• 截至“十三五”末,国家电网公司“十三方十方”项目中已建成投产特高压工程24个,“一方三直方”项目中已核准在建特高压工程4个,已投产特高压工程线路总长度35583公里,总变电(换流)容量396.67亿千伏安(千瓦),占全国电量的5%。
由于能源生产地与消费地距离遥远,以特高压输电为骨干网络的大容量、长距离输电通道建设正在全面加速。以我国为例,风电、太阳能、水电、核电等重点开发地区多集中在西南、西北、东北和华北地区,而电力消费中心则主要集中在中部和东部地区。对于大容量长距离输电通道,一旦发生严重故障导致电网局部断线,可能导致整个电网大面积的功率重新分配。目前特高压直流母线电压高达±1100kV,一旦发生换相失败或直流闭锁,将增加系统频率和频率波动的风险。
• 截至2023年底,我国西电东送工程已建成投运“20直流+18交流”共计38条特高压输电通道,最大输送容量约300吉瓦,年输送电量逾1.5万亿千瓦时。
中国是世界上最大的可再生能源“舰队”,截至 2020 年底,风电和太阳能累计发电量分别达到 281.5 吉瓦和 253.4 吉瓦[1]。从地理上看,风能和太阳能资源主要分布在中国的华北、西北和东北地区(又称“三北地区”),而经济集群(即电力负荷中心)一般位于中国的东部和南部[2]。能源供需之间的空间不平衡和电网缺乏灵活性导致可再生能源限电现象严重,从而造成利用率急剧下降,装机容量和实际发电量之间的差距越来越大[3e6]。因此,中国一直在建设特高压线路,将可再生能源从北部和西部地区输送到中国东部和南部[7]。到 2020 年,已建成 20 条特高压线路,绵延约 30,000 公里,可满足全国 4% 的需求 [7,8]。然而,进展低于预期。2019 年,这些专用线路的整体运行率低于 40%,有些线路的运行率甚至低于 20% [9]。此外,大多数输电涉及煤电和水电,风电和太阳能仅占很小份额,2019 年占总输电量的 13% [9,10]。造成这种情况的主要原因是发电产能过剩和缺乏市场机制 [11]。全国电力需求的增长率从 2003 年的 11.7% 下降到过去 10 年的 4.5%,导致 2016 年产能过剩 35% [7]。这导致愿意接受来自其他地区电力的买家减少,因为当地电力供应仍然充足 [7、9]。此外,分散且以省为单位的电力部门未能优先分配可再生能源 [12]。
AAC - 全铝导体 ACSR - 钢芯铝导体 AN - 可听噪声 ASNR - 环境信噪比 BIL - 基本脉冲绝缘水平 BSL - 基本开关浪涌水平 CFR - 联邦法规 EHV - 超高压 EMI - 电磁干扰 E/M - 电磁的 E/S - 静电的 HVAC - 高压交流电 HVDC - 高压直流电 kV - 千伏 MV - 兆乏 MVA - 兆伏安 MW - 兆瓦 NESC - 国家电气安全规范 OHGW - 架空地线 PCB - 电力断路器 RI - 无线电干扰 REA - 农村电气化管理局 RMS - 均方根 ROW - 通行权 SNR - 信噪比 SSR - 次同步谐振 TNA - 瞬态网络分析仪 TVI - 电视干扰 UHV - 特高压