我国特高压交直流工程的必要性

我国特高压交直流工程的必要性
特高压输电是在超高压输电的基础上发展起来的，国外研究特高压输电至今已有将近四十年的历史，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。

我国对于特高压输电也进行了很多研究并取得了很多成果，但是究竟我国是否需要开展特高压输电呢？下面就从以下这几个方面简单论述下我国实行特高压输电的必要性：1．国名经济可持续发展
近几年来，我国国民经济高速持续发展，伴随着这一发展趋势，对用电量的需求也愈来愈大，加上我国电网建设的步子相对滞后，使得电力供应和需求不平衡的矛盾越来越突出。

由于各种原因，我国的区域经济发展极不均衡，东南沿海及中南地区经济发展较快，用电量很大，成为我国的负荷中心，而能源却主要集中在我国的“三西(山西、陕西、内蒙西部)”、西南、西北部，即能源中心远离负荷中心。

从煤炭资源看，昆仑山—秦岭—大别山以北，煤炭资源的保有储量占全国的90.3%；大兴安岭—太行山—雪峰山以西煤炭保有储量占85.98%。

而主要中心负荷区京津冀、华东六省一市，以及广东省，总共煤炭保有储量仅占7.0%。

从水力资源看，90%以上集中在京广铁路以西，西部12个省区占有全国的79.3%，四川、西藏和云南就占57%，而东部沿海12个省市只占8.9%。

而且我国地区间开发程度差别很大，东部水电开发程度高达68%，西部开发程度低，仅有12.5%。

计划新增的1.8亿千瓦水电中，约1.6亿千瓦在西部。

从国民经济可持续发展的角度来看，大容量、远距离输电将成为必然趋势，而特高压输电正是实现这一必然的最佳途径。

2．电力可持续发展
我国电源结构一直为常规水电和燃煤常规火电两种。

近年来，虽然核电和新能源发电都在突破性进展，也不到全国总装机容量的2%，故下世纪相当长的一般时间，我国的电源结构仍以燃煤火电和水电为主。

我国中部建设的三峡枢纽工程，西部筹建的溪落渡、向家坝枢纽工程及今后西部规划的一批大型、特大型水电基地，装机容量都在几GW、几十GW以上，向东部输送电力的距离都在1000 km以上，用500 kV输电方式(经济输送容量
1GW，输送距离300～500 km)已经不能满足要求。

特高压输电作为西电东送的骨干网架是适宜的。

煤炭能源输送方式有两种:①运煤发电，即将煤炭运输到负荷中心，就近布置大型电厂；②就地发电输送，即在煤炭资源的附近建电厂再用输送电能的方式将能源输送到负荷中心；两种方式后者为优，前者有三大弊端:①环境污染严重即使清洁燃煤技术，也只能减轻污染，污染治理将大大提高电力能源成本，煤炭的长途运输过程也会污染环境；②占用负荷中心宝贵土地资源，负荷中心一般人口稠密，地价昂贵，相对而言，特高压输电线路的单位输送容量占用线路走廓少；
③造成交通运输压力，一座5 GW的电厂日耗煤达4.1万吨，铁路、公路的运输压力极大。

故最好的办法是多建设坑口电站发及综合能源基地，然后，用大容量、远距离的输电方式将电能送往负荷中心。

由上所述，我国电源布局应根据我国的具体国情，集中建设综合能源基地，大力开发西南水电，集约发展“三西”地区火电，以大容量、远距离输电的特高压输电方式“西电东送”，将能源输送到负荷中心具有十分重要的战略意义。

3．工程经济性
（1）建设成本
有资料测算，按相同容量分析，目前特高压等级的发电机升压变压器的成本还高于超高压，但特高压设备的费用均低于超高压的：线路为超高压的60%~70%，断路器为50%~70%，并联电抗器为90%，特高压升压和降压变压器(包括自耦变压器)与超高压大体相当。

