不 同于傳統電網,“特高壓電網”是指交流1000千伏、直流正負800千伏及以上電壓等級的輸電網絡。它能適應東西2000至3000公里,南北800至 2000公里遠距離大容量的電力輸送需求,實現大煤電基地、大水電基地和大型核電站群的開發和電力外送,對于緩解我國能源供需矛盾具有重要意義。
據規劃,從今年起的8年間國網將投資約9500億元用于特高壓建設,2020年實現“五縱五橫”的目標。而在設備采購上,發改委也首次對外資企業亮出了禁止令,千億的市場盛宴將幾乎全部由國內企業分享,這為國內企業的發展提供了絕佳的機遇。
整體形勢:
電網發展呼喚特高壓
截 止目前,國家電網所建的“兩交兩直”特高壓工程(晉東南—荊門特高壓交流工程、向家壩—上海特高壓直流工程、錦屏—蘇南特高壓直流工程和皖電東送淮南—上 海特高壓交流工程),累計輸電已超過1000億千瓦時,在運在建特高壓線路超過1萬公里,變電和環流容量超過1億千伏安。特高壓電網在電能輸送中發揮著越 來越重要的作用,但隨著電網發展,能源結構矛盾突出,及霧霾天氣的日益頻發,特高壓建設進程亟待加快。
特高壓,電網發展的必然之路
目前,特高壓電網已承擔起將西北、東北、蒙西、川西、西藏及境外電力輸送至我國東中部地區負荷中心的重要職能,為國家能源戰略的實施提供了有力支撐。特高壓,是電網發展的一次革命,也是電網改革的必然之路。
建 設“堅強智能電網“,特高壓電網是非常重要的基礎,國網有強烈的誘因發展特高壓電網,以形成“全國一張網”,從而避免分拆或其他電力改革倡議。特高壓網架 形成之后,這樣一個復雜的交流直流混合的大電網是非常難于分拆的。尤其是國網選擇的交流同步電網也要求上網發電機保持同一頻率,這使得當前國際上普遍的電 力改革做法很難用在國網身上。
同 時,國家長期看好特高壓電網投資所帶來的電力設備需求。作為中國輸變電設備制造的“金色名片”,特高壓會極大促進產業的轉型升級。未來幾年內國家對特高壓 建設的大規模投資并非天方夜譚。從國網內部政策延續性上看,10年之內,在沒有來自頂層設計的電網改革的情況下,國家電網的特高壓之路依然是確定的。
特高壓,能源可持續發展的必然選擇
加快發展特高壓,實現“以電代煤、以電代油、電從遠方來”,可有效緩解霧霾,是解決我國能源問題的必然選擇。我 國能源發展中存在供不應求、結構失衡、效率偏低、污染嚴重等突出問題和矛盾,對經濟社會的持續健康發展形成了較大制約,把握世界能源發展趨勢,推動我國能 源工業發展,走中國特色的可持續發展之路已迫在眉睫。特高壓電網的大容量、長距離、低損耗送電的特點,恰能滿足如此需求。
中國工程院副院長謝克昌指出,21世紀能源安全是以電力為主的全方位能源安全,我國應不失時機地引領構建以電力為基礎的綜合能源安全體系,加快以特高壓為骨干網架的堅強智能電網建設。
國家電網公司發展策劃部副主任張正陵表示,發展特高壓電網不亞于“中國的一場能源革命”,這不僅是一個技術革新,還實現了遠距離運輸,在更大范圍內優化資源配置,解決中國可再生能源的大規模開發和利用,且能改善當前中東部面臨的嚴峻的環境壓力。
千億盛宴將幾乎全部由國內企業分享
在特高壓工程建設上,國家已制定了明確的工程計劃,并確定了千萬億的投資規模。同時,在設備采購上,國家發改委也首次對外資企業亮出了禁止令,特高壓設備要全面實現自主研發,國內生產。據悉,2013年我國特高壓設備國產化率達90%。
規劃:多條線路亟待“路條” 投資達千億
