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特高压技术会成为什么

发布时间:2022-12-20 13:12:07

1. 特高压的作用

特高压的作用有:

(1)、可以满足大规模、远距离、高效率电力输送要求。我国能源资源与负荷中心逆向分布的特征明显,能源资源大部分中在西部、北部地区,负荷中心集中在中东部、东南部地区,大型能源基地与负荷中心的距离可达1000~3000km。

因此,要保障大型能源基地的集约开发和电力可靠送出,需要大力发展具有输送容量大、距离远、效率高等特点的特高压输电技术。

降低电网大面积停电风险,并可为下一级电网逐步分层分区运行创造条件,解决短路电流超限等限制电网发展的问题,提高电网运行的灵活性和可靠性。

(4)、有利于提高社会综合效益。相对于高压、超高压输电,采用特高压输电能够大量节省输电走廊,显着提高单位走廊宽度的输送内容,节约宝贵的土地资源,提高土地资源的整体利用效率。

2. 新基建“特高压”概念

          从得到逻辑思维摘抄卓克老师的“特高压”,内容如下:

我在的一个微信群里,都是讨论炒股的。虽然我没买过任何股票,但群里的讨论我经常看。时间久了就发现,他们买什么、卖什么基本都是看国家政策。最近一年来,他们关注最多的方向就是新基建,包括5G、城际高速铁路、大数据中心、人工智能这些大家耳熟能详的词。

但还有一个,我觉得应该是电力领域的专业词,也经常被大家提起,那就是“特高压”。它竟然也是新基建的一个领域。

新基建,那可是咱们国家未来发展的战略方向。5G、人工智能的重要性我们都了解,为什么特高压这个看起来很专业的输电技术,也会成为新基建的一个领域呢?我特意查了查资料,今天跟你分享一下。

高压输电的优势

特高压,其实就是字面意思——特别高的电压。电厂把电制造出来以后,需要先提升到很高的电压,比如220kV、500kV,然后再往外传送。500kV听着很高,但依然不是特高压,还得再高才行。如果是交流特高压,得达到1000kV;直流特高压,是±800kV。

2010年,我国第一条特高压线路——山西长治到湖北荆门——正式运行。此后,一个个特高压项目在新疆、内蒙、四川一带相继开工、运行。

高压输电的好处其实很简单,就是减少损耗。

理想情况下,一个工厂需要100度电,发电站发出100度电就够了。但实际上,在传输过程中会有损失,可能需要发电站发110度电,工厂才能收到100度,10度就白白损耗掉了。损耗分两类:一类是发热。你一摸,手被烫出泡了,这叫“电阻类损耗”。还有一类是电晕产生的损耗。有时候我们晚上能看到输电线上飘着蓝紫色的火光,那就是电晕。

提高了传输电压以后,电阻类损耗大幅下降,电晕类损耗小幅上升。一个大幅下降,一个小幅上升,加合的效果如何呢?损耗还是大幅下降的。因为电阻类损耗占大头,电晕损耗只占总损耗的1/10不到。如果工厂需要100度电,升压之后再传输,发电站可能只用发105度就够了。这就节约了能源。

至于为什么提高电压,电阻上的发热会大幅下降,我就不多说了。理论上,电压提高一倍,电阻产生的损耗会下降75%。

不过,提高电压也有一个经济上的平衡点。为了减少损耗,我们当然可以把电压往高了提,但与此同时,那些元器件你也得买特别耐高压的才行,架设电线时还要建150多吨重、70多米高的铁塔,绝缘也得做的特别到位。这些都非常花钱。所以,到底选择多高的电压,就存在一个成本的问题。迄今为止,世界上很少出现550kV的电压还不够,还要大幅提升的情况。中国在2018年之前也是如此。

但是,特高压直流电现在竟然出现了。而且还成了咱们国家新基建的七个领域之一。这究竟是为什么呢?其实,决定特高压出现的条件主要有四个——

1 中国东西部能源分布非常不平衡

2 PM2.5空气污染

3 新能源汽车与5G的发展

4 投资、消费和出口

中国东西部能源分布不平衡

咱们国家的能源供给和能源消耗,在地理上极不对称。

东部沿海5.2%的国土面积贡献了全国GDP的40%,但这里可开发能源只占全国的0.4%。中国绝大部分风能在内蒙,绝大部分水电资源在西南,绝大部分太阳能在西北。像四川省,水力发电余量非常大;而典型的制造业大省广东,能源又特别紧缺。

