浅谈输电新技术发展路径

邱焱++张馨月++王妍++赵可

摘 要：电能是最基本的能源，我国作为电能消费大国，电能已然成为改善民生、促进社会发展，乃至推进国防和军队现代化建设、全面建成小康社会的重要物质基础。输电是发电到用电的中间环节，在电力系统中起着重要作用。随着我国电力工业跨越式发展，传统输电技术很难满足现代电力系统所具有的“大电网、大机组、特高压、超大容量、高度自动化”的特点，因此发展输电新技术势在必行。本文主要介绍特高压输电技术、柔性交流输电技术、紧凑输电技术和超导输电技术在我国的发展与应用。

关键词：特高压输电；柔性交流输电；紧凑输电；超导输电

中图分类号：TM721 文献标识码：A

1.特高压输电技术的发展

由P=U2/R可知，输电线路的输送功率与电压的平方成正比。为了大幅度提高其输电能力，特别是远距离功率输送能力，结合我国在输电容量大、输送距离长已有的500kV电压等级难以支撑的实际情况，就必须提高输电电压等级。于是我国于1986年将特高压输电技术列入科技攻关计划，拉开了我国发展特高压输电技术的序幕。

特高压一般是指交流1000kV、直流±800kV及以上的电压等级。可以说，特高压输电技术代表了当今世界输电技术发展的方向。与传统输电方式类似，特高压也分为特高压直流输电和特高压交流输电，两者具有不同的适用场合。从我国电网的实际出发，特高压交流输电主要定位于近距离大容量输电和更高一级电压等级的网架建设，以提高系统的稳定性；而特高压直流输电主要定位于送受关系明确的远距离大容量输电及部分大区、省网之间的互联，以提高输电线路建设经济性。

特高压输电技术具有输送容量大、距离远、网损小、节省线路走廊的特点，能够提高资源利用效率，节省宝贵土地资源，具有显著的经济性，符合我国国情和能源发展战略，因此我国自研究特高压输电技术起，就得到了各级政府、企业、专家学者的高度重视和大力支持。在多方共同的努力下，以“科学论证，示范先行，自主创新，扎实推进”的十六字方针为基本原则，特高压输电技术取得了长足地发展，攻克了无功平衡、消除潜供电流、限制过电压、绝缘配合、串联电容补偿装置、防雷等关键技术难题，并培养了一大批有较高理论水平和实践经验的工程技术人员，有力地推动了我国特高压输电技术的快速发展。

1994年，在武汉高压研究所户外高压试验场建设特高压试验研究线段，并于1996年建成了中国第一条百万伏级特高压试验研究线段。电力建设研究所在2004年建设的杆塔试验站，进行了特高压单回路8×800kV分裂导线和特高压输电线路防振设计方案试验。2005年，国家电网公司总经理刘振亚担任主编的《特高压电网》一书正式出版，填补了特高压技术研究领域专业论著的空白，标志着我国在特高压技术理论研究达到了国际领先平。

2006年，首条交流1000kV级特高压示范试验工程—晋东南-南阳-荆门特高压输电工程的开工标志着特高压输电技术进入工程建设实质性阶段。同年，1000kV特高压特高压交流输电线路示范工程—汉江大跨越正式开工，这标志着1000kV特高压示范工程全面进入关键性建设阶段。

2009年，云南-广东±800kV特高压直流示范工程正式单极投入运行，2010年双极投产，这是世界上第一个±800kV直流输电工程。同年，国家电网向家坝—上海±800kV特高压直流输电示范工程投入运行。更多的特高压工程正在快速建设当中：国家电网皖电东送淮南—上海特高压交流输电示范工程、锦屏—苏南±800kV特高压直流工程、哈密南—郑州±800kV特高压直流输电工程、溪洛渡左岸—浙江金华±800kV特高压直流输电工程相继开工，锡林郭勒盟—南京1000kV特高压交流输电工程已获得批准，准东—成都±1100kV特高压直流工程也已启动前期准备工作；南方电网糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程已破土开工。

2013年，雅—武1000kV特高压交流输变电工程的启动以及浙北—福州特高压交流输变电工程建设全面启动，标志着我国特高压电网已经进入加快推广应用、规模建设的新阶段。我国特高压技术的全面突破，也为世界电力工业的创新变革提供了战略选择。

2.柔性交流输电技术的发展

随着电力能源的供需矛盾进一步，电网的互联度和吞吐容量进一步增加，对系统潮流控制、稳定运行、容量扩充带来了不同程度影响。解决这些问题的最佳方式是在现有输电设施不变的条件下，使输电线路和其他输电设备尽可能工作在它们的极限容量，这就需要有一种传输容量大、响应速度快、控制性能好的设备来代替传统控制设备。大功率电力电子技术和计算机控制技术的发展，特别是晶闸管的出现，打开了柔性交流输电技术的大门。

柔性交流输电技术（FACTS）是将电力电子技术、微处理机技术、控制技术等高新技术集中应用于输电变系统，以提高输电系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量并获取大量节电效益的一种用于灵活快速控制交流输电的新型综合技术。柔性交流输电技术为电力网提供了前所未有的控制，能够高效利用电网资源和电能，预示着电网控制的未来，是输电技术发展的重要里程碑。柔性交流输电技术开辟了提高交流输电运行整体控制能力的渠道，为高压和超高压交流输电革新指出了发展方向，能在较大范围内有效地控制其潮流；可以使线路的输送能力增大至接近导线的热极限，但不会出现过负荷；有助于解决输电网和输电线运行中的環流、振荡和稳定性、可靠性、热备用容量等问题；有效促进和改善了输电网其他运行控制技术，并将改变交流输电的传统应用范围；同时还对FACTS控制器本身的发展起到了推动作用。

