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目前,全球电网线路总长度约7500万千米,其中跨国电网互联线路长度接近1万千米,跨国联网容量约2.5亿千瓦,预计2020年将达到3.3亿千瓦。中国电网互联发展迅速,截至2016年中国特高压电网累计输送电量达6150亿千瓦时。
2015年全球电力行业投资约7000亿美元,其中电网投资占将近40%。
IEA预测,随着大范围电网互联,未来20年输电侧投资还将再增加1/3。
电网互联的技术方案选择(交流或直流)取决于其目的,典型场景有:远距离低成本输送、异步电网互联、能源基地集中送出、可再生能源并网等。
远距离低成本送电
发展现状
●特高压/高压直流输电技术快速推广。
●目前跨国长:挪威至荷兰NorNed link工程,600千米/70万千瓦。
●中国:哈密南—郑州±800千伏特高压直流工程,2191千米/800万千瓦。
前景展望
●多项电网互联项目被提上日程。
●北欧和英国之间的北海直流联网工程,730千米/140万千瓦。
●中国扎鲁特—青州±800千伏特高压直流输电工程,1234千米/1000万千瓦。
异步电网互联
发展现状
●全球异步联网的系统容量约1300万千瓦,不含中国国内区域互联电网。
●跨国互联电压等级高:中国—俄罗斯±500千伏直流背靠背联网工程。
●中国:华中与华东电网通过总容量3170万千瓦的多条直流异步互联。
前景展望
●异步电网互联需求强烈。
●连接波罗的海与北欧地区的NordBalt link工程。
●巴西—阿根廷—乌拉圭的电网互联工程。
●蒙古—中国—韩国—日本电网互联工程。
能源基地送出
发展现状
●提升电压等级以实现偏远地区的能源基地送出。
●目前长:巴西马德拉河水电送出工程,将亚马逊盆地水电输送至2800千米外的圣保罗地区。
●中国:六条特高压直流输电线路,输送西部、北部、西南的水电、风电、太阳能至中东部负荷中心。
前景展望
●大范围资源优化配置。
●中国±1100千伏准东—皖南特高压直流输电工程,3324千米/1200万千瓦,在输电距离、电压等级及输电容量等方面将创历史新高。
可再生能源并网
发展现状
●灵活交流输电、柔性直流输电、虚拟同步机技术应用。
●绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的成本8年间降低了2/3。
●丹麦Skagerrak-4柔性直流输电工程,支撑高风电渗透率场景。
●世界首个真双极接线工程:中国厦门±320千伏柔性直流输电工程。
前景展望
●核心技术持续升级应用。
特高压交流输电技术
主要特点
●输电距离远、输电容量大,构建特高压骨干网架,可为直流多馈入的受端电网提供坚强的电压和无功支撑。
发展现状
●世界首条商业运行:中国晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流输电示范工程,640千米/500万千瓦。随后淮南—南京—上海、浙北—福州、淮南—浙北—上海、锡盟—山东等多条特高压交流线路陆续建成投运。
前景展望
●特高压半波长输电技术具有更远的输送距离和更大的输送容量,可作为洲际同步互联电网设想的技术选项。
特高压直流输电技术
主要特点
●输电距离远、容量大、潮流方向和大小可控,可点对点直接将电力送往负荷中心,减少或避免大量过网潮流。
发展现状
●基于晶闸管的直流输电工程高电压等级已经达到了±1100千伏,输电容量1200万千瓦,输送距离可超过4000千米。
前景展望
●研发更高电压、更大容量、高可靠性的换流变压器、换流阀、套管、直流滤波器等关键设备。中国已启动±800千伏直流电缆研制工作。
柔性直流输电技术
主要特点
●可向无源电网供电、不会出现换相失败、易于构成多端直流电网。
发展现状
●柔性直流输电技术处于示范应用阶段,全球已投运工程20项,在建工程超过20项;欧洲柔性直流输电工程项目数量多;在风电并网、薄弱电网互联等领域应用较多。
前景展望
●提高柔性直流输电容量和电压等级。
多端高压直流输电技术
主要特点
●能够实现多个电源区域向多个负荷中心供电。可解决单回大容量直流接入交流电网引起的稳定性问题。
发展现状
●意大利—科西嘉—撒丁岛多端直流是世界上第一个正式运行的多端直流输电工程。魁北克—新英格兰多端直流输电工程也已建成投运。中国多端直流输电均采用柔直技术,已投运的舟山多端柔性直流输电示范工程是世界上第一个五端柔性直流输电工程。
前景展望
●突破高压直流断路器、建模仿真、电网主接线、快速故障保护与故障恢复、绝缘配合、运行控制技术。
小结
1、未来全球电力需求增长速度高于能源需求总体增速,可再生能源在未来能源格局中将占据重要地位。要实现可再生能源大规模开发和利用,必须加强电网互联和输送能力,提升电力系统的灵活性。
2、电网互联的典型应用场景包括:远距离低成本输送、异步电网互联、能源基地集中送出、可再生能源并网等。
3、未来电网互联技术发展趋势主要包括特高压交直流输电技术、柔性直流输电技术、多端直流输电技术等。
4、特高压输电技术是实现超远距离、超大容量输电的重要基础。充分发挥各类技术优势,实现不同时空能源资源的高效开发和利用,对构建互联电网具有重要意义。