在我國(guó),特高壓(UHV)是指±800千伏及以上的直流電和1000千伏及以上交流電的電壓等級(jí)。它具有輸送容量大、距離遠(yuǎn)、效率高和損耗低等技術(shù)優(yōu)勢(shì),能大大提升電網(wǎng)的輸送能力。據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司測(cè)算,輸送同樣功率的電量采用特高壓線路輸電可以比采用500千伏高壓線路節(jié)省60%的土地資源。
特高壓產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,其上游主要是電源控制端,包括防爆高低壓變頻器和特高壓開(kāi)關(guān);中游則是特高壓傳輸線路與設(shè)備,包括直流交流特高壓、輸送端纜架、絕緣器件和電器檢測(cè)等;下游則主要是供電終端,包括智能電網(wǎng)、配電配網(wǎng)設(shè)備、以及最終的工業(yè)用電、生活用電等供電側(cè)。
資料來(lái)源:中國(guó)特高壓行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告(2023-2030年)
在特高壓產(chǎn)業(yè)鏈中,中游特高壓線路與設(shè)備是特高壓建設(shè)的主體,在這一主體中的特高壓設(shè)備又可以根據(jù)用于直流項(xiàng)目和交流項(xiàng)目進(jìn)一步分為直流特高壓設(shè)備和交流特高壓設(shè)備。直流電壓和交流電壓雖然都是屬于特高壓,但二者在技術(shù)、輸電能力、穩(wěn)定性等方面均有所差異,其中±800千伏及以上的直流電壓主要是由直流特高壓設(shè)備輸送;1000千伏及以上的交流電壓則主要是由交流特高壓設(shè)備輸送。
特高壓中直流電壓與交流電壓對(duì)比
對(duì)比項(xiàng)目
直流電壓輸電
交流電壓輸電
技術(shù)
采用±800千伏特高壓直流輸電,線路中間無(wú)需落點(diǎn),能夠?qū)⒋罅侩娏χ彼痛筘?fù)荷中心;在交直流并列輸電情況下,可利用雙側(cè)頻率調(diào)制有效抑制區(qū)域性低頻振落,提高斷面暫(動(dòng))穩(wěn)極限,解決大受端電網(wǎng)短路電清超標(biāo)問(wèn)題。
采用1000千伏交流輸電,線路中間可以落點(diǎn),具有電網(wǎng)功能;可加強(qiáng)電網(wǎng)支撐大規(guī)模直流送電,從根本上解決大受端電固短路電流超標(biāo)和500千伏線路輸電能力低的問(wèn)題,優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
要注重受端電網(wǎng)靜態(tài)無(wú)功功率平衡和動(dòng)態(tài)無(wú)功功率備用及電壓穩(wěn)定性問(wèn)題,要注重多回直流饋入系統(tǒng)因同時(shí)換相失敗引起的系統(tǒng)電壓安全問(wèn)題。
要注重運(yùn)行方式變化時(shí)的交流系統(tǒng)調(diào)相調(diào)壓?jiǎn)栴};更注重嚴(yán)重故障條件下,相對(duì)薄弱斷面大功率轉(zhuǎn)移等問(wèn)題;要注重大面積停電事故隱患及其預(yù)防措施。
輸電效率
±800千伏直流特高壓線路的輸電能力是±500千伏輸電線路的兩倍多。
1000千伏交流特高壓輸電線路的輸送功率大約為500千伏線路的4-5倍。
功率損耗
功率損耗想到較高
功率損耗想到較低
輸電穩(wěn)定性能、電能損失
輸電穩(wěn)定性取決于受端電網(wǎng)有效短路比(ESCR)、有效慣性常數(shù)(Hdc)和送筑電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通常特高壓直流輸電技術(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定性較高、電能損失低。
輸電穩(wěn)定性(同步能力)取決于運(yùn)行點(diǎn)的功角大小(線路兩端功角差)。通常特高壓直流輸電技術(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定性較低、電能損失高。
線路造價(jià)
線路中間無(wú)需落點(diǎn),造價(jià)相對(duì)低
線路中間可以落點(diǎn),線路造價(jià)較高
變電站/換流站造價(jià)
變電站、換流站造價(jià)相對(duì)較高
變電站、換流站造價(jià)相對(duì)較低
資料來(lái)源:中國(guó)特高壓行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告(2023-2030年)
1、發(fā)展歷程