1985年，华北电力学院研制出了我国第一台基于晶闸管的新型静止无功发生器的试验样机，拉开了我国发展柔性交流输电技术的序幕。

1994年，清华大学与河南电力局签订了合作研制我国首台20MVA STATCOM工作装置合同。

1996年，基于GTO的300kVA STATCOM模型样机投入使用。

1999年，20MVA STATCOM工作装置成功在220kV变电站投入运行，这标志着我国柔性交流输电技术发展进入了一个新的阶段。

经过近30年的发展，我国已完成的柔性交流输电示范工程有敏—冯屯的TCSC工程、鞍山红一变的100MV·A SVC工程、河南电网20MVA STATCOM工程、上海电网50MVA STATCOM工程、广东电网200MVA STATCOM工程，这是世界上最大的STATCOM工程、锦界电厂SVC抑制次同步谐振工程、华东电网短路电流限制器工程。

3.紧凑输电技术的发展

针对我国电网输电能力不足，在经济发达、人口稠密地区可供线路走廊用地日趋紧张的实际，发展既侧重缩小线路走廊又能提高传输能力的输电技术十分迫切，紧凑输电技术应运而生。紧凑输电技术是通过优化输电线路导线布置，缩小相间距离、加大分裂导线距离、增加分裂导线数目，有效地控制导线表面场强，以提高导线有效截面，同时能够提高线路电容、降低电感、减小波阻抗，在相同电压等级下，大幅提高自然输送功率，并可以减少线路走廊宽度，提高单位走廊输电容量的新型输电技术。

目前，我国在紧凑输电技术领域，从线路技术设计、研发到工程建设投产使用具有完全的知识产权。

1999年，我国第一条紧凑型输电线路，昌平—房山500kV输电线路建成投产。

2003年，500kV新乡—安阳—邯郸紧凑型6分裂输电线路正式投入运行。

2004年，政平—宜兴500kV同塔双回紧凑超高压交流输电线路建成投产，这是我国第一条500kV同塔双回紧凑超高压交流输电线；同年，天水—成县330kV双回路三分裂紧凑型高压交流输电线路投入运行。

2005年，500kV内蒙古凉城县岱海电厂一河北省万全县紧凑型输电线路试验成功。

2010年，750kV双回路同塔同窗紧凑型输电技术研究项目通过验收；同年，云南电网公司在500kV小楚乙线上开展高海拔500kV紧凑型输电线路直升机索吊方式带电作业，迎来了紧凑输电技术直升机作业崭新发展阶段。

在发展紧凑输电技术过程中，我国解决了一系列关键技术难题：紧凑型线路的导线结构和杆塔形式、大截面导线输电技术、耐热导线输电技术、带电作业技术等。不可否认，我国紧凑输电技术处于国际领先地位。

4.超导输电技术的发展

目前我国在远距离、大容量电力输送采用架空钢芯铝绞线或地下电缆。据统计，采用这些传统输电方式，在输电过程中产生的损耗占整个发电容量的8.2%以上。为大幅度减少输电过程中损耗，提高输送效率和能源利用率，伴随着超导技术特别是超导电缆的日益成熟，超导输电技术为输电领域开辟了新道路。

所谓超导技术就是依托超导电缆，进行理论上无损耗的理想输电技术。超导输电技术具有传统输电方式不可比拟的优势。超导电缆的临界电流密度可达到传统导线允许电流密度百倍以上，大幅度提高了传输容量；理论上，在直流情况下完全没有电阻，从而降低损耗，提高效率；具有无电磁污染、低噪音等特性，而且有效克服了常规充油电缆存在漏油造成环境污染的缺点；与相同传统电缆相比，超导电缆尺寸小、重量轻、节约材料。

我国超导输电技术取得了巨大的进步，但由于其自身存在的缺点和不可回避的技术难题，超导输电技术更多的还是在科学论证、攻克难题、试验测试阶段。

1998年，我国研制成功了1米长、1kA的Bi系高温超导直流输电电缆模型。

2000年完成了6m长、2kA高温超导直流输电电缆的研制和试验。

2003年，研制出了10m长、10.5kV/1.5kA的三相交流高温超导电缆。

2004年，完成了30m长、35kV/2kA的高温超导电缆开发并在变电站试验运行。

2011年，360m长、电流达10kA的高温超导直流输電电缆采用架空方式安装，投入工程运行。

结语

用电问题关系到社会发展全局的重大战略问题，也对加快电网发展提出了更高的要求。输电新技术的出现，从根本上扭转了“重发轻输”的观念，创新了输电模式，提高了输电质量，也提高了资源利用率。随着科技进步、资源分布矛盾日益突出，必将产生更多的新型输电技术，这将会大大提高电力工业的发展水平，促进电力工业重大变革。输电新技术的出现对于有利于资源优化配置，满足各方面的用电需求，具有重大的经济意义与技术创新意义。

参考文献

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