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公司新聞

微機(jī)繼電保護(hù)測試儀的發(fā)展?fàn)顩r

    一、傳輸距離的限制。受線路損耗的影響，一般一段500kV電網(wǎng)的傳輸距離約在300公里左右，為了實現(xiàn)更長距離的傳輸，則需要在中間設(shè)置變電站，比如1000公里500kV線路通常設(shè)置為3段，中途需設(shè)立2個500kV的變電站。在這種情況下整個輸電線路的500kV的變電容量就會是*簡單的兩端輸電線路的3倍。

    二、電網(wǎng)N-1原則的要求。出于**考慮，微機(jī)繼電保護(hù)測試儀的發(fā)展?fàn)顩r，正常運行方式下的電力系統(tǒng)中任一元件(如線路、發(fā)電機(jī)、變壓器等)無故障或因故障斷開，電力系統(tǒng)應(yīng)能保持穩(wěn)定運行和正常供電，其他元件不過負(fù)荷，電壓和頻率均在允許范圍內(nèi)。就變電站而言，增加變壓器的變電容量是實現(xiàn)N-1原則的一種手段。

    如果一個電網(wǎng)每個電壓等級都層次分明，即電源直接上*高**電壓，并且其電量完全通過下一個電壓等級輸送則理論上每一個電壓等級的變電容量均等于電源的發(fā)電容量。但這只是理論上的情況，實際的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)由于涉及電源分布、受端負(fù)荷分布、**和穩(wěn)定要求等問題因而其規(guī)劃布局變得異常復(fù)雜，很難從理論上分析各電壓等級的變電容量了，但上述的基本原則仍然適用。在此我們將通過實際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并預(yù)測未來的發(fā)展趨勢。

    根據(jù)原國家電力公司以及當(dāng)前國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司的數(shù)據(jù)，我們注意到從1995年開始，國內(nèi)電網(wǎng)超高壓變電容量(220kV及以上變電容量，不包括電廠用升壓變壓器)呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢。1995年，電力裝機(jī)容量與220kV和500kV(含330kV)的變電容量之比分別為1:0.83和1:0.25，2000年這兩項數(shù)據(jù)分別為1:0.96和1:0.34，2005年更上升至1:1.05和0.53，合計則為1：1.58。我們同時也注意到，2006年兩項數(shù)據(jù)均有所回落。

    在分析上述數(shù)據(jù)后我們認(rèn)為可以有以下結(jié)論：

    1、500kV變電容量上升更快，從2000年到2006年發(fā)變比數(shù)值上升57%，而220kV只上升了10%。
    這顯然是建設(shè)了更多大型電廠并更多地采用了500kV輸電線路的結(jié)果。而在2000年之前，由于國內(nèi)電力裝機(jī)單機(jī)容量較小，相應(yīng)輸電線路電壓等級也不高。

    2、2005與2004年相比不論是500kV還是220kV變電容量的發(fā)變比幾乎沒有變化以及2006年出現(xiàn)回落的原因并非是超高壓輸電容量沒有增長，而是2005、2006年新投產(chǎn)裝機(jī)數(shù)量增長實在過快的結(jié)果，尤其是2006年。

    超高壓變電容量發(fā)變比的國際比較：微機(jī)繼電保護(hù)測試儀的發(fā)展?fàn)顩r，從1.48到2.46在對過去的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析后，當(dāng)前的問題就是：當(dāng)前220kV及以上超高壓電網(wǎng)變電容量與發(fā)電裝機(jī)的配比是否達(dá)到均衡狀態(tài)？如果不是，發(fā)變比發(fā)展到何種程度才會達(dá)到一種均衡狀態(tài)？由于我們無法從理論上進(jìn)行演繹推導(dǎo)，因此只能采取歸納法進(jìn)行分析，即通過一些成熟或典型國家的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較，再結(jié)合國內(nèi)電網(wǎng)的建設(shè)特點進(jìn)行修正并得到*終的結(jié)論。

    我們以德國、法國和韓國三個國家為參考對象。其中，德國超高壓電壓等級為220kV和380kV，法國的超高壓電壓等級為225kV和400kV，韓國則是345kV和765kV。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：

