中国储能网讯:随着特高压电网的不断发展,就像高速公路和互联网一样,将会在能源领域改变我们的未来,拥有更大、更广的应用空间。
文I公司新闻发言人、国网发展策划部副主任 张正陵
党中央、国务院高度重视以治理雾霾为重点的大气污染防治问题。2月12日国务院召开的常务会议提出,要加快能源结构调整,实施跨区输电,合理控制煤炭消费总量。跨区输电成为当前治理雾霾的首要措施。
跨区输电是治霾的必然选择
雾霾成因非常复杂,目前认为燃煤、机动车、工业生产是PM2.5最主要的来源,其次,餐饮、扬尘、外来输入等,甚至大量地下水开采导致地表粉尘化,都有可能产生雾霾污染。但是,有一点可以肯定,就是雾霾的强度和持续时间,与煤炭消费的强度在地域上是高度相关的。我国一次能源以煤为主,能源消费结构中66%以上是煤炭消费。目前,我国雾霾严重的东中部地区火电装机5.4亿千瓦,占全国火电装机的66%。东中部国土面积仅为全国的五分之一,却集中了全国三分之二的火电,单位国土面积火电装机是西部的9倍,京津冀鲁、长三角地区单位国土面积火电装机更是达到西北地区的13倍、26倍。有数据显示,京津冀鲁每年燃烧的煤炭超过全球煤炭消费的10%,这是十分惊人的数字。
从电力行业的角度看雾霾治理,重点是调整能源结构,优化电源布局。在资源端尽可能利用清洁能源,在消费端实施“以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电”。即用电代替用煤,减少直燃煤,大力发展电动汽车,减少石油依赖;通过加快发展跨区输电,提高输电在能源运输中的比重,这将会直接减少中东部地区的煤炭消耗。国网能源研究院曾经做过研究,如果实施这三项措施,到2020年,我国中东部地区的PM2.5将减少四分之一左右,治霾效果十分明显。
中东部地区不再建设燃煤电厂目前已经基本成为共识。那么在西部建设(002302,股吧)燃煤电厂是否会出现很多人担心的污染转移问题呢?不可否认,电厂不论建设在哪里都会有排放,关键是环境污染有一个积累的过程。生态学里有一个环境承载力的概念,无论空气、水还是土壤,对外来干扰都有一定的耐受极限,在这个极限之内,具有一定的自我净化能力;如果超过了这个极限,生态系统就会被损伤、破坏乃至瓦解。早在“十一五”初期,国家环保部所属研究机构就曾预警,我国中东部地区的环境污染已经超出极限,但并没有得到足够的重视,现在中东部发生的严重雾霾,证明了当时的判断是正确的。而在我国西部北部的广大地区,环境利用空间比较大,在环境可承载范围内通过集约化开发,建设一定规模的燃煤电厂,是完全可行的。因此,从这个角度来看,环境资源也是可以优化配置的。
另外,也有人提出通过在中东部地区发展分布式清洁能源、就地消纳,来解决雾霾问题。从我国清洁能源的分布来看,基本都不在中东部地区。未来可开发的水电主要分布在西南地区,风电主要集中在“三北”(华北、东北、西北)地区,太阳能则集中在西藏、青海等省区。中东部地区主要发展分布式太阳能发电,但开发规模十分有限。按照国家规划,2020年全国太阳能装机5000万千瓦,一年能够发电700亿千瓦时左右,占我国全社会用电量不到1%,分布式太阳能发电只有其中的一半。所以,今后绝大多数的清洁能源需要来自西部北部地区。这就是为什么我国政府在多管齐下的治霾措施中,将跨区输电放在首位,因为这是解决问题的关键。
交直流特高压
撑起跨区输电网
既然治理雾霾需要跨区输电,那么用500千伏线路,还是用特高压,用特高压直流还是特高压交流?这三种输电方式应该说是各有所长,采用哪一种方式主要取决于输电的规模有多大、距离有多远,能否满足送端电源汇集和受端用电的需要。500千伏适合于距离相对较近、容量不大的送电需要。特高压适合于远距离、大容量输电,其中,特高压交流适合于送端电源较为分散,沿途需要下负荷的情况;特高压直流适合于送端电源集中汇集、受端负荷集中消纳的情况,比如向家坝大型水电站向上海负荷中心输电就采用了特高压直流。
