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中国交流特高压输电工程始末、遗患和建议

2016-09-30 14:59:21 能源思考8月刊   作者: 王仲鸿  

--2016年8月8日星期一

前言:自2005年开始,围绕交流特高压输电问题的争议已过十年。"十二五"期间就没有全国性的电网计划,原因就是交流特高压问题涉及国家的电网构架的走向,关系到成万亿元工程投资,无法在争议未果下确定电网的建设项目。目前2016年已过半,"十三五"电力计划还没有公布,其中的争议也是重要原因。国网(国家电网公司)迄今提出了八条交流特高压输电线,除雅安-武汉特高压输电线两次咨询论证被否定未建,三条(晋东南示范工程、华东南半环、浙北-福州)已投运,在建的还有华北一纵二横和华东北半环共四条,已经具有充分的工程实践进行总结判断。2014年5月15日在全国政协双周协商会上,俞正声建议对特高压线进行调查研究。2015年初能源局列24题在全国范围进行交流特高压输电和相关工程的调查研究,原计划在2015年结题,到2015年底也无音信。本文结合这些工程的争议历史进行分析并提出建议。

1. 交流特高压输电工程的目标四次更改,造成决策混乱和困难:交流特高压输电是国网提出在全国推广的新技术,看上的是它的形象效果,即输电电压最高、输电能力强。在没有搞清为什么苏、日在上世纪搞成后被弃用的工程道理,就要在全国推广。所以,国网提交交流特高压工程的理由总在变化,前后修改四次都被工程实践否定。只有交流特高压输电工程的形象宣传一直坚持未改、并广为公众所知,"中国创造"、"中国引领"、"中国电力发展的里程碑"等。便成为部门坚持的理由,只能硬着头皮继续下去,否则会翻转成负形象变和负效果,更早暴露失败。交流特高压输电最早是作为解决远距输电的新技术提出的,经过晋东南示范工程扩建前后的两次现场试验,结果就否定了夸大输电能力的错误宣传,即交流特高压输电能力不是国网领导宣传的大四、五倍,而只有交流超高压输电能力的不到两倍,误差超过100%,国网领导也只得承认远距输电的优选是直流输电,而不是开始宣传的交流特高压远距输电。于是,在2013年华东特高压北半环咨询论证会上提出了新的理由,提出特高压受端网可以解决超高压电网的短路电流超标。但提出的仿真对比结果就被咨询会专家否定,理论上覆盖新建特高压电网能只会增加超高压网的短路电流,而不是减少。在现实超高压电网中可以采用解环解决,也是世界普遍应对的方法。如果短路电流进一步加大,未来还可以用直流异步分割解决。此后,国网又提出特高压受端网可以解决大容量直流输电的安全问题,并举出新疆准东-安徽±1100千伏直流输电工程为例。即,如果交流侧故障引起直流双极闭锁故障退出,切断1200万千瓦的大容量来电,就会引起超高压电网的不稳定安全风险。其实一个简单合理的应对办法就是分开两路来电,故障冲击容量因此减少一半,消除了安全隐患。而且在实用上两路直流输电还可以更接近负荷点,经济合理。但国网为了给特高压受端网找理由,一定要用大容量直流故障来冲击电网,为此新建华东特高压受端网就高达700亿元。到了2014年,舆论热议大气污染,国网在国家能源会议上提出了12条输电通道治理大气污染。现在比较清楚,大气污染是个综合治理污染源的问题,本地电厂只是原因之一,甚至并非关键。其中最不合理的是一定要用四回交流特高压输电,而不用便宜过半的直流输电或超高压输电,浪费高达500亿元。对于以百亿元计的特大工程,责任部门一错、再错、三错、四错地变换提出目标,到底国网有没有搞清交流特高压输电工程的目标?而且坚持错误,四次否定而不改。如果不是为了政绩形象目标,很难有其他解释。如果听任国网不断变换交流特高压工程的技术目标,四错不改且获得批准,这不是在鼓励国网继续牺牲输电工程的实用性去满足部门的政绩形象效果吗?

