大的输电工程。 [14:19:49]
周远翔: 特高压的“特”体现在哪里?除了特高压本身的三个字,我们可以感受到特高压的电压特别高,带来了什么好处?我们归纳了四个好处:一是输送容量大,二是送电距离远,三是线路损耗低,四是走廊占地省。整个效益比较明显,特大、特远、特低、特省。特大是指输送能力,图中所示是交流一千千伏特高压输送容量,是交流500千伏的5倍。这边是直流,正负800千伏的输电容量。从输电举例说,标识的图在输送相同功率的情况下,特高压交流一千千伏经济输电距离是500千伏的3倍,同时特高压直流正负800千伏最远经济送电距离达到2500公里以上。 [14:21:21]
周远翔: 从这些分析可以看到,特高压输电为大容量、远距离、跨区输电的实施,为实现资源地区和消纳地区之间的,以及消纳地区与消纳地区之间的电能调配提供了灵活有效的方法。特高压的第三个特点是特低,就是在线路上电阻损耗特低。这两个饼图,左边的是交流输电,1000千伏特高压,在线路上的损耗是500千伏的25%,正负800千伏特高压线路损耗是直流正负500千伏的39%。由此我们可以看出来,特高压输电可以大幅度降低输电线路的损耗,具有明显的节能、提高输电效率的效果。 [14:21:22]
周远翔: 第四个优点是占地走廊特少。我们知道一条输电线路架过去之后肯定要占用国土资源,作为交流特高压来说,单位走廊供电能力是正负500千伏的3倍,直流正负800千伏特高压,单位走廊供电能力是正负500千伏的1.29倍,通过这个结果可以看到,特高压线路大幅度提高了单位走廊输电能力,反过来说就是特高压能够节省走廊。如果说一条走廊绵延几千公里,我们能够省下几千公里,累计起来国土资源就节省得非常可观了,在当前我国国土资源紧张的情况下,具有重要的意义。 [14:25:57]
周远翔: 介绍完这些特点做一个总结:电从远方来,特高压输电是西电东送战略的必然选择。特高压交流输电适用于远距离、大容量电能传输,同时还能构建网络,实现跨区电力的灵活调配与消纳。特高压直流输电可以实现超远距离、超大容量的点对点电能传输。充分发挥特高压输电容量特大、距离特远、损耗特低、占地特少四大优点的作用,建设特高压输电工程,实现环境友好、能源跨区灵活调配和资源节约型输电网络,具有重大的科学与技术意义。 [14:25:58]
周远翔: 关于特高压输电的优点,我就介绍到这里,谢谢大家。 [14:26:00]
张正陵: 下面请中国电力科学研究院印永华总工程师给大家介绍电压等级发展的历程以及特高压的定义。 [14:26:01]
印永华: 各位媒体朋友,大家下午好。我主要介绍一下电压等级发展历程与特高压的定义,中心思想是给大家一个概括,电压等级的提升从高压到超高压,特高压的发展过程是一个客观发展的规律,符合自然界客观发展的规律,介绍一下电压等级怎么定义。 [14:26:02]
印永华: 我主要讲三方面:一、世界电网电压等级发展历程。二、我国电网电压等级发展历程。三、特高压的定义。 [14:26:03]
印永华: 电压等级是电网发展水平的重要标志之一,主要体现在以下两个方面:一是远距离输电,为了实现输电技术的升级换代,满足远距离、大容量、低损耗输电的要求,输电通道的电压等级必须相应地逐步提高。二是为实现电网结构的升级换代,符合增长和电网规模扩大的需求,主网的电压等级必须相应地逐步提高。电压等级的升高是反映了电网技术发展的不同阶段、不同水平。 [14:26:13]
印永华: 打个比方,比如我们要实现大客流和高效率的运输,需要实现铁路运输的提速,到现在发展为高铁技术,高铁的技术还在不断往上提升。要满足广大人口的居住需求,住房需从平房发展到低层楼房,再到高层楼房。北京的负荷越来越大,用电需求越来越大,要满足需求,电网等级也是从低压到高压、再到超高压、特高压,事物发展的客观规律就是这样。 [14:33:21]
印永华: 19世纪末至20世纪中期,世界电力工业经过数十年的发展,形成了以交流技术为主导的电网。这一阶段电压等级最高为220千伏,电网规模也不大,以城市电网、孤立电网、小型电网为主,规模比较小。 [14:33:22]
印永华: 第二次世界大战后,全球经济快速发展推动了电力工业的发展,电源与用户之间的距离逐步加大。当然有各种原因,有能源资源分布的问题,实际也有环保的问题。在人口密集的地区建大量电厂,特别是火电厂,是不太现实的。电网规模和容量也不断扩大,该阶段世界电网电压等级发展有如下标志性事件:一是从1952年开始,瑞典、美国、前苏联等先后建成400千伏级的输电线路,包括345、380千伏等等。1959年苏联建成了500千伏的输电线路,出现了500千伏的电压等级。到了1965年,加拿大建成了735千伏的输电线路,随后前苏联、美国等相继建成750千伏和765千伏输电线路。此后美国、前苏联、日本等开展了1000千伏及以上的电压等级的试验研究工作,做了大量的试验。1985年前苏联曾经建设了哈萨克斯坦火电基地向欧洲部分输电的1150千伏输电工程,后来因为苏联解体了,哈萨克斯坦变成独立国家了,所以和俄罗斯两家有矛盾,这个工程当时按特高压运行了一段时间,后来降到500千伏,就终止了。 [14:33:24]
印永华: 日本也搞特高压工程,当时是为了给福岛的核电基地送电,由于当时的经济建设不景气,发展很慢,到现在为止这个工程还是按500千伏运行,设备是按照1000千伏设计制造的,没有正式运行。苏联有一定的运行时间,但是时间也不长,后来下马了。 [14:34:37]
印永华: 在交流输电发展的同时,直流输电技术也逐步突破技术瓶颈,开始快速发展。1954年,瑞典采用汞弧阀换流交流技术建成世界上第一个工业性高压直流输电工程。1972年,加拿大建成世界上首个全部采用晶闸管阀的直流工程。直流输电工程的电压逐步提升至正负400、500、600千伏,输电容量逐步达到千兆瓦级。100多年来,世界电网的发展历史是一部电网规模不断扩大、电压等级不断提升的历史,这是电网发展的客观规律。 [14:34:38]
印永华: 我国电网电压等级发展历程:我国有电的历史几乎与国外同步,很早就有电了。但是在1949年以前,电力工业发展缓慢,全国只有少数大中城市有电,电网规模很小,电压等级低。除东北有一部分154千伏输电线路外,京津塘地区最高电压是77千伏,上海地区最高电压为33千伏。规模很小,容量也不大,电压也很低。 [14:37:10]
印永华: 1949年,新中国成立后,遵循电网发展的客观规律,电网技术取得了举世瞩目的进步,电压等级发展有这样一些标志性事件:1954年,第一条220千伏,丰满电厂-抚顺(线路建成),满足丰满电厂送出。 [14:37:11]
印永华: 1972年,第一条330千伏线路建成,将刘家峡水电站电力送往关中,西北电网开始形成。 [14:37:16]
印永华: 1981年,第一条500千伏(平顶山-武汉)线路建成,并启动500千伏电网建设。 [14:38:33]