從上世紀(jì)60年代開(kāi)始,由美國(guó)、日本和前蘇聯(lián)為首的西方國(guó)家開(kāi)始研究特高壓輸電技術(shù)。1967年美國(guó)開(kāi)始研究特高壓,但一直處于實(shí)驗(yàn)制階段;1945年二戰(zhàn)結(jié)束后日本經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,用電量需求猛增,1973年日本便開(kāi)始研究特高壓,后遭遇東亞危機(jī),日本因扛不住巨額經(jīng)濟(jì)投入中途便放棄了對(duì)特高壓行業(yè)的研究和發(fā)展;1985年前蘇聯(lián)勉強(qiáng)建立了一條900千米特高壓線路,1991年蘇聯(lián)解體后經(jīng)濟(jì)衰退社會(huì)用電量也隨之下降,特高壓行業(yè)發(fā)展隨之走下坡路。
對(duì)比國(guó)外西方國(guó)家,我國(guó)特高壓這一項(xiàng)技術(shù)曾經(jīng)落后西方國(guó)家約40年。盡管我國(guó)從1986年開(kāi)始將特高壓輸電技術(shù)研究相繼列入國(guó)家“七五”、“八五”和“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃,但是特高壓重提多年并未在業(yè)內(nèi)引起關(guān)注和重視。2004年12月27日,我國(guó)首次提出特高壓戰(zhàn)略構(gòu)想;2005年國(guó)家電網(wǎng)公司正式啟動(dòng)交流特高壓試驗(yàn)示范工程預(yù)初步設(shè)計(jì),此后我國(guó)特高壓行業(yè)逐步進(jìn)入試驗(yàn)階段。2009年1月,我國(guó)首條特高壓線路開(kāi)始投運(yùn),行業(yè)試驗(yàn)階段逐漸成熟;2010年新一輪特高壓又開(kāi)始建設(shè),隨后我國(guó)特高壓行業(yè)發(fā)展進(jìn)入第一次高峰;2014年國(guó)家能源局提出加快12條重點(diǎn)輸電通道建設(shè),行業(yè)發(fā)展開(kāi)始進(jìn)入第二次高峰;2018年9月我國(guó)國(guó)家能源局再次頒發(fā)《關(guān)于加快推速一批輸變電重點(diǎn)工程規(guī)劃建設(shè)工作的通知》,規(guī)劃12條特高壓工程(5直7交),行業(yè)發(fā)展進(jìn)入第三次高峰。
我國(guó)特高壓行業(yè)發(fā)展歷程
階段
時(shí)間
事件
試驗(yàn)階段(2004-2010年)
2004年
國(guó)家電網(wǎng)公司黨組會(huì)議提出發(fā)展特高壓輸電技術(shù),建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為核心的堅(jiān)強(qiáng)國(guó)家電網(wǎng)的戰(zhàn)略構(gòu)想。
2005年
2月16日,國(guó)家發(fā)展改革委下發(fā)《關(guān)于開(kāi)展百萬(wàn)伏級(jí)交流、±80萬(wàn)伏級(jí)直流輸電技術(shù)前期研究工作的通知》,這標(biāo)志著特高壓工程前期研究進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。
5月,國(guó)家電網(wǎng)公司正式啟動(dòng)交流特高壓試驗(yàn)示范工程預(yù)初步設(shè)計(jì)。
2006年
中國(guó)投產(chǎn)的全球第一條特高壓交流試檢示范工程開(kāi)工。
2009年
中國(guó)建成世界上第一條1000千伏,1000千伏晉東南-——南陽(yáng)——荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程建成投運(yùn)。
2010年
7月,向家壩—-—上海800千伏直流特高壓項(xiàng)目投入運(yùn)行。
第一次高峰(2011-2013年)
2011年
1月,“十二五”期間第一個(gè)特高壓工程(山西到湖北二期輸電線路)正式啟動(dòng),新一輪特高壓建設(shè)。
第二次高峰(2014-2017年)
2014年
5月國(guó)家能源局提出加快12條重點(diǎn)輸電通道建設(shè),其中特高壓線路有9條。
第三次高峰(2018年至今)
2018年
9月國(guó)家能源局頒發(fā)《關(guān)于加快推速一批輸變電重點(diǎn)工程規(guī)劃建設(shè)工作的通知》,規(guī)劃12條特高壓工程(5直7交)。
2020年
3月4日中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)會(huì)議提出加快特高壓項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度。
2021年
我國(guó)以及建成15條交流、18條直流特高壓工程,特高壓設(shè)備完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
資料來(lái)源:中國(guó)特高壓行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告(2023-2030年)
