事實上,關于特高壓電網的建設一直爭議不斷。即使在第一條線路已經成功投運時,反對的聲浪依舊不絕于耳。但這項工程得到了包括已故著名水電專家潘家錚院士等人的支持,也在一定程度上消除了部分觀望者的疑慮。
中國能源資源分布的必然選擇
鑒于中國的水電資源分布,通常西南地區資源較為豐富,而用電負荷中心又大多集中在東部沿海的長三角、珠三角與環渤海灣地區,如果考慮把西南的水電送往東部地區,就需要進行遠距離輸電。中國較早進行這種大規模實驗的工程叫西電東送。典型的有長江三峽水利樞紐工程,當時有人描繪過一幅聽起來很令人神往的畫面,說它發出的電能夠“照亮大半個中國”。這實際上指的是它的供電半徑,也就是說,三峽的電能通過輸送,可以穿越大半個中國。但這種覆蓋需要一個平臺,也就是輸電線路。
東部沿海城市能夠用上來自包括三峽在內的清潔能源,主要得益于西電東送,換言之,中國的電網,已經具備大范圍電力資源配置能力。一般來說,中國的大型能源基地與東中部地區的負荷中心,相距都在1000公里以上,有的甚至達到3000公里,實際上已經超出傳統超高壓輸電線路的經濟輸送距離。這個問題,全球各國或多或少都存在。而以特高壓為特征的大電網,則可以解決這個問題。從這個角度來說,要不要建設特高壓電網,是由中國的能源資源分布特點決定的。
特高壓電網的最大特點是可大幅度提升電網的輸送能力。通常,一回路特高壓直流電網可以輸送600萬千瓦電量,相當于現有500千伏直流電網的4到5倍,而且送電距離也是后者的2到3倍,這是效率。此外,經過測算,輸送同樣功率的電量,如果采用特高壓線路輸電可以比采用500千伏高壓線路節省60%的土地資源。
在消納西南部清潔能源方面,特高壓電網的優勢也相當明顯,以水電為例,特高壓電網可將中國西南部水電的消納市場擴大到中東部負荷中心,可實現水火互濟,減少棄水電量。每減少棄水電量196億度,可以等效替代666萬噸標準煤,減排二氧化碳1661萬噸,二氧化硫0.78萬噸,氮氧化物0.86萬噸,減排煙塵0.2萬噸。無論是理論上還是技術上,特高壓電網都具備將中國東北、華北、西北地區大量風電送往東中部負荷中心消納的能力,從而減少棄風。同理,中西部的太陽能,也可以通過同樣的方式實現遠距離輸送。此外,由于特高壓技術具備了大規模工業應用的條件,充分利用特高壓技術優勢,可在全球能源互聯網構建中發揮重要作用。
中國最早的一條特高壓線路建成于2009年1月,是從山西經河南南陽到湖北荊門,電壓等級為1000千伏的特高壓交流工程。我們通常稱之為“1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程”。與后來建設的幾條超遠距離線路比較,盡管它的輸送距離只有640公里,但它是全球第一個投入商業運營的特高壓工程,正是因為它的投運,實現了華北與華中的特高壓跨區聯網。所以,這條線路的投入運行引起多方關注也在情理之中。
比如時任國務院總理溫家寶就專門有個批示:“特高壓交流試驗示范工程成試運行,標志著我國在遠距離、大容量、低損耗的特高壓核心技術和設備國產化上取得重大突破,對保障國家能源安全和電力可靠供應具有重要意義。要組織好工程驗收工作,確保工程安全穩定運行。”國際大電網委員會(CIGRE)秘書長讓·科瓦爾更是稱這條特高壓交流試驗示范工程的投運“是電力工業發展史上的重要里程碑”。
中國要不要建特高壓一直存在爭議
事實上,關于特高壓電網的建設一度爭議不斷。即使在第一條線路已經成功投運時,反對的聲浪依舊不絕于耳。有一種說法,就是特高壓工程既然言稱事關國計民生,投資又那么巨大,比照長江三峽工程,它為什么沒有提交全國人大進行表決?在我身邊,持這種觀點的人也不在少數。
對于這個問題,已故著名水電專家潘家錚院士的回答似乎頗為耐人尋味。這些年來,全國重大工程不計其數,比如“西氣東輸”“青藏鐵路”等,也沒有經過人大表決。而特高壓工程在目前的國家建設工程中,是個大項目,但它不是一次性投入。不拿到人大會上表決,不等于不慎重。況且特高壓現在搞的還是試驗示范工程。潘家錚說這番話的時候,特高壓試驗工程剛剛上馬,應該說,作為德高望重的水電專家,潘家錚的支持,是非常可貴的,也在一定程度上消除了部分觀望者的疑慮。
此外,潘家錚對于中國要不要搞特高壓,部分西方國家建了特高壓又沒有大范圍推廣,也有自己的觀點。現在回過頭來看,潘家錚的這些觀點既有戰略高度,更有專業深度。潘家錚承認,特高壓是門非常復雜的技術,有很強的專業性,自己的專業雖然不是搞特高壓,但他也有話要說。
在潘家錚看來,中國應不應該上馬特高壓,首先要看有沒有這種必要和需要。有些國家,像法國、英國,國土面積那么小,就沒有必要搞特高壓;至于日本,是個島國,雖然搞了特高壓,但主要是想通過特高壓工程的實踐,來帶動電工裝備制造業技術的發展,為將來占領這個國際市場作準備。