印永华: 2005年,第一条750千伏的线路,(官亭-兰州东)线路建成,满足青海大型水电送出,西北电网开始构筑750千伏电网。 [14:38:35]
印永华: 2009年,第一条1000千伏的晋东南-南阳-荆门输电线路建成,这是当前世界上电压等级最高的输电工程。标志着我国占据了世界输电技术和电工设备制造领域的制高点。目前1000千伏是世界上电压等级最高的。 [14:38:41]
印永华: 我们国家原来电力工业发展是比较慢的,输电技术是500千伏、750千伏,和国外比落后了接近30多年的时间。后来我们迎头赶上,现在已经占据了世界交流输电和设备制造领域的制高点,这些年改革开放,我们发展非常快,处于领先地位。 [14:38:52]
印永华: 与此同时,交流输电发展时,直流输电在我国也取得了快速发展。1989年,建成葛洲坝到上海的正负500千伏直流输电工程。此后又相继建设了一批正负500千伏直流输电工程,比如三峡电站的建设,建设了多个直流电站工程,都是正负500千伏的。2010年,正负500千伏开始上升,上升到正负660和正负800千伏,宁夏的宁东到山东直流输电工程。正负800的是向家坝到上海,我们最近又搞了四川锦屏到江苏苏南的特高压输电工程和哈密南到郑州的特高压输电工程,这两个工程容量进一步提升,四川锦屏到江苏苏南的特高压直流工程提升到7200兆瓦,哈密南到郑州的容量提升到8000兆瓦。3月份,我们要开始调试,到6月份正式投运,就是金沙江溪洛渡到浙江的直流输电工程也是8000兆瓦的输送容量。直流输电在我们国家发展非常快,现在我们正在规划建设新疆等能源基地,甚至正负1100千伏的直流输电工程,在直流输电领域占据了世界的制高点。 [14:44:44]
印永华: 我们现在已经是世界上的直流输电大国,在直流输电方面我们占据了世界的制高点,不再是国内高,还要达到国际水平。我们把这个技术推广到巴西去,和巴西合作搞特高压直流工程。 [14:44:58]
印永华: 下面介绍一下特高压的定义。交流输电,高压通常是指35千伏及以上,220千伏及以下的电压。再往下,用电这一层,一级一级降到更低。超高压通常指330千伏及以上,1000千伏以下的电压。特高压是指1000千伏及以上的电压。目前1000千伏特高压已经纳入我国国标规定的电压等级系列,同时也成为国际标称电压。 [14:46:53]
印永华: 直流输电,高压通常是指正负500千伏,包括正负400千伏和正负660千伏的电压等级。特高压通常指正负800千伏及以上电压等级。直流特高压已纳入我国国家标准,并已为国际标准组织采纳。 [14:46:55]
印永华: 我的介绍就到这里,谢谢大家。 [14:47:03]
张正陵: 谢谢。下面请国家电网公司交流建设部副主任陈维江教授介绍特高压输电的技术创新,有请。 [14:47:42]
陈维江: 各位记者朋友,大家下午好,下面我向大家介绍一下我国在特高压输电技术研发和工程应用方面所取得的创新成就。刚才两位教授已经简要地介绍了一下特高压输电的定义,以及特高压输电的四大优点。正是由于特高压输电是目前国际上最高的电压等级,交流是1000千伏,直流是正负800千伏。刚才周教授介绍了四大优点,我梳理出来是在难度、技术的角度有三大特点:一是电压特别高。二是输电距离远,三是输送容量大。当然这既是优点,对技术来讲又是影响技术的难点。这三大特点造成了研发特高压输电技术面临着四大方面的挑战和难点。特别是电压高,因为我们都有用电的常识,家里是220伏,从10千伏变到220伏,可以想象我们的1000千伏、800千伏是220伏电压的多少倍。这么高的电压,系统又这么大,上千公里的系统,正常的调节,电压的控制,或者是有故障以后的电压的抑制问题,难度是非常之大的,也就是第一个难,电压的控制十分难。 [14:50:53]
陈维江: 第二个“难”,也正是因为电压高、距离远。距离远,大家可以想像,从新疆到郑州,从四川到华东,距离上2千公里,这么长的距离,输电线路会经过各种各样的复杂的地理环境和气候环境,可能遇到雨雪冰冻、地震以及现在我们说的很多城市的雾霾等等环境,这些环境都对建设输电线路所用的绝缘影响很大,就是如何来承担高的电压?我们是要靠绝缘子的,是要靠绝缘来承受的。绝缘的选择和配置难度太大了,这是第二个难度。 [14:50:57]
陈维江: 第三个难度是容量大。电压高的情况下如何制造出可使用的输变电的设备呢?我们用的变压器、开关设备呢?这个难度是非常之大的。也可能大家会关心,这么高的电压,因为一通上电之后,就有电压、就有电流,对应来讲就会产生电场和磁场,到底对生态、对人的影响如何?最后,随着电压的提高,控制的难度越来越大。归纳起来,三大特点造成四大难点。面临这样巨大的难点和挑战,怎么办?国家电网公司在2004年底组织国内的科研设计、制造单位、院所高校,共100多家单位,坚持基础研究,要开展基础理论研究,工程设计,设备研制,系统集成以及工程示范这样一条技术路线,立足国内,自主创新,产学研用,协同攻关。我们真正组成了一个覆盖全国范围、覆盖各个行业的产学研的协同创新团队。 [14:56:00]
陈维江: 在这期间,直到现在,有近十年的时间,我们共开展了309项特高压交直流输电技术的关键研究项目,其中交流方面180项,直流129项,通过这样的协同创新,集中攻关,我们在六大方面实现了创新突破。一是我们研发建设四个试验基地和两个研发中心,提出了一系列试验方法和规范。最终的结果是使得我们国家在高电压、强电流试验能力方面大幅提升,应该说目前跃居世界的领先水平。这是第一大创新突破,其中标志性的成果是四大基地、两大研发中心,第一是建在武汉的特高压交流试验基地,这个基地可以开展交流特高压输电的绝缘电磁环境以及设备的带电考核这方面的研究。第二是建在北京的特高压交流试验基地,不是光建设,还要研发,有些技术、试验的方法都要研究开发。同样,它主要是针对特高压直流输电技术的,包括电磁环境、绝缘特性、设备考核等开展研究。第三是建在河北霸州的特高压交流试验基地,我们的输电线路都是架在杆塔上面,城市里面都是水泥杆,外面都是铁塔,你们看到的铁塔可能都比较矮,几十米算比较高,我们的铁塔要上100多米。这样高的铁塔,我们架起来机械力学性能能不能满足长期安全可靠运行,对抗各种冰雪等等各种灾害的影响?它的力学性能我们就靠这个试验基地来进行试验研究。第四个基地是西藏高海拔基地,特高压的特点是距离远,会经过各种复杂的地理环境,两千多公里,各种地方都会经过,山区、高海拔地区,高海拔空气稀薄,造成绝缘的耐受电压会降低,如何来研究这样的技术规律?我们针对这些问题专门在西藏拉萨建设了一个4300米海拔高度的高电压的试验基地。这个基地在世界上来讲也是最高的海拔高度。 [15:00:49]