“西电东送”不但能解决这个问题,还能增加西部省份的收入和就业,所以是一个很好的战略。但因为输电距离很长,沿途的损耗很大,所以使用550kV的电就不理想了。而直流的特高压,能很好地降低长距离传输带来的能量损耗,所以就是很好的解决方案。

能源分布不平衡,一直是推动特高压在中国出现的最大因素,直到今天依然如此。

PM2.5空气污染

不过,特高压在中国的发展也不是一帆风顺的,阻力也有。最主要的阻力,就来自于建成以后接收电能的地方政府。比如四川德阳到陕西宝鸡这条线,四川的水电通过特高压输出来,但宝鸡并不愿意接收。因为陕西的煤炭资源丰富,完全可以自己省内建立热电厂,自己的GDP、税收和就业机会都能留在自己家里。

原本来自地方的阻力是很顽固的,但后来却有所松动。

因为从2013年开始,铺天盖地的雾霾来了,北方地区每个冬天都PM2.5爆表。2013年9月,《大气污染防治行动计划》颁布,其中重要的措施就是调整能源结构,控制煤炭消耗总量,全国各地的中小型火力发电站都纷纷关停了。

这对特高压项目是一个好消息。

关闭中小发电站带来的电力空缺,总要想办法补上,而且为了缓解东部城市的雾霾,还只能选择清洁能源。于是,很多特高压项目就在内蒙、新疆开工,把那里的太阳能、风能引入东部。从2014年开始,所有和特高压相关的股票都涨势喜人。

新能源汽车与5G的发展

特高压的另外两波推力是新能源电动汽车和5G的普及,因为这两项都特别耗电。

新能源汽车的补贴是从2010年开始实施的,但快速增长是2014年以后的事情。2014年,新能源汽车的销量只占汽车总销量的3‰;但到了2019年,这个比例已经迅速达到了4.7%。

电动汽车充电需要的功率比家用电器大得多,家用的慢充桩通常要8千瓦,公共充电桩的快充要60-120千瓦,而一户住宅的电表通常最大功率也只有十几千瓦。据统计,今后几年,国内要实现车和充电桩1:1的比例。现在中国有新能源汽车400万辆,假如平均每个充电桩40千瓦,其中1/15的车处于充电状态,算下来总共需要大约一千万千瓦的功率。

我们再来算算5G的耗电。可能很多人想不到,5G基站也是耗电大户。一个基站在高负荷下需要4000瓦的供电,而5G基站的数量还会是4G的两倍,总数保守估计是500-700万个,甚至可能超过1000万个。这也是凭空多出来的电力需求,需要的电大约是4000万-6000万千瓦。

仅这两个因素加起来,就增加了5000-7000多万千瓦的用电负荷。这个负担有多大呢?北京市电网的最大负荷也才2000万千瓦。

而特高压以风能和太阳能这些清洁能源为主,并不是把重污染的火力发电站挪到西部,再把电传输过来。这样一来,特高压快速发展的助力又多了一个,不但满足“西电东送”,也有利于缓解雾霾,还契合了新基建里另外两项——5G和新能源充电桩。

投资、消费和出口

当然,推动特高压的因素还不止这些。把特高压确定为新基建的领域,最近的一个推力是经济形势。

我们知道,2018年以来,全球经济形势都不太理想,咱们国家的经济也受到不小的影响。怎么办呢?

国家调控和刺激经济的手段之一,就是大规模的基础建设。能源,尤其是可持续的清洁能源,是所有发展的基础。于是,特高压就这样从一个电力系统的专业名词变成了新基建的大方向。

当前阻力与未来展望

现在,特高压发展的阻力还有没有呢?

其实还有,就是反对交流特高压。

交流特高压和直流特高压各有特点,至少要有电力电子的专业知识才可以全部理解,比如什么是功角稳定、短路容量、地电流、谐波和低次谐波、换相失败等。这些你都不用管,你只需要记住一点——反对者并没有足够的科学支撑,或许更多还是各地出于保护经济利益的考虑。

为什么这么说呢?

