我国的特高压技术到底有多么的厉害?
有多牛?
郎咸平说了一个冷笑话:美国电力系统的专家们,大多都用中文交流,因特高压大多标准都是中国制定的,特高压1000千伏所用的设备也都是中国制造。
一个控制了“世界标准”的技术,你说牛不牛?
我们具体展开聊一聊这个“特高压”。
1、什么是特高压?有何优点?初中物理就学过,在输送电的过程中,电压越高,电流越低,损耗越低。
电力线路分为两大类:
配电线路、送电线路。
配电线路分为:低压和高压。
低压指:380伏(火线和零线间是220伏),这种输送主要是在厂区内部、村庄里、社区。
高压指的是:交流电电压等级1千伏以上,或者直流电电压1.5千伏以上的。主要电压等级是:6千伏、10千伏、35千伏。
配电线路,一般针对的是最终用电区域,或靠近用电区域的线路,因为线路损耗实在大,不适合跑“远路”。
送电线路分为三种:高压、超高压、特高压。
以前,我国常用的线路输送等级,要么是110千伏,要么是220千伏,要么是330千伏。这都属于高压的一种。
但是,问题还是很多,虽然损耗降低了,可消耗依然很大。
怎么办?可以采取超高压的方式。
什么是超高压,指的是电压等级在330千伏到750千伏的情况。
曾经,我们羡慕西方发达国家,因为他们有超高压技术,但在我们学习时,西方国家常常是“锁门外出”,采取技术封锁。
于是,我们经过科研人员的研究,发展了“特高压技术”。
所谓的“特高压”,是指交流电压输送等级在1000千伏以上、直流电压输送等级为800千伏以上的情况。
这项技术,中国目前完全掌握。
特高压最重要的特点就是几个字:损耗低、效率高,适合长距离输送。
简单几个字,说明了特高压技术的江湖地位。
2、中国的特高压技术有多厉害?中国的特高压技术破纪录的那些存在。
第一,输电距离最长。
这个我们可以分两种来看。
目前,世界上最长距离的直流电输送是:
新疆昌吉阜康准东---皖南±1100千伏高压直流输电线路。
这个工程目前也是全球最长的特高压线路,整个长度3324公里,穿越了六个大省:新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽六省。
就这条线,曾经创造了四项世界纪录:输送距离第一、技术水平第一、输送量第一、电压级别第一。
目前,世界上距离最长的交流电输送线路是:
陕西榆横--山东潍坊的1000千伏特高压交流输变电工程,这个长达2*1059公里,是双回路。
光是看看这经过的路线陕西、山西、河北、山东,就知道有多重要了。
这种电力输送,可以让京津冀因火电带来的污染大大降低,这意义太过重大了。
那么,国外的特高压输电线路如何呢?
说实话,国外的特高压技术发展不怎么样。
1985年的苏联,曾建成了1150千伏的高压线路,当时全长900公里,目前,早已降为500千伏了。因此,已经不算是特高压了。
而日本也曾经有过特高压线路,只是距离很短,在福岛核电站泄露后,日本放弃了特高压线路……
第二、世界范围内,输电能力最强
现在全球范围内,论输电能力,准东到皖南的1100千伏特高压直流输电工程,输电容量最大。
每年,该工程可以向华东输送660亿千瓦时。相当于输送了一个三峡工程过去。
再说具体一点,这发电量可以满足5000万户家庭的用电量。
这样的奇迹,只能在中国创造了。
第三,使用的变压器,是世界之最。
特高压的传送,最重要的是,从低压升至高压,这就需要一个大型变压器。
输送到指定区域后,又得有一个超级变压器,进行降压,如此才可以使用。
目前,南昌到长沙的1000千伏特高压交流线路,用的变压器重达490吨,是目前世界最高电压等级、最大容量的变压器。
这款变压器是特变电工集团生产的,是世界范围内的巨无霸。
当然,中国特高压技术并不是在国内广泛使用,已经领先了世界所有国家,并成为了标准制定者。
所以,开头郎咸平的话语并不危言耸听,真有其事。
现在,国内的特高压线路已经有33条投入使用(截止2021年年底)了,为祖国的西电东送、北电南送起到了巨大的作用。
而且,中国的特高压线路,已经开始“出口”,巴西已经开始使用中国特高压技术,俄罗斯也有此意。
未来,中国一是可以出口技术,二是可以直接对周边邻国出口“电”。
看起来,前景无比美好。
总之,中国的特高压技术,已经是世界最有影响力的高技术产业了,很多国际标准有我们定,特高压技术人员交流时也频繁使用中文。
还有比这更能增加民族自豪感的吗?
