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我國未來電網的發展模式和關鍵技術

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-10-20     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:308
核心提示:

隨著經濟社會的發展,我國的用電需求將不斷增長,用電特性和能源結構也會在這一過程中不斷變化,為此,要構建符合未來社會發展需求的電網,必須開展中長期(2030~2050年)電力需求供應預測,并依此進行電網建設和相關技術研究。

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,通過貫徹落實節能優先方針,推行強化節能措施,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,以清潔能源發電量占60%的供應方案作為發展目標。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:第一,在此期間,我國能源資源和負荷中心的逆向分布仍未發生大的改變,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,隨著核電及大規模可再生能源的開發以及煤電裝機容量的減少,以及負荷中心向中西部地區的擴展、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。根據目前的發展形勢來看,除非中東部和西部的電力需求比例發生重大變化,出現第二種情況的可能性較小,2030~2050年期間,電力流將維持穩定乃至略有增長。

所以,按強化節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%)的優化電力供應方案如下:發電量總量約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、生物質能)占21.88%,核電占17.5%、天然氣電量占7.5%。

全國發電裝機總容量為33.68億千瓦,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%,占比較現在的23%略有增加。按人均8000度的發展目標測算,我國2030~2050年中長期西部輸送到中東部地區的電力容量將由現在的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技術的重大挑戰。

總體來說,我國電網未來發展的目標是:在電源開發方面,支持清潔能源電量占總量60%以上目標的實現;在電能傳輸和分配方面,支持實現西電東送(含北電南送)規模達到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的規模化接入;在電能利用方面,支持強化節能,提高能源利用效率,提高電能在終端用能的比重。

這一目標的實現與整個能源電力發展密切相關。經過10多年的技術研發和實踐,我國交流和直流特高壓輸電技術和電網技術已獲得重大突破,為實現大容量遠距離輸電奠定了堅實基礎。

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

直流輸電網技術、超導輸電技術在近期尚不具備大規模工程應用能力,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、直流輸電技術為核心的混合輸電網模式。

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

按照我國中長期大容量遠距離輸送電力的客觀需求,在西部構建送端直流輸電網,也具有其必要性和優越性。首先,這能夠更好地滿足未來電力由西部向中東部地區遠距離、大容量輸送的重大需求。其次,這能夠在西部送端實現風電、太陽能發電、水電、煤電等不同特性電源之間補償調節,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,提高輸電系統資產利用效率,此外,還能實現西部廣大地區各交流電網的異步連接,提高運行的穩定性,滿足西部的用電需求。

根據未來電力流和關鍵輸電技術發展趨勢預測分析,可以預期:2030年前,我國將延續超/特高壓交、直流輸電技術為核心的輸電模式,電力電子技術和新型直流輸電技術等新的電網技術不斷發展;2030~2050年,在新型直流輸電技術成熟的條件下,我國可能形成西部送端直流輸電網和中東部受端超/特高壓交流電網相融合的輸電網模式。

針對近中期的技術需求,需要研究安全可靠、經濟合理、技術先進,能滿足輸電需求的交直流輸電網結構;要研究相應的電網運行控制技術,提高系統的輸電能力及電網的安全性、可靠性和經濟性,特別要注重研究受端電網接收大量直流輸電的安全穩定問題。

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


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