我们可以看看反对者是怎么说的。比如,一份非常有分量的反对意见就认为,“西电东送”是西部大开发的标志性工程,应该坚持。但是,根据交流特高压的工程特点,它一般不作为输电工程使用,已经建成的特高压交流工程利用率低、作用有限。

请注意,这里是反对交流特高压,而不是国家大力推进的直流特高压。在我看来,这或许仍然是地方阻力的一种体现,因为交流特高压一般用于一个省份内部。各地还是不希望把电网相关的发展空间和当前的利益让出来,以至于2018年9月规划在之后一年开工的6条线路,至今有5条都没有得到当地核准。

我们怎么理解特高压这件事呢?

其实有点类似于自上而下集中统筹式管理。这类管理方式如果用在企业和人身上,效果肯定不好。因为人与人、公司与公司组成的是一个复杂系统,某个个体的行动产生的影响会反复叠加在周围人甚至是自己身上。只要积累的时间稍长,这种影响就会让人的预测偏出十万八千里。于是,自上而下对市场进行管理,经常会得到事与愿违的结果。这方面的例子,你可以参考《薛兆丰的经济学课》,里面有很多。

但电网的控制,并不满足复杂系统的特征。它是一个由无数传感器收集数据,由处理器分析情况、做出判断的稳定的线性系统,已有的高自动化、高精度的管理系统,可以很好地应对系统内部的波动。

所以在我看来,地方对自己经济利益的维护在技术改进到一定程度前会一直持续。直到特高压的建设已经很便宜、地方经济利益不足够显着的那一天,电网系统全国统一调度、特高压全国一盘棋的情况才会真正出现。

3. 特高压有什么优势

第一,远距离大容量的传输电力。1000千伏交流特高压的输电功率是500千伏交流的4~5倍,经济输电距离是500千伏交流的3倍。
第二,统筹利用环境容量,优化煤电布局。在特高压技术商业化应用以前,电网输送电力的距离是相对受限的。电厂的选址一般就在负荷中心,越是经济发达、人口密集的地方,燃煤电厂就建得越多、密度越大。
第三,加快风能和太阳能的开发利用。加快开发新能源,可以有效改善能源结构。我国风电、太阳能等新能源集中在西北、东北和华北北部等地区。特高压可以将这些地区消纳不了的风电、光伏发电输送到中部和东部地区,实现“电从远方来,来的是清洁电”,既提高新能源生产效率,又真正实现节能减排。

4. 发展特高压技术对我国电力事业有何意义

特高压发展情况

国家电网公司曾在2010年8月12日公布,到2015年建成华北、华东、华中(“三华”)特高压电网,形成“三纵三横一环网”。

交流方面,5月18日,皖电东送1000千伏淮南至上海特高压交流输电示范线路工程合肥段首基铁塔组立试点仪式在长丰县杨庙镇举行,这标志着合肥段工程又进入了一个新的阶段。此工程采用插入式钢管基础这一施工技术,目前在国内特高压工程建设中尚属首次。

特高压对电力建设的意义

特高压能大大提升我国电网的输送能力。据国家电网公司提供的数据显示,一回路特高压直流电网可以送600万千瓦电量,相当于现有500千伏直流电网的5到6倍,而且送电距离也是后者的2到3倍,因此效率大大提高。此外,据国家电网公司测算,输送同样功率的电量,如果采用特高压线路输电可以比采用500千伏超高压线路节省60%的土地资源。

特高压发展前景

“十二五”规划纲要中提到,“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,依托信息、控制和储能等先进技术,推进智能电网建设,切实加强城乡电网建设与改造,增强电网优化配置电力能力和供电可靠性。” 这意味着特高压输电工程已被正式列入国家“十二五”规划当中。

国家电网发展策划部专家张克向曾表示,核电、风电包括作为清洁能源的水电,未来的发展都将有赖于建设特高压电网。以风电为例,国家规划风电在2020年达到1.5亿千瓦以上的装机容量,但目前八大风电基地的装机容量已经占到总装机容量的80%,其中五大风电基地都在三北地区(华北地区、西北地区、东北地区),仅新疆、甘肃、内蒙古、吉林等省及自治区的风电装机就有8000万千瓦,因此风电消纳存在很大问题。只有借助特高压电网才可将如此集中和不稳定的电力传输到华北和华中等负荷中心。他表示,特高压建成后,可大规模开发风电,并做到高效率消纳,从而将一度颇为严重的弃风现象控制在1%。

