邱焱++張馨月++王妍++趙可

摘 要：電能是最基本的能源，我國作為電能消費(fèi)大國，電能已然成為改善民生、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，乃至推進(jìn)國防和軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)、全面建成小康社會(huì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。輸電是發(fā)電到用電的中間環(huán)節(jié)，在電力系統(tǒng)中起著重要作用。隨著我國電力工業(yè)跨越式發(fā)展，傳統(tǒng)輸電技術(shù)很難滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)所具有的“大電網(wǎng)、大機(jī)組、特高壓、超大容量、高度自動(dòng)化”的特點(diǎn)，因此發(fā)展輸電新技術(shù)勢(shì)在必行。本文主要介紹特高壓輸電技術(shù)、柔性交流輸電技術(shù)、緊湊輸電技術(shù)和超導(dǎo)輸電技術(shù)在我國的發(fā)展與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：特高壓輸電；柔性交流輸電；緊湊輸電；超導(dǎo)輸電

中圖分類號(hào)：TM721 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展

由P=U2/R可知，輸電線路的輸送功率與電壓的平方成正比。為了大幅度提高其輸電能力，特別是遠(yuǎn)距離功率輸送能力，結(jié)合我國在輸電容量大、輸送距離長已有的500kV電壓等級(jí)難以支撐的實(shí)際情況，就必須提高輸電電壓等級(jí)。于是我國于1986年將特高壓輸電技術(shù)列入科技攻關(guān)計(jì)劃，拉開了我國發(fā)展特高壓輸電技術(shù)的序幕。

特高壓一般是指交流1000kV、直流±800kV及以上的電壓等級(jí)?？梢哉f，特高壓輸電技術(shù)代表了當(dāng)今世界輸電技術(shù)發(fā)展的方向。與傳統(tǒng)輸電方式類似，特高壓也分為特高壓直流輸電和特高壓交流輸電，兩者具有不同的適用場(chǎng)合。從我國電網(wǎng)的實(shí)際出發(fā)，特高壓交流輸電主要定位于近距離大容量輸電和更高一級(jí)電壓等級(jí)的網(wǎng)架建設(shè)，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；而特高壓直流輸電主要定位于送受關(guān)系明確的遠(yuǎn)距離大容量輸電及部分大區(qū)、省網(wǎng)之間的互聯(lián)，以提高輸電線路建設(shè)經(jīng)濟(jì)性。

特高壓輸電技術(shù)具有輸送容量大、距離遠(yuǎn)、網(wǎng)損小、節(jié)省線路走廊的特點(diǎn)，能夠提高資源利用效率，節(jié)省寶貴土地資源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)性，符合我國國情和能源發(fā)展戰(zhàn)略，因此我國自研究特高壓輸電技術(shù)起，就得到了各級(jí)政府、企業(yè)、專家學(xué)者的高度重視和大力支持。在多方共同的努力下，以“科學(xué)論證，示范先行，自主創(chuàng)新，扎實(shí)推進(jìn)”的十六字方針為基本原則，特高壓輸電技術(shù)取得了長足地發(fā)展，攻克了無功平衡、消除潛供電流、限制過電壓、絕緣配合、串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、防雷等關(guān)鍵技術(shù)難題，并培養(yǎng)了一大批有較高理論水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員，有力地推動(dòng)了我國特高壓輸電技術(shù)的快速發(fā)展。

1994年，在武漢高壓研究所戶外高壓試驗(yàn)場(chǎng)建設(shè)特高壓試驗(yàn)研究線段，并于1996年建成了中國第一條百萬伏級(jí)特高壓試驗(yàn)研究線段。電力建設(shè)研究所在2004年建設(shè)的桿塔試驗(yàn)站，進(jìn)行了特高壓?jiǎn)位芈?×800kV分裂導(dǎo)線和特高壓輸電線路防振設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)。2005年，國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞擔(dān)任主編的《特高壓電網(wǎng)》一書正式出版，填補(bǔ)了特高壓技術(shù)研究領(lǐng)域?qū)I(yè)論著的空白，標(biāo)志著我國在特高壓技術(shù)理論研究達(dá)到了國際領(lǐng)先平。