采有空气绝缘的传统型变电所，整个造价将比超高压节省10%~15%。

一条传输容量为5 700MW的1 150 kV线路，可代替5~6条500 kV线路或3条750 kV
线路。

施工中可节省铁塔用材近1/3，节约导线近1/2。

（2）输电成本
美国邦维尔电力局曾将500 kV与1 100 kV的输电成本进行了比较。

以322 km(200 mile)长的输电线路为例，经济转换点为2400 MW。

目前有关国家规划和建设的交流特高压线路的输送容量，远大于2400 MW，一般单回线路的输送容量为5 000~6 000MW，且多数线路长度也超过322 km，因此特高压输电线路的经济性显而易见的。

上述比较是建立在相同线路损耗的基础上，实际上特高压输电线路可大大减少输电损耗，输送同样的容量，1 100 kV线路的损耗为500 kV
线路的20%~50%，由此可见，提高输电电压对减少传输能量的损失有很大的作用。

（3）输电走廊利用率
随着经济的发展，征地费用在输电工程建设投资中所占的费用比例将越来越高，在人口稠密地区和林区，处理走廊所需赔偿费用有的已占总投资的30%以上。

这就要求电网的规划、发展要立足于综合、长远的考虑，充分挖掘每一走廊的容量输送潜力。

据估计，1条1150kV输电线路的输电能力可代替5~6条500kV线路，如1150kV特高压输电线路按环境要求走廊宽度约为90m，6回500kV线路的走廊宽度约为360m，则1150kV特高压线路走廊宽度约仅为同等输送能力的500kV线路所需走廊宽度的1/4，采用特高压输电提高了走廊利用率。

以传输功率为10GW的线路为例，采用各种电压等级所需的回路数、占用走廊宽度和走廊利用率如表1所示。

表1 各种电压所需的走廊数和走廊利用率
综上所述，我国实行特高压输电具有明显的经济优越性。

4．对环境的影响
由于输电电压的提高，必然导致导线表面电场强度以及输电设备周围的空间电场强度的升高，而特高压输电线路和变电站出现的电晕现象和强电场效应对人体和生态环境是否会带来危害，一直是人们非常关心的问题。

3.1 电晕放电
电晕的产生是因为不平滑的导体产生不均匀的电场，在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值，输电线路表面电场强度超过空气分子
的游离强度（一般为20~30kV/cm）时，就会发生放电，形成电晕。

电晕要消耗能量，电晕放电产生的脉冲电磁波对无线电和高频通信会产生干扰；还会使导线表面发生腐蚀，从而降低导线的使用寿命。

特高压输电线路由于电压等级太高，电晕的产生往往是无法避免的。

为了防止或减轻电晕放电的危害，最根本的途径就是设法限制或降低导线表面的电场强度。

在输电线路额定电压确定的情况下，增大导线线径是一个有效的方法，通常是采用分裂导线来降低导线表面电场强度的。

对于特高压线路来说，按电晕要求所需的导线线径往往大大超过按经济电流密度所选得的数值。

3.2 地面场强对人体的影响
大量的研究表明1000kV输电线路下方地面场强最大值比500kV的高许多。

虽然一般认为现有的输电线路下方的电场对人体不会有明显的直接影响，但是不少问题还正在继续研究中。

为慎重起见，目前对于输电线路走廊和变电所范围的最大场强给予了一定限制；对人员来往频繁的地方或某些特殊场所，则要求采取屏蔽措施以降低场强。

当适当抬高导线对地距离，如取22m时，1000kV输电线路如果采用前苏联相导线水平布置时，地面最大场强可限制在10kV/m；如果采用相导线正三角布置或者双回路逆相序布置时，地面最大场强与500kV的水平相当；如果采用相导线倒三角布置的紧凑型输电线路时，地面最大场强可比500kV的低，而且线下高场强区也显著减小，在对地距离相同条件下，线下高于4kV/m和2kV/m场强的宽度仅为前苏联相导线水平布置线路的三分之一和二分之一。

对特高压输电，各国的研究表明：只要合理选择分裂子导线的半径和根数，以及分裂间距和离地高度，这些影响和干扰均可限制在允许范围内。

因此，只要我国特高压线路采用合理的导线半径和根数，以及导线布置方式和对地距离，就不会对人类生活和生态环境造成危害，各项环境的控制指标均可限制在允许范围内，甚至低于已经运行的500kV线路。