厉害了,特高压技术!厉害了,我的国!相信,祖国在科技之路上会越走越远!
我国的特高压技术到底有多么的厉害?
有多厉害,只说两个你就知道了。
第一个,全球特高压技术交流会全程汉语发言,不管你来自哪里。
第二个,全球特高压从业人员必须要中国颁发的技能合格证才能上岗。当然考试题也是中国命题,试卷全中文。
我国的特高压技术到底有多么的厉害?
中国是目前世界特高压线路里程最长的国家。目前累计长度超过2.83万公里,是世界第一。
大部分人对特高压线路的长度,并没有什么概念。但是如果我们用另外一个类比,高速公里,高铁的里程。或许能够更形象地理解特高压线路长度的意义。
高速公路,高速铁路的里程主要反馈的是运输的能力,基础设置发达的程度,各个地方连接的精密度。
可以说特高压就是,电力能源运输的“高速公路”。从实际的各种参数及情况来看,用高速公路做类比确实比较贴切。
要了解国内的特高压技术,就需要先聊聊国际特高压发展史。
根据国际电工委员会的定义:交流特高压是指1000kV以上的电压等级。在我国,特高压通常是指1000kV以上的交流和800kV以上的直流电压等级。
特高压技术全球发展史:1875年,法国巴黎建成世界上第一座发电厂,标志着世界电力时代的到来。
1879年,中国上海公共租界点亮了第一盏电灯。1882年,第一家电业公司——上海电气公司成立。
1891年,在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机:它发出的三相交流电通过第一条13.8kV输电线将电力输送到远方用电地区,使电力既用于照明,又用于动力,从而开始了高压输电的时代。
1908年,美国建成世界第一条110kV输电线路;经过15年,于1923年,第一条230kV线路投入运行;1954年建成第一条345kV线路。从230kV电压等级到345kV电压等级经历了31年。在345kV投运15年后,1969年建成了765kV线路。
1952年,瑞典建成世界上第一条380kV超高压线路。
1965年,加拿大建成世界第一条735kV超高压线路。
1952年,前苏联建成第一条330kV线路;1956年建成400kV线路;1967年建成750kV线路。从330kV电压等级发展到750kV电压等级用了15年时间。
欧洲和美国,在超高压输电方面,主要发展345kV、380kV和750kV电压级, 500kV线路发展比较慢。1964年,美国建成第一条500kV线路,从230kV到500kV输电,时间间隔达36年。前苏联的500kV电压等级是在400kV基础上升级发展起来的,1964年,建成完善的500kV输电系统。
1985年,前苏联建成世界上第一条1150kV特高压输电线路。从500kV电压等级到1150kV电压等级用了20年时间。
100多年来,输电电压由最初的13.8kV逐步发展到20,35,66,110,134,220,330,345,400,500,735,750,765,1000kV。
超高压到特高压发展简史
在特高压发展的历史中,工业经济对特高压的需要十分明显。
同样是因为工业经济发展衰退,能源增幅放缓的原因,美国,欧洲,俄罗斯,日本,意大利,不在针对特高压电力输送进行大规模的投入。
中国发电量与第二产业GDP变化
这个图非常直观的能够看出来,第二产业(工业)GDP的变化同发电量呈现正相关关系。
因此,对于中国来说,2019年中国发电量达到7.503万亿千瓦时,什么概念呢?跟美国预估发电量4.4万亿千瓦时,中国发电量占据全球发电总量27%。
中国是一个资源极度不平均的国家,水资源主要集中在西南部,煤炭主要集中在华北,西北部,但是中国的主要经济发展又是在东部沿海地区。
所以对于中国来说,特高压是必需品。没有特高压,中国没有办法为工业发展提供源源不断的能源。大量的水资源,风能,煤炭能源都运不出大山。
中国电力分布
因此,国内的特高压领域不断地发展,最终走到世界的前面。
特高压到底有哪些优势?我们举一个例子:目前国内主要的超高压是±500KV的高压输电线。
交流电有一个概念:自然功率,交流电的自然功率是显示送电能力的重要指标。
自然功率