陈维江: 另外还有两个研发中心。第一个研发中心是建设在北京的,现在全国都联网了,除了中国台湾地区之外,全都联在一起了,规模之大,应该说是世界上第一的。电压等级之高也是世界上第一的,电压等级和规模都是最大的,这个中心可以把全国的电网、主要的电压等级、骨干网架放在一起进行计算分析,研究它的各种特性,指导我们安全运行。 [15:01:41]
陈维江: 第二个中心是特高压直流输电工程,成套设计研发中心,也是在北京的,主要是针对特高压工程的成套设计,以及进行计算仿真来开展研究。这是第一大突破,就是说我们的高电压、强电流试验能力达到了国际的领先水平。 [15:04:17]
陈维江: 第二项大的突破是我们的电压控制,特别是系统的过电压实现了优化配置,这是一个非常大的难题。当然,这些具体的东西我就不说了,因为太技术化。总的来讲,我们提出了一系列的方法、措施、策略,使得大电网的电压控制、过电压的深度抑制达到了应有的程度。 [15:04:20]
陈维江: 第三项大的突破,刚才我讲的第二个难点就是绝缘的配置,如何选择输电线路的绝缘子,我们用的最多的就是空气作为绝缘,空气来承受电压。我们如何来选择这样的绝缘?如何配置这样的绝缘?利用这四个基地开展大量的试验研究,应该说在国际上首次获得了特高压交直流系统的外绝缘全套的真型试验数据,建立了多个仿真计算模型,实现了绝缘的优化配置。其中,一个明显的成果就是以特高压交流输电线路为例,通过我们的研究和突破,可以降低线路的杆塔重量,因为一基塔要200多吨,100多米高,通过我们的研究实现了杆塔重量和造价的大幅降低,大约是降低了60%左右,在经济上取得了很好的成效。 [15:05:59]
陈维江: 第四项大的突破,研制成功了全套的特高压交直流输变电设备。这里有很多技术难关,特别是设备,大家可能有点印象,像变压器,你们在城市里也能看到,两个电线杆上放着一个变压器,叫10千伏的配电变压器,是把10千伏降到家里220伏来用的。我们这个系统用的是1000千伏和500千伏的电压,500千伏升到1000千伏,或者1000千伏降到500千伏,它的重量要几百吨,体积重量都很大,但是运输要受到约束,这么高的电压,要有这么大的电流,设备如何运得出来又安装得上?难度非常大。我们通过一系列基础研究和试验研究,攻克了设计、制造、试验等一系列难题,最终自主研制成功了全套的电气设备。这里有几张图片大家可以看一看,这就是我们研制成功的世界上电压等级最高、容量最大、损耗最低的特高压交流变压器。这是世界上电压最高、开断能力最强、技术水平最先进的特高压交流开关。这是世界上额定电流最大,阻断电压和短路电流的耐受水平最强,这个阀是直流输电换流阀的关键部件,是我们自主研制成功的。这是我们研制成功的世界上换流容量最大的直流换流阀,就是靠这些阀才能把交流变成直流,再反过来把直流变成交流。这是我们自主研制成功的世界上电压等级最高,容量最大的特高压换流变压器。这是第四大创新突破,就是研制成功全套的特高压交直流输变电设备。 [15:09:53]
陈维江: 第五大创新,也是对应第四个难点,就是电压这么高,能不能把电磁的影响降低到人们可以接受的程度,让它实现环境友好的目标。这个我们也开展了大量的基础研究,包括仿真计算、试验、验证等等,应该说全面地掌握了电场分布的规律,噪声产生的机理,以及抑制的方法,通过这样一些研究,成功解决了输电线路变电站或者换流站所产生的电磁环境影响。 [15:10:45]
陈维江: 我们现在已经有两个交流的输电工程投运,三个直流特高压的输电工程投运,这些工程的投运最后要经过环保部委托第三方,公正方来进行检验,并进行试验检测,看环境指标是否达到要求的目标。对这几个工程的验收表明,特高压交直流系统的电磁环境的确实现了环境友好的目标,满足了环保部要求的所有的指标要求。而且据刚才印总介绍的,电磁环境和我国大量采用的500千伏的工程的指标是相当的,虽然电压等级高了1倍,但环境影响没有变,仍然是友好,这是第五大创新突破。 [15:12:11]
陈维江: 最后一个创新突破,形成了特高压输电工程全套的系统集成技术。特高压工程是一个复杂的人造的大系统,它从设计、施工、设备研制、试验、运行等各个环节来说都非常复杂,我们通过大量的研究,形成了全过程的技术工艺和规范。截至目前为止,中国已经完全掌握了特高压交直流输电的核心技术,是世界上唯一能够设计、制造、运行特高压交直流输电技术的国家,通过技术的研发和应用,我国率先在世界上建立了完整的特高压输电技术标准体系,包括交流输电的有七大类77项标准,直流输电有五大类123项标准,同时我们获得国家发明专利的授权691项,出版技术专著30部,这就为推广应用特高压输电技术奠定了坚实的基础。 [15:13:34]
陈维江: 特高压交直流输电技术的突破和在我们国家的成功工程应用,应该说是我们国家首次实现了中国创造和中国应用。因为过去我们国家的电力发展历史,像印总介绍的,每个新的电压等级的出现几乎都比国际上发达国家晚了20多年以上,像750这个电压等级,我们晚了40年,但是从特高压开始,我们追上来了,不仅赶上来了,而且还实现了中国创造和中国应用,应该说彻底改变了过去我们跟着别人走、跟踪式引进别人的技术,消化吸收再创新的模式变成了自主创新的模式。实现了中国创造与中国引领。特高压交直流输电的研发成功和应用,获得了国家、行业一系列的奖项,包括科技进步奖项,工程优质奖项等等,特别是交流输电技术,在2012年度获得了国家颁发的科学技术进步特等奖,这在电力行业中是首次。 [15:13:59]
陈维江: 中国的成功得到了国际上权威组织的高度评价,国际大电网会议,专门的技术报告指出,特高压关键技术和关键设备所取得的重要成果,对推动特高压输电技术在全世界范围内的研究和应用具有重大的意义,是一个伟大的技术成就,是电力工业发展史上的重要里程碑。在2010年,诺贝尔物理学奖获得者,美国的能源部长朱棣文在华盛顿记者招待会上发表演讲指出:中国挑战美国创新领导地位并快速发展的相关领域包括最高电压、最高输送容量、最低损耗的特高压交流、直流输电。另外他还提到中国的高铁。特高压技术的成功,同时带动了我们国家电工装备制造业实现了全面升级,这是了不起的事情。 [15:15:17]
陈维江: 中国特高压输电技术的研发成功,大幅度提升了我国在国际电工领域的影响力和话语权,国际电工领域有三大组织,其中之一是国际大电网会议,叫CIGRE,由于中国特高压输电技术的成功,专门成立了六个由我们国家专家主导的特高压工作组,负责开展相关的技术成果总结工作。第二个国际组织是在北美地区影响力很大的,就是总部设在美国的国际电气和电子工程师学会,也专门成立了由中国专家主导的特高压工作组,这个工作组我任主席,负责三项特高压交流输电技术标准的起草工作,目前我们已经全部起草完毕。其中两个通过了会员的投票,另外一个正在投票当中。第三大组织也是具有广泛影响力的,国际电工委员会(IEC),也正是因为中国的特高压输电技术研发成功,专门成立了高压直流输电技术委员会,TC115,秘书处设在中国,地点在国家电网公司,高主任是秘书。近期,正是由于中国这个技术的成功,我们又专门在IEC发起新成立了特高压交流输电的技术委员会,叫TC112。 [15:17:28]
