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我国未来电网的发展模式和关键技术

[宁波电工电气协会]发表于 2014-07-22 13:21:19 阅读次数：0 次

随着经济社会的发展，我国的用电需求将不断增长，用电特性和能源结构也会在这一过程中不断变化，为此，要构建符合未来社会发展需求的电网，必须开展中长期（2030～2050年）电力需求供应预测，并依此进行电网建设和相关技术研究。
2013年，我国人均年电力消费为3911度，清洁能源电量比重占23.78%。按照"推动能源消费革命"的理念，通过贯彻落实节能优先方针，推行强化节能措施，建议我国中长期（2030～2050年）电力需求按人均年用电量不超过8000度考虑，以清洁能源发电量占60%的供应方案作为发展目标。8000度以下的人均年用电量大致相当或稍高于法国、德国、日本当前水平，是我国2013年人均年用电量的2倍。将2030～2050年全国人口按照约15亿人计算，预测全国用电总量将达到12万亿度，是2013年全社会用电量5.32万亿度的2.25倍。
在此基础上，分析2030～2050年我国电力流的总体格局，我认为会有两种可能的情况：第一，在此期间，我国能源资源和负荷中心的逆向分布仍未发生大的改变，电力仍需大容量远距离输送，但整体上与2030年相比无显著增长，风电、太阳能发电的消纳将成为电力流增加的主要推动力。第二，随着核电及大规模可再生能源的开发以及煤电装机容量的减少，以及负荷中心向中西部地区的扩展、分布式能源的渗透率提高等，在此期间电力流格局将发生较大变化，由目前的大容量远距离输送趋向于电力与负荷基本均衡的方向发展，未来对电力的大容量远距离输送需求将部分减少或较多地减少。根据目前的发展形势来看，除非中东部和西部的电力需求比例发生重大变化，出现第二种情况的可能性较小，2030～2050年期间，电力流将维持稳定乃至略有增长。
所以，按强化节能和清洁化约束原则，推荐人均年消费电量8000度（清洁电量占60%）的优化电力供应方案如下：发电量总量约12万亿度，其中煤电占40%，水电占13.13%，非水可再生能源电（太阳能、风能、生物质能）占21.88%，核电占17.5%、天然气电量占7.5%。
全国发电装机总容量为33.68亿千瓦，其中煤电装机9.6亿千瓦、水电4.5亿千瓦、核电3亿千瓦、非水可再生能源14.58亿千瓦、气电2亿千瓦。
电力消费分区预测表明，2030～2050年我国西部用电量将占全国用电总量的26%～27%，占比较现在的23%略有增加。按人均8000度的发展目标测算，我国2030～2050年中长期西部输送到中东部地区的电力容量将由现在的1亿千瓦增加到4.5亿～5.5亿千瓦，相应输送电量为2万亿～2.5万亿度。这是对未来的输电和电网技术的重大挑战。
总体来说，我国电网未来发展的目标是：在电源开发方面，支持清洁能源电量占总量60%以上目标的实现；在电能传输和分配方面，支持实现西电东送（含北电南送）规模达到4.5 亿～5.5亿千瓦以上的目标，支持可再生能源和天然气分布式电源在配电网的规模化接入；在电能利用方面，支持强化节能，提高能源利用效率，提高电能在终端用能的比重。
这一目标的实现与整个能源电力发展密切相关。经过10多年的技术研发和实践，我国交流和直流特高压输电技术和电网技术已获得重大突破，为实现大容量远距离输电奠定了坚实基础。
采用新材料、新器件、新原理的输电技术，如新型电压源直流输电技术、直流电网技术、超导输电技术、新型大容量输电线路技术等，如能获得突破，并使之实用化，将为我国未来电网发展提供更多的技术选择。
直流输电网技术、超导输电技术在近期尚不具备大规模工程应用能力，因此在2030年前近距离输电将主要采用特高压/超高压交流输电方式，远距离则主要采用特高压/超高压直流输电方式。我国将形成超/特高压交、直流输电技术为核心的混合输电网模式。
由于超导技术的突破主要取决于物理学和材料学基础研究的进展，具有很大的不确定性，而基于新型直流输电的直流输电网技术已经取得阶段性成果，预期在可以预见的将来会有较大突破，我国在2030～2050年实现采用常规导体的主干直流输电网的可能性更大。
按照我国中长期大容量远距离输送电力的客观需求，在西部构建送端直流输电网，也具有其必要性和优越性。首先，这能够更好地满足未来电力由西部向中东部地区远距离、大容量输送的重大需求。其次，这能够在西部送端实现风电、太阳能发电、水电、煤电等不同特性电源之间补偿调节，解决新能源出力的随机性和波动性问题。再次，这可以充分利用输电走廊和线路资源，提高输电系统资产利用效率，此外，还能实现西部广大地区各交流电网的异步连接，提高运行的稳定性，满足西部的用电需求。
根据未来电力流和关键输电技术发展趋势预测分析，可以预期：2030年前，我国将延续超/特高压交、直流输电技术为核心的输电模式，电力电子技术和新型直流输电技术等新的电网技术不断发展；2030～2050年，在新型直流输电技术成熟的条件下，我国可能形成西部送端直流输电网和中东部受端超/特高压交流电网相融合的输电网模式。
针对近中期的技术需求，需要研究安全可靠、经济合理、技术先进，能满足输电需求的交直流输电网结构；要研究相应的电网运行控制技术，提高系统的输电能力及电网的安全性、可靠性和经济性，特别要注重研究受端电网接收大量直流输电的安全稳定问题。
针对中长期我国有可能形成西部送端直流输电网，与中东部受端超/特高压交流电网有效融合的输电网模式，需要提前重点部署新型直流输电及直流输电网技术的研究，包括基础性前瞻性研究和高技术开发。
 
                                                                         来源：工业电器网
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