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大電網(wǎng)發(fā)展形勢(shì)及“十三五”特高壓電網(wǎng)發(fā)展展望
大電網(wǎng)發(fā)展形勢(shì)及“十三五”特高壓電網(wǎng)發(fā)展展望
1.大電網(wǎng)發(fā)展形勢(shì)和任務(wù)
大規(guī)模新能源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)發(fā)展的需求
我國(guó)新能源資源的分布特點(diǎn)，以及集中式新能源發(fā)電出力特性對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響，客觀上決定了大電網(wǎng)是我國(guó)新能源規(guī)模化發(fā)展的重要推動(dòng)因素，我國(guó)大規(guī)模新能源并網(wǎng)尤其需要大電網(wǎng)的支撐。
我國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能資源豐富，現(xiàn)有技術(shù)水平可開(kāi)發(fā)資源分別超過(guò)24億、45億kW，未來(lái)隨著技術(shù)進(jìn)步可開(kāi)發(fā)規(guī)模更大。目前我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)位居世界、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)年底有望超過(guò)德國(guó)躍居世界;風(fēng)電和光伏發(fā)電設(shè)備產(chǎn)能充足，均占產(chǎn)能的一半以上，具備大規(guī)模開(kāi)發(fā)的有利條件。破解當(dāng)前的棄風(fēng)、棄光等問(wèn)題，迫切需要加強(qiáng)電網(wǎng)，通過(guò)在全國(guó)范圍配置資源加以解決。
電源、負(fù)荷、電網(wǎng)是影響新能源消納的三個(gè)方面因素。國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明，在電網(wǎng)環(huán)節(jié)擴(kuò)大電網(wǎng)范圍，在電源環(huán)節(jié)提高電源靈活性，在負(fù)荷環(huán)節(jié)實(shí)施需求側(cè)響應(yīng)、增加用電需求，是實(shí)現(xiàn)新能源高比例消納的三大重要途徑。
《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》
2014年5月16日，國(guó)家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃12條重點(diǎn)輸電通道建設(shè)的通知》，其中，在國(guó)家電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)“四交四直”特高壓工程和3項(xiàng)500kW工程。新建特高壓變電站14座、換流站8座，線路1.2萬(wàn)公里，變電容量1.4億kW˙h，投資超過(guò)2000億元。
能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建
9月26日，***總書(shū)記在聯(lián)合國(guó)發(fā)展峰會(huì)上宣布“中國(guó)倡議探討構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)，推動(dòng)以清潔和綠色方式滿足電力需求”。
發(fā)揮我國(guó)特高壓、智能電網(wǎng)、新能源發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，以“一帶一路”沿線國(guó)家的電網(wǎng)互聯(lián)互通為突破口，推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，有利于我國(guó)在氣候變化談判和能源轉(zhuǎn)型中占領(lǐng)制高點(diǎn)，贏得能源治理的話語(yǔ)權(quán)和主動(dòng)權(quán)。構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)，總投資100萬(wàn)億美元左右，可以帶動(dòng)我國(guó)特高壓、智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)、裝備和標(biāo)準(zhǔn)輸出。
2.電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
目前，國(guó)家電網(wǎng)已建成特高壓試驗(yàn)示范工程、皖電東送工程、浙北-福州3項(xiàng)特高壓交流工程，建成特高壓線路3143.4公里，特高壓變電站10座、變電容量5100萬(wàn)千伏安。在建的有錫盟-山東、淮南-南京-上海、蒙西-天津南、榆橫-濰坊4項(xiàng)特高壓交流工程。
這些工程帶動(dòng)我國(guó)電工裝備業(yè)整體升級(jí)。我國(guó)已研制了特高壓變壓器、開(kāi)關(guān)、高抗、串補(bǔ)等全部關(guān)鍵設(shè)備，均一次投運(yùn)成功。在特高壓帶動(dòng)下，我國(guó)電工裝備企業(yè)不僅主導(dǎo)了國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)，而且進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)，出口額連年大幅增長(zhǎng)。巴西已采用我國(guó)特高壓技術(shù)和裝備建設(shè)大型水電送出工程。
3.大電網(wǎng)發(fā)展格局及“十三五”特高壓電網(wǎng)發(fā)展展望