上述數(shù)據(jù)顯示，總體上德國、法國這些國家超高壓變電容量的發(fā)變比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中國大約1.5的水平。如果按電壓等級繼續(xù)細(xì)分，德國骨干電網(wǎng)380kV的變電容量是1.7億kVA，對應(yīng)的發(fā)變比為1.35；法國骨干電網(wǎng)400kV的變電容量為1.06億kVA，發(fā)變比達(dá)到0.90；韓國雖然*高電壓等級是765kV，但實際骨干電網(wǎng)電壓是345kV(韓國2003年只有3個765kV的變電站，而345kV變電站數(shù)量是71個)，以345kV變電容量7,566萬kVA計算，其骨干電網(wǎng)變電容量的發(fā)變比達(dá)到1.35。以上三個國家其骨干電網(wǎng)的發(fā)變比均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中國2006年500kV電網(wǎng)發(fā)變比0.53的水平。

    此外，我們還注意到德國和法國超高壓電網(wǎng)中相鄰兩個電壓等級的變電容量數(shù)值較為接近，比如德國380kV和220kV的容量分別是1.7和1.4億kVA，而法國400kV和225kV的容量分別是1.06和1.19億kVA，這或許有具有一定的指示意義。

    中國超高壓變電容量之發(fā)變比：微機(jī)繼電保護(hù)測試儀的發(fā)展?fàn)顩r?？梢允?/span>2.1～2.4總結(jié)上面的分析，我們可以認(rèn)為盡管近年國內(nèi)電網(wǎng)投資大幅增加，包括500kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在不斷加強(qiáng)，但從發(fā)變比這一指標(biāo)看，國內(nèi)超高壓變電容量的增長遠(yuǎn)沒有達(dá)到均衡狀態(tài)，有繼續(xù)向上提高的空間。

    對于國際比較結(jié)果對中國的參考意義，我們認(rèn)為有以下幾點需要考慮：

    1、我國幅員遼闊，主要電源和主要負(fù)荷不均衡的程度要大于這些國家，不排除未來趨勢可能更嚴(yán)重，因此有理由認(rèn)為我國現(xiàn)有超高壓變電容量的發(fā)變比水平嚴(yán)重不足；2、德國電網(wǎng)的構(gòu)成與當(dāng)前我國的狀況頗為類似，它也是由4個相對獨立的區(qū)域電網(wǎng)構(gòu)成，換言之，其高達(dá)2.46的發(fā)變比主要是因為區(qū)域電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)非常堅強(qiáng)。從這個角度看，我國各區(qū)域電網(wǎng)骨干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)還有很大的提升空間。

    3、從輸電線路的潛力看，我國超高壓電網(wǎng)如500kV線路受暫態(tài)、動態(tài)穩(wěn)定和導(dǎo)線熱容等因素的制約，單回線路的輸送功率一般只有80～100萬千瓦的水平，與國外120～150萬千瓦的水平相比有較大差距。
    在采用諸如穩(wěn)定控制器(PSS)、FACTS等技術(shù)以及使用耐熱導(dǎo)線后可以挖掘現(xiàn)有電網(wǎng)潛力而無須簡單地增加輸電線路和變電容量，因此發(fā)變比的提高會受到一定抑制。
    4、未來我們超高壓交流和特高壓直流輸電線路換流容量將有大的發(fā)展，預(yù)計到2010年換流容量達(dá)到1500萬千瓦，到2015年會達(dá)到6500萬千瓦，這對交流超高壓變電容量的發(fā)變比大約有0.02-0.05的影響。

    5、發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)的影響，這點將在后續(xù)內(nèi)容加以分析。

    綜合上述因素，我們認(rèn)為在未來達(dá)到均衡狀態(tài)時，微機(jī)繼電保護(hù)測試儀的發(fā)展?fàn)顩r，我國電網(wǎng)220kV以上超高壓輸電容量的發(fā)變比謹(jǐn)慎估計應(yīng)該達(dá)到2.1，其中500kV為0.9，220kV為1.2；樂觀估計下，500kV達(dá)到1.1，220kV達(dá)到1.3，兩者合計為2.4。

    我們做出上述判斷，同時也是參考了國網(wǎng)公司對容載比的建議數(shù)據(jù)。所謂容載比，其定義為對于某一供電區(qū)域，變電設(shè)備總?cè)萘颗c對應(yīng)的總負(fù)荷的比值。容載比是從電網(wǎng)的用電端考察電網(wǎng)的輸電能力，這與發(fā)變比從發(fā)電端考察有所不同，但本質(zhì)上基本類似。只是對于一個既不從外部接受電量也不向外部輸出電量的獨立電網(wǎng)而言由于發(fā)電裝機(jī)容量必定大于用電負(fù)荷，因此容載比必定大于發(fā)變比。

