国内外特高压输电技术发展情况综述

特高压输电技术研究和发展
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摘要：特高压输电，作为近年来国家重点发展的示范项目，已经引起了越来越多的关注和讨论，社会中的绝大部分群体对这一新兴概念并不十分了解，本文对我国特高压输电工程进行一个简单的介绍和讨论，重点介绍我国现阶段特高压输电的必要性和重要性、期间面临的一些反对意见和应对措施、我国现阶段对特高压工程的研究进展情况，以及目前已建成的或在建的特高压示范工程规划。

关键字：特高压，电力系统，电网, 发展
背景自从电能作为人们生活中廉价而又清洁的能源以来，随着电网的不断发展壮大，输电电压经历高压、超高压两个发展阶段，目前又跨入了特高压输电的新的历史时期。

这种发展标志着我国综合实力的不断提高，电力行业技术水平的提高。

近来，由于石油价格的暴涨，1993年11月在宜昌召开的中国电机工程学会电力系统与电网技术综合学术年会上发表《关于着手开展特高压输电前期科研的建议》以来，各方面的人士对特高压输电技术给予了高度的关注。

目前我国常用的电压等级有：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。

交流220kV及以下的称为高压（HV），330kV到750kV为超高压（EHV），交流1000kV及以上为特高压（UHV），通常把1000KV到1150kV这一级电压称为百万伏级特高压。

对于直流输电，±600kV 及以下的为高压直流（HVDC），±600kV以上为特高压直流（UHVDC）。

特高压输电实用技术问题研究
我国电网的快速发展需要更高电压等级的输电技术，特高压
交流输电不仅可以减少线路回数，节省线路走廊，而且可使电网更加坚强，利于解决短路电流过大而超过开关容量极限的问题。

我国特高压线路的建设应结合我国的具体情况，充分汲取国外特高压工程的经验教训，在线路的建设和运行过程中，进一步深化和完善特高压技术的研究，并考核技术的成熟性和设备的可靠性，在技术经济的比较上进一步开展工作。

一、特高压输电的特点
使用1000千伏及以上的电压等级输送电能。

特高压输电是在超高压输电的基础上发展的，其目的仍是继续提高输电能力，实现大功率的中、远距离输电，以及实现远距离的电力系统互联，建成联合电力系统。

特高压输电具有明显的经济效益。

据估计,1条1150千伏输电线路的输电能力可代替5～6条500千伏线路,或3条750千伏线路;可减少铁塔用材三分之一,节约导线二分之一,节省包括变电所在内的电网造价10～15%。

1150千伏特高压线路走廊约仅为同等输送能力的500千伏线路所需走廊的四分之一，这对于人口稠密、土地宝贵或走廊困难的国家和地区会带来重大的经济和社会效益。

二、特高压输电的优缺点
（1）特高压输电技术在国外经过20多年的研究和试验，已解决了大部分重大技术问题，并已有2条线路曾投入实际运行；
（2）其经济性是可行的，对环境的影响经论证与超高压线路相当，但场强对人体的影响还有待进一步的试验；
（3）尽管如此，仍有一些技术还需更深入的发展和试验，如：特高压复合绝缘子的研制，特高压设备如变压器、电抗器、避雷器的尺寸及运输问题，可控电抗器的制造，特高压杆塔、导线、金具等。

（4）我国目前在武汉高压研究所已建成了国内首条200m的特高压试验线段和一基特高压真型铁塔以及一些特高压实验室，已具有对百万伏级电压等级输变电设备进行电气特性试验和特高压线路铁
塔及导线进行机械试验的能力。

此外，国内一些电气制造企业经过引进设备和技术改造也已具备了研制百万伏级电压等级输变电设备的
能力。

但总体来说，我国目前的特高压输电技术的研究和制造以及建设能力还是比较薄弱的，许多重大的关键技术还需要引进、消化和吸收。

三、我国发展特高压输电的必要性和重要性
对于我国发展特高压输电的必要性和重要性，主要有以下几个方面：（1）电力快速发展的需要
改革开放30 年以来，我国用电总量快速增长。

1978 年，全社会用电量为2498 亿千瓦时，到2007 年达到32565 亿千瓦时，是1978 年的13 倍，年均增长9.45%。

改革开放之初，我国逐步扭转了单纯发展重化工业的思路，轻工业得以快速发展，用电增速呈现先降后升的态势，“六五”、“七五”期间年均增长分别达到6.52%、8.62%，其间，在经济体制改革的带动下，我国用电增速曾连续6 年（1982～1987 年）逐年上升，是改革开放以来最长的增速上升周期。

1990 年以来，在小平南巡讲话带动下，我国经济掀起了新的一轮发展高潮。

“八五”期间，全社会用电增长明显加快，年均增长10.05%。

“九五”期间，受经济结构调整和亚洲金融危机影响，用电增速明显放缓，年均增长6.44%，尤其是1998 年，增速仅为2.8%，为改革开放以来的最低水平。

进入“十五”以来，受积极的财政货币政策和扩大内需政策拉动，我国经济驶入快速增长轨道，经济结构出现重型化，用电需求持续高速增长，年均增长12.96%，尤其是2003 年、2004 年达到了改革开放以来用电增长高峰，增速分别为15.3%和15.46%。