陈维江: 此外,印总也说了,我们国家的交流特高压标准电压已经成为国际标准电压。中国在特高压交直流输电技术的研发成功,或者是工程应用,得到了国际国内的高度肯定和赞赏,发展特高压已经列入国家“十二五”规划纲要和国家的能源科技发展“十二五”规划,截至目前,我们已经成功地推广应用特高压建成了两个交流的特高压工程,三个直流的特高压工程,总的输送距离大概8千多公里。特高压交直流输电技术在中国的研发成功,必将会获得大范围的推广应用,在国际上也会有很好的应用前景。我的介绍就这么多,谢谢大家。 [15:19:39]
张正陵: 谢谢。下面请国家电网公司直流建设部副主任高理迎博士介绍发展特高压对缓解雾霾的作用。 [15:20:11]
高理迎: 媒体的各位朋友,下午好。雾霾对我们国民、对我们国家的影响可以说是到了非常紧要的关头,网上说得很多是对身体的影响,其实对精神也有很大的影响,涉及到每一个人。所以我们每一个人都要行为,每个人的知识,从事的行业,从事的机构,要从你的角度来看怎么缓解雾霾。我的题目是从输电的角度有什么可以做的,缓解我们国家的雾霾。 [15:22:36]
高理迎: 大家都知道网上有很多数据,PM2.5主要是几大来源:燃烧、燃煤、工业、汽车、施工,根据中科院的研究报告,燃煤贡献是18%,国际绿色和平组织认为是25%以上,再加上二氧化硫、二氧化碳经过二次反应之后,对PM2.5的贡献可能会更高。我们国家煤炭消耗量是全球第一,我们的雾霾也是最严重的,所以我们有理由相信,燃烧煤炭是雾霾的重要原因之一。 [15:23:23]
高理迎: 煤炭消费,在我们国家的分布情况主要是在华中、华东的沿海地带,就是经济发达地区。折算到每年、每平方公里,有的地区超过3千吨以上,主要是华东、华中、沿海地区。石油类消费分布差不多,上海最严重,归结起来是人类活动太频繁,消费能源太多,就会产生PM2.5,这是最朴素的道理。 [15:23:54]
高理迎: 大家都知道,雾霾在华中、华东地区靠近沿海,美国NASA公布的图也是这样的分布。这种分布和我们的燃油、燃煤数据的相关性是非常强的。我们怎么办?这个行业怎么办?我们是搞输电的,我们给每一家工厂供电,措施之一是改变能源消费习惯。现在很多汽车用的汽油和柴油能不能用电?有一个很好的趋势,电动车已经在大街上跑了,电动车跑百公里大概是10-20度电,电费现在按1块钱算也就是20块钱,我们现在每百公里稍微好点的车要10个多油,每个油8块钱。如果维持电价的合理水平,电池技术取得突破,快充技术,一旦取得突破,不需要政府和国家去号召,每个人自己会换电动车,因为这种方式便宜、方便、环保。 [15:25:29]
高理迎: 另外是燃烧,很多锅炉直接用煤燃烧,用煤燃烧的小锅炉,包括采暖。统计数据表明,燃烧效率大概是15%,而煤用来发电效率是35%左右,煤发电的效率是非常高的,再用电输送到我们家里,转换成热能的效率不比这些燃烧效率低,所以还是划算的,所以我们电的来源可以更多一些。 [15:26:58]
高理迎: 二是要改变燃烧布局。现在电厂在华东、华中,凡是有水的地方,电厂都特别多。有一个数据,长江沿岸每10公里有一个电厂,因为发电需要水。现在我们的技术有突破了,我们可以用风能,在新疆、内蒙也可以发电,损耗稍微增加一点完全可以承受。改变燃烧布局的话,煤炭在新疆燃烧,在内蒙古燃烧,黑龙江有一个黑河,那边就是从俄罗斯买电,让煤就地燃烧,把电送到我们负荷中心,改变我们的燃烧格局,不要送到华东来燃烧,也不要送到北京来燃烧,措施二也会大大缓解雾霾。 [15:27:33]
高理迎: 另外是优化能源消费结构。我们国家煤炭消费是最多的,美国也是能源消费大国,但是他的煤炭消费只占能源消费的22%,我们国家占70%多,非常大。占70%以上的只有两个国家,一个是澳大利亚,澳大利亚产煤,总的煤发电量很低,中国这么大的国家,消费这么多,一旦是70%就非常不得了。我们最终要加大绿色能源的产出,就是可再生的,主要是风电和光电。地球上的能源和太阳能并驾齐驱的就是核能,除了这些能量之外剩下全是太阳能。风力也是太阳能,水力也是太阳能,最终科技发展成果一定会直接找太阳要能量,光照射我们就有能量。 [15:28:55]
高理迎: 目前的情况下,风和光在我们国家的格局占的比例还是非常小,我们遇到很多困难,比如风电,上网上一查,生产风机的厂家产能严重过剩,没地方装,装了没地方上网,到蒙古大草原旅行一看一家装一个风机,想用电没有风,因此不想用风电。有的小区也是这样,风电接进电网很困难。怎么接进去?所以我们要加大对风电的开发,加大对存量的处理,2012年风电量占风力发电量的20%,转化成煤炭的话少烧多少煤炭?最终解决雾霾问题还是要依靠我们增加绿色能源,改变燃烧布局也可以缓解目前的危机。 [15:30:17]
高理迎: 持续开发水电资源。因为我们的水电一直有争议,美国60%~70%的水电资源是开发出来的,我们只开发了30%。另外春节期间我们国家电网公司在巴西中了一个非常大的标,一个水电站装机容量1100万千瓦,要送到圣保罗和纽约,就是水电站开发。我几年之前做方案引导,也有人反对,说不能开发水电,我说为什么不能开发?你们不是有伊泰普电站吗?伊泰普1987年投运以来,你们有什么生态灾难?他说没有。所以我们还是应该大力开发水电,减少空气污染,因为水电的量非常大,可以从根本上造成很大的影响。 [15:31:56]
高理迎: 包括改变人的消费习惯,改革开放这些年来,我们电价涨的不快,每一个物价都涨上去了,北京的也就五六毛钱一度,很便宜,没怎么涨。国家要继续维持优势的低价政策,我们自己怎么办?我们要开发,我的同事说从新疆开发,新疆最便宜的煤卖过20块钱一吨,就地可以发电,就可以送过来了。内蒙古煤炭便宜,就地发电,通过电从远方来,就地发电,电价就不会涨,大家就会用电。另外要改变燃烧布局,在新疆、内蒙发电,要把电送到负荷中心来,光能和太阳能,光能在西藏,风能也在西北一带,总要把它送过来,所有这些措施的实现,都依赖于电从远方来,电一定要从远方来。 [15:32:20]
高理迎: 但怎么来,我的同事们已经说了,电从远方来就是靠特高压。图上所示,负荷中心在华中这一带,火电、风电、太阳能发电在北方这一带,水电在西南这一带。我觉得我们应该提倡风火打捆输送、风光打捆输送、风光火打捆输送,就是用特高压从新疆把电送过来,比如很大一部分是风电机组,特高压输电不能经常停,要有一个基本的负荷,就是火电,比如50%的火电,上面可以加0—50%的风电,来风电就加一点风电,虽然是变化的,但是我算是风火打捆送出来,也可以风光打捆,用火电作为基荷往负荷中心送,因为华东和华中是一个大水塘,这里有很多的水电资源,风能和光能不能储存,风一刮就得发电,水电和火电可以配合外来新能源的接入,保证每个人都有电用,能做到这一点,我相信国家绿色发展会在这条道路上往前走。 [15:33:26]
