能源利用
提起高压输电线路,我们并不陌生,在广袤戈壁上、巍峨雪山旁、崇山峻岭间,到处都有他们的英伟身姿。这些“光明之路”其实有着不同的电压等级,怎么来区别它们呢?
认识超高压
高压线是一种输送电能的基础设施。按照不同的电压等级,高压输电一般可分为高压、超高压和特高压。
中国的电力系统中,我们常见的110千伏和220千伏输电属于高压输电。新中国成立之初,我国的主力电网以110千伏为主。1954年1月,新中国第一条220千伏高压输电线路全线竣工,标志着我国开始具备独立设计、建设高电压等级输电线路的能力。
为纪念新中国第一条220千伏高压输电线路(松东李线)竣工所发行的纪念邮票
超高压输电是指电压等级为交流330~750千伏和直流±400千伏~±660千伏的输电。在我国电力工业发展初期,区域电网和电源建设相对孤立,随着区域经济发展和用电需求增长,迫切需要远距离输电技术来联通这些区域电网,以实现更大范围的能源优化配置,超高压输电应运而生。
超高压输电线路的经济输送距离一般在200~1500公里之间,是跨省输电的“神兵利器”,而且电压等级越高,输电距离越远。为何远距离输电需采用如此高的电压?因为功率输送极限与电压的平方成正比,提高电压等级能大幅提高功率极限、降低远距离输电的电阻损耗,简而言之就是“送电多、损耗少”。当然,提高电压的同时也提高了绝缘配合、防雷保护、电磁环境控制以及结构安全设防等多方面的技术要求,当然也提高了工程造价。
中国首个超高压输变电工程330千伏甘肃刘家峡—甘肃天水—陕西关中输变电工程
中国首条750千伏线路——甘肃官亭至兰州东线路
电力天路——±400千伏青海格尔木至西藏拉萨直流线路
走向特高压
21世纪初我国经济步入快车道后,能源问题日益突出。由于社会经济发展高度依赖电力,而我国能源资源远离电力消费中心,要把我国西部、华北地区丰富的水力、风力、太阳能和煤炭资源转化为清洁电能并输送到数千里之外的中东部负荷中心,需要采用电压等级更高、技术更先进的输电技术,那便是特高压。
特高压是指电压等级为交流1000千伏及以上和直流±800千伏及以上的输电技术。要在如此高的电压下实现稳定的电能输送,需要攻克电压控制、外绝缘配置、电磁环境控制、成套设备研制等多项世界难题。我国自2004年底开始方案论证,2005年开展关键技术研究,在数以千计的科研技术人员多年攻关下,成功掌握了综合指标位居世界前列的交、直流特高压输电技术。
如果将超高压比作电力输送的“省道”,那么特高压就是电力输送的“国道+高速公路”。特高压输电具有输送容量特别大、输电距离特别远、输电损耗特别小、优化资源效用、优化环境质量五大特点。
例如,一条直流±1100千伏特高压线路的输送容量相当于4~5条±500千伏超高压线路,可同时点亮4亿盏30瓦灯泡,其输电距离更是可达3000~5000公里,足以横跨整个国家,而电阻损耗在同等导线截面和输送容量下却远不及±500千伏线路的一半。
世界最高电压等级的±1100千伏新疆昌吉—古泉直流输电工程
截至2021年底,我国已建成特高压工程20多项。目前,我国已全面掌握了特高压输电从规划设计、设备制造、施工安装到调试、运行的全套核心技术。特高压技术已经走出国门,成为中国能源领域的一张“世界名片”。
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