2. 违反重大工程的决策程序:按重大工程的决策国家办事原则,应当经过专家论证。但七项交流特高压输电工程没有一项是经过专家论证的,而且也不进行工程后的总结评议,七个工程都是既不安全又浪费,错误不可避免。晋东南特高压工程是作为示范先行的,但从未认真总结教训。第一期工程现场试验录波说明,输电254万千瓦就振荡超过20%不能稳定运行,达不到设计值280万千瓦,评委都回避签字认可。所以才有扩建的第二期工程,国网许愿可以达到500万千瓦的设计能力,2011年底现场试验说明,送电500万千瓦只达到要求输电距离的60%,没有达到设计要求,国网就在大会宣布成功。工程运行四年多,没有公布扩建后的现场试验录波图,没有专家总结评议报告,甚至能源局要求的调研研究(24专题)也不进行。但此后国网自己也否定了交流特高压输电能力的宣传,全部交流特高压工程的设计都是双回路600万千瓦(单回线仅300万千瓦),再不提单回线有500万千瓦的输电能力了。输电能力因此降低一半,交流特高压输电输电工程的造价也就高上去一倍,全部提出的八条工程都比代替方案(直流或超高压输电)至少贵过一倍,成为不可比较的落后的输电方式。由于回避工程总结论证,错误还在继续。2013年,国网提出在华东新建了特高压受端网,但华东是缺电区,需要外来电来解决,省间已有八条超高压输电联络线,只要外来输电线落点合理,不需新建省间联络线,不需新建华东特高压受端网来交换电力。如果能进行实况调查,很容易就能知道,华东南半环自2013年9月建成以来,到底每年交换电能多少?为了挽救利用率低下的特高压受端环网,只好将准东直流来电(1200万千瓦)落地安徽,再通过交流特高压和超高压线,转送到江苏和浙江,多此一举。如果准东直流经同杆并架分别送电到江苏和浙江,特高压受端网可以不建,节约700亿元。华东南半环和浙北--福州两线都没有经过论证咨询,华东北半环在咨询会上有争议,最后是裹在治理大气污染中稀里糊涂就算通过领导批准了。只有雅安-武汉交流特高压输电线经过论证,而且论证两次都被否定,才被搁置不建。奇怪的是,也就在2013年,南方电网和内蒙电网都进行了"十三五"电网规划,咨询论证会上都否定交流特高压电网方案,理由都是造价贵过一倍,分别高出一千和五百亿元。为什么同为中国超高压电网上要新建特高压网架,却有相反的工程判断结果。只要在国网隶属外,南方电网和内蒙电网的交流特高压方案都被否定,在国网隶属下的华东、华北电网就被批准新建。判断特高压网架工程的标准,是工程属性、还是管理组织属性?总之,由于缺失论证和违反三重一大的决策、七条交流特高压输电线浪费高达千亿元。如果继续这样监管决策重大工程项目,错误和浪费怎能避免,如何贯彻降低成本的中央政策?

3. 在超高压电网中新建的特高压受端网架是电网安全短板:在华东和华北电网都新建了交流特高压网架,如果特高压线有并联超高压线,特高压通道故障切断,特高压线上的大功率就会转移到并联的超高压线路,引起电网不稳定。这就是电网安全要回避的高低压电磁环网,应对结果只能降低特高压输电功率运行。如果要避免电磁环网,就要求负荷侧点只有一个通道和特高压网有电联系,一旦故障切断联系该通道,在没有本地电源的保证下,就出现断电事故。以上两种情况,特高压受端网必居其一,不是降低运行功率,就是有负荷点存在断电风险。目前华东受端网采取的是降低运行功率,估计不到设计功率75%,相当又把造价提高30%。只要在超高压电网中新建交流特高压输电线,其运行的上限功率都达不到设计值(两回线600万千瓦)。如果请各电网公布暂稳极限,全部提出的八条交流特高压输电线都达不到设计值,相当设计能力在实用上打以相应的折扣。与超高压输电线比,后者在电网的实际运行功率上限都能大于设计值,而交流特高压输电线的暂稳极限低于设计值,这是它的静稳储备交较低的固有本质的必然结果。而由于静稳限制,交流特高压输电的实际运行上限都小于设计值,成为超高压电网的安全短板,是电网安全运行的瓶颈。

4. 交流特高压输电线在电网的遗留后患:全部七条交流特高压输电线在超高压电网留下的安全隐患,都需要极限投入资金才能解决,估计还得几百亿元。这些问题总是要解决的,否则就成为限制电网能力的瓶颈,成为各相关网局的治理对象,而这些输电线的原提出、设计和批准单位都会成为今后质疑和问责的对象。第一条晋东南示范工程是把华北华中两网同步连在一起的联络线,也是目前唯一的中国超高压电网间的同步互联线。示范工程运行在设计值500万千瓦,就会限制重庆方的超高压交流和哈密直流的来电,都不能按原设计值发挥作用,结果只能按稳定要求降低示范工程的运行功率。而且在故障引发振荡时必须切断该线路,否则在两个网间传播扩大故障,成为两个电网稳定运行的累赘。华东特高压网架的功能只能交换省际功率,本来就不需要,所以一直不能公布年交换电能的数量,估计不会超过要求值的一半(150亿千瓦小时)。准东直流投运后,将有600万千瓦在淮南进入特高压受端环网,加上淮南发电厂的输出,给运行调度带来困难,必须列项投资进行补救处理。华北一纵二横的功能就是远距输电能,输电容量是和发电厂配套建设的,不能因电磁环网问题而降低输电功率。设计方规划院只能以优化结构为理由,新增三条线形成三个环网,以便负荷点可以有两个特高压来电,避免故障断电。这完全是一纵二横带来的新问题,改用直流或超高压方案就不存在这个问题。相当在过去浪费500亿元的基础上,还要支付追加安全费用成百亿元。因此,特高压受端网不仅造价增加贵出一倍,而且存在安全风险问题,还要为此继续新建补救工程。如果没有认真总结过去,原设计单位很难自己率先认错,只能用优化结构理由来追加特高压受端网安全修补工程。甚至还会继续用大容量直流输电制造新的安全问题,在各超高压区域电网新建特高压受端网,实际上为国家特高压大同步网作准备,总计浪费可高达五千亿元。为什么不能结合南方电网进行反思,南网是世界最多的直流输电,为什么可以在区域网内进行异步分割互联解决大容量直流输电的安全问题?比较一下,哪一种发展电网模式更安全、更经济?