2006年，首條交流1000kV級(jí)特高壓示范試驗(yàn)工程—晉東南-南陽-荊門特高壓輸電工程的開工標(biāo)志著特高壓輸電技術(shù)進(jìn)入工程建設(shè)實(shí)質(zhì)性階段。同年，1000kV特高壓特高壓交流輸電線路示范工程—漢江大跨越正式開工，這標(biāo)志著1000kV特高壓示范工程全面進(jìn)入關(guān)鍵性建設(shè)階段。

2009年，云南-廣東±800kV特高壓直流示范工程正式單極投入運(yùn)行，2010年雙極投產(chǎn)，這是世界上第一個(gè)±800kV直流輸電工程。同年，國家電網(wǎng)向家壩—上?！?00kV特高壓直流輸電示范工程投入運(yùn)行。更多的特高壓工程正在快速建設(shè)當(dāng)中：國家電網(wǎng)皖電東送淮南—上海特高壓交流輸電示范工程、錦屏—蘇南±800kV特高壓直流工程、哈密南—鄭州±800kV特高壓直流輸電工程、溪洛渡左岸—浙江金華±800kV特高壓直流輸電工程相繼開工，錫林郭勒盟—南京1000kV特高壓交流輸電工程已獲得批準(zhǔn)，準(zhǔn)東—成都±1100kV特高壓直流工程也已啟動(dòng)前期準(zhǔn)備工作；南方電網(wǎng)糯扎渡電站送電廣東±800kV直流輸電工程已破土開工。

2013年，雅—武1000kV特高壓交流輸變電工程的啟動(dòng)以及浙北—福州特高壓交流輸變電工程建設(shè)全面啟動(dòng)，標(biāo)志著我國特高壓電網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入加快推廣應(yīng)用、規(guī)模建設(shè)的新階段。我國特高壓技術(shù)的全面突破，也為世界電力工業(yè)的創(chuàng)新變革提供了戰(zhàn)略選擇。

2.柔性交流輸電技術(shù)的發(fā)展

隨著電力能源的供需矛盾進(jìn)一步，電網(wǎng)的互聯(lián)度和吞吐容量進(jìn)一步增加，對(duì)系統(tǒng)潮流控制、穩(wěn)定運(yùn)行、容量擴(kuò)充帶來了不同程度影響。解決這些問題的最佳方式是在現(xiàn)有輸電設(shè)施不變的條件下，使輸電線路和其他輸電設(shè)備盡可能工作在它們的極限容量，這就需要有一種傳輸容量大、響應(yīng)速度快、控制性能好的設(shè)備來代替?zhèn)鹘y(tǒng)控制設(shè)備。大功率電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，特別是晶閘管的出現(xiàn)，打開了柔性交流輸電技術(shù)的大門。

柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）是將電力電子技術(shù)、微處理機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等高新技術(shù)集中應(yīng)用于輸電變系統(tǒng)，以提高輸電系統(tǒng)可靠性、可控性、運(yùn)行性能和電能質(zhì)量并獲取大量節(jié)電效益的一種用于靈活快速控制交流輸電的新型綜合技術(shù)。柔性交流輸電技術(shù)為電力網(wǎng)提供了前所未有的控制，能夠高效利用電網(wǎng)資源和電能，預(yù)示著電網(wǎng)控制的未來，是輸電技術(shù)發(fā)展的重要里程碑。柔性交流輸電技術(shù)開辟了提高交流輸電運(yùn)行整體控制能力的渠道，為高壓和超高壓交流輸電革新指出了發(fā)展方向，能在較大范圍內(nèi)有效地控制其潮流；可以使線路的輸送能力增大至接近導(dǎo)線的熱極限，但不會(huì)出現(xiàn)過負(fù)荷；有助于解決輸電網(wǎng)和輸電線運(yùn)行中的環(huán)流、振蕩和穩(wěn)定性、可靠性、熱備用容量等問題；有效促進(jìn)和改善了輸電網(wǎng)其他運(yùn)行控制技術(shù)，并將改變交流輸電的傳統(tǒng)應(yīng)用范圍；同時(shí)還對(duì)FACTS控制器本身的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