国际能源网分析师认为:未来特高压的发展将有良好的前景,对减少装机容量、节约电源建设投资等起到明显效果。特高压直、交流输变电工程的运行也将更好的实现电力调剂。

5. 特高压是什么意思

很多人并不了解特高压,今天就给大家普及一下什么是“特高压”。

什么是特高压?

作为新基建七大领域之一,特高压备受关注。简单的讲,特高压就是电压等级特别高的电压。那多高才算是特高呢?一张图表清晰的向你展示电压的等级。

为什么要建设特高压?

从图表中我们可以看出,特高压的输送功率和输电距离是超高压的四倍,输电损耗和单位造价却只有超高压的三分之一和四分之三。说明特高压节能又节约。可又有人问了,完全可以在当地建发电站,为什么要建设远距离输电的特高压呢?其实主要有两点原因:

第一点是用电量需求不断增加。自2000年至今,全社会用电量已经增长近三倍,预计到2030年将达到11万亿千瓦时,用电需求的增加使得输电技术不断提高,采用特高压有助于缓解电网压力。

第二点是能源分配不均匀。我国地域宽广,幅员辽阔,80%以上的能源分布在西部和北部,75%的电力消费集中在东部和中部。供需相距约800-3000km,特高压无疑是最好的选择。

这样不直观的话,我们举个例子。假设你为了喝牛奶,从内蒙古拉了一根管子到北京。内蒙古那边倒一杯鲜奶,你在北京拼命的吸——最终可能一滴都喝不到。原因很简单,传输过程中损耗了。

输电会产生功率损耗。如何减少这个损耗呢,就要修建特高压线路。由于损耗与电压平方成反比,修了特高压线路之后,同等距离下,如果500kV是5%的话,800kV就是2%(不能用于实际工程,仅供理解)。少喝3%的鲜奶,你可能觉得无所谓,但是,无所谓的前提是你只喝一杯,如果要喝亿杯,这样光损耗的鲜奶就有300万杯。考虑到特高压线路传输的电量都是百亿级别,节省的电量还是相当可观的。

前面我们讲了能源分配的问题,能源条件好的地区,基本都在西藏、内蒙古等经济欠发达地区,北京这些区域缺少能源。所以你要喝到牛奶,要么铺一根管子,要么搬到内蒙去。显然,搬家是不可能搬家的,这辈子都不会搬家的,北京户口又舍不得,只能远距离喝奶这样子才能维持得了生活。这就是特高压线路建设的现实必要性。

特高压给我们带来了什么?

其实在特高压输电工程的建设和发展上,中国并不是第一个“吃螃蟹”的国家,自20世纪60年代以来,美国、苏联、意大利、日本等国家先后开展过特高压输电技术的研究,但国外特高压发展仍处于试验研究和实践探索阶段,商业应用上并未取得突破。特高压建设,我国已经走在了世界前列。特高压能给我们带来多种实惠。

清洁供电。张北-雄安特高压交流工程投运,该工程将张家口地区富余的清洁电能大规模输送至雄安新区,为未来雄安新区实现100%清洁能源供电、构建智慧生态雄安、服务千年大计提供了解坚强支撑。

拉动内需。国家电网公开表示,2020年特高压建设项目的投资规模达到1811亿元,带动社会投资3600亿元,整体规模近5411亿元。

6. 特高压具有什么的综合优势

特高压具有输电的综合优势。

特高压输电的优势主要表现在以下几个方面:

(1)可以满足大规模、远距离、高效率电力输送 要求。我国能源资源的总体分布规律是西多东少、北 多南少,能源资源与负荷中心分布不均衡的特征明显, 大型能源基地与东中部负荷中心的距离可达1000~ 3000km,超出传统超高压输电线路的经济输送距离,