2009 年4月,國家電網公司制定了電網建設總體規劃設計,對中國的電網建設提出了總的規劃。規劃的原則是:以滿足未來我國經濟社會發展的能源需求為目標;按照我 國能源資源與生產力逆向分布的資源稟賦為前提;解決現有電網面臨的遠距離、大容量輸電能力不足,變電站站址和線路走廊稀缺,受端電網支撐能力差、短路電流 超標等問題;
根據上述原則,國家電網將圍繞華北、華東、華中(“三華”)為負荷中心,建設特高壓同步電網,提高受端電網電力承接和消散能力,山西、 陜西、蒙西、錫盟、寧東煤電基地通過特高壓交流就近接入“三華”電網;二是構建西北750千伏、東北1000千伏交流送端電網,為大容量、遠距離直流外送 提供電網支撐,新疆、甘肅煤電和風電,呼盟煤電。西南水電通過特高壓直流送入“三華”電網。
到2020年,國家特高壓電網將建成特高壓交流變電站60座,變電容量5.8億千伏安,線路5萬公里,晉陜蒙寧煤電和西南水電通過8個 1000千伏同塔雙回交流通道外送;建成直流工程42個,換流容量3億千伏安,線路4.7萬公里,其中±1000千伏直流5個、±800千伏直流17 個、±660千伏直流8個、±500千伏直流8個、直流背靠背工程4個。
在 投資規模上,從今年起的8年間,國家電網將投資超過3萬億元用于電網建設。其中,特高壓投資約9500億元。到2015年、2017年和2020年,分別 建成“兩縱兩橫”“三縱三橫”和“五縱五橫”特高壓“三華”同步電網。屆時特高壓輸電能力將達到4.5億千瓦,每年可消納1.7萬億千瓦時的清潔能源,替 代5.l億噸標準煤,減排二氧化碳14.2億噸,減排二氧化硫150萬噸。
政策:設備采購首次對外企說“不”
國家發改委日前表示,在特高壓設備采購方面將對外資企業亮出禁止令,千億特高壓輸電設備市場將幾乎全部由國內企業分享。
據悉,國家已將特高壓電網確定為裝備制造業技術提升和自主創新的依托工程,為扶持國內企業,發改委表示,特高壓設備要全面實現自主研發、國內生產。目前已經明確的政策是,除部分關鍵技術可由外方提供支持外,不允許外資及其控股的合資企業參與設備的研制和投標。
特高壓電網的設備不允許外資及其控股企業參與研制和投標,將不少外資巨頭阻擋在了特高壓項目門外,最多只能提供技術支持,在另一方面這也為國內企業的發展提供了巨大的市場空間。
由于國內企業的迅速跟進和突破,目前在高端市場,外資企業的優勢正被逐漸瓦解,外資長期主導中國高端電網建設的局面也開始被打破。與以往遇到技術難題直接開放市場給外資不同,本次特高壓輸電設備的自主創新原則相當強硬。
中 國機械工業聯合會重大裝備辦公室處長呼淑清說:“目前絕大部分的特高壓設備都能實現國內生產,少數尚不完全掌握的關鍵技術可以通過對外合作解決。特高壓設 備的研制思路是立足國內,以我為主,個別產品可以與外方聯合開發,如果外方不愿合作,或者不愿共享技術,國內企業將通過自主研發滿足工程需要。”
專家觀點:
潘垣:特高壓輸電符合中國國情
“由于我國國土廣袤,能源資源和負荷分布不均衡,特高壓輸電符合中國國情。”中國工程院院士潘垣表示。
談 起特高壓、智能電網、能源等話題,潘垣娓娓道來。“中國的水電資源集中在西南,煤炭資源集中在西北,而負荷中心集中在華北、華東、華中地區,電力的遠距離 輸送不可避免。”潘垣說,“我非常同意國家電網公司提出的‘一特四大’戰略。特高壓交流輸電工程能很好地解決大容量輸電問題,并能保證構建堅強交流同步電 網目標的實現。”
