一、特高压首次交锋:自我博弈,更是科学的博弈
特高压交流,争议不断。从 2005 年国网提出建设特高压交流开始,特高压交流就一直陷入争议的漩涡中,尤其是在 2010 年 12 月,23 位来自北京和其他地区的电力行业老专家集体联名上书,反对建设“三华联网”特高压交流,反对意见达到顶峰,反对者主要有两条意见:一是建设特高压同步电网,特别是“三华”同步电网,担心同步电网规模太大,系统发生严重故障引发跨网、 存在造成大面积停电的安全隐患; 二是既然特高压交流电网输电存在争议,能否跨区域输电只发展特高压直流输电。从反对者的意见来看,这些反对意见多局限于感性看法上,在科学计算方面的论证不足。
科学论证“三华”特高压同步方案。我们认为新生事物的成长总是伴随着各种争议,有争议才能做到更加完善; 针对反对者的反对意见,国家能源专家咨询委员会到电力科学研究院进行了科学论证。电力科学研究院构建了三种方案,一种是 500kV 方案,即维持现有的 500kV 电压网架,各大区域间以直流输电线路相连。第二种是“三华”特高压异步方案, 即华北、华中以1000kV 交流相连,形成同步电网;华东电网与华中电网以直流相连,为异步区域电网。第三种是,“三华”特高压同步方案,即用1000kV 特高压交流将华北、 华中和华东三个区域电网联接成“三华”同步电网。通过计算机模拟计算,和前两种方案相比,第三种方案减少了直流馈入,交直流协调发展,承受严重事故能力强。这一计算机模拟计算获得了国家科技进步一等奖。从这方面可以看出,建设“三华”特高压同步电网是经过严密的科学论证,反对者并没有人能找出通过计算机模拟计算并不科学。
国家政策为特高压建设保驾护航。2011年 9 月份,国家能源局成立“十二五”电网规划领导小组,并在9 月15 日举行首次工作会议,根据会议形成的意见,领导小组拟将于今年3 月之前形成“十二五”电网规划并上报国务院,特高压建设将第一次放到国家“十二 五”规划的政府工作报告当中,这将有利于电网公司积极推进特高压建设,为特高压建设保驾护航。但到目前为止,“十二五”电网规划尚未上报,特高压交流审批也仅限于已经运营的晋东南-荆门-南阳的示范工程。特高压的受阻,很大程度上是一部分专家坚持着科学精神,而未受制于市场化。
二、特高压争议升温:已不是科学的博弈,而是利益的博弈
去年,国家电网却发布了这样的信息:为了认真汲取印度大停电的教训,以特高压电网建设为契机,促进全国“一张网”的形成。根据国家电网的规划,在“十二五”期间形成“三纵三横”的特高压交流骨干网架,以及11项特高压直流输电工程,预计耗费资金5000亿元。
在电力体制改革十年之际,国家电网又再次明确提出全国联网。而这个概念就来自特高压的建设。进入2005年以后,国家电网正式着手启动对特高压电网的建设,并规划“十二五”期间形成“三纵三横一环”的特高压电网网架,从而形成东北、西北、南方电网通过直流与华北、华东和华中的“三华”特高压同步电网主网架实现异步连接,最终实现国家电网的西电东送、南北互供、全国联网。
但国内反对特高压的呼声从来没有停止过,多次上书国务院,强烈反对特高压建设的资深电力改革专家、电监会信息中心统计分析处处长杨名舟告诉记者:“印度正是因为全国交流电网出了事儿,我们国家还要跟着后面走?还要义无反顾地朝着事故的方向走?特高压分交流和直流,印度目前的情况就反映了交流的问题是非常大的,尤其是现在国家电网要搞的"三华联网",把三大地区的电网全部联合起来。一旦出事,这个问题是非常严重的。这就好比目前我们国家有几大军区,全国联网就相当于把所有的军区和军分区都撤掉,只设立一个中央总部,这可行吗?一旦有外国入侵,或者局部战争,一个总部能搞定吗?这肯定不行。”