1985年，華北電力學(xué)院研制出了我國第一臺(tái)基于晶閘管的新型靜止無功發(fā)生器的試驗(yàn)樣機(jī)，拉開了我國發(fā)展柔性交流輸電技術(shù)的序幕。

1994年，清華大學(xué)與河南電力局簽訂了合作研制我國首臺(tái)20MVA STATCOM工作裝置合同。

1996年，基于GTO的300kVA STATCOM模型樣機(jī)投入使用。

1999年，20MVA STATCOM工作裝置成功在220kV變電站投入運(yùn)行，這標(biāo)志著我國柔性交流輸電技術(shù)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

經(jīng)過近30年的發(fā)展，我國已完成的柔性交流輸電示范工程有敏—馮屯的TCSC工程、鞍山紅一變的100MV·A SVC工程、河南電網(wǎng)20MVA STATCOM工程、上海電網(wǎng)50MVA STATCOM工程、廣東電網(wǎng)200MVA STATCOM工程，這是世界上最大的STATCOM工程、錦界電廠SVC抑制次同步諧振工程、華東電網(wǎng)短路電流限制器工程。

3.緊湊輸電技術(shù)的發(fā)展

針對(duì)我國電網(wǎng)輸電能力不足，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密地區(qū)可供線路走廊用地日趨緊張的實(shí)際，發(fā)展既側(cè)重縮小線路走廊又能提高傳輸能力的輸電技術(shù)十分迫切，緊湊輸電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。緊湊輸電技術(shù)是通過優(yōu)化輸電線路導(dǎo)線布置，縮小相間距離、加大分裂導(dǎo)線距離、增加分裂導(dǎo)線數(shù)目，有效地控制導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)，以提高導(dǎo)線有效截面，同時(shí)能夠提高線路電容、降低電感、減小波阻抗，在相同電壓等級(jí)下，大幅提高自然輸送功率，并可以減少線路走廊寬度，提高單位走廊輸電容量的新型輸電技術(shù)。

目前，我國在緊湊輸電技術(shù)領(lǐng)域，從線路技術(shù)設(shè)計(jì)、研發(fā)到工程建設(shè)投產(chǎn)使用具有完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

1999年，我國第一條緊湊型輸電線路，昌平—房山500kV輸電線路建成投產(chǎn)。

2003年，500kV新鄉(xiāng)—安陽—邯鄲緊湊型6分裂輸電線路正式投入運(yùn)行。

2004年，政平—宜興500kV同塔雙回緊湊超高壓交流輸電線路建成投產(chǎn)，這是我國第一條500kV同塔雙回緊湊超高壓交流輸電線；同年，天水—成縣330kV雙回路三分裂緊湊型高壓交流輸電線路投入運(yùn)行。

2005年，500kV內(nèi)蒙古涼城縣岱海電廠一河北省萬全縣緊湊型輸電線路試驗(yàn)成功。

2010年，750kV雙回路同塔同窗緊湊型輸電技術(shù)研究項(xiàng)目通過驗(yàn)收；同年，云南電網(wǎng)公司在500kV小楚乙線上開展高海拔500kV緊湊型輸電線路直升機(jī)索吊方式帶電作業(yè)，迎來了緊湊輸電技術(shù)直升機(jī)作業(yè)嶄新發(fā)展階段。

在發(fā)展緊湊輸電技術(shù)過程中，我國解決了一系列關(guān)鍵技術(shù)難題：緊湊型線路的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和桿塔形式、大截面導(dǎo)線輸電技術(shù)、耐熱導(dǎo)線輸電技術(shù)、帶電作業(yè)技術(shù)等。不可否認(rèn)，我國緊湊輸電技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位。