从目前能源分布和输送的需求来看,今后跨区输电更多还是需要采用特高压输电方式。主要因为我国能源开发的重心正在不断西移和北移,电力输送的距离越来越远,规模也越来越大,已经超出了500千伏线路的能力。山西是老牌的能源基地,但是现在山西提供的能源已经远远不够了。国家“十二五”规划纲要确定的五个综合能源基地,还包括鄂尔多斯(600295,股吧)盆地、蒙东、新疆和西南地区。它们距离中东部负荷中心的距离超过1000公里,有的甚至超过了3000公里。
在建设特高压交流和直流的问题上,必须坚持交直流协调发展,只有这样才能最大限度地发挥特高压的输电能力。特高压直流在点对点远距离输电上,效率高、经济性好,但必须依靠交流电网才能发挥作用。用交通做类比,特高压直流就好比航空运输,特高压交流就好比高速公路。飞机航线不能互通互联,也不能兼顾沿途上下,飞机运送的旅客最后仍然需要通过公路才能到达目的地;特高压交流除了能够输电,还能够构成网络,电源可以互为备用,用电负荷可以互通互补。所以说交流是电网的基本要素,也是直流运行的基础。我们很难想象只有国际机场没有高速公路的情形,道理是相通的。
根据国家能源局委托研究的落实大气污染防治行动计划电网实施方案,我国将建设12个跨区输电通道,其中既有特高压交流工程,又有特高压直流工程,也有500千伏交流工程。建设特高压实施跨区输电,已经进入到国家的决策流程,电网公司所面临的建设任务将是十分繁重的。一项特高压工程从前期工作到建成投运,至少需要三到四年时间,如果今年不抓紧开工一批项目,那么到2017年这些跨区输电工程所带来的治霾效果将很难看见。
特高压带来
能源利用方式革新
特高压技术的推广应用,曾经历了许多质疑。其中有一种质疑就是,我们国家的500千伏电网已经很成熟了,为什么还要在上面覆盖一张特高压电网?同样的问题在二十年前高速公路网建设之初,也被人提出过。上世纪九十年代初的中国地图上,国道省道已经成网,反对高速公路建设的观点就提出,为什么还要一张高速公路网?交通安全、造价成本等多方面都受到普遍质疑。今天已经没有人怀疑建设高速公路的必要性了。高速公路网改变了人们的生活,随着汽车进入千家万户,中国人的生活方式发生了很大的变化,还带来了物流网的革命。因为高速公路大容量、高速度的通行方式,承担了传统国道省道难以完成的任务,它们是一个体系中不同的功能主体,是相互补充的关系。如果我们把特高压比作高速公路,它主要承担远距离、大容量的电力输送,那500千伏、220千伏就好比国道和省道,更低的电压等级就是县道乡道,远方来的电力通过层层电网的输送和分配,最后送到千家万户。
特高压带来的是能源利用方式的变革。从中东部能源受端看,长期以来,电力发展以分省自我平衡为主,哪儿缺电就将煤拉到哪儿建电厂,江苏省沿长江平均30公里一个电厂,从南京到镇江平均10公里一个电厂。能源资源配置方式过度依赖于输煤,能源供应安全难以保障。过去十年,我国铁路新增运力的3/4用于运煤,铁路运力接近极限,公路运输造成大量污染和浪费。煤电运紧张反复出现,拉闸限电时有发生。电煤燃烧产生的大量排放是大气污染的重要来源,东中部环境污染和雾霾日趋严重。在业已成熟的500千伏电网基础上建设特高压输电网,就是为了变输煤为输煤输电并举,改变就地平衡的能源利用方式,让我们能够拥有更为灵活方便的能源消费模式。到2017年,现在已经开展前期工作的特高压工程,加上国家提出的跨区通道建设计划,一共有“六交六直”12条特高压线路将要建成投运。到那时,京津冀鲁将有35%,长三角将有30%的电力来自远方。
从西部北部能源送端看,通过发展特高压,带动西部能源基地集约化开发,延长能源产业链,变资源优势为经济优势。输电与输煤方式对送端省份GDP的贡献比约为6:1,就业拉动效应比约为2:1。到2020年,累计增加西部投资1.45万亿元、年税收680亿元。国家规划的千万千瓦风电基地主要集中在“三北”地区,由于这些地区用电规模小、跨区外送电能力不足,近年来弃风问题十分突出,进一步大规模发展面临瓶颈。“建设大基地、融入大电网”,通过发展特高压,搭建在全国消纳“三北”清洁能源的“大市场”,可以根本解决弃风问题。可以预见,随着特高压电网的不断发展,就像高速公路和互联网一样,将会在能源领域改变我们的未来,拥有更大、更广的应用空间。