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我國未來電網(wǎng)的發(fā)展模式和關(guān)鍵技術(shù)

更新時間:2018-08-27   點擊次數(shù):1291次

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,我國的用電需求將不斷增長,用電特性和能源結(jié)構(gòu)也會在這一過程中不斷變化,為此,要構(gòu)建符合未來社會發(fā)展需求的電網(wǎng),必須開展中長期(2030~2050年)電力需求和供應預測,并依此進行電網(wǎng)建設(shè)和相關(guān)技術(shù)研究。

2013年,我國人均年電力消費為3911度,清潔能源電量比重占23.78%。按照“推動能源消費革命”的理念,通過貫徹落實節(jié)能優(yōu)先方針,推行強化節(jié)能措施,建議我國中長期(2030~2050年)電力需求按人均年用電量不超過8000度考慮,以清潔能源發(fā)電量占60%的供應方案作為發(fā)展目標。8000度以下的人均年用電量大致相當或稍高于法國、德國、日本當前水平,是我國2013年人均年用電量的2倍。將2030~2050年全國人口按照約15億人計算,預測全國用電總量將達到12萬億度,是2013年全社會用電量5.32萬億度的2.25倍。

在此基礎(chǔ)上分析2030~2050年我國電力流的總體格局,我認為會有兩種可能的情況:,在此期間,我國能源資源和負荷中心的逆向分布仍未發(fā)生大的改變,電力仍需大容量遠距離輸送,但整體上與2030年相比無顯著增長,風電、太陽能發(fā)電的消納將成為電力流增加的主要推動力。第二,隨著核電及大規(guī)模可再生能源的開發(fā)以及煤電裝機容量的減少,以及負荷中心向中西部地區(qū)的擴展、分布式能源的滲透率提高等,在此期間電力流格局將發(fā)生較大變化,由目前的大容量遠距離輸送趨向于電力與負荷基本均衡的方向發(fā)展,未來對電力的大容量遠距離輸送需求將部分減少或較多地減少。根據(jù)目前的發(fā)展形勢來看,除非中東部和西部的電力需求比例發(fā)生重大變化,出現(xiàn)第二種情況的可能性較小,2030~2050年期間,電力流將維持穩(wěn)定乃至略有增長。

所以,按強化節(jié)能和清潔化約束原則,推薦人均年消費電量8000度(清潔電量占60%)的優(yōu)化電力供應方案如下:發(fā)電量總量約12萬億度,其中煤電占40%,水電占13.13%,非水可再生能源電(太陽能、風能、生物質(zhì)能)占21.88%,核電占17.5%、天然氣電量占7.5%。

全國發(fā)電裝機總?cè)萘繛?3.68億千瓦,其中煤電裝機9.6億千瓦、水電4.5億千瓦、核電3億千瓦、非水可再生能源14.58億千瓦、氣電2億千瓦。

電力消費分區(qū)預測表明,2030~2050年我國西部用電量將占全國用電總量的26%~27%,占比較現(xiàn)在的23%略有增加。按人均8000度的發(fā)展目標測算,我國2030~2050年中長期西部輸送到中東部地區(qū)的電力容量將由現(xiàn)在的1億千瓦增加到4.5億~5.5億千瓦,相應輸送電量為2萬億~2.5萬億度。這是對未來的輸電和電網(wǎng)技術(shù)的重大挑戰(zhàn)。

總體來說,我國電網(wǎng)未來發(fā)展的目標是:在電源開發(fā)方面,支持清潔能源電量占總量60%以上目標的實現(xiàn);在電能傳輸和分配方面,支持實現(xiàn)西電東送(含北電南送)規(guī)模達到4.5億~5.5億千瓦以上的目標,支持可再生能源和天然氣分布式電源在配電網(wǎng)的規(guī)?;尤?在電能利用方面,支持強化節(jié)能,提高能源利用效率,提高電能在終端用能的比重。

這一目標的實現(xiàn)與整個能源電力發(fā)展密切相關(guān)。經(jīng)過10多年的技術(shù)研發(fā)和實踐,我國交流和直流特高壓輸電技術(shù)和電網(wǎng)技術(shù)已獲得重大突破,為實現(xiàn)大容量遠距離輸電奠定了堅實基礎(chǔ)。

采用新材料、新器件、新原理的輸電技術(shù),如新型電壓源直流輸電技術(shù)、直流電網(wǎng)技術(shù)、超導輸電技術(shù)、新型大容量輸電線路技術(shù)等,如能獲得突破,并使之實用化,將為我國未來電網(wǎng)發(fā)展提供更多的技術(shù)選擇。

直流輸電網(wǎng)技術(shù)、超導輸電技術(shù)在近期尚不具備大規(guī)模工程應用能力,因此在2030年前近距離輸電將主要采用特高壓/超高壓交流輸電方式,遠距離則主要采用特高壓/超高壓直流輸電方式,我國將形成超/特高壓交、直流輸電技術(shù)為核心的混合輸電網(wǎng)模式。

另外,由于超導技術(shù)的突破主要取決于物理學和材料學基礎(chǔ)研究的進展,具有很大的不確定性,而基于新型直流輸電的直流輸電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)取得階段性成果,預期在可以預見的將來會有較大突破,我國在2030~2050年實現(xiàn)采用常規(guī)導體的主干直流輸電網(wǎng)的可能性更大。

按照我國中長期大容量遠距離輸送電力的客觀需求,在西部構(gòu)建送端直流輸電網(wǎng),也具有其必要性和*性。首先,這能夠更好地滿足未來電力由西部向中東部地區(qū)遠距離、大容量輸送的重大需求。其次,這能夠在西部送端實現(xiàn)風電、太陽能發(fā)電、水電、煤電等不同特性電源之間補償調(diào)節(jié),解決新能源出力的隨機性和波動性問題。再次,這可以充分利用輸電走廊和線路資源,提高輸電系統(tǒng)資產(chǎn)利用效率,此外,還能實現(xiàn)西部廣大地區(qū)各交流電網(wǎng)的異步連接,提高運行的穩(wěn)定性,滿足西部的用電需求。

根據(jù)未來電力流和關(guān)鍵輸電技術(shù)發(fā)展趨勢預測分析,可以預期:2030年前,我國將延續(xù)超/特高壓交、直流輸電技術(shù)為核心的輸電模式,電力電子技術(shù)和新型直流輸電技術(shù)等新的電網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展;2030~2050年,在新型直流輸電技術(shù)成熟的條件下,我國可能形成西部送端直流輸電網(wǎng)和中東部受端超/特高壓交流電網(wǎng)相融合的輸電網(wǎng)模式。

針對近中期的技術(shù)需求,需要研究安全可靠、經(jīng)濟合理、技術(shù)精良,能滿足輸電需求的交直流輸電網(wǎng)結(jié)構(gòu);要研究相應的電網(wǎng)運行控制技術(shù),提高系統(tǒng)的輸電能力及電網(wǎng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟性,特別要注重研究受端電網(wǎng)接收大量直流輸電的安全穩(wěn)定問題。

針對中長期我國有可能形成西部送端直流輸電網(wǎng)與中東部受端超/特高壓交流電網(wǎng)有效融合的輸電網(wǎng)模式,需要提前重點部署新型直流輸電及直流輸電網(wǎng)技術(shù)的研究包括基礎(chǔ)性前瞻性研究和高技術(shù)開發(fā)。

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