高理迎: 现在看一下目前特高压与PM2.5的关系。按照国际绿色和平组织发布的报告推算,他们有一个详细的调查,在京津冀地区他们做了很详细的观测和调查,我们要送1亿千瓦时的电力,比如从新疆送1亿千瓦时的电或者是1亿千瓦时的新能源、可再生能源,我们的PM2.5就会减少7吨,PM10约17吨。刚才说了四个特高压直流,假如要送一千亿度电,假如都送到北京来,北京每年可以减少很多PM2.5。只要我们在管理上、技术上前进一步,可以大大缓解我们国家的PM2.5,让我们大家一起努力,让我们回归蓝天白云,谢谢。 [15:34:23]
张正陵: 谢谢高主任。下面我介绍一下我国特高压输电的现状和未来发展情况。特高压在我们国家自04年全面展开以来,我们在理论、技术、装备、标准等方面都取得了更大的突破,现在已经建成了“两交三直”特高压工程,特高压在安全性、可行性和经济性方面得到了全面验证,实现了中国创造和中国引领。世界上一些主要的地域比较大的国家,比如巴西、俄罗斯、印度紧随我国在加紧发展特高压,最标志性的事件就是刚才高主任讲的,最近在巴西美丽山水电站的特高压直流送出项目中,国家电网公司成功中标,实现了特高压的走出去。 [15:35:02]
张正陵: 回顾一下2005年以来特高压在发展过程中的一些标志性事件。2005年,特高压发展被纳入今明两年能源工作要点。国务院办公厅发文同意启动发展特高压。2006年特高压被纳入国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要和国务院下发的《关于加快振兴装备制造业的若干意见》。当年,国家发改委核准晋东南至荆门的特高压交流试验示范工程。 [15:37:24]
张正陵: 2007年,特高压被纳入国家中长期科学和技术发展规划纲要、中国应对气候变化国家方案和《国家自主创新基础能力建设“十一五”规划》。当年国家发改委核准向家坝到上海特高压直流示范工程。2009年特高压被纳入装备制造业调整和振兴规划,当年交流试验示范工程投产。2010年直流示范工程投产。2011年3月,在全国两会通过的《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中,进一步提出了要求,具体是:要适应大规模跨区输电和新能源发电并网的要求,加快现代电网体系建设,进一步扩大西电东送规模,完善区域主干电网,发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术。 [15:38:45]
张正陵: 到了2013年,特高压交流技术获得了国家科学技术进步特等奖,这个奖是2012年度的奖,在2013年1月份颁发的。当时是由国家主席习近平亲自颁奖。当年国家颁布的能源发展“十二五”规划中明确提出来,要采用特高压等大容量、高效率、远距离、先进输电技术,稳步推进西南能源基地、鄂尔多斯盆地、山西、锡林郭勒盟能源基地向华北、华中、华东地区的输电通道。截止到1月底,两交三直特高压工程已经建成,交流线路接近2000公里,变电容量是3900万千伏安,直流线路长度超过6000公里,换流容量是4320千瓦。 [15:39:48]
张正陵: 具体工程:一个是特高压交流试验示范工程,是2009年1月投运,输电能力500万千瓦,但目前已经安全运行累计60个月,这个工程设备国产化率超过90%,获得了2011年度中国工业大奖。第二个交流工程是淮南-上海的1000千伏同塔双回特高压交流工程,这也是一个示范工程,是世界上首个同塔双回特高压交流工程,跨越淮河和长江。 [15:40:27]
张正陵: 三直:第一个直流是向上工程,刚才有专家也讲了,正负800千伏,送电能力是640万千瓦,是2011年国家优质工程金奖。金沙江一期向家坝水电站装机640万千瓦,每年输送电量,可向上海送电350亿千瓦时。 [15:42:58]
张正陵: 第二个特高压直流是锦屏到苏南的正负800千伏工程,输电能力提高到了720千瓦。第三个特高压直流工程是哈密道郑州正负800千,输电能力800万千万。 [15:43:00]
张正陵: 特高压直流的发展,也是一个台阶一个台阶不断在创新突破,从640、720到现在的800。截止到今年1月底,我们核准在建一交一直,一交是浙北到福建的福州,这个工程也是一个同塔双回的特高压交流工程,长度是603公里,计划明年建成。第二个是直流工程,溪洛渡到浙江的,双800工程,计划今年投运,主要输送溪洛渡水电,装机是1386万,每年输送的水电是400亿度电。到2013年9月国家相继发布了大气污染防治行动计划和京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则,一个是国十条,环保部牵头的是国十条的具体落实方案。在国十条和行动细则中,对能源、电力领域提出了哪些具体要求,是计划用五年时间,从2013到2017年,大幅减少重污染天气,全国空气质量总体改善,京津冀、长三角、珠三角这三个地区空气质量明显好转,到2017年全国地级以上城市PM10的浓度下降10%,PM2.5浓度要分别下降25%、20%、15%,京津冀下降25%,提的要求是最严的。其中北京市要控制在60微克/每立方米以内,煤炭占能源消费总量比重降低到65%以下,要求非常严。 [15:49:49]
张正陵: 对能源电力提出的具体要求:一是京津冀、长三角、珠三角地区要通过逐步提高接受外输电比例,增加天然气供应,加大非化石能源利用强度等措施替代燃煤。要求北京要达到90%,天津的外输电比例不低于35%,河北的外输电比例达到30%。二是在五年内要新增大量的风电、光伏发电,包括山西、内蒙、河北,风电和太阳能的指标。三是京津唐的消纳指标,北京、天津、唐山,河北北方的地区,包括张家口、承德、秦皇岛、唐山,可再生能源要提高到10%。四是这三个地区要严格控制燃煤电站建设,包括禁止新建常规燃煤电站,禁止审批新建除热电联产外的燃煤发电项目。总的来看,严控能源消费总量,减少中东部煤炭消耗,大力发展清洁能源,在能源生产、输送、消费各个环节全面实施电能替代,实现以电代煤、以电代油,电从远方来,是解决雾霾问题的治本之策。当务之急,要调结构,调布局,无论是调结构还是调布局,都需要加快特高压电网建设。调结构就是要发展水电,风电、太阳能,但全部在远离我们负荷中心2千公里以外的地方,这些能源只能转变为电,太阳能的主要部分只能转变为电来使用,2千公里之外只能靠特高压来送。另外是调布局,调布局就是要把大量的在京津冀、长三角、珠三角燃烧的煤电搬到煤炭的基地,在当地发电送过来,我们国家都需要加快发展特高压输电。在国务院常务会议上专门研究国十条,大气污染防治行动计划的落实,把加快跨区输电摆在了所有措施的第一位。 [15:53:20]