以此来看,全国联网势必不可行,根据电力行业的资深专家蒙定中、王仲鸿的观点,在全世界,解决大范围停电灾害的办法都是分层分区。分层即电压等级分层,也就是500千伏、220千伏、110千伏分开运行,在连接上不能互串。若让500千伏和220千伏在连接上互串,那么就会出现非常薄弱的环节和很强势的环节,就非常容易出问题。分区即同步电网的范围必须隔开,比如华北电网和东北电网分开,采用异步电网的格局,也就是说如果华北电网出了问题,也就是一个范围内,传导不到其他区域。但如果把华北电网和东北电网在最高电压等级上连接起来,变为同步电网,一旦出现大事故,这种连锁反应就很容易被传导,东北电网和华北电网就会互相拖垮,出现全国范围内的灾害。
也就是说,如果全国的电网都用特高压连接起来,那么如果一出现动态稳定问题,就容易造成全国的停电。“印度六亿人停电什么意思?不可能是供六亿人同时使用的发电机组都出现故障了吧?可能吗?会有如此大范围的停电,就是因为交流同步电网的特性。这对我们是非常大的警告。”上述专家告诉记者。
既然交流同步电网的劣势如此之明显,为何还要大面积地上马特高压交流电网?由国家能源局牵头制定的《“十二五”电网发展专项规划》是业界翘首等待的政策指导性文件,也是为特高压的发展定性、定时间、定量的关键性文件。但这份文件长时间的酝酿,居然连基本内容都尚未敲定。
“可能常人都想象不到这个文件的出台有多艰难。之前以国家电网为首的赞成特高压的一方和以一批电力专家为首的反对特高压的一方是势均力敌的,但随着国家电网对特高压项目的一步步推进,即使是在新华社,在很多主流媒体上,反对的声音都越来越小,这大家是可以看得见的。是这些科学家,这些官员突然认识到特高压的好处了吗?当然不是,而是巨大的利益诱惑使他们违背了作为科学家的底线。正如这份文件的讨论一样,刚开始很多人反对,但多讨论几次,就有很多人的口风开始变了,开始支持特高压了,这些人在这么短的时间里不可能是通过科学实验得出的结论吧?所以,到了最后,敢公开反对特高压的也就剩下蒙定中、王仲鸿这些已经年过七旬、八旬,已经无欲无求的老专家,或是个别能够坚守住自己身为科学家的良心的科学工作者。”一位不愿具名的国家能源局相关人士告诉记者。
关于特高压的各路观点:
特高压交流试验示范工程顺利投产,标志着我国在大容量、远距离、高效率的特高压输电核心技术和重大装备研制方面实现了重大突破,创造了输变电工程建设、设备研发等方面的新历史,可以说,在国家电网公司的坚强领导下,有这样一支由众多专家和科研、建设人员构成的队伍,特高压建设必将不断迎取新的胜利。—— 中科院院士 周孝信
如果建全国的交流特高压联网,中国将走上比美国现有超高压交流联网更不安全的道路,后果将非常严重。交流特高压已被国外数个先行运行和试验的国家证明在安全性和经济性上都不可行,中国为什么要重蹈覆辙?—— 电力行业资深专家 蒙定中
世界电网已有的实践告诉我们,我国到2020年可以扩建原有的超高压电网完成电力供应,没有必要新建特高压电网。特高压不仅耗资巨大,而且导致原有网架利用率下降而带来的浪费。我国六大网间的可调互济功率是约3%的误差级小数,可以就近在网间建设较经济的超高压或直流联络线完成,中国已经建成了多个网间的联络输电线,可不必舍近求远、重复建造特高压网。—— 清华大学电机系教授 王仲鸿
特高压连在国外都没有成功的经验,所以咱们的建设步伐不能太快。国网想投5000亿只是他们主观的想法,最后建不建,什么时候建,还得国家来批,就算要批也可以一条条慢慢批,用实践的经验来证明我们在特高压的路上要不要继续往下走。—— 著名能源经济学家 林伯强
三、5300 亿元,利益加速推进特高压