4.超導(dǎo)輸電技術(shù)的發(fā)展

目前我國在遠(yuǎn)距離、大容量電力輸送采用架空鋼芯鋁絞線或地下電纜。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用這些傳統(tǒng)輸電方式，在輸電過程中產(chǎn)生的損耗占整個(gè)發(fā)電容量的8.2%以上。為大幅度減少輸電過程中損耗，提高輸送效率和能源利用率，伴隨著超導(dǎo)技術(shù)特別是超導(dǎo)電纜的日益成熟，超導(dǎo)輸電技術(shù)為輸電領(lǐng)域開辟了新道路。

所謂超導(dǎo)技術(shù)就是依托超導(dǎo)電纜，進(jìn)行理論上無損耗的理想輸電技術(shù)。超導(dǎo)輸電技術(shù)具有傳統(tǒng)輸電方式不可比擬的優(yōu)勢(shì)。超導(dǎo)電纜的臨界電流密度可達(dá)到傳統(tǒng)導(dǎo)線允許電流密度百倍以上，大幅度提高了傳輸容量；理論上，在直流情況下完全沒有電阻，從而降低損耗，提高效率；具有無電磁污染、低噪音等特性，而且有效克服了常規(guī)充油電纜存在漏油造成環(huán)境污染的缺點(diǎn)；與相同傳統(tǒng)電纜相比，超導(dǎo)電纜尺寸小、重量輕、節(jié)約材料。

我國超導(dǎo)輸電技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，但由于其自身存在的缺點(diǎn)和不可回避的技術(shù)難題，超導(dǎo)輸電技術(shù)更多的還是在科學(xué)論證、攻克難題、試驗(yàn)測(cè)試階段。

1998年，我國研制成功了1米長、1kA的Bi系高溫超導(dǎo)直流輸電電纜模型。

2000年完成了6m長、2kA高溫超導(dǎo)直流輸電電纜的研制和試驗(yàn)。

2003年，研制出了10m長、10.5kV/1.5kA的三相交流高溫超導(dǎo)電纜。

2004年，完成了30m長、35kV/2kA的高溫超導(dǎo)電纜開發(fā)并在變電站試驗(yàn)運(yùn)行。

2011年，360m長、電流達(dá)10kA的高溫超導(dǎo)直流輸電電纜采用架空方式安裝，投入工程運(yùn)行。

結(jié)語

用電問題關(guān)系到社會(huì)發(fā)展全局的重大戰(zhàn)略問題，也對(duì)加快電網(wǎng)發(fā)展提出了更高的要求。輸電新技術(shù)的出現(xiàn)，從根本上扭轉(zhuǎn)了“重發(fā)輕輸”的觀念，創(chuàng)新了輸電模式，提高了輸電質(zhì)量，也提高了資源利用率。隨著科技進(jìn)步、資源分布矛盾日益突出，必將產(chǎn)生更多的新型輸電技術(shù)，這將會(huì)大大提高電力工業(yè)的發(fā)展水平，促進(jìn)電力工業(yè)重大變革。輸電新技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)于有利于資源優(yōu)化配置，滿足各方面的用電需求，具有重大的經(jīng)濟(jì)意義與技術(shù)創(chuàng)新意義。

參考文獻(xiàn)

[1]卜勁松，關(guān)玉明，童立勇，等. 1000kV特高壓輸電技術(shù)在我國的開創(chuàng)與應(yīng)用[J].黑龍江電力，2007（5）：321-323.

[2] Ramesh M， Laxmi A. J. Stabilty of Power Transmission Capability of HVDC system using facts controllers[C]. 2012 International Conference on Computer Communication and Informatics 2012： 1～7.

[3]胡毅，萬保權(quán)，何慧雯. 1000kV交流緊湊型輸電關(guān)鍵技術(shù)研究[J].高電壓技術(shù)，2011，37（8）：1825～1831.