截止到2021年年底我國(guó)以及建成15條交流、18條直流特高壓工程,且特高壓設(shè)備完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。現(xiàn)如今,特高壓行業(yè)發(fā)展不僅反超西方國(guó)家,成為世界第一,而且成為該領(lǐng)域世界標(biāo)準(zhǔn)的制定者。從特高壓發(fā)展歷程可以看出,我國(guó)的特高壓行業(yè)發(fā)展成功的實(shí)現(xiàn)從“白手起家”到“世界領(lǐng)先”。
2、政策環(huán)境
與高壓與超高壓輸電,特高壓優(yōu)勢(shì)較為突出。特高壓在輸電的距離和輸送的容量方面最高可提高3倍,電力損耗可減低45%,還可以節(jié)省60%的土地資源,被形象的稱為電力領(lǐng)域的“超級(jí)高速公路”,因此在我國(guó)能源供需地區(qū)性失衡情況下,發(fā)展特高壓行業(yè)尤為重要。
資料來(lái)源:中國(guó)特高壓行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告(2023-2030年)
從我國(guó)能源分布情況來(lái)看,我國(guó)76%的煤炭、80%的風(fēng)能、90%太陽(yáng)能都分布在西部和北部地區(qū);80%的水能分布在西南地區(qū),但70%以上的電量消耗都分布在東部中部地區(qū)。從風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能富足的西部、北部、西南部地區(qū)輸電的到能源消耗量大的東部中部地區(qū),距離長(zhǎng)達(dá)1千-4千公里左右,因此發(fā)展專門解決3千-5千公里輸電難題的特高壓行業(yè)意義重大。 因此,近些年來(lái),為了促進(jìn)特高壓行業(yè)發(fā)展,我國(guó)陸續(xù)發(fā)布了許多政策,持續(xù)推動(dòng)我國(guó)特高壓行業(yè)的發(fā)展。
2020-2022年我國(guó)特高壓行業(yè)相關(guān)政策情況
時(shí)間
部門
政策名稱
重點(diǎn)內(nèi)容
2022年5月
國(guó)務(wù)院
關(guān)于印發(fā)扎實(shí)穩(wěn)住經(jīng)濟(jì)一攬子政策措施的通知
加快推動(dòng)以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為正點(diǎn)的大型鳳電光伏基地建設(shè),近期抓緊啟動(dòng)第二批項(xiàng)目,統(tǒng)籌安排大型風(fēng)光電基地建設(shè)項(xiàng)目用地用林用草用水,按程序核準(zhǔn)和開(kāi)工建設(shè)基地項(xiàng)目、煤電項(xiàng)目和特高壓輸電通道。
2022年3月
全國(guó)人大
關(guān)于2021年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃執(zhí)行情況與2022年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃的決議
加大力度規(guī)劃建設(shè)以大型風(fēng)光電基地為基礎(chǔ)、以其周邊清潔高效先進(jìn)節(jié)能的煤電為支撐、以隱定安全可靠的特高壓輸變電線路為載體的新能源供給消納體系。
2022年3月
國(guó)家能源局
2022年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)
持續(xù)推動(dòng)能源短板技術(shù)裝備攻關(guān),王點(diǎn)推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)、油氣、特高壓輸電、控制系統(tǒng)及芯片等互點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)。
2021年12月
國(guó)家能源局
電力安全生產(chǎn)“十四五"行動(dòng)計(jì)劃
提高設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)水平,加快突破綜合笆廊工程、碳纖維導(dǎo)線、特高壓換流變壓客等狀態(tài)監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)難題;強(qiáng)化電網(wǎng)里大是礎(chǔ)設(shè)施安全風(fēng)險(xiǎn)管控,加強(qiáng)特高壓直流系統(tǒng)、密集輸電通逆、樞紐變電站、重要換流站、電力調(diào)控中心等運(yùn)行安全管理。
2021年10月
國(guó)務(wù)院
黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要
推進(jìn)青海河南、陜北湖北、隴東山東等特高壓輸電工程建設(shè),打通清潔能源互補(bǔ)打捆外送通道。
2021年7月
教育部