5. 小结和建议:

1) 中国新建的全部七条交流特高压输电线都存在严重问题,造价高过比较方案一倍,运行达不到设计功率(双回600万千瓦),已运三条线路的利用率不到一半,而且还给电网安全运行带来后患,需要继续投资进行补救。这是国网新建电网的技术方向的错误,即用特高压电网来解决远距输电和供电安全:

a) 违反工程经济节约原则:与点对网的远距输电线比, 交流特高压输电通道在全国铺设纵横交错的电网解决远距输电,已属结构性的浪费。交流特高压输电层远离发电厂,稳定计算电抗使输电能力下降一半,每约300公里必须配有支撑电压的变电站,容量和发端相同,造成大量空置变电容量的浪费。结果工程造价高过一倍(比直流和交流超高压输电),成为不具备工程竞争能力的落后技术。国网提出的八条交流特高压输电工程全部都高过比较方案一倍,单价约为5元/(公里×千瓦),反映了交流特高输电的本质弱点。

b) 违反电网的安全原则:供电安全是在故障切断输电线后能持续供电的标准来衡量的,不是和输电容量和电压正相关,而是和电网结构强相关。因为交流特高压输电容量大,故障切除后对电网的冲击也大,对电网安全的正负作用很难简单断定。而安全技术分析比较说明,纵横交错棋盘式是交流特高压电网的唯一可行结构,其大停电风险损失要超高压区域电网大六倍,而大停电是当今世界选择未来电网模式最重要的标准。

2) 组织调查研究和专家论证,在总结既有七条交流特高压输电线的基础上,提出补救善后工程措施的建议:过去造成这些负面结果的重要原因就是全部工程都没有经过专家论证,缺失通过多方案比较转化为可决策的表达形式。专家论证就是保证方案的设计过程和结果数据都要符合工程技术基本道理和规范,而这些也正是重大工程决策规定的必须程序。总结过去的经验教训,专家组成要包括不同意见的双方,以便展开讨论,而不是靠不明情况的名士的表态,更不是靠暗箱操作组成制造的多数票,邀请的专家要有判断相关问题是非的专业水平和了解争议内容的资质,而不是为了应付规定程序的过场表演。

3) 专家论证的建议内容:

a) 核实交流特高压输电工程的实况:输电线的造价、设计输电功率和距离、投运后的年度输电量、在电网中各分段段的暂稳极限值。根据这五项指标与情况相近的直流和交流超高压输电进行比较,总结出规律性的结论。。我们了解:交流特高压输电的造价贵过比较方案一倍;投运后的的年输送电量不到设计值的一半,利用率是对比方案中最小的;运行最大功率达不到设计值。这就是为什么国网一直回避调查工程实况的原因,但对人民隐瞒真实是根本有违央企应尽的社会责任。

b) 交流特高压输电在电网中的安全评估:有无高低压电磁环网下各分段暂稳极限值,交流特高压输电通道故障切断后各负荷点的供电安全风险评估,有无交流特高压输电线的电网安全比较。

c) 交流特高压输电的补救善后工程的多方案比较:三种方案进行比较:保留新建的七条交流特高压输电线和善后补救工程方案;停止在建交流特高压输电工程和善后补救工程的方案;交流特高压输电降压运行或其他可能方案。比较方案应由利益不相关的独立设计单位负责,如由南方电网或内蒙电网设计单位负责。

4) 研究建立有输电成本约束的机制:过去所以能让高昂的交流特高压输电入选新建,就是因为没有输电成本的约束机制,电价是按输电成本倒推出来的,企业缺失了降低成本的基本特性。包括目前推广按核准输电成本加合理收益的收费的电改方案,也是有利于入选高价的落后输电方式。从设计源头开始,就要避免在利益相关的输电线设计单位中进行,远距输电设计至少三种输电方式(直流、交流特高压和超高压输电)的比较方案。避免过去缺失方案比较、用单位名称代替设计书的责任人署名、以及由利益方指定论证会专家的非规范论证咨询论证错误做法。

5) 改进完善监管体制,既要有配套制衡机制,也要防止利用监管权利寻租、以及利益相关的不同单位联合起来逃避、欺骗和挟持监管方。设计规划部门需要甲方项目设计经费来维持运营和补充经费来源,无法避免甲方的干预和影响,交流特高压输电工程在设计层的错误因此不能及时改正和无人负责,浪费上千亿元。(完)




责任编辑: 江晓蓓

标签: 特高压输电

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