“十一五”前两年，我国用电继续保持快速增长势头，增速均高于14%。

由此可以看出，随着工业化和城镇化的不断推动和发展，我国用电量逐年增加，在工业化和全面建设小康社会的带动下，预计我国到2020 年全社会用电量将达到6.5～7.5 万亿千瓦时，年均增速将达到
5.5%～
6.6%；人均用电量达到4500～5200千瓦时，相当于日本上世纪80 年代的水平。

所以，要求现有的电力系统增大发电容量，满足用电需求。

（2）我国资源和电力负荷分布不均衡
受经济增长，尤其是工业生产增长的强劲拉动，我国电力需求实现高速增长，但是，我国用电增长地区分布不均。

总体来看我国东部沿海经济发达地区用电强劲增长，西部地区高耗能产业分布较多的省区用电增长幅度也较大，中部地区增长较慢，我国电力系统的负荷也呈现出结构性变化。

但是，我国的资源分布却呈现出相反的情况，水能、煤炭等电力资源主要分布在中西部地区，远离东部的集中用电区域，这同样需要对电能资源进行合理的调配和使用。

（3）大容量、远距离输电需要特高压电网
我国北方煤电基地和西南水电基地远景外送规模均可达1亿kW。

接受这样大规模的电力，需要大规模的坚强受端电网，初步分析受端特高压同步电网的合理规模应在5~7亿kW。

华北、华中、华东三大电网位置相互毗邻，互补性强。

因此，采用特高压交流形成坚强灵活的“三华”同步电网，将为促进能源资源的优化配置和高效利用奠定物质基础。

对1150kV的电网，输送距离按500到1500km计，发电容量可达400到800万千瓦，采用1100kV输电的容量可达到500kV输电的5倍。

（4）联网综合效益
超高压的同步联网能够取得良好的效果，在确保对用户安全经济连续供电的基础上，产生更大的电网和发电的经济效益，参与联网的各个电网都能在联网中获得效益。

主要体现在以下方面：参与联网的各个电网在高峰用电负荷时段可经济合理地输入电力，减少网内发电机组的最大出力，相互之间实行错峯填谷调节，从而减轻电网内的发电电源应对峯谷差的压力，提高发电利用率，进而减少电网内装机容量。

参与联网的各个电网可共享大电网运行备用容量（又称旋转备用），从而可显著减少网内的运行备用容量。

参与联网的各个电网可减少检修备用容量。

参与联网的各个电网间经济功率与电能量的交換，可降低用电成本。

提高供电可靠性和供电频率质量。

电网规模越大，频率波动偏差越小，频率动态稳定性越好。

各电网运行得到相互支持，用户供电可靠性更高。

（5）节约输电走廊
特高压输电有利于节省线路走廊。

输电线路走廊是指线路路径的通道，线路走廊宽度一般由地面电场强度满足有关要求来确定。

我们知道，输电线路输送自然功率与电压的平方成正比，与线路的波阻抗成反比。

用自然输送功率作为比较，采用1000千伏特高压输电，一回1000千伏的线路相当于五回500千伏线路。

按照我国环保标准规定的线路走廊宽度，一回1000千伏电压输电线路的走廊宽度约为五回500千伏线路走廊宽度的40％。

也就是说，输送同样的功率，采用1000千伏线路输电与采用500千伏的线路相比，可节省60％的土地资源。

（6）特高压输电的经济性
特高压输电有利于节约投资和节省运行费用。

从世界各国电网发展的经验看，高一级电压输电比低一级电压输电具有明显的经济性。

研究表明，在同等条件下，一条1000千伏的特高压线路和500千伏超高压线路相比，前者的输送容量是后者的5倍，单位输送电量投资，前者是后者的73%左右。

以金沙江水电向华东送电为例，经过初步技术经济比较认为，输送容量在1000万~1500万千瓦，输送距离2000公里以上，用特高压输电比超高压输电要经济。

当我们需要输送容量1000万千瓦时，采用500千瓦电压需约10回线路，每回中间需约7个开关站，投资估计370亿元。

而采用1000千伏特高压输电时，仅需2回线路、中间4个开关站，投资估计240亿元。

因此，用特高压输电比用500千伏输电可节省投资130亿元左右。

另外，在导线总截
面和输送容量相同的情况下，1000千伏线路的电阻损耗约是500千伏线路的1/4。

因此，采用特高压输电可以明显减少线路损耗，降低电网运行成本。

（7）短路容量超标问题
采用1000kV级电压大容量输电，有利于解决500kV输电时电网中出现的输变电设备短路容量超标的问题。

（8）减小运输压力，减轻人口密集区环境污染
特高压输电有利于减少煤电对人口稠密区环境的污染。

采用特高压输电，把电力送到华东、华北、广东等人口稠密的负荷中心，可以减小对人口密集区的污染，减轻人口密集区环境容量的压力。

另外也可以减少因铁路和公路运输远距离发电用煤所排放的废气对大气环
境的污染。

换言之，输电比输煤污染要小得多。

特高压输电可以满足环保要求。

通过合理的设计，并采用一系列环保技术措施，特高压输电完全符合环保标准。

如沿用500千伏输电线路环保技术，增加铁塔高度、杆塔基础采用全方位高低腿设计、同塔双回采用逆相序排列、采用紧凑型线路、采用新型耐热和扩径导线、采用大截面导线、线路路径选择采用海拉瓦技术等措施。

