新华社:特高压是能耗低、环境友好的输电技术

国网能源研究院 2020年7月15日 766

新华社2013年12月20日

日前,国家电网公司刘振亚董事长专著《特高压交直流电网》一书在京举行首发仪式。图书发行后,引发了社会各界的高度关注。电力行业的专家和媒体对图书给予高度评价,并广为推介。12月20日下午,国网能源院副总经济师白建华和中国电力科学研究院高电压研究所总工程师李博作客新华访谈,共同解读特高压,以及特高压电网将给生活带来影响?

国网能源院副总经济师白建华:我首先介绍一下什么是特高压?特高压分为交流和直流,交流就是一千千伏以上的特高压就是交流输电。特高压直流就是正负800千伏和正负1100千伏的直流。特高压输电从传统500千伏或者是750千伏的输电提升到1000千伏或者正负800千伏或者正负1100千伏,看似简单的电压提升对电力电网发展带来重大发展机遇。特高压特点就是输电容量大,比传统的500千伏和750千伏的超高压输电容量大幅提高。比如1100千伏输电能力一回可以提高到500万千瓦。形象比喻一下,正负800千伏直流输电线可以远距离传输具有8台100万千瓦装机大的电厂,一回特高压直流就可以传输出去。

第二,经济输送距离远。特高压交流可以达到1500到2000公里的输送距离。特高压直流输送距离甚至可以达到3000公里以上。距离远可以承载我们国家西部、北部以及西南地区超远距离的能源电力输送,包括国际电力合作输送都可以用特高压来承担。

第三,特高压能够跨区域。原来我们国家电网主要是在省级以及区域电网内用超高压来发展的。距离远容量大以后可以跨区域的,比如西北电网可以送到华中电网、华东电网、华北电网,东北电网也可以向华中、华北、华东大容量输送电力。为跨区域电网发展提供了契机。

第四,特高压是能耗低环境友好的输电技术。所谓环境友好就是它本身是环保的。能够推动我们国家能源和电力相关重大问题的解决,比如发展清洁能源,调整能源结构,改善环境,现在雾霾问题这么严重,下面我再跟大家详细介绍一下。应该说特高压电网的发展为我们建立全国性的电力市场打下了很好的基础。示范工程成熟以后加快推广,将来形成全国电力市场,为能源电力清洁发展、低碳发展、高效发展提供比较好的条件。特高压解决我们国家未来能源重大问题中可以起到中枢神经的作用或者能源大动脉的角色。

“大能源观”统筹化石能源和新能源发展

主持人:在《特高压交直流电网》一书中提到了应树立“大能源观”,什么是大能源观?您是如何理解的?

白建华:大能源观是本书的姊妹篇——就是《中国电力与能源》这本书里最早提出来的,《中国电力与能源》也是国家电网公司刘振亚董事长的专著。应该说在《特高压交直流电网》里进行了进一步阐述。大能源观大家初听起来可能有点抽象,这和整个能源发展、和老百姓感受的环境、价格等等有着很深入地联系。所谓大能源观就是用比较简单的语言就是把我们国家整个能源、电力相关重大发展问题用系统论的观点统一协调起来,使我们国家能源的发展在整个系统论协调下达到和谐统一,无论是建设、规划、运行以及政策、发展标准等等,都应该协调统一起来。

具体来讲,包括《中国电力与能源》以及《特高压交直流电网》都提到很重要的观点,可能各位网友和主持人也知道,就是“一特四大”战略。所谓一特就是指特高压输电。四大就是指煤电基地、水电基地、核电基地和风电基地。风电基地未来可能还要扩展,比如太阳能基地等等。这样大能源观应该通过特高压电网的发展,能够协调好煤电基地、水电基地、核电基地和风电基地以及未来的太阳能发电基地等重大能源发展问题。也就是说通过特高压电网的发展,能够把传统的化石能源面临的问题以及未来快速发展的新能源以及可再生能源发展问题统筹起来,在全国范围内加以解决。

通过大能源观能够达到几个协调:一是行业间的统筹协调。就是以电力和电网为中心,把有关能源的不同行业,包括煤电,和整个煤炭的开发、运输结合起来。整个传统化石能源的发展,又和环境保护结合起来。还有就是把水和风,应该说这是未来清洁能源和可再生能源发展,通过电网的传输和配置转成电以后应用。通过“一特四大”的引线,把能源不同行业以及运输、环境统筹起来考虑。