1、资源负荷不均衡决定了特高压建设的必要性 我国能源和负荷地理分布很不均衡,约 68%的水力资源分布在西南地区,约 76%的 煤炭资源分布在华北、西北地区,约 70%的负荷则主要集中在东部沿海。资源分布的不均衡,决定了我们国家建设特高压的必要性,因此,早在 2001 年我国就提出了“西电东送、 南北互供、全国联网”的电网发展战略。 我国主要能源基地距离负荷中心约 800-3000 公里,现有 500kV 超高压电网的经济输 电距离小于 800 公里,无法满足远距离、大规模、大容量输送电力的需求,要实现大规模的跨区消纳清洁能源,只有通过提高电网调节能力才能解决,电网调节能力的提高最终 需要依赖大规模特高压电网的建设,特高压建设成为发展的必然趋势。
2、运煤与输电经济性大比拼:远距离输电优势明显 发展特高压输电的目的是促进水电、火电、核电集约开发,优化电源布局,推进更大范围能源资源优化配臵,降低电力工业总成本,实现电力工业的科学发展。铁路发展旨在 扭转当前运力紧张局面,以更好地满足国民经济发展和社会生活的需求。从宏观上看,特高压电网和铁路网之间不具有替代性。 但仅就煤炭资源输送而言, 输电与输煤都是能源输送的重要手段,因此,铁路运煤专线与输电工程可以进行经济比较。
我们选取晋东南—荆门特高压示范交流线路输电成本与通过铁路运送相同距离的输 煤成本进行比较。根据《火电送电变电工程限额控制指标》,火电机组单位造价 3922 元 /kW,发电标煤单耗按照
当输电距离在
3、特高压与超高压交流经济性比较:远距离输电特高压优势明显 我们仍然选取晋东南—荆门特高压示范工程与 500kV 超高压进行比较。特高压试验 示范工程近期受变电容量限制,输电能力未得到充分发挥,造价水平总体高于 500kV 交 流方案;单位走廊宽度输电能力较 500kV 要高 38%,线路塔基占地较 500kV 节约 15%; 输电损耗约为常规 500kV 输电损耗的 1/3 左右。远期随着系统扩建,前期工程输电潜力也得以释放,单位造价指标将大幅降低,与 500kV 远期方案相当;单位走廊宽度输电能力较 500kV 高 73%,线路塔基占地较 500kV 节约 31%。
随着系统加强与延伸,特高压输电能力提升,各项指标的经济性均有大幅提升,在大容量输电方面的经济优势明显。特高压线路造价指标和线损指标明显低于 500kV 线路, 验证了其在远距离输电中的经济优势。
4、特高压招标,加速推进 5300 亿投资规划实施还远吗?根据国家电网与南方电网规划,“十二五”期间,国家电网与南方电网将投资约 5300 亿元建设特高压交流与特高压直流输电工程,其中特高 压直流投资额度约 2311 亿元, 特高压交流投资额度约 2989 亿元, 在特高压交流试验示范工程的基础上,重点加快华北、华东、华中(三华)特高压交流同步电网建设,形成“三纵 三横一环网”的坚强网架。 国家电网远景目标是到 2020 年建成以“三华”特高压同步电网为中心,东北特高压电网、西北 750 千伏电网为送端,联结各大煤电基地、大水电基地、大核电基地、大可再生能源基地,各级电网协调发展的坚强智能电网。
四、机会:留给有准备的人
千亿大餐,谁能分享?按照两网规划,国家电网与南方电网将投资约 5300 亿元建设 特高压交流与特高压直流输电工程,其中特高压直流投资额度约 2311 亿元,特高压交流 投资额度约 2989 亿元,在整个投资结构分布中,设备投资大约占比 50%,按照各设备投资占比计算,对于特高压交流变压器、电抗器、组合电器需求分别为 270 亿 元、240 亿元、360 亿元,而对特高压直流换流变压器、换流阀、控制保护设备及直流场设备需求将分别达到400 亿元、250 亿元、90 亿元、150 亿元,对于具备相关特高压设备生产能力的企业将分享千亿大餐。