对1000千伏输电电磁环境影响的研究表明，采用这些措施以后，在输电线路下方、跨越公路和邻近民房处的水平与500千伏线路完全相同，工频磁场远低于现行环保标准规定的最大值，无线电干扰和可听噪声符合相应的国家标准。

四、我国特高压建设势在必行
通过上面的分析可以看出，特高压输电在中国有着广阔的应用前景，但是，在具体的项目实施过程中，特高压也遇到了一些反对意见，不过，在下面的分析中，我们可以看到，对于特高压建设的反对理由都没有足够的信服力，对各种反对意见，我们都能给出一定的反驳。

首先，国外特高压输电建设处于低潮期甚至完全废弃阶段，美国、加拿大、俄罗斯、日本、意大利、西班牙等国家从上世纪七十年代就开始研究特高压输电技术，历经四十余年至今，仅有俄罗斯和日本各建设有一条特高压交流输电工程，且长期降压运行。

但是，应该看到，其他国家这么做是有一定原因的，比如日本，他们国家的电力系统已经相当完善，用电负荷一直保持着零增长，甚至负增长，所以发展特高压的必要性并不十分明显。

其次，有一种说法是我国只需要上800kV，而不需要上1000kV 的特高压，认为800kV输电更符合我国现阶段国情。

但是，这种观点是片面的，不成熟的，我国现有的电压等级中，就有500kV级和750kV 级的，它们之间的电压比只有1.5，而比较好的数值应该在2到2.3之间；而且现在上800kV输电的话非常不经济，对输电容量增加不多；另外，现有的500kV输电系统不能解网，电磁环网多，潮流控制困难，运行复杂性增加。

第三，有的人看到直流特高压输电的一些优势，建议只上直流特高压，不上交流特高压。

的确，直流特高压输电在超远距离大容量的点对点输电上有一定优越性，在适当范围内，比较经济，而且没有稳定性问题。

但直流特高压也有较多的不利因素，比如只能进行点对点
的输电，中间落点复杂困难；多回直流线路集中在一个地点落点；初期故障率较高，维护困难；接地极电流对交流系统影响，容易造成变压器偏磁、震动发热等问题；最后，我国是世界上直流线路最多的国家，大量发展直流输电存在较大潜在风险。

所以，发展直流要有坚强的交流电网做支撑，相互补充，才能更好的发展和完善我国现有的电力系统。

最后，介绍一下我国目前的特高压输电技术的研究概况以及示范规划工程，首个国内最高电压等级特高压交流示范工程，是我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000千伏交流输变电工程——晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程，全长640公里，纵跨晋豫鄂三省，其中还包含黄河和汉江两个大跨越段。

线路起自山西1000kV晋东南变电站，经河南1000kV南阳开关站，止于湖北1000kV荆门变电站。

2008年12月30日22时，该工程投入试运行，2009年1月6日22时，顺利通过168小时试运行。

直流方面，四川向家坝——上海±800千伏特高压直流输电示范工程正在紧张施工中，这是目前规划建设的世界上电压等级最高、输送距离最远、容量最大的直流输电工程。

国家电网公司在2010年8月12日首度公布，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”。

同日，国家电网宣布世界上运行电压最高的1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程已通过国家验收，这标志着特高压已不再是“试验”和“示范”阶段，后续工程的核准和建设进程有望加快。

未来5年，特高压的投资金额有望达到2700亿
元，这较“十一五”期间的200亿投资，足足增长了13倍之余。

个人观点发展特高压输电技术，进行特高压电网建设是一项长期而复杂和艰巨的任务，是我国及我省电网发展的重大举措，我们必须进行长期认真地准备和艰苦卓绝地努力，才有可能成功地进行特高压电网的建设。

因此，必须成立以省公司领导和相关单位参加的特高压技术发展领导小组和办公室以领导和指引我
省特高压输电技术的发展。

初步预计，我国特高压输电将从特高压、远距离、大容量输电工程或跨省区电网的互联工程开始。

随着用电负荷的持续增长，将新建更多的大容量电厂和发电基地，跨区输电容量也将持续增加，特高压输电技术有着广阔的应用前景。

发展特高压输电，对建设环境友好型、资源节约型社会具有强大的推动作用。

参考文献：
[1] 代红才，《我国改革开放以来用电状况分析》
[2] 中电联，《发展特高压输电建设节约型社会》
[3] 电缆网，中国第一条特高压交流输电线路[引用日期2012-10-15]
[4] 特高压输电专题，电缆网[引用日期2012-10-15]
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