第二,通过大能源观,能够把全国层面和各个省级市层面统筹起来,从全国层面以及各省层面的规划建设运行、相关能源建立都统筹发展,一起考虑。

第三,要把传统化石能源发展和新能源发展统筹起来。大家知道,风电和太阳能发展以后,对系统灵活调节提出很大要求,这就要求我们的煤电调峰以及调节频次经常调节,传统水电尤其是火电调节的幅度和频度要求大幅提高。这样我们在未来统筹发展中,大能源观能源发展体系下,要把传统化石能源在新形势下,它面临的一些技术问题、经济问题、价格问题、市场问题、辅助服务问题等都要统筹考虑好。还有就是经过大能源观我们要看到长远的未来,就是把现实的一些发展和未来发展展望战略性展望比较远的,比如未来特高压能源怎么发展,各地能源怎么发展等等,我们把它统筹起来。以大能源观为主线,以“一特四大”为基础,把所有发展问题、运行问题、政策机制问题、市场问题都解决好。

李博:这个大不光是一个规模大,要有全球视野,要有战略思维。这个大一个是规模上,一个是程度上,包括层次上,还有可持续性发展规划上都有很深入的理解,这个概念还是值得大家深入解读的。

特高压电网实现清洁能源大规模的资源配置

主持人:从追赶到超越,非常不容易。目前全球能源供需矛盾日益突出、能源布局深刻变化的背景下,发展特高压电网的战略意义是什么?特高压电网如何通过技术创新实现对经济、社会以及环境的综合效益?

白建华:未来能源发展从全球来看以及各个国家来看,一个是供需总量的平衡,如果你能够较为容易地达到这种平衡,就保证了能源供应安全。能源供应安全一个直观的表现就是能不能达到供需平衡。第二,深刻影响电力发展的就是能源发展带来的相关环境问题。第三,能源发展如何融入到大的经济社会发展里边,适应经济社会的发展。我们国家特高压电网发展,交直流特高压实验示范工程以及后期工程的逐步成功应用,开启了我们国家特高压加快应用的序幕。正如刘振亚董事长书里表述的,我们国家特高压电网的发展应该说进入了快速发展阶段。通过我的一些研究得到一个观点,我们国家特高压发展,不仅仅是“十二五”、“十三五”未来十年发展,就是在我们国家电力未来三十年、四十年,展望到本世纪中叶,应该说我们国家特高压电网发展都是快速发展阶段,它不是一个短期的事物,而是长期发展的。所以对能源电力调整是一个长期利好的举措。

通过特高压发展,和电力相关的有这样几个层面:一是我们可以分阶段来说说。比如2020年之前,我们国家为了解决环境问题,大家比较关注的就是要加快建设大型能源基地,通过特高压的发展,能够把我们清洁的电力送到污染感觉特别严重的地方,比如环渤海、长三角、珠三角地区,甚至华东鄂豫湘赣。为什么特高压现在要加快发展呢?面临着很迫切的就是调整能源结构,治理环境。这块我们在2020年之前,甚至展望到2030年前,特高压能够为我们煤电基地建设以及大规模的跨区域输送提供基础。

第二,同时在2020年甚至2030年之前,我们国家的风电基地和太阳能发电基地也会快速发展。以风电为例,2020年我们国家要建设2亿千瓦的风电,如果保证风电高效利用,经过特高压跨区输送要达到1亿千瓦。就是通过特高压,把风电市场以及煤炭市场在全国,风电就是把西北、东北、华北北部大规模的传输到华北电网覆盖区、华中电网覆盖区以及华东电网覆盖区,就是通过扩大市场,我们用更大的市场来消化清洁能源。特高压在清洁能源发展战略里起到很大的作用。简单总结,2020年、2030年之前,特高压跨界输出电主要是满足煤电布局优化,在中东部地区减少煤电消费。