潘 垣認為,特高壓輸電技術可促進電能的廣泛高效利用,這對降低單位GDP能源消耗量,充分利用風能、太陽能等可再生能源大有益處。按照2050年我國建成中 等發達國家的規劃,我國目前的能源缺口還很大。石油、煤炭、天然氣等一次能源的總量有限,核能利用存在核廢料處理的問題。今后,可再生能源的有效利用將成 為突破能源“瓶頸”的一個制勝法寶。
在談到智能電網這一話題時,潘垣說:“智能電網并非神秘事物,而是對數字化、信息化等高科技技術的綜合應用。智能電網不僅是單純的技術問題,其建設還需要大量的基礎設施投入,這能夠帶動信息技術等相關產業發展,幫助政府有效應對金融危機,在一定程度上促進就業。”
展望智能電網的發展趨勢,潘垣認為,智能電網是新生事物,有必要進行嚴謹的定量研究,細化其內涵。
嚴陸光:特高壓是我國電網發展新開端
“我 認為,特高壓交流試驗示范工程意義非常重大。其中最突出的一點,就是為今后建設我國特高壓骨干網架奠定了一個良好的基礎,成為我國電網發展的一個新開端。 試驗示范工程的可靠運行,證明我國已經具備了特高壓輸電的科學研究能力、設備制造能力和工程建設能力,也說明我國可以開始考慮建設百萬伏以上的特高電壓輸 電網作為骨干電網。”談起特高壓交流試驗示范工程的成功投運,中國科學院院士嚴陸光難抑激動之情。
在 他的眼中,特高壓交流試驗示范工程的投運,并不僅僅是一項工程、一條線路的成功,而是預示著一個“特高壓時代”的到來。嚴陸光說:“我知道工程建設之初曾 遇到這樣那樣的疑問,但實踐是檢驗真理的唯一標準。隨著試驗示范工程成功投運,這些問題已經迎刃而解了。從這點出發,希望把特高壓試驗示范工程和三個試驗 基地的條件充分運用好,為今后特高壓骨干網架的建設貢獻更大的力量。”
嚴 陸光認為,下一步要在我國大力發展特高壓輸電,必須妥善解決骨干電網的規劃問題。“我覺得,在特高壓電網的規劃工作中可能會出現一系列新情況。也許這條線 需要克服某項困難,那條線則必須關注某個新問題。希望國家電網公司認認真真地研究各種規劃出現各種問題的可能性,充分利用現有的試驗示范工程和試驗基地, 把這些問題解決好。”嚴陸光充滿信心地說,“我相信,只要妥善規劃,認真論證,這些可能出現的問題就能夠得到解決,未來,我國的特高壓骨干電網也一定能夠 建設好。”
張文亮:特高壓是智能電網的強大物理基礎
原 中國電力科學研究院院長張文亮曾指出,“目前,‘智能電網’四個字越來越頻繁地出現在公眾的視野中,也許就在不遠的未來,我們可以根據需要和不同時間段選 擇不同的用電價位,這只是智能電網中智能計量的小小環節。智能電網是將信息技術、通信技術、計算機技術和原有的輸、配電基礎設施高度集成而形成的新型電 網,它具有提高能源效率、減少對環境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網的電能損耗等多個優點。 ”
一般來說,智能電網具有以下功能特點:自愈——穩定可靠;安全——抵御攻擊;兼容——發電資源;交互——電力客戶;協調——電力市場;高效——資產優化;優質——電能質量;集成——信息系統。
張 文亮認為,建設特高壓電網是發展智能電網的強大物理基礎。“特高壓電網的最大特點是大容量、遠距離輸電,這就對電網的建設和特性提出了更高要求。我們在研 究和建設特高壓電網的過程中,不斷探索怎樣將特高壓電網建設成具有‘高智商’的電網,使它與生俱來就有安全、可靠、高效的特質,而智能電網正好可以滿足其 需求。特別是在首條特高壓試驗示范工程成功投運后,我們將會得到更多的經驗和成果,為今后推進智能電網的建設奠定基礎。”