因此,要保障大型能源基地的集约开发和电力可靠送 出,需要大力发展具有输送容量大、距离远、效率高等特点的特高压输电技术。

(4)有利于提高能源输送保障能力。我国的能源 供应在今后的较长时期内都会保持以煤为主的格局, 近年来,煤炭供应越来越依托晋陕蒙宁新等西部和北 部地区的生产和供应,在“远距离、大规模、多环节” 地将煤炭搬运中东部地区过程中反复出现煤电运紧张状 况,大大影响东中部地区的电力稳定供应。

采用特高压 输电,可以有效改善目前的煤电运紧张状况,提高能源 转换、输送和利用效率,实现“输煤输电并举”的优势 互补,协调发展,提高我国的能源输送保障能力。

(5)有利于提高社会综合效益。相对于高压、超 高压输电,采用特高压输电能够大量节省输电走廊, 显着提高单位走廊宽度的输送容量和线路走廊的输电 效率,节约宝贵的土地资源,提高土地资源的整体利 用效率。

7. 特高压是什么意思

特高压是指正负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。特高压是我国为数不多、世界领先的重大自主创新成果。

特高压输电是指以交流1000千伏及以上和直流正负800千伏及以上进行长距离输电,特高压输电的优势是高效,一路特高压直流电网可以送600万千瓦电量,相当于现有500千伏直流电网的5到6倍,而且送电距离也是后者的2到3倍,因此效率大大提高。

目前,特高压交流电压标准已成为国际标准,特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用获得科学技术进步奖特等奖、中国工业大奖,赢得国际社会高度关注和广泛赞誉,成为中国电力事业发展的重要里程碑,实现了中国创造和中国引领。特高压的成功为全球能源互联网发展奠定了基础,提供了广阔前景,将有力推动世界领域的能源生产和消费变革。

8. 特高压在我国发展现状及未来前景

我国已完全实现特高压关键装备国产化

自从1960年以来,俄罗斯、日本、美国、意大利、加拿大等都已开始研究特高压输电技术所涉及的过压、可听噪声、无线电干扰和生态效应等其它领域的技术,且在世界各地建成了大量特高压实验工程,但到目前为止,受制于经济、政策、地理等因素影响,国外未实现大规模商业化使用。此外,部分国家在运营过程中由于运营效益问题最终导致降压运营或停止运营。

自20世纪80年代开始,中国开始进行特高压技术的研究与探索,2009年建成全球第一条1000千伏特高压输电工程,至2021年底,中国已累计建成28条特高压线路,特高压关键装备已实现100%国产化。

—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国特高压设备行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

9. 特高压技术会成为“中国名片”吗

中国工程院院士李立浧、南方电网首席技术专家饶宏等受访人士认为,我们的特高压输电的技术理论、机理、工程建设、设备制造能力方面都创造了很多纪录。从中国创造到中国引领,占领了世界电网技术的制高点。建议像推进高铁、“华龙一号”核电等项目一样,推进电工装备走出国门,特别是特高压直流输电工程的承包和设备出口。

新闻配图

柔性直流输电技术是未来电网的发展方向。专家们建议,该技术在数字化、智能化方面要求更高,希望在项目立项、软硬件研发和人才引进等方面得到国家相关部门的支持,让这项“中国智慧”有更大的发展空间。

来源:经济参考报

10. 特高压输电的技术,为何美国和日本止步不前

随着改革开放以来40年中国经济的高速发展,我国的科技力量有了飞速发展,现在我国正在逐步跨入世界高科技领域的第一梯队。要说中国所掌控的核心高科技技术,很多人自然会想到基建、高铁和航空航天。此外,还有一个被忽视但异常重要的领域,我国是世界上首屈一指的科技霸主,那便是在电力输送领域。该领域最顶尖的技术特高压技术已经被我国垄断,研制成功了全套关键设备,建成了世界等电压等级最高、输电能力最强的交直流输电网络。那么特高压输电的技术,为何美国和日本止步不前?

特高压电技术的成功是中国人民智慧的胜利,是科学社会主义的胜利。

特高压技术的全面垄断为我国最发达的东部地区生产生活用电提供了保障,也使我国站在了该领域的技术之巅,能够靠该技术赢来世界各国的电力合作,进一步推动社会经济的发展,更为将我国尽快建成能源节约型、生态文明型国家提供了核心动力。

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