张正陵: 到现在为止,特高压工程有三交三直,已经获得了路条,路条就是国家能源局同意这个项目开展前期工作的一个文件,拿到这个文件之后,比如说一个项目,从哈密到郑州沿途要经过很多省区,从新疆出来第一个要经过甘肃省,第二可能要经过陕西、山西才能到河南,沿途的省要建线路,要选线,要有一个线路从这里过,人家凭什么配合你做这些工作?你这是不是国家项目?要回答这个问题,就需要有这个文,能源局要出具同意这个项目开展前期工作的文。各地看到这个文件后就会配合工作,就会放行,通俗地讲就是一个路条,有了路条就可以过去。我们现在有三交三直获得了路条,可以开展这项工作。第一个交流就是淮南-南京-上海特高压交流工程,这个工程建成后,在华东地区形成了一个特高压的环网,加上在建,浙北到福州的线路,通过特高压同塔双回的线路,华东地区的四省一市联系在一起。就是在华东地区建设了一个电力输送和配置的高速公路,形成了一个网,电力在这个高速公路网上可以更高效,更大规模地来得到配置。第二个工程是锡盟到南京的工程,起点在内蒙古的锡林郭勒盟,这是一个煤电基地,也是一个风电基地,这个工程建成以后可以输送900万千瓦的电力。 [15:56:02]
张正陵: 第三个工程是雅安到武汉的特高压交流双回通道,这个工程是将四川的水电输送到华中的东部。 [15:56:24]
张正陵: 第四个,也是一个直流,就是宁夏到浙江的正负800千伏的直流工程,是800万千瓦,主要是送宁夏的煤电,当然也有一部分风电。 [15:56:42]
张正陵: 第二个直流是酒泉到湖南的工程。从甘肃酒泉到湖南,甘肃的酒泉是我们国家的9个千万千瓦级风电基地之一,目前也是这九个千万级基地中跑得最快的一个风电基地。这个工程的建设使得酒泉地区的风电可以输送到华中地区来消纳,刚才高主任讲华中地区有大量的水电,三峡、葛洲坝,都在华中,金沙江也在华中,华中的水电有很好的条件,输到华中地区,可以让风电消纳得效率更高,市场更大。 [15:57:11]
张正陵: 第三个直流是从新疆的准东到华东,华东初步的落点在安徽的皖南,这个直流是正负1100千伏的直流,电压等级在正负800千伏的基础上又提高了300千伏,输送能力个从800万千瓦提高到了1100万千瓦。一个工程一条线路,输送的功率超过了1千万,南京这么大一个城市的负荷都到不了1100万,一个线路、一个通道送的功率就可以满足一个大城市的需要,当然这个工程也是中国第一,将来也会是世界第一,也是我们一个新的创新。 [15:57:46]
张正陵: 另外还有“两交一直”特高压工程纳入到了国家大气污染防治跨区通道,国十条出来之后,国家能源局安排电规总院、中咨公司对跨区通道怎么建,从哪儿到哪儿的方案进行研究,一共提出来11个通道,再加上南方电网一个通道,共12个通道,涉及到我们的是11个通道,把这11个通道的起点、落点,是采用交流还是直流,500千伏还是1000千伏,电压等级都交给电规总院这个研究机构进行论证,既有特高压交流也有特高压直流,也有500千伏,三种形式都有。中咨公司已经将通道方案的评估意见报给能源局,现在就等能源局最后的批复。我介绍其中几个通道: [15:58:49]
张正陵: 一是蒙西到天津南的通道,是1000千伏交流,608公里,送1千万千瓦,可以将蒙西,包括山西晋北的电直接送到北京、天津,直接能够见到效果。二是从陕西到山东,经过河北的石家庄。加上我们已经拿到路条的锡盟通道,我们就围着北京和天津这个周边,在北部、东部和南部都布置了特高压的落点,来解决北京周边电力供应的问题,减少北京周边的燃煤电站规模。我们觉得这几个工程对解决京津唐、北京天津的雾霾是可以起到直接效果的,我们是一个倒C型,把北京给包围起来。 [16:00:38]
张正陵: 还有从锡盟到江苏的直流,我们规划是在2017年前重点建设三纵三横的特高压交流骨干网架和十三回特高压直流输电工程,形成连接大煤电、大水电、大核电、大可再生能源基地和主要负荷中心的坚强国家电网,解决西电东送进一步扩大规模的问题,解决东部地区所面临的生态环境的压力问题。 [16:03:09]
张正陵: 最后给大家说一下特高压发展的效果,是按照2020年来算的。第一,通过发展特高压电网,扩大西电东送规模,可以满足全面建成小康社会的用电增长需求。2013年全国消耗的电能大约是5.3万亿度,到2020年,我们还要增加3万亿度,才能保证用电的需要。 [16:04:26]
张正陵: 第二,我国能源运输体系能够得到优化。目前,我们在能源基地,山西、陕西、蒙西,这三西地区的煤炭利用主要是靠输煤,把煤转化成电输出去的比例不到5%,这会带来什么问题?就是煤电油运输紧张时有发生。2010、2011年八达岭高速输煤的大卡车经常会把路堵掉,排多少公里的大卡车。通过发展特高压电网,用输电来替代一部分输煤,应当可以大大缓解我们国家运输紧张的局面,能源运输体系得到优化。至少公路的运煤量由现在的4亿吨降到1亿吨,通过输电把公路这部分替代掉,还路于民,不要公路上都是运煤的车。 [16:06:31]
张正陵: 第三,清洁能源得到高效利用。通过建设特高压电网,西部北部的水电、风电、太阳能都可以到中东部这样一个大市场来消化。不仅是大市场,还有更好的调节能力,这里有水电,有抽水蓄能来调节,解决目前清洁能源发展所面临的困境。比如这两年弃风,在当地供大于求,又送不出来,所以造成弃风。 [16:07:03]
张正陵: 第四,改善东中部的生态环境,这是具有直接效果的。 [16:07:10]
张正陵: 最后是拉动西部的经济增长。过去西部地区把煤挖出来就运走了,直接把初级的运走了,如果把煤就地发电,包括推动它的水电、风能、太阳能的开发,可以延长当地的产业链。我们经常讲一句话,要变资源优势为经济优势,怎么变?从煤的利用来讲,就是把煤炭基地变成煤电基地,把电输送到远方去,而不是把煤输送到远方去,我想这是我们对特高压发展项目初步的认识,提出来和大家交流。谢谢大家。 [16:07:45]
主持人: 感谢五位专家为我们进行生动深入的讲解和发言,下面的时间交给在座的各位媒体朋友们。 [16:08:03]
中国科学报记者: 有两个问题,一是未来特高压输电进入家庭以后,1度电的成本比现在高多少?是怎么核算的?二是张老师画了一张图,就是未来特高压输电的几条线路,最早可能在北京周边或者是北京城中能用到特高压输的电,在什么时间?高老师刚才提到特高压输电对雾霾的缓解,如果真是用上了这样的电,缓解的程度有多少?谢谢。 [16:11:38]
张正陵: 感谢你的提问。第一个问题,特高压输电成本的问题,实际上也是价格的问题。特高压输电是经济的,电价是有竞争力的,这是结论。第一,经济不经济是要进行比较的,现在我们国家的主流电网是500千伏交流,拿1000千伏和500千伏的交流进行比较,从造价来看,特高压1000千伏交流比500千伏要贵,造价要高。高多少?大概高3倍左右。但是一个东西经不经济,我们不能说它贵不贵,我们要说它的性价比,经济是比性价比,而不是比钱多钱少,大飞机肯定比小飞机贵,但大飞机装的人多,性价比就高。而特高压的输送能力是500千伏的4-5倍,而造价只是它的3倍左右,这样折算下来性价比就高。 [16:17:51]
