DQZHAN訊：特高壓交、直流路線激辯：是選擇還是共存？
特高壓輸電被譽為“電力高速公路”。在全球筑“路”的競逐中，中國已**半個身位。2009年1月，中國自主研發、設計和建設的1000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程建成并投入商用。這成為迄今為止全球電壓等級*高、輸送能力*大、技術水平*先進的特高壓交流輸變電工程。此后數年間，中國在特高壓電網領域屢有獎項斬獲，自主知識產權的技術也創下先例。
縱覽世界電網百年發展史，雖然直流交流之辯存在多時，但電壓等級由低至高、聯網規模由小到大這一資源配置趨勢卻從未改變。當能源短缺、氣候變化的陰影逐漸成為世界性的難題，發展以特高壓交直流電網為骨干網架的堅強智能電網，連通電力高速公路，已是多個大國的選擇。其中，中國的印記正在顯現。
前傳：交、直流之辯
雖然中國成功實施特高壓輸電贏得了全世界的積極評價，但特高壓輸電技術的發展，始終與爭議相伴。一開始，焦點集中于特高壓輸電的**性、性價比以及相關電工裝備的國產化能力。此后，爭論又集中在特高壓交流、直流的優劣之辯。
早在19世紀末，科學界就曾上演過“交、直流之爭”。發明家愛迪生、物理學家開爾文極力主張直流輸電，威斯汀豪斯和費朗蒂則主張交流輸電。*終，交流輸電以組網和便捷的升壓優勢，成為電力系統發展的起點。
一百多年過去，交流電雖然占據著電網發電的主流，但直流電的相對優勢仍舊存在。中國工程院院士李國杰受訪時表示，大功率電力電子技術的發展與成熟，使得直流輸電受到青睞，遠距離大功率輸送促使直流輸電進一步發展。同樣電壓等級的直流電能還具有輸送功率更大、損耗更小的優勢。
中國科學院院士、中國電科院研究員周孝信指出，直流輸電和交流輸電只能互補，不能互相取代。他打了兩個比方，直流輸電只具有輸電功能、不能形成網絡，類似于“直達航班”，中間不能落點，定位于超遠距離、超大容量“點對點”輸電。
直流輸電可以減少或避免大量過網潮流，潮流方向和大小均能方便地進行控制，而高壓直流輸電必須依附于堅強的交流電網才能發揮作用。
與直流輸電相比，交流輸電則具有輸電和構建網絡雙重功能，類似于“公路交通網”，可以根據電源分布、負荷布點、輸送電力、電力交換等實際需要構成電網。中間可以落點，電力的接入、傳輸和消納十分靈活，定位于構建堅強的各級輸電網絡和經濟距離下的大容量、遠距離輸電，廣泛應用于電源的送出，為直流輸電提供重要支撐。
為此，直流輸電與交流輸電，從如何抉擇，走向了如何共存。中國工程院院士、國網電科院研究院薛禹勝表示，電網的發展不可能單純依靠直流輸電，也不可能單純依靠交流輸電，需要構建交流、直流相互支撐的堅強電網。無論從技術、**還是經濟的角度，構建交直流混合電網，才能充分發揮各自的功能和優勢，這已是電網發展的基本共識。
目前，全球大量國家都采用了大范圍交直流混合電網技術。隨著電壓等級從10千伏、110千伏到500千伏、1000千伏，電網規模不斷擴大，交直流輸電技術在工程上也逐步實現高度融合。
特高壓緣何適用于中國
人類發現并運用電力以來，需求始終以幾何級數增長。相應地，電網也經歷著電壓等級由低到高、聯網規模由小到大、資源配置能力由弱到強的發展過程。1891年，世界上**條高壓輸電線路誕生時，電壓為13.8千伏。44年之后，美國建**類社會**條275千伏的超高壓線路。此后，當時的蘇聯和美國相繼刷新紀錄，直到2009年，中國自主知識產權的1000千伏特高壓交流工程投運，宣告世界電網進入特高壓時代。
具備顯著優勢的特高壓電網技術，為何在中國率先落地？這與中國的能源布局及需求緊密相關。
國家電網公司董事長、黨組書記劉振亞在不久前出版的《特高壓交直流電網》一書中指出，從中國的能源布局來看，76%的煤炭資源在北部和西北部，80%的水能資源在西南部，90%的陸地風能主要集中在西北、東北和華北北部，太陽能日照超過3000小時地區主要在西藏、青海、寧夏、新疆等西部省區；與此同時，70%以上的能源需求集中在東中部，大型能源基地與東中部地區負荷中心之間的輸電距離為1000-3000公里，迫切要求電力實現經濟高效的大規模送出和大范圍消納。