一回1000kV特高压输电线路的自然功率接近500万千瓦,约为500kV输电线路的五倍左右。
也就是说,1000KV的特高压线路,可以抵得过5条500KV超高压线路的送电能力。同时1000千伏线路的电气距离相当于同长度500千伏线路的1/4~1/5。换句话说,在输送相同功率的情况下,1000kV特高压输电线路的最远送电距离约为500kV线路的4倍。
采用±800kV直流输电技术使超远距离的送电成为可能,经济输电距离可以达到2500km及以上。
这对于长距离的送电,例如送新疆——长三角送电。就非常的有必要长线路,损耗小,同时安全稳定。
并且线路损耗较低:1000kV交流线路的电阻损耗是500kV交流线路的四分之一。
既然特高压有如此的多优点,为什么国外没有大力发展?因为造价高,同时技术验证周期长,前期投入太大。同时工业经济增速放缓,大力的投入基建没有意义。
特高压主要设备功能和我国技术领先情况
国内在特高压方面的投入,非常巨大,从各种核心零部件,到各种参数验证。都取得了非常大的成果。
2014年,中国就中标了巴西特高压直流输电工程,项目高达19亿美元。这为中国特高压打了一个响亮的旗号。
在特高压关键技术领域,美国,俄罗斯,日本,意大利都进行了研究和实验。但是最终投产的特高压线路都非常少。只有中国在特高压方面,一直不遗余力的投入。
我国的特高压技术到底有多么的厉害?
在回答这个问题前,先介绍一下特高压技术。在我国,特高压是指±800千伏及以上的直流电和1000千伏及以上交流电的电压等级。
特高压能大大提升我国电网的输送能力。的最大特点是可以长距离、大容量、低损耗输送电力。内地76%的煤炭资源在北部和西北部,80%的水能资源在西南部,而70%以上的能源需求在中东部,普通电网的传输距离只有500公里左右,无法满足传输要求。特高压电网建设十分必要。发展特高压电网不仅是技术革新,还实现远距离运输,解决中国可再生能源的大规模开发和利用,且能改善当前中东部面临的严峻环境压力。
国家电网公司提供的数据显示,一回路特高压直流电网可以送600万千瓦电量,相当于现有500千伏直流电网的5到6倍,而且送电距离也是后者的2到3倍,因此效率大大提高。此外,据国家电网公司测算,输送同样功率的电量,如果采用特高压线路输电可以比采用500千伏高压线路节省60%的土地资源。
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。
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已顺利投入运行,这是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;1000千伏淮南-南京-上海特高压交流工程是国家大气污染防治行动计划12条重点输电通道之一,变电容量1200万千伏安,线路全长759.4千米,新建输电线路2×780公里,工程投资268亿元。该工程是迄今规模最大、建设难度最大的特高压交流工程,建成后可增强长三角地区电网互联互通、相互支援的能力。
我国的特高压技术水平先进,特高压电网工程建设不到10年就具备了世界最高水平,创造了一批世界纪录。晋东南—南阳—荆门线路是世界上第一个投入商业运行的特高压交流输变电工程;向家坝—上海特高压直流输电工程,则是世界上同类工程中容量最大、距离最远、技术最先进的。中国的成就,被国际大电网组织称之为“世界电力工业发展史上的重要里程碑”。中国未来将在特高压骨干网的基础上建立全国智能电网,在这一方面的投入已经超过了美国。
核电、风电包括作为清洁能源的水电,未来的发展都将有赖于建设特高压电网。以风电为例,国家规划风电在2020年达到1.5亿千瓦以上的装机容量,但八大风电基地的装机容量已经占到总装机容量的80%,其中五大风电基地都在三北地区(华北地区、西北地区、东北地区),仅新疆、甘肃、内蒙古、吉林等省及自治区的风电装机就有8000万千瓦,因此风电消纳存在很大问题。只有借助特高压电网才可将如此集中和不稳定的电力传输到华北和华中等负荷中心。
未来五年国家电网将投入6200亿元人民币,建设20条特高压线路,以将西南的水电和西北的风电传输至中国东部。
我国的特高压技术到底有多么的厉害?