高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃
開(kāi)發(fā)新型太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能、核能等零碳電力技術(shù)以及機(jī)堿能、熱化學(xué)、電化學(xué)等儲(chǔ)能技術(shù),加強(qiáng)高比例可再生能源并網(wǎng)、特高壓輸電、新型直流配電、分布式能源等先進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究。
2021年4月
國(guó)家能源局
2021年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)
加快建設(shè)陜北-湖北、雅中江西等特高壓直流輸電通道,加快建設(shè)白鶴灘–江蘇、閩粵聯(lián)網(wǎng)等塵點(diǎn)工程,推進(jìn)白鶴灘—浙江特高壓直流項(xiàng)目前期工怍。
2020年12月
工信部、國(guó)家能源局
變壓器能效提升計(jì)劃(2021—2023年)
大幅提高基于大功率的電力電子變壓器、直流變壓器、電容變壓器、柔性變壓器、新能源變壓器等生產(chǎn)能力,包括適用于長(zhǎng)距離輸變電線路的超、特高壓電力變壓器。
2020年7月
國(guó)家能源局
關(guān)于開(kāi)展跨含跨區(qū)電力交易與市場(chǎng)秩序?qū)m?xiàng)監(jiān)管工作的通知
重點(diǎn)關(guān)注跨含跨區(qū)主要輸電通逆利用率和平均負(fù)荷率、特高壓線路輸送清潔能源情況、清潔能源與火電送出比例等。
2020年6月
國(guó)家能源局
2020年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)
依托示范項(xiàng)目建設(shè),推動(dòng)火電DCS控制系統(tǒng)、特高壓交直流套管、超超臨界發(fā)電機(jī)組高溫材料、大功率電力電子器件等自主創(chuàng)新示范應(yīng)用。
資料來(lái)源:中國(guó)特高壓行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告(2023-2030年)
3、市場(chǎng)現(xiàn)狀
從上述美國(guó)、日本及前蘇聯(lián)特高壓行業(yè)發(fā)展歷程可以看出特高壓的發(fā)展很大程度上受到一國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力情況影響,近些年我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長(zhǎng),國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值逐年遞增,2021年中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值1143670億元,比上年增長(zhǎng)8.1%。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得我國(guó)社會(huì)用電量也逐年增加,而且近兩年全社會(huì)用電量增速也呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從2016年到2021年我國(guó)全社會(huì)用電量從59196億千瓦時(shí)增長(zhǎng)至83128億千瓦時(shí),2021年其同比增速更是達(dá)到10.68%。
資料來(lái)源:中國(guó)特高壓行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告(2023-2030年)
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)特高壓行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告(2023-2030年)》顯示,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,社會(huì)用電量的增加,以及近些年來(lái)行業(yè)政策環(huán)境持續(xù)利好背景下,我國(guó)特高壓工程建設(shè)加速,累計(jì)輸送電量逐年遞增,設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模逐年擴(kuò)大,特高壓行業(yè)快速發(fā)展。