“隨著煤炭開發的重點逐步西移和北移，西部水電大規模集約化開發利用，電力發展方式正在加快轉變，由就地平衡發展模式轉變為大電網聯網供電模式。”劉振亞表示，“東部地區由于環境壓力大、運輸成本高、土地資源緊張，已不適宜再大規模建設燃煤電廠，客觀上決定了中國能源和電力發展必須走遠距離、大規模輸電和**范圍優化資源配置的道路。”
而建設特高壓電網，就是為了滿足大規模、遠距離、高效率電力輸送，保障能源供應的需要。
“根據我國能源分布與消耗的區域特點，未來能源的流向是北部煤電、西南水電向華北、華中、華東等地區輸送。特高壓電網的建設有利于能源資源的優化配置，也有利于西部地區將資源優勢轉化為經濟優勢。”東南大學電氣工程學院院長黃學良說。
在中國西電集團公司副總工程師宓傳龍看來，隨著國民經濟的高速發展和能源電力需求的迅猛增長，特高壓交直流電網的發展已由基礎技術研究、設備研制、工程示范步入建設實施階段，特高壓電網承擔起將西北、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，為能源**提供支撐。
從需求到現實，中國在特高壓交直流電網領域快馬加鞭。目前，中國已建成“兩高兩直”特高壓工程，并始終保持**穩定運行，用事實證明了特高壓輸電的可行性和成熟度。基于特高壓技術的跨國、跨洲能源輸送和電網互聯建設，全球范圍內解決能源問題，可能也需要借力特高壓電網。據悉，印度、巴西、南非、俄羅斯等國都已在積極發展特高壓電網。
特高壓改變了什么
相對于此前的電網，特高壓電網有哪些改變？
首先是“有電自遠方來”。2013年，罕見的持續高溫在**范圍內造成了用電高峰。入夏后**日發電量累計10余次創下新高，其中8月6日**發電量達174.19億千瓦時，較2012年夏季*大值增長14.65%。國家電網經營區域華北、華東、華中、西北4個區域電網及21個省級電網用電負荷均創歷史新高。
面對如此挑戰，雖然局部地區出現了電力缺口，但電力供需仍保持了總體平衡，背后的工程之一，就是特高壓電網。在發電量充足的背景下，跨區跨省電網輸送能力大幅提升，保障了電力供需的總體平衡。晉東南-南陽-荊門1000千伏特高壓交流過程及其擴建工程，四川向家壩-上海±800千伏特高壓直流工程，四川錦屏-蘇南±800千伏特高壓直流工程都承擔了重任。國網上海市電力公司相關負責人表示，向家壩-上海工程是至為關鍵的上海市外來電電源，它的滿送對上海電網迎峰度夏意義重大。工程穩定供電上海300萬千瓦時，占上海*高負荷的10%
2013年上半年，國家電力市場交易量2489.07億千瓦時，其中特高壓交易電量236.15千瓦時，同比增長127.42%。相應地，電網規模也翻了一番，逐步實現了從薄弱到堅強，從傳統到智能的轉變。正是有了特高壓電網這條“電力高速公路”，跨區跨省的電力輸送得以保障，電力“送得出、落得下、用得上”，有電自遠方來，一改過去需要區域性拉閘限電的窘迫。
問題是，遠方的電如何進入電網？這也與特高壓電網的功能有關。
中國工程院院士、中國電科院院長郭劍波如此解讀特高壓電網：隨著特高壓交直流輸電技術的**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，煤炭、水能、風能、太陽能、核能、生物質能、潮汐能等一次能源能夠轉換為電能，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負荷中心，實現電力遠距離、大規模、高效率輸送，在更大范圍內優化能源配置；能夠與互聯網、物聯網、智能移動終端等相互融合，滿足客戶多樣化需求，實現**、高效、清潔的能源發展目標。
特高壓的中國實踐
按照國家能源規劃，加快推進國家綜合能源基地建設，通過加大西電東送、北電南送輸電規模，在更大范圍內配置電力資源，解決電力發展中存在的生態環境日益惡化、能源供應成本持續上漲和煤電運持續緊張的矛盾。這是世界其他國家不曾遇到過的，而解決問題的關鍵，則是構建“強交強直”的特高壓輸電網絡。