电气专业在读学生来答,首先明确特高压的概念,特高压是指交流输电1000KV以上、直流输电±800KV以上的输电线路电压等级。其中尤其是特高压直流输电,在长距离输电中以其很低的损耗被各国争相研发。
那么我国的特高压输电技术到底有多发达呢?在特高压领域,全世界仅我国掌握了这门技术,可以说我国是特高压输电技术的领头者了,而且我国在10年前就已经开始进行特高压建设了。对!我国是全世界仅有的一家。美国?因为历史及地理等等原因,他们电网中并没有特高压输电的成分。
所以,特高压输电是我国的一张名片,它代表了我们祖国的大国力量!
我国的特高压技术到底有多么的厉害?
目前世界上能够全面掌握特高压输电技术,并且将其大规模投入工程应用当中去的也只有我们中国了。我们国家幅员辽阔,但是人口大多以及用电负荷大多集中在东部沿海地区,而我国西部又拥有大量的清洁能源可供开采,比如水能、太阳能、风能等,要想把西部这些清洁能源输送到中东部地区,需要跨越2000多公里以上的距离,特高压输电正好能够解决东部地区僧多粥少的电力供应局面。所以说,我国在特高压输电技术的研发和建设上投入了巨量资金,这也是由我国国情所决定的。
所谓的特高压输电指的是1000kV及以上交流输电和±800kV及以上的直流输电,相比于传统的高压和超高压输电,特高压输电具有远距离、大容量、低损耗、少占地的综合优势,尤其当输电距离超过800公里,特高压输电的优势就能明显显现出来。
早在2011年3月,我国将特高压工程列入国家"十二五"规划,计划建设“三横三纵一环网“特高压骨干网架和13项直流输电工程(其中特高压直流10项)。截至目前国家电网已累计建成“八交十直”特高压工程,在建“四交二直”特高压工程,涵盖酒泉至湖南、扎鲁特至青州、准东至皖南等,据统计中国在运在建特高压工程线路长达3.5万公里。
其中,2016年1月开工建设的准东-皖南±1100kV特高压直流输电工程全长3324公里,起点位于新疆昌吉自治州,终点位于安徽宣城市,途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽6省(区),新建准东、皖南两座换流站,换流容量2400万千瓦,是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。
再来说说特高压输电设备。特高压输电线路造价要明显低于高压和超高压输电,但是特高压输电设备却集成了许多高端技术,造价十分昂贵。比如换流阀和换流变压器,我国在这两个设备制造上也拥有世界领先的技术。
换流阀是特高压直流输电最核心的设备,它的作用控制换流器电压、电流及功率的控制与调节。我国在今年成功研制出了世界首个特高压柔性直流换流阀,实现了开关器件、电容部件集成的功率模块单元,并以“搭积木”的方式构建成800千伏大型阀塔。在这之前,这一领域一直被德国的西门子公司以及瑞士的ABB公司所垄断。
换流变压器的作用是将送端交流系统的电功率送到整流器,或从逆变器接受电功率送到受端交流系统,它也是特高压输电技术的核心装备之一。换流变压器的技术难点在于散热、绝缘、噪音等。目前,我国已经能够自主研发±800kV特高压直流换流变压器,并创造了世界单体容量最大(493.1MVA)、技术难度最高、产出时间最短的世界纪录。
目前,特高压输电技术和高铁一样已经成为我国的一张工业名片,许多由我国承包特高压项目落户海外,比如葡萄牙、澳大利亚、意大利、希腊及香港等7个国家和地区。而且境外投资项目规模逐年上升,目前总额已经达568亿美元,且无一亏损,全部盈利。
电能是支撑现代工业体系的最重要的二次能源,中国在工业化进程中必定会需要越来越多的电能,目前已经超越美国成为了世界上发电量最大的国家,而特高压输电技术可以优化资源配置,克服地理上的阻隔把电能送到最需要的地方去。特高压技术的发展会带动我们国家产业升级的速度,可以说特高压输电技术是我国工业升级的必经之路。
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