統(tǒng)籌考慮能源基地開(kāi)發(fā)、受端地區(qū)用電需要，為滿足我國(guó)能源需求和西部大開(kāi)發(fā)需要，解決能源安全、電網(wǎng)安全、嚴(yán)重霧霾等問(wèn)題，拉動(dòng)國(guó)家內(nèi)需和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，還需加快實(shí)施“五交八直”特高壓交直流工程。其中扎魯特～駐馬店、呼盟～青州特高壓直流工程，匯集東北地區(qū)火電和風(fēng)電，打捆送電華北、華中負(fù)荷中心，解決東北電網(wǎng)“窩電”問(wèn)題，滿足煤電和風(fēng)電基地開(kāi)發(fā)、外送需求。
電網(wǎng)發(fā)展格局優(yōu)化的思路：在“十三五”將國(guó)家電網(wǎng)優(yōu)化為西部、東部?jī)蓚€(gè)特高壓同步電網(wǎng)，形成送、受端結(jié)構(gòu)清晰，交、直流協(xié)調(diào)發(fā)展的格局，將國(guó)家電網(wǎng)跨區(qū)輸電規(guī)模從目前的1.1億千瓦提高到3.7億千瓦。
“十三五”期間，電網(wǎng)建設(shè)投資2.7萬(wàn)億元，帶動(dòng)電源投資3.2萬(wàn)億元，總投資近6萬(wàn)億元。
“十三五”分布式電源及配電網(wǎng)發(fā)展形勢(shì)及展望
1.分布式電源發(fā)展趨勢(shì)
目前國(guó)家已明確了2015和2020年分布式光伏發(fā)電和分布式天然氣的發(fā)展目標(biāo)，雖然對(duì)小水電也明確了發(fā)展目標(biāo)，但是小水電一般不作為嚴(yán)格意義的分布式電源，對(duì)其他類型分布式電源并未明確具體的發(fā)展目標(biāo)。
根據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展條件，確定預(yù)測(cè)情境下分布式電源發(fā)展規(guī)模：2020年分布式電源裝機(jī)容量可達(dá)到1.87億千瓦，占同期全國(guó)總裝機(jī)的9.1;2030年分布式電源裝機(jī)容量達(dá)到5.05億千瓦，占同期全國(guó)總裝機(jī)的17.3。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，分布式電源占比逐年增加，年均增加近1個(gè)百分點(diǎn)。
2.高滲透率分布式電源接入對(duì)配網(wǎng)發(fā)展需求
分布式電源發(fā)展需要依托堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)支撐，才能充分發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。
發(fā)揮電網(wǎng)余缺調(diào)劑作用。在用戶的用電高峰時(shí)期，分布式電源很有可能無(wú)法完全滿足用戶的用電需求，或在用戶的用電低谷時(shí)期，分布式電源電量過(guò)剩，此時(shí)需要大電網(wǎng)為分布式電源和用戶提供電量調(diào)劑余缺;發(fā)揮電網(wǎng)備用服務(wù)作用。除了少數(shù)偏遠(yuǎn)地區(qū)獨(dú)立運(yùn)行的分布式電源外，分布式電源一般均接入電網(wǎng)，正常運(yùn)行時(shí)由電網(wǎng)為其提供電壓頻率支撐、系統(tǒng)備用等服務(wù)，發(fā)生故障或檢修退出時(shí)，由電網(wǎng)繼續(xù)為其用戶提供可靠的電力服務(wù)，以滿足電力用戶的可靠供電要求。
分布式電源的大量接入將出現(xiàn)局部地區(qū)潮流返送輸電網(wǎng)、雙向潮流大幅變化等情況，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)的更廣泛互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化配置和保障電網(wǎng)安全運(yùn)行。
德國(guó)經(jīng)驗(yàn)：分布式電源大量接入將導(dǎo)致配電網(wǎng)潮流雙向流動(dòng)，成為有源網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而出現(xiàn)本地分布式電源發(fā)電過(guò)剩而頻繁向主網(wǎng)送電情況。目前德國(guó)大量分布式光伏接入，每年約有四百小時(shí)向主網(wǎng)送電，對(duì)德國(guó)主網(wǎng)有功平衡帶來(lái)較大影響。依靠大電網(wǎng)調(diào)節(jié)成為德國(guó)分布式光伏消納重要手段。
我國(guó)情況：2020年前，將出現(xiàn)局部地區(qū)的可再生能源滲透率高達(dá)200的情況，潮流將返送至220千伏電網(wǎng)。要求主網(wǎng)與配電網(wǎng)建立起更加緊密的聯(lián)系，將分布式電源納入到主網(wǎng)監(jiān)控范圍內(nèi)，在全網(wǎng)范圍內(nèi)優(yōu)化配置分布式電源。
3.“十三五”配電網(wǎng)發(fā)展展望：《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃》
配電網(wǎng)向各類用戶配送電能，是電網(wǎng)的重要組成部分，一般指110千伏及以下電網(wǎng);部分偏遠(yuǎn)和農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)相對(duì)薄弱，110千伏仍承擔(dān)輸電功能，在這些地區(qū)配電網(wǎng)指35千伏及以下電網(wǎng)。
2015-2020年與2011-2014年配電網(wǎng)建設(shè)改造規(guī)模比較
2.高滲透率分布式電源接入對(duì)配網(wǎng)發(fā)展需求
分布式電源發(fā)展需要依托堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)支撐，才能充分發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。
發(fā)揮電網(wǎng)余缺調(diào)劑作用。在用戶的用電高峰時(shí)期，分布式電源很有可能無(wú)法完全滿足用戶的用電需求，或在用戶的用電低谷時(shí)期，分布式電源電量過(guò)剩，此時(shí)需要大電網(wǎng)為分布式電源和用戶提供電量調(diào)劑余缺;發(fā)揮電網(wǎng)備用服務(wù)作用。除了少數(shù)偏遠(yuǎn)地區(qū)獨(dú)立運(yùn)行的分布式電源外，分布式電源一般均接入電網(wǎng)，正常運(yùn)行時(shí)由電網(wǎng)為其提供電壓頻率支撐、系統(tǒng)備用等服務(wù)，發(fā)生故障或檢修退出時(shí)，由電網(wǎng)繼續(xù)為其用戶提供可靠的電力服務(wù)，以滿足電力用戶的可靠供電要求。