針對智能電網的建設,張文亮也提出了自己的想法。“堅強智能電網的建設是一項高度復雜的系統工程,不僅要解決眾多的技術難題,還需要深入研究與之配套的宏觀政策、社會經濟等方面的軟科學問題。因此,我們需要發揮一體化管理優勢,積極有序地推進智能電網的研究及建設。”
劉振亞:特高壓電網將是未來能源互聯網
國家電網公司董事長劉振亞在其近期出版的新書《特高壓交直流電網》中提出,特高壓電網不僅是傳統意義上的電能輸送載體,還能與互聯網、物聯網、智能移動終端等相融合,成為我國未來的能源互聯網平臺。
該書指出,特高壓電網承擔著將西北、東北、蒙西、川西、西藏及境外電力輸送至我國東中部用電負荷中心的職能。通過以特高壓為特征的大電網接入水電、風電、太陽能發電等電源,推動綠色、清潔能源大發展,減少碳排放,是建設“美麗中國”切實可行的措施。
劉振亞認為,隨著全球能源供需矛盾日益突出和能源布局深刻變化,特高壓電網在構建國家級電網及跨地區、跨國乃至跨洲能源通道中的作用將更加重要,發展前景廣闊。
另 外,隨著特高壓輸電等先進技術的全面推廣應用,電網不僅是傳統意義上的電能輸送載體,還是功能強大的能源轉換、高效配置和互動服務平臺。通過這個平臺,能 夠實現多能互補、協調開發、合理利用;能夠連接大型能源基地和用電負荷中心,在更大范圍內優化能源配置;能夠與互聯網、物聯網、智能手機等相互融合,服務 智能家居、智能社區、智能交通、智慧城市發展,是我國未來的能源互聯網平臺。
行業機遇:
特高壓電纜隨特高壓技術走向世界
11 月上旬,哈爾濱理工大學王暄教授在江蘇揚州舉行的“第七屆電纜料配方設計及生產工藝高級研修班”上表示,電力能源是國民經濟發展的命脈,是關系國計民生的 基礎性產業。我國電力資源分布和需求不平衡,高壓輸電可以減小線路損耗,電纜可以節約輸配電走廊,尤其是在某些特殊場合,例如跨海輸電必須使用電纜。
隨著全球能源供需矛盾的日益突出和能源布局的深刻變化,特高壓電纜在構建國家級電網及跨地區、跨國乃至跨洲能源通道中的作用將更加突出,發展前景廣闊。
在 前不久召開的2013國際智能電網論壇上,國際電工委員會(IEC)主席克勞斯·烏赫勒指出,和中國一樣,世界上許多國家都存在能源資源分布不均的情況, 特高壓能夠減少長距離輸電的損耗,在世界其他地區也有著廣泛的應用前景。目前中國的特高壓輸電技術在世界上處于領先水平,作為國際標準電壓,中國的特高壓 交流電壓標準將向世界推廣。”
隨 著可再生能源應用的增加,帶動輸電網絡的投資,城鎮領域改換地下電網和電力傳輸網絡都需要高壓和特高壓電纜。另外,直流輸電線路科技不斷發展,需要用新的 高壓和特高壓電纜來替代老化的充油電纜。比如,英國95%的國家電網的地下電纜網絡都是敷設的充油電纜,而且平均使用時間已達27年。
隨著中國特高壓技術走向海外,被世界所推廣,中國的特高壓電纜也需加快腳步走向世界。目前,全球有200多個工廠具備高壓電纜生產能力,光中國就有70多家,歐洲地區也有近40家。
特高壓建設帶動輸配電設備行業發展
國家電網公司2013年開工建設雅安—武漢、蒙西—湖北等7條特高壓輸電通道,預計2015年建成后每年將輸電3440億度,相當于在東部少建了69座百萬kW級的電廠,少燒1.6億噸煤,降低電力行業PM2.5等污染物排放量23%。