    根據(jù)2006年版本的《國家電網(wǎng)公司城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》，500kV和220kV電網(wǎng)在用電負(fù)荷中等增長的情況下，合理的容載比區(qū)間分別是1.6～1.9和1.7～2.0，兩者合計的區(qū)間則為3.3～3.9。

    我們已經(jīng)初步估計了未來國內(nèi)超高壓變電容量從理論上講應(yīng)該達(dá)到何種水平，但我們需要知道還需要多長時間才能實現(xiàn)上述目標(biāo)？根據(jù)電網(wǎng)公司當(dāng)前的投資進(jìn)度我們估計，上述謹(jǐn)慎目標(biāo)可以在2010年實現(xiàn)，樂觀目標(biāo)如果可以實現(xiàn)，應(yīng)該在2012年左右。

    電網(wǎng)超高壓變壓器需求：2010年可達(dá)2.7億kVA

    結(jié)合上述發(fā)變比參數(shù)的分析以及對國內(nèi)發(fā)電裝機(jī)的估計，我們可以對電網(wǎng)(國網(wǎng)公司和南網(wǎng)公司)未來220kV以上超高壓變壓器的需求進(jìn)行總的預(yù)測和判斷。

    根據(jù)我們的測算結(jié)果，2010年國內(nèi)電網(wǎng)對超高壓變壓器的總需求可能達(dá)到2.7億kVA，其中500kV(含330kV，下同)為1.4億kVA，220kV為1.3億kVA；在“十二五”期間，對超高壓變壓器的年平均需求可能在2010年基礎(chǔ)上有所下降，但仍可維持在大約2.3億kVA的水平，其中500kV需求為1.2億kVA，220kV需求約為1.1億kVA。

    上述對500kV和220kV未來需求的預(yù)測在國家電網(wǎng)公司集中采購招標(biāo)中也有所體現(xiàn)。根據(jù)我們的統(tǒng)計，2007年國家電網(wǎng)公司500kV(含330kV)的招標(biāo)數(shù)量是1.04億kVA，而220kV的招標(biāo)數(shù)量是1.02億kVA，兩者基本相當(dāng)。

    補(bǔ)充說明：220kV的角色對于上述500kV和220kV電網(wǎng)變電容量的增長趨勢我們還需要做出一個補(bǔ)充說明。目前500kV和220kV在國家標(biāo)準(zhǔn)中同屬超高壓輸電電壓等級，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們認(rèn)為220kV電網(wǎng)的角色可能會有一些微妙的變化，簡言之就是220kV有可能取代110kV從而從原來的輸電和變電電壓等級轉(zhuǎn)變?yōu)榧嬗休旊?、變電和高壓配電功能的電壓等級?/span>

    關(guān)于簡化國內(nèi)電壓等級的討論已經(jīng)由來已久，由于確定電壓等級涉及較多的技術(shù)經(jīng)濟(jì)知識，本報告不對此展開分析。我們在此引用一個結(jié)論，即相當(dāng)多的專家認(rèn)為500kV/220kV/20kV/0.4kV這種電壓等級安排從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性上講是較為合理的。從實際操作看這種趨勢已經(jīng)有所體現(xiàn)，如江蘇省電網(wǎng)公司計劃在蘇州工業(yè)園區(qū)20kV使用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上在全省推廣20kV配電電網(wǎng)。

    總而言之，220kV電網(wǎng)除繼續(xù)在輸電領(lǐng)域扮演角色外，未來在變電和高壓配電領(lǐng)域的角色有可能增強(qiáng)，使得220kV總需求甚至有可能超過我們上面測算的數(shù)據(jù)。事實上在電網(wǎng)分區(qū)分層運行原則的指導(dǎo)下，如果220kV電網(wǎng)足夠堅強(qiáng)，是可以減少對上一電壓等級的依賴的，這對電網(wǎng)的**運行是有利的。因此我們認(rèn)為在500kV電網(wǎng)大力發(fā)展的同時，220kV電網(wǎng)同樣也需要繼續(xù)增強(qiáng)。
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