分布式電源的大量接入將出現(xiàn)局部地區(qū)潮流返送輸電網(wǎng)、雙向潮流大幅變化等情況，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)的更廣泛互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化配置和保障電網(wǎng)安全運(yùn)行。
德國(guó)經(jīng)驗(yàn)：分布式電源大量接入將導(dǎo)致配電網(wǎng)潮流雙向流動(dòng)，成為有源網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而出現(xiàn)本地分布式電源發(fā)電過(guò)剩而頻繁向主網(wǎng)送電情況。目前德國(guó)大量分布式光伏接入，每年約有四百小時(shí)向主網(wǎng)送電，對(duì)德國(guó)主網(wǎng)有功平衡帶來(lái)較大影響。依靠大電網(wǎng)調(diào)節(jié)成為德國(guó)分布式光伏消納重要手段。
我國(guó)情況：2020年前，將出現(xiàn)局部地區(qū)的可再生能源滲透率高達(dá)200的情況，潮流將返送至220千伏電網(wǎng)。要求主網(wǎng)與配電網(wǎng)建立起更加緊密的聯(lián)系，將分布式電源納入到主網(wǎng)監(jiān)控范圍內(nèi)，在全網(wǎng)范圍內(nèi)優(yōu)化配置分布式電源。
3.“十三五”配電網(wǎng)發(fā)展展望：《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃》
配電網(wǎng)向各類用戶配送電能，是電網(wǎng)的重要組成部分，一般指110千伏及以下電網(wǎng);部分偏遠(yuǎn)和農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)相對(duì)薄弱，110千伏仍承擔(dān)輸電功能，在這些地區(qū)配電網(wǎng)指35千伏及以下電網(wǎng)。
2015-2020年與2011-2014年配電網(wǎng)建設(shè)改造規(guī)模比較
《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃》之十大行動(dòng)
《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃》重點(diǎn)任務(wù)中提出十大行動(dòng)，分別為配電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃行動(dòng)、配電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建及宣貫行動(dòng)、城市配電網(wǎng)供電可靠性提升行動(dòng)、配電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃行動(dòng)、邊遠(yuǎn)貧困地區(qū)供電行動(dòng)、配電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化行動(dòng)、配電網(wǎng)裝備提升行動(dòng)、電能替代行動(dòng)、配電自動(dòng)化建設(shè)行動(dòng)和新能源及多元化負(fù)荷接入暢通行動(dòng)。其中推動(dòng)單位新增配網(wǎng)規(guī)模投資上升的主要因素在以下三大行動(dòng)。
配電網(wǎng)裝備提升行動(dòng)：一是優(yōu)化升級(jí)配電變壓器，推動(dòng)非晶合金變壓器、高過(guò)載能力變壓器、調(diào)容變壓器等設(shè)備的應(yīng)用;二是更新改造配電開(kāi)關(guān)，2020年全面完成開(kāi)關(guān)無(wú)油化改造，開(kāi)關(guān)無(wú)油化率達(dá)到100;三是提高電纜化率，2020年，中心城市核心區(qū)新建線路電纜化率達(dá)到60。
配電自動(dòng)化建設(shè)行動(dòng)：在中心城市及城鎮(zhèn)地區(qū)推廣集中式饋線自動(dòng)化方式，在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)采用“三遙”終端，在分支線和一般性節(jié)點(diǎn)采用“二遙”終端;在鄉(xiāng)村地區(qū)推廣以故障指示器為主的簡(jiǎn)易配電自動(dòng)化。2020年，配電自動(dòng)化覆蓋率達(dá)到90。
新能源及多元化負(fù)荷接入暢通行動(dòng)：一是滿足新能源和分布式電源并網(wǎng)。推廣應(yīng)用新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、分布式電源“即插即用”并網(wǎng)設(shè)備等技術(shù)，有序建設(shè)主動(dòng)配電網(wǎng)、分布式多能源互補(bǔ)等示范工程。二是實(shí)施用戶智能友好互動(dòng)工程。以智能電表為載體，建設(shè)智能計(jì)量系統(tǒng)，打造智能服務(wù)平臺(tái)。三是開(kāi)展微電網(wǎng)示范工程。在城市供電可靠性要求較高的區(qū)域和偏遠(yuǎn)農(nóng)村、海島等不同地區(qū)，有序開(kāi)展微電網(wǎng)示范應(yīng)用。
作者：李瓊慧工程師，國(guó)家注冊(cè)咨詢工程師，國(guó)網(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所所長(zhǎng)，主要從事能源戰(zhàn)略規(guī)劃、能源電力供需分析預(yù)測(cè)、新能源規(guī)劃、新能源發(fā)電及并網(wǎng)、新能源發(fā)展產(chǎn)業(yè)政策及經(jīng)濟(jì)性分析等方面的研究工作。