2009年1月，中國自主研發、設計和建設的1000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程建成并投運。2010年7月，向家壩-上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程建成并投運。此后3年間，國家電網公司又建成了兩個特高壓交流輸電工程和兩個特高壓直流輸電工程。

上海交通大學原黨委書記、電氣工程教授王宗光介紹說，2011年4月，特高壓交流試驗示范工程獲中國工業大獎，并被國際大電網組織譽為“一個偉大的技術成就”。2013年2月，“特高壓交流輸電技術、成套設備及工程應用”榮獲國家科學技術進步獎特等獎，中國擁有完整的自主知識產權，同時也是世界上**掌握這項技術的國家。國際電工委員會評價認為，中國建成世界上電壓等級*高、輸電能力*強的交流輸電工程，是“電力工業發展史上的一個重要里程碑”，確立了中國在特高壓輸電領域的國際**地位。
歷經多年探索，中國特高壓電網建樹頗豐：建成特高壓交流、特高壓直流、高海拔、工程力學四個試驗基地和大電網仿真、直流成套設計兩個研發中心；在特高壓交直流輸變電、大電網控制保護、智能電網、清潔能源接入等領域取得一批*****成果；建立了特高壓與智能電網技術標準體系，已制定企業標準363項、行業標準145項、國家標準66項，編制國際標準19項，中國的特高壓交流電壓成為國際標準電壓。劉振亞表示，以特高壓為*高電壓等級的電網建設新紀元開啟了，在電網科技領域，實現了“中國**”和“中國創造”，中國完成了從追趕到超越的歷史性轉變。
特高壓應對能源變局
發展清潔能源，已成為全球范圍內應對氣候變化的共同選擇。受能源資源稟賦影響，中國的能源消費仍以煤為主，清潔能源在一次能源消費中所占比重較低。相關研究顯示，要實現2020年非化石能源占一次能源消費總量比重達到15%的目標，水電裝機容量應達到3-3.5億千瓦，核電裝機容量應達到8000萬千瓦左右，風電裝機容量應達到1.5億千瓦左右，太陽能發電裝機應達到2000萬千瓦左右。
這就倒逼著中國的能源格局發生轉變。在劉振亞看來，特高壓電網建設的背后，是能源觀的轉變，“建設以特高壓電網為骨干網架的堅強智能電網，是解決能源和電力發展深層次矛盾的治本之策，是滿足各類大型能源基地和新能源大規模發展的迫切需要”。他呼吁要有“大能源觀”，以全球化視野、可持續理念推動能源結構由高碳轉向低碳、能源利用由粗放轉向集約、能源配置由局部地區轉向全球范圍。
從中國現實而言，國內80%的水能資源分布在四川、云南、西藏等西南部地區，風能資源主要集中在華北、西北、東北等“三北”地區和東部沿海，國家規劃的甘肅酒泉、新疆哈密、河北、蒙西、蒙東、吉林、江蘇沿海等7個千萬千瓦級風電基地，有6個位于“三北”地區，適宜規模化集中開發的太陽能發電主要分布在西部和北部的沙漠、戈壁灘等偏遠地區。而中國能源需求主要分布在華北、華中和華東等“三華”地區。
中國西部、北部地區的清潔能源基地與中東部負荷中心地區的距離一般為800-3000公里，依靠現有輸電技術，很難滿足能源資源大規模、遠距離輸送需求，從而限制清潔能源的規模化發展，成為經濟社會可持續發展的一大短板。建設特高壓電網，加強區域互聯，擴大消納范圍，是促進清潔能源規模化發展、實現中國應對氣候變化國際承諾的的重要途徑。
根據規劃，到2020年，國家電網公司經營區域內的東中部12個受電省市需要從區外受進電力達3.5億千瓦，風電和太陽能等裝機容量將分別達到2億千瓦和5000萬千瓦。相應地，國家電網公司將建成“五縱五橫”特高壓交流網架和27項特高壓直流輸電工程，具備4.5億千瓦電能大范圍配置能力，滿足輸送5.5億千瓦清潔能源的需求。屆時，每年可消納清潔能源1.7萬億千瓦時，替代原煤7億噸，減排二氧化碳14億噸、二氧化硫390萬噸。
一張以特高壓電網為起點的能源藍圖，正在漸次展開。

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