张正陵: 具体体现在工程上,怎么看这个问题?每一个特高压工程都是要由设计单位进行可行性研究,可行性研究中有一个专题,就是电价、成本的测算。现在的特高压工程怎么算,有没有竞争优势?在各地区建设的煤电在当地有一个标杆上网电价,比如内蒙是三毛一,江苏的电价四毛五左右,锡盟送电到江苏,这中间的差价是一毛四,我们的特高压工程现在可研做出来,输电价格大概不到一毛钱,我们这个价差是一毛三到一毛四。通过特高压把电送到江苏后,到网的电价不涨,反而是降的,三毛一加一毛钱就是四毛一,我的肯定是不到一毛钱。这样的话可以降低当地的电价,具有竞争力。 [16:17:57]
张正陵: 哈密到郑州的直流,新疆的标杆上网电价是两毛五,加上我们输电价一毛钱左右,三毛五到河南,河南的标杆电价是超过四毛钱的,实际上通过特高压输电,我们赢得了经济的空间,这就是好处。 [16:20:21]
张正陵: 国务院和环保部开出来的时间表是2017年,我刚才介绍的项目都应当在2017年建成,发挥效果。有一些项目如果今年国家核准加快,我们应当在2016年就能投产,比如说直接给北京、天津供电的蒙西到北京、天津的线路,只有608公里,我们国家电网公司的工作计划是在今年的年度计划中安排在下半年开工,如果我们这个计划能实现,2016年我们就能把它建成,不用等到2017年。 [16:22:48]
张正陵: 讲到治理雾霾的效果,我们有一个测算,因为我们也不是搞大气治理的专家,如果说得不准确,其他的专家也可以帮我补充。以电代煤、以电代油,电从远方来,对雾霾是有明显缓解效果的,这个效果怎么算?我们从三个角度来大概算了算。第一,以电代煤。到2020年,以电代煤能到什么程度?比如我们能够实现在京津冀地区50%的直燃煤都用电来代替,小锅炉拆掉。第二,以电代油。2020年70%,2017年50%,实现直燃煤电力替代,这是两个假设条件。以电代油,主要是电动汽车,2017年电动汽车比例如果提高4%,2020年电动汽车比例提高10%,我个人认为2020年到10%是很有可能的,就好象当年看手机、互联网的发展,是非常快的,我记得20年前手机像砖头似的,只有老板才配,到现在中国人人手两部手机,所以我觉得到2020年这个数据是保守的。 [16:23:37]
张正陵: 再加上刚才讲的电从远方来,通过输电,替代一部分输煤,我们测算的数据,效果是能够减少雾霾大概23%~25%。雾霾的成因是很复杂的,多方面的原因构成雾霾,还有工业用煤,工业粉尘等等,包括东中部都应该是一个大工地,PM10都是工地直接排出来的。应当说治理雾霾是全社会各行业共同要努力,协同作战,我们自己测算可以达到这个效果。 [16:24:26]
中国青年报记者: 两个问题:一是提给陈主任,您刚才演讲过程中提到一个概念,叫绝缘子。说冰雪,包括雾霾对它也有影响,具体影响是什么?二是提给高主任,刚才您提到的问题,让我想到了当前能源结构调整过程中有的一些阻力。关于这点,您能否进一步展开谈一谈?谢谢。 [16:27:41]
陈维江: 我们的输电线路你们到郊外都可以看得见,一个铁塔挂着三根导线,吊着导线的那一片一片的就是绝缘子。导线是带很高的电压的,电压不能接触铁塔,碰到一下就短路了,不能运行了,所以一定要靠绝缘子把它撑起来。靠铁塔立着的方向还有空气,所以绝缘是由两部分组成的,一部分是靠空气本身给它绝缘,另一部分是吊着的绝缘子,绝缘子有磁的、玻璃的、橡胶的,目前是三种形式的绝缘子。绝缘子不像空气,它是有内部和外面的延面的,这些脏的污秽落上去之后,就会粘到表面上来,因为这些污秽都有一些盐的成份,比如硫酸盐,因为工业排放都有硫的成份,包括水泥厂的钙等等,都有盐的成份,这些成份如果在干燥的情况下是不显电性的,但是一旦雾比较大,湿气比较大,或者是小的毛毛雨,就是在雾比较大、湿度很大的情况下,使得脏物溶解了,本来是绝缘的东西,导电可能就会造成表面放电。 [16:31:11]
陈维江: 至于雾霾,因为是近几年刚出现的事,但是我们对于污秽的防治从上世纪80年代就开始了。改革开放以后咱们国家发展很快,工业各方面是很粗放的发展方式,对环境的污染大家不太重视,最先感受到的是电力系统。在80年代的时候我们就发现,在工厂附近的输电线路绝缘子经常会发生大面积的闪络,很多线路就会跳闸,那时候不知道是雾霾,那时叫污秽。那时候电力系统对于污秽的防治已经提高到了很高的程度了。 [16:35:10]
陈维江: 到了上世纪90年代,我们采取了很多的措施,就是把原来的绝缘子10片或者是9片增加2片,让它的距离长一些,这是一个方法,来抵御污秽的影响。从材料上改变,瓷和玻璃对于污秽附着在上面之后,如果遇到雾天或者是毛毛雨的天气,抗污闪的能力不是很强,后来研制出来一种硅橡胶的材料。这种材料过去在其他工业领域都用,电力领域为什么想到它?就是因为污秽,中国的污秽太脏了,对电力系统影响太大了。所以我们后来把硅橡胶这个材料引进到电力系统,做绝缘的材料,做成硅橡胶的绝缘子,我们叫有机的复合绝缘子,污秽和脏东西都可以附着在上面,一旦有水分时,水形成珠子,会滴下来,同样的爬电距离,耐受电压能力大幅提高,所以我们通过大量的采用这种有机绝缘技术来很好地解决了污秽对我们绝缘的影响。这在特高压交流和直流输电技术中,输电线路90%用了复合绝缘子,用这种材料解决了这个问题。 [16:37:47]
陈维江: 那时候没有霾的概念,都叫污秽影响。现在看来,能不能把它说成雾霾,这个也难说,但可能是类似的问题。 [16:41:11]
高理迎: 我们系统中的电源构成,包括火电、水电、绿色能源,最早叫水火供给,就是水电火电互相补台,因为火电启动比较慢,要2个小时才能启动到额定功率,水电启动非常快,最早的时候电力系统运行是水火互济,水电厂一般承担调峰作用,低谷时改成电动机,高峰时变成发电机。有些大型水电厂,给我们发了一个传真说不参加调峰,就是说能发多少就发多少,不能发就不少。应该因时而异,事实上有些时段是满足这样的条件的,比如夏天洪水高峰期,这时候确实应该是大发,所有的机组都要开开,不开的话就变成了弃水,这种情况下一定要创造条件,不参加调峰,26台机子全都发。还有一个条件也不能参加调峰,就是冬季枯水的话,最少四台机,因为没有太多水,把4台机关成3台机之后就不能续航了,这样也不能参加调峰,而类似这样的时间是较短的,毕竟我们的库存很大。 [16:54:05]
高理迎: 在当前的条件下,风电、光电接入很困难,因为光电和风电不随你的意志而转移,想刮风就刮风,想出太阳就出太阳,我的意思是拿水电等去调剂、包容它们,这样的情况下,一旦没有风我就用水,一旦有风就关水,水就不发电、少发电,水就续在那儿,用水包容风电和火电,整个能源可以得到更大的利用。 [16:54:13]