從長遠發展的目光來看,潘家錚認為中國有必要搞特高壓。這取決于中國的國情,中國幅員廣大,但能源分布不均勻,水電與煤電資源主要集中在西部和西南部,離開經濟中心一兩千公里。還有西藏水電,新疆煤電,開發是早晚的事,靠什么送出來?僅從這個角度而言,中國就有發展特高壓的必要和需要,早作準備早主動。不能因為人家沒做過,我們就不敢做,或者不敢去做。
中國進入特高壓電網時代
自2006年8月第一條特高壓工程,即1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程開工建設,截至2018年底,中國已累計建成“八交十四直”22個特高壓工程,在建“六交三直”9個特高壓工程。特高壓電網遠距離輸送的能力正在獲得驗證。其中,向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程,送端位于四川向家壩復龍換流站,受端位于上海奉賢換流站,線路全長1907公里,途經四川、重慶、湖北、湖南、安徽、浙江、江蘇、上海等8省市,基本上囊括了長江流域最重要的地區。
這條被業內人士簡稱為“向上直流”的特高壓輸電通道,自2010年7月投產后的五年間,已向上海輸送四川水電累計達939億千瓦時,相當于節約燃煤4302萬噸,減排煙塵3.4萬噸、二氧化硫21.2萬噸、氮氧化物22.4萬噸、二氧化碳8451萬噸。而作為連接中國西南水電基地和東部負荷中心清潔能源大通道的四川溪洛渡左岸―浙江金華±800千伏特高壓直流輸電工程,自2014年7月正式投運以來,由特高壓電網輸送的清潔能源使得浙江省內清潔能源供應占比提高21.27%。
與“向上直流”“溪浙直流”同樣身手敏捷的是錦屏—蘇南±800千伏直流特高壓輸電工程,2012年底投入運行的這條線路,西起四川西昌市裕隆換流站,東至江蘇省蘇州市同里的蘇州換流站,線路全長2059公里,額定電壓±800千伏,額定輸送功率720萬千瓦。當時,作為世界上輸送容量最大,送電距離最遠,電壓等級最高等一系列直流輸電世界紀錄的保持者,一度頗為風光。但只不過時隔三年,這項記錄就被另外一條更加令人吃驚的特高壓線路刷新了。
2018年9月30日,準東—皖南±1100千伏特高壓直流輸電工程投運,這條線路被稱之為是世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術水平最先進的特高壓輸電工程。它始于新疆昌吉自治州,終點位于安徽宣城市,途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽6省(區),新建準東、皖南2座換流站,換流容量2400萬千瓦,線路全長3324公里。它的最大亮點在于成功突破±800千伏直流輸電技術的基礎上,實現了±1100千伏電壓等級的全新跨越,電壓等級±800上升至±1100千伏,輸送容量從640萬千瓦上升至1200萬千瓦,經濟輸電距離提升至3000至5000公里,每千公里輸電損耗降至約1.5%。
工程成功研制±1100千伏換流變壓器、換流閥等關鍵設備,首次采用±1100千伏戶內直流場和送端換流變現場組裝方案。這條線路的綜合效益令人鼓舞,其輸送功率為1200萬千瓦,每年可向華東輸電660億千瓦時。按此功率輸送,可點亮4億盞30瓦的電燈。
準東—皖南工程開建之前,“疆電外送”的第一條通道,即哈密南—鄭州特高壓工程已投運,累計輸送電量383億千瓦時,占新疆電力外送規模90%以上。準東—皖南工程也是“疆電外送”的第2條特高壓輸電工程。在中國能源版圖上,新疆具備同時開發煤電、風電、太陽能發電的條件。準東地區煤炭資源品質優良、開發條件好,適宜就地發電,已探明的煤炭儲量約2136億噸,綜合煤、水及環境等條件,2020年煤炭規劃產能可支撐外送煤電裝機規模為4000萬千瓦。新疆也是國家規劃建設的9個大型風電基地之一,風電技術可開發量超過2億千瓦。
截至2014年底,新疆火電、風電、太陽能發電裝機容量分別達到3200、800、370萬千瓦,當地裝機容量富余較大,受輸電能力、走廊資源的限制,現有的輸電通道已不能滿足大規模電力外送。建設準東—皖南工程,實施“疆電外送”,可為促進新疆能源基地集約化開發助上一臂之力,推進火電、風電、太陽能發電聯合外送,提高資源利用效率,擴大新能源消納范圍,有力促進當地資源優勢轉化為經濟優勢。
根據投資估算,準東—皖南工程投資逾400億元,可增加輸變電裝備制造業產值285億元,直接帶動電源等相關產業投資約1000億元,可增加就業崗位2.8萬個,每年拉動GDP增長130億元,增加稅收24億元,并將帶動裝備制造業轉型升級,成為連接西部邊疆與華東地區的“電力絲綢之路”。
從2009年建成第一條特高壓示范工程,十年來,回望特高壓從醞釀、起步、建設,在國內逐步形成“西電東送、北電南供、水火互濟、風光互補”的能源互聯網新格局,滿足了更大范圍優化配置能源資源的需求,成為推動能源轉型升級的重要力量,創造了中國電力科技創新的新高度。