我 國約68%的水力資源分布在西南地區,約76%的煤炭資源分布在華北、西北地區,約70%的負荷則主要集中在東部沿海。按照兩網規劃,國家電網與南方電網 將投資約5300億元建設特高壓交流與特高壓直流輸電工程,其中特高壓交流投資額度約2989億元,特高壓直流投資額度約2357億元。在整個投資結構分 布中,設備投資大約占比50%。按照各設備投資占比計算,對于特高壓交流變壓器、電抗器、組合電器需求分別為270億元、240億元、360億元;而對特 高壓直流換流變壓器、換流閥、控制保護設備及直流場設備需求將分別達到400億元、250億元、90億元、150億元。
高壓開關行業借特高壓電網建設再“起航”
近年來,隨著產能過剩引起競爭加劇,原材料、人力成本的不斷上升,我國高壓開關行業如履薄冰,由此引發的價格下降、利潤下滑讓全行業走到一個十字路口。 不過,在國內特高壓及智能電網等建設拉動之下,我國高壓開關需求上升明顯。
新形勢下,智能電網與特高壓的建設對開關的小型化、可靠性、自動化、智能化提出了新的要求,于是,高壓開關行業整合與洗牌被推到改革的風口浪尖。
在 當前的市場環境之下,高壓開關企業要想可持續發展只有在內部挖掘潛力。對于擁有巨大生存壓力的高壓開關企業來說,如何不被淘汰、保證產品質量與創新是首要 任務;而對于那些仍有余力的高壓開關企業來說,考慮最多的應該是下一步的努力方向,產品多元化、高端化或許是個不錯的選擇。
“十 二五”時期,我國高壓開關行業應以堅強智能電網全面建設為契機,以特高壓交、直流輸電工程為依托,增強自主創新能力,大力提升開關設備智能化水平,推進環 保、節能、減排設備;應以特高壓輸電技術和先進電氣設備及集成技術為重點發展領域,深入開展1000kV特高壓輸電及關鍵設備、核心技術研究,加速交、直 流高壓設備的完全國產化;并通過對先進電氣設備及集成技術的前期研究,力求在超導電力裝備關鍵技術有重點突破;努力促進產業結構優化、升級,進一步提升行 業整體技術水平和國際競爭力,努力實現高壓開關行業由大到強的轉變。
特高壓促進民族裝備制造產業升級
據 了解,截至今年11月底,國家電網公司已建成特高壓交流工程兩項、特高壓直流工程兩項;正在建設浙北—福州特高壓交流、溪洛渡左岸—浙江金華特高壓直流、 哈密南—鄭州特高壓直流等三項特高壓工程;另有三項特高壓交流工程和兩項特高壓直流工程已取得“路條”。實踐表明,發展特高壓對發展清潔能源、改變能源發 展方式、提高能源供應安全起到重要作用。
特高壓已成為我國清潔能源發展的重要載體,促進了清潔能源大規模、遠距離輸送和高效、安全利用。建設特高壓,實現“電從遠方來”,優化了我國煤電開發與布局,為中東部地區減少燃煤污染做出重要貢獻。
依 托特高壓創新實踐,國內電工裝備制造企業在世界上率先掌握了特高壓成套設備制造的核心技術,自主創新能力、制造水平顯著提升,實現了產業升級,形成了核心 競爭力。中國機械工業聯合會重大裝備辦專家評價說,特高壓項目的建設,使特高壓設備設計研發、制造工藝和試驗檢測能力達到國際領先水平,并使研發成果反哺 到500千伏設備。
據統計,2009年以來,在國際金融危機的不利影響下,特高壓主設備制造企業出口不降反升,500千伏以上產品的出口總額達100億元、年增長率超過40%。
目前,發展特高壓已成為一項國家戰略。2013年1月,發展特高壓納入國家《能源發展“十二五”規劃》。2013年1月18日,由國家電網公司等單位開展的“特高壓交流輸電關鍵技術、成套設備及工程應用”項目獲國家科學技術進步獎特等獎。