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,近七年了,我國(guó)特高壓系路長(zhǎng)度和累計(jì)輸送電量均呈現(xiàn)逐年遞增態(tài)勢(shì)。2016年我國(guó)特高壓系路長(zhǎng)度約為16937公里,累計(jì)輸送電量約為6828億千瓦時(shí);到2020年其分別增長(zhǎng)至35666公里和20764億千瓦時(shí)。2021年我國(guó)疫情逐漸好轉(zhuǎn),經(jīng)濟(jì)壓力得到減緩,初步測(cè)算預(yù)計(jì)2021年、2022年我國(guó)特高壓系路長(zhǎng)度將繼續(xù)增長(zhǎng)至42165公里和44610公里;累計(jì)輸送電量將繼續(xù)增長(zhǎng)至24419億千瓦時(shí)和28347億千瓦時(shí)。
資料來(lái)源:中國(guó)特高壓行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告(2023-2030年)
隨著我國(guó)特高壓系路長(zhǎng)度的增長(zhǎng)和累計(jì)輸送電量的增加,相應(yīng)的特高壓設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模也逐年擴(kuò)大。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)特高壓設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模從2016年的996億元快速擴(kuò)大至2020年的1418億元,預(yù)計(jì)未來(lái)兩年其規(guī)模將繼續(xù)增長(zhǎng),今年我國(guó)特高壓設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模有望突破兩千億元。
資料來(lái)源:中國(guó)特高壓行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告(2023-2030年)
4、發(fā)展前景
總體來(lái)看,當(dāng)前我國(guó)特高壓技術(shù)已經(jīng)出于世界領(lǐng)先地位,特高壓設(shè)備也已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,行業(yè)正處于快速發(fā)展階段。而且,截至目前,我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)建成投運(yùn)“十四交、十二直”26項(xiàng)特高壓工程,核準(zhǔn)、在建“兩交、三直”5項(xiàng)特高壓工程。在運(yùn)在建31項(xiàng)特高壓輸電工程線路長(zhǎng)度達(dá)到4.1萬(wàn)千米,變電(換流)容量超過(guò)4.5億千伏安(千瓦)。
近年來(lái)我國(guó)政府加大對(duì)特高壓行業(yè)的投資,經(jīng)初步統(tǒng)計(jì),“十四五”期間,我國(guó)特高壓投資預(yù)計(jì)約為3800億元,相比“十三五”期間特高壓投資的2700多億元實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。與此同時(shí),十四五期間,規(guī)劃建設(shè)特高壓工程"24交14直”;2022年,計(jì)劃開(kāi)工“I0交3直”共15條特高壓線路。另外,疊加“新基建”刺激,本輪“新基建”電力方面以構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)、智能電網(wǎng)為特點(diǎn),以及環(huán)保需求,特高壓將成為運(yùn)輸新能源的“大動(dòng)脈”。因此預(yù)計(jì)我國(guó)特高壓行業(yè)將再次迎來(lái)新一輪建設(shè)高潮。
特高壓行業(yè)“十四五“發(fā)展目標(biāo)及重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容
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投資額
線路里程
輸變電容器
特高壓項(xiàng)目建設(shè)情況
國(guó)家電網(wǎng)
3800億元
3萬(wàn)余公里
3.4億千伏安
“十四五期間,規(guī)劃建設(shè)特高壓工程"24交14直”;2022年,計(jì)劃開(kāi)工“I0交3直”共15條特高壓線路
“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃
完善華北、華東、華中區(qū)域內(nèi)特高壓交流網(wǎng)架結(jié)構(gòu),為特高壓直流送入電力提供支撐,建設(shè)川渝
特高壓主網(wǎng)架,完善南方電網(wǎng)主網(wǎng)架。
中電聯(lián)
預(yù)期2025年,華東、華北、華中和西南地區(qū)形成特高壓環(huán)網(wǎng),跨區(qū)跨省電力流規(guī)模提高到3.7億千瓦左右。
資料來(lái)源:中國(guó)特高壓行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告(2023-2030年)