第三,把太阳能和风电以及水电这些清洁能源大规模的在全国范围内配置,大规模建设以后也要同时使它的利用效率很高,充分发挥清洁的效果。如果展望到本世纪中叶,我们国家从2030年到2050年,我们国家的水电和西藏水电还需要发展,它也离得比较远,也需要特高压。到这个时候我们国家的风电和太阳能应该成为主力电源,太阳能发展、风电发展会成为我们的主流。到2050年,风电要达到8亿到10亿千瓦,太阳能也会达到6亿到8亿千瓦。我们做了一个测算,这些风电和太阳能大概80%到90%都是在三北地区,尤其是西北地区、东北地区和华北北部,建立如此大的太阳能电力以后,当地市场是没有办法消纳的,2030年到2050年,特高压为了满足大规模风电和太阳能发展,仍然处于快速发展时期。我们做了一个估算,2020年通过特高压跨区输电规模从三北地区到三华电网覆盖率达到3.5亿千瓦。到2050年,在这个基础上还要翻一番,跨区域输电能力会达到7亿到8亿千瓦。在发展过程中,电网发展,电源发展,就是要解决一系列的技术性难题。国家电网提的,现在大家都朗朗上口叫做坚强智能电网。就是以特高压为主线,把能源和电力,包括资源配置,比如说通过特高压,比如在三北地区多建一些电源以后,可以利用西北地区大范围的土地,比如说荒漠、戈壁等等建一些风电太阳能或者煤电基地,政府可以省下中东部地区的宝贵资源,通过特高压不仅能够配置能源和电力,还能够配置各种资源,包括土地,包括环境改善等等。

还有一点,通过特高压发展能够带来我们国家东中西部的协调发展。在西部、北部建立大量电源以后,能够拉动当地经济,比如制造业,使经济竞争力长期可持续下去,带动当地就业,使当地财政收入提高,这样又能解决大家关心的一些公共问题,比如环境治理、基础设施建设等等。通过特高压的发展,能够达到东中西部经济均衡发展的效果。

特高压电网可让百姓享受更具经济竞争力的电力

主持人:书中还提到,随着特高压输电等先进技术的全面推广应用,电网不仅仅是传统意义上的电能输送载体,还会是我国未来得“能源互联网平台”。特高压和老百姓有什么关系?这个“平台”有怎样的功能?如何实现呢?

白建华:应该说“能源互联网平台”也是这本书里提到比较新的概念。和百姓直接相关的问题可以说几点:第一,环境。现在环境问题是我们切身感受到的,越来越严重的、需要加快治理的一个领域。比如大家感受的雾霾天气,PM2.5,原来环境污染问题,长期能源发展、电力发展、粗放发展带来的问题,随着环境污染日益加剧,包括大家对环境污染、对经济的影响、对生命质量的影响、对健康的影响的认识,应该说从身体到心理全方位的影响。加快治理,未来在国家层面包括国有企业,应该说是一个重大的社会责任。从环境治理方面,如果能够把环境改善是老百姓得到的非常大的福利。从特高压发展角度来解释,有一个观点跟大家分享一下,特高压电网的发展是解决城市雾霾的一个“快捷键”。

为什么这样说呢?特高压建设,不管是交流还是直流,甚至两三千公里的输电,现在建设进度可以在两年之内,只要核准以后,我们两年之内就可以建成,可以把大规模的清洁能源源源不断地输送到雾霾比较严重的地区,大大改善当地的能源结构。国家电网公司提的一个说法就是“以电代煤、以电代油,电从远方来”。以电代煤有两个方面,从一次能源开发的角度,通过特高压,减少煤炭的需求。以电代煤还有就是要改善我们国家煤炭利用的结构,我们国家电煤占整个煤炭使用的55%左右,就是煤炭有55%转换成电力再使用的。从国外数据来看,尤其是发达国家来看,大多数是80%以上是用于发电的,美国更高,美国是95%以上煤炭是用于发电的。从这个角度来讲,把现在直接燃烧的一些煤炭利用我们做了一下统计,大概我们国家终端煤炭直接燃烧有8亿吨左右,这里50%—60%需要逐渐关停下来,不能粗放的煤炭利用了。

比如说分散化的居民用煤,比如做饭或者冬季采暖以及小的锅炉等等,为什么把它关停下来呢?它的环境效益非常好。什么概念呢?这些小的控制污染物的排放很不到位,甚至没有控制,直接排放到大气中了。几亿吨的煤炭未来逐渐转化成发电,发电完全可以做到集中控制,而且非常高效。比如脱硫脱硝可以直接做到95%以上,包括烟尘控制都可以做到很高的效率,通过未来终端利用的几亿吨煤,使原来的低能效高污染的利用方式逐渐用电来替代。这就给我们提出一个要求,就是未来煤电还要大规模发展,光从煤炭利用结构改善就需要有两三亿千瓦的火电建设。我们满足正常需求也需要煤电继续发展,在2030年之前火电都要发展,到了2030年之后就是清洁能源发展了。我们国家为了进一步控制中东部的污染物排放,国家提出在中东部地区严格限制除必要的火电建设,一方面火电还要发展,要替代低能效、高排放的煤炭利用。另一方面在中东部又不能建设大规模的煤电了,未来通过跨区特高压电网把这些煤电基地,大规模建设的高效的、排放低的煤电高效输送到中东部地区。这就是为什么讲特高压对环境治理作用就比较清楚了。