高理迎: 现在有两个问题,一个是管理上的问题,要对调峰进行经济调节。另外是必须把风电、火电、水电、光电送到一个大水塘、即大电网里面。比如新疆的电,现在可以送到华中,将来酒泉的电到湖南,调节的手段会更强,完全可以做到这一点。负荷的变动,风电和光电的变动都可以通过水、火等其他可调节电源找齐。 [16:54:14]
印永华: 刚才高主任讲到水电、风电,这是非常重要的,要实现这点要组建大电网,金沙江、大渡河、澜沧江都在修电站,煤电、风电主要在西北,像新疆、青海、内蒙、山西、宁夏,负荷中心主要是中东部,环渤海湾、长三角、珠三角,要想把这些作用充分发挥起来,一定要搞大电网,统一运行才能发挥效益,所以要搞特高压大电网,有了这个大电网才能把互补的效益充分发挥出来。世界上为什么搞大电网?美国、欧洲、俄罗斯,都是跨国联网,合作的原因就是经济效益,火电、风电、水电互相补偿,一定要靠大电网,因为电网小了无法实现。 [16:54:20]
高理迎: 大电网再加上全国统一的电力市场,用价格来引导他们。风电,通过调剂过来,那时候可以便宜一点,可以上网,通过价格引导,统一电力市场,大电网是一个技术平台,大家都在这个平台上建一个统一的电力市场,用价格来引导。 [16:54:21]
科技日报记者: 刚才张主任讲到现在有路条的三交三直,还有几条纳入了能源规划。我想问我们国家现在已经开建的特高压的输电线路有几条?在这几条线路里火电的比例有多大?如果用特高压的输电方式,比如蒙西、山西这些煤的主产地会不会变成新的雾霾重灾区? [16:54:22]
张正陵: 我在PPT里面就介绍过,在建的是一交一直,拿到路条做前期工作,前期工作完了之后向国家申请核准,核准之后才能开工。 [16:54:26]
张正陵: 第二个问题是火电的比例有多大,按照我们的规划,我们国家电源结构中,从发电量来看,所谓清洁能源,发电量大概是24%,清洁能源除了水电、风电、太阳能,还包括核电,天然气发电,我们都叫做清洁能源,我们国家现在是24%。按照我们的规划,到2020年,要提高10个百分点,到34%。 [16:54:27]
张正陵: 我们会同国家环保部的环科院和环规院,对全国的大气环境,或者是环境空间的资源进行了研究。环境的污染,特别是大气环境,包括所有的环境污染,大自然是有自我修复能力的,包括河流,都有自清洁能力。这里就提出了一个概念,环境污染承载极限的概念。在它的极限以内,它是可以自己净化的,水、土壤可以自己净化,空气也一样。如果超过这个承载极限了,就是不可逆转的了,就是所谓的量变到质变。按照环保部、环科院研究的成果,东中部地区,就是现在雾霾的地区,基本上都超过了这个极限,不是现在就超过了,按照他们的研究,在八年前,在“十一五”初期他们提出来的报告就说京津冀、珠三角、长三角已经到了承载的极限。从大气环境来看,就会有一个量变到质变的过程,也就是我们今天看到的雾霾一定是超过自然界的某种极限造成的。在我国的西部、北部地区,环境的空间还没有到承载的极限,就是说从我们国家来讲,环境资源也是可以优化配置的,在东部、中部到了极限,不能搞煤电了,可以在西部、北部煤炭基地,在极限范围内去布置一些煤电,这是可行的,所以我个人认为,如果我们掌握好建设的度,应当可以避免这些问题。谢谢。 [16:54:29]
人民日报记者: 请介绍一下国外的情况,为什么现在国外不搞特高压? [16:54:31]
印永华: 上世纪60年代国外就开展了特高压的试验研究,像美国、前苏联、日本、意大利等好多国家都进行了研究,前苏联、哈萨克斯坦都搞了特高压交流工程,前苏联解体之后,特高压就下马了。日本主要是经济不景气,所以现在也没有办法。特高压搞不搞是一个国家的经济发展、能源分布特点来决定的,到了上世纪七八十年代之后,包括美国在内,这些国家的经济增长是很低的。 [16:54:36]
印永华: 我在加拿大待过一年时间,他们发电的增长是很小的。我们的情况和他们不一样,我们发展速度非常快,现在到7%~8%,我们的人口是13亿,所以我们整个消耗量也比他们大,我们和他们的国情是不一样的,我们国家的国情决定了我们的需要。和我们类似的巴西,他们也在搞特高压,前苏联解体,西伯利亚也是他的一个基地,所以不仅是中国有特高压。电力需求增长比较快,输电距离比较远就会用到特高压。 [16:54:38]
陈维江: 电能本身从产生来讲都是从发电厂发出来的,比如水轮机、汽轮,煤电、水电,刚才说的风电、太阳能转成电力,这种都是从一种能,一种大规模的,比如水的势能和煤燃烧的热能转化成电能。如何去传输?按照现在电磁场理论,应该用极低频的电磁波来传输是效率最高的,成为可能的传输方式。什么叫极低频,就是指频率为零,就是直流输电,就是我们现在用的世界上各个国家都在用的交流电是50赫兹的,一秒钟是50次的变化。这种电,这样一种频率的电磁场,电压和电流用导线作为引导传播起来效率是最高的。 [16:54:45]
陈维江: 比如咱们的手机频率很高,上G赫兹了,它的传输最主要还不是传输的能量,传输的是信号,它大部分是靠空间的辐射传播,比如我们建一个基站发射,手机在一定范围内就可以收到信号,而不是收到能量。 [16:55:21]
陈维江: 当然将来是不是波导,有什么样新的东西,现在很高频的也可以用波导进行传播,用一种专门的线,但是距离不可能太远。所以电力是一种大规模的,而且又是远距离的,从目前的电磁场理论,用现在的传输线作为引导传播,效率是最高的,是最合适的。 [16:56:31]
高理迎: 微波的波长很短,一定要看得见才行,地球上60公里地区的弧度就不行了。这是第一点。第二点,要求聚光非常好,一定要聚到某一个点上,这是很难的。一个是在太空中有基站发电,打到地球上某一点接收,还有是在月球上发电打到地球上某一点,在天空上瞄准地球上某一点,偏离了就很麻烦,因为能量太大了,偏离了就不得了,就变成武器了,很难做。 [16:56:53]
主持人: 特高压技术本身是一个高精尖的技术,媒体与专家面对面的活动在大家的心里种下了一颗种子,希望媒体的朋友动用你们的力量、你们的智慧,把我们的特高压宣传好,让更多人支持和理解这样一个非常有利于我们的生活、有利于我们可持续发展的伟大工程。谢谢大家。下期媒体与科学家面对面活动再见。 [16:57:55]

嘉宾

  • 周远翔
    清华大学电机系 教授

  • 印永华
    中国电力科学研究院 总工程师

  • 陈维江
    国家电网公司交流建设部 副主任

  • 高理迎
    国家电网公司直流建设部 副主任

  • 张正陵
    国家电网公司发展策划部 副主任

  • 谢南希
    英大传媒集团影视中心 主持人

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