第二,能源互联网平台要安全高效、互动友好。这里老百姓可以参与的地方就是分布式能源和分布式电源的发展。分布式太阳能,甚至分布式风电,广大百姓都可以参与。他参与以后有一个特点,为我们电力系统规划运营带来很大的难度,因为规模上来以后,它是分布在千家万户的,单个规模非常小,但是分布很广,对电力系统带来了众多技术难题。通过能源互联网平台的建设,一方面是特高压和大能源的建设。另一方面就是各级能源电网发展,特高压、超高压和配电网的发展,应该同时可以解决好分布式电源的发展,使我们在国家能源政策大力推动下,老百姓广泛参与下,把我们的分布式发电作为能源互联网建设的重要参与方,能够把它的高效运行,同时在分布式大规模发展、高效运行的基础上保证整个系统是安全高效、互动友好的平台。

第三,使老百姓或者各式各样的企业创造一个非常便利的市场环境。我们通过能源互联网能够为能源电力市场的发展创造一个非常,应该说通过特高压能够创造一个全国性的电力市场。通过各级电网协调发展,把各个省,甚至各个地市小范围的市场能够有机地衔接起来,创造一个非常便利的市场环境。使老百姓发展的分布式,不光是传统的电力用户,通过参与市场可以挣钱。比如说他建了一些分布式以后,他在用的时候可以自己用掉了,不用的时候可以卖给电网。比如通过电动汽车的发展和通过储能的发展,未来百姓经过储能,在电力比较贵的时候把自己储的能卖出去,如果市场平衡,比如清洁能源发展,风电发展比较大的时候,可以把这个电储进来,可以通过这个参与市场。

还有就是通过需求管理,我们可以把负荷分级,你这个负荷可以从高峰转移到低谷或者一些可中断的负荷,这样在电力系统运行中有些电力平衡比较困难,这个时候我们可以从市场里招标。比如说谁可以压压负荷,谁可以提供这个服务,提供服务的百姓或者企业也可以挣钱。通过这个行为可以带来整个系统的安全高效,带来的收益可以一部分转交到他参加这种服务的百姓或者企业上。所以能源互联网为我们未来的能源电力发展,包括改善老百姓的生活,从环境、高度发达市场等,应该说带来非常大的机遇。

李博:能源互联网平台建设和大能源观是相呼应的,实际上是实现的一个过程、一个载体或者重要渠道。第一,跟老百姓密切相关的话,白总谈了很多。首先要保证有电可用。通过特高压为基本手段的大能源互联网构建以后,可以实现更大范围内的资源优势互补。比如南水北调,西部和南部以水电为主,中西部是以火电为主的情况下,这个时候可以通过这个平台实现多极互补,在不同时态下可以保证有电可用。第二,谈到未来互联网的平台,谈到智能化、互动化的特征,这些都是老百姓可以感同身受的。刚才白总谈到,实际上对这个行业和相关的经济拉动作用,这和老百姓也是相关的。比如特高压,通过特高压,现在不仅是技术上的突破,同时相应带动了整个产业全面的升级和核心竞争力的特生,这一点从技术本身是大的收获。

以一个工程为例,一个直流拉动GDP的增长是三千亿元左右。同时通过发展特高压,通过这些技术的进步,特别是电工装备制造业,以前只能依托老搞的一些事情,我们现在都可以自主化设计、自主化生产,核心部件可以自主生产和替换。反过来特高压技术进步有反哺到超高压产品的设计生产过程中。所以现在国内电工装备制造业的核心水平,尤其是优势企业的提升水平非常大,已经可以到国际市场上和跨国集团去竞争。从这点来讲,企业发展,企业员工也可以直接受到一些影响。

白建华:和老百姓相关的还有经济性问题,通过特高压发展,无论是水电基地还是西部北部的煤电基地、风电基地,把电送到中部地区,它的电价是有竞争力的,是非常便宜的,发展特高压电网,老百姓除了享受清洁以外,还可以享受更具经济竞争力电力,能够抑制电价较快上涨,这是一个非常好的方面。我们经过深入测算,对这一点还是非常有把握的。除了技术上的容量大,能够结构调整,环境改善以外,价格竞争力也是很强的。

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