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公司新聞

微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)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(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)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(gè)500kV的變電站。在這種情況下整個(gè)輸電線路的500kV的變電容量就會(huì)是*簡(jiǎn)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(cè)試儀的發(fā)展?fàn)顩r，正常運(yùn)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(wú)故障或因故障斷開(kāi)，電力系統(tǒng)應(yīng)能保持穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電，其他元件不過(guò)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(shí)現(xiàn)N-1原則的一種手段。

    如果一個(gè)電網(wǎng)每個(gè)電壓等級(jí)都層次分明，即電源直接上*高**電壓，并且其電量完全通過(guò)下一個(gè)電壓等級(jí)輸送則理論上每一個(gè)電壓等級(jí)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(shí)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(wèn)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(jí)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(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

    根據(jù)原國(guó)家電力公司以及當(dāng)前國(guó)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(kāi)始，國(guó)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(shì)。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(xiàng)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(jì)則為1：1.58。我們同時(shí)也注意到，2006年兩項(xiàng)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(guó)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(jí)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(méi)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(méi)有增長(zhǎng)，而是2005、2006年新投產(chǎn)裝機(jī)數(shù)量增長(zhǎng)實(shí)在過(guò)快的結(jié)果，尤其是2006年。

    超高壓變電容量發(fā)變比的國(guó)際比較：微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的發(fā)展?fàn)顩r，從1.48到2.46在對(duì)過(guò)去的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析后，當(dāng)前的問(wèn)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(huì)達(dá)到一種均衡狀態(tài)？由于我們無(wú)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(guò)一些成熟或典型國(guó)家的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較，再結(jié)合國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的建設(shè)特點(diǎn)進(jìn)行修正并得到*終的結(jié)論。

    我們以德國(guó)、法國(guó)和韓國(guó)三個(gè)國(guó)家為參考對(duì)象。其中，德國(guó)超高壓電壓等級(jí)為220kV和380kV，法國(guó)的超高壓電壓等級(jí)為225kV和400kV，韓國(guó)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(guó)、法國(guó)這些國(guó)家超高壓變電容量的發(fā)變比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中國(guó)大約1.5的水平。如果按電壓等級(jí)繼續(xù)細(xì)分，德國(guó)骨干電網(wǎng)380kV的變電容量是1.7億kVA，對(duì)應(yīng)的發(fā)變比為1.35；法國(guó)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(guó)雖然*高電壓等級(jí)是765kV，但實(shí)際骨干電網(wǎng)電壓是345kV(韓國(guó)2003年只有3個(gè)765kV的變電站，而345kV變電站數(shù)量是71個(gè))，以345kV變電容量7,566萬(wàn)kVA計(jì)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(gè)國(guó)家其骨干電網(wǎng)的發(fā)變比均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中國(guó)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(guó)和法國(guó)超高壓電網(wǎng)中相鄰兩個(gè)電壓等級(jí)的變電容量數(shù)值較為接近，比如德國(guó)380kV和220kV的容量分別是1.7和1.4億kVA，而法國(guó)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(guó)超高壓變電容量之發(fā)變比：微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的發(fā)展?fàn)顩r。可以是2.1～2.4總結(jié)上面的分析，我們可以認(rèn)為盡管近年國(guó)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(guó)內(nèi)超高壓變電容量的增長(zhǎng)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到均衡狀態(tài)，有繼續(xù)向上提高的空間。

    對(duì)于國(guó)際比較結(jié)果對(duì)中國(guó)的參考意義，我們認(rèn)為有以下幾點(diǎn)需要考慮：

    1、我國(guó)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(guó)家，不排除未來(lái)趨勢(shì)可能更嚴(yán)重，因此有理由認(rèn)為我國(guó)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(guó)電網(wǎng)的構(gòu)成與當(dāng)前我國(guó)的狀況頗為類(lèi)似，它也是由4個(gè)相對(duì)獨(dú)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?yàn)閰^(qū)域電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)非常堅(jiān)強(qiáng)。從這個(gè)角度看，我國(guó)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(guó)超高壓電網(wǎng)如500kV線路受暫態(tài)、動(dòng)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(wàn)千瓦的水平，與國(guó)外120～150萬(wàn)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(wú)須簡(jiǎn)單地增加輸電線路和變電容量，因此發(fā)變比的提高會(huì)受到一定抑制。
    4、未來(lái)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(jì)到2010年換流容量達(dá)到1500萬(wàn)千瓦，到2015年會(huì)達(dá)到6500萬(wàn)千瓦，這對(duì)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(diǎn)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(lái)達(dá)到均衡狀態(tài)時(shí)，微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的發(fā)展?fàn)顩r，我國(guó)電網(wǎng)220kV以上超高壓輸電容量的發(fā)變比謹(jǐn)慎估計(jì)應(yīng)該達(dá)到2.1，其中500kV為0.9，220kV為1.2；樂(lè)觀估計(jì)下，500kV達(dá)到1.1，220kV達(dá)到1.3，兩者合計(jì)為2.4。

    我們做出上述判斷，同時(shí)也是參考了國(guó)網(wǎng)公司對(duì)容載比的建議數(shù)據(jù)。所謂容載比，其定義為對(duì)于某一供電區(qū)域，變電設(shè)備總?cè)萘颗c對(duì)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(lèi)似。只是對(duì)于一個(gè)既不從外部接受電量也不向外部輸出電量的獨(dú)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(guó)家電網(wǎng)公司城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，500kV和220kV電網(wǎng)在用電負(fù)荷中等增長(zhǎng)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(jì)的區(qū)間則為3.3～3.9。

    我們已經(jīng)初步估計(jì)了未來(lái)國(guó)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(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)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(jì)，上述謹(jǐn)慎目標(biāo)可以在2010年實(shí)現(xiàn)，樂(lè)觀目標(biāo)如果可以實(shí)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(duì)國(guó)內(nèi)發(fā)電裝機(jī)的估計(jì)，我們可以對(duì)電網(wǎng)(國(guó)網(wǎng)公司和南網(wǎng)公司)未來(lái)220kV以上超高壓變壓器的需求進(jìn)行總的預(yù)測(cè)和判斷。

    根據(jù)我們的測(cè)算結(jié)果，2010年國(guó)內(nèi)電網(wǎng)對(duì)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(duì)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(duì)500kV和220kV未來(lái)需求的預(yù)測(cè)在國(guó)家電網(wǎng)公司集中采購(gòu)招標(biāo)中也有所體現(xiàn)。根據(jù)我們的統(tǒng)計(jì)，2007年國(guó)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(shuō)明：220kV的角色對(duì)于上述500kV和220kV電網(wǎng)變電容量的增長(zhǎng)趨勢(shì)我們還需要做出一個(gè)補(bǔ)充說(shuō)明。目前500kV和220kV在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中同屬超高壓輸電電壓等級(jí)，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(huì)有一些微妙的變化，簡(jiǎn)言之就是220kV有可能取代110kV從而從原來(lái)的輸電和變電電壓等級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)榧嬗休旊姟⒆冸姾透邏号潆姽δ艿碾妷旱燃?jí)。

    關(guān)于簡(jiǎn)化國(guó)內(nèi)電壓等級(jí)的討論已經(jīng)由來(lái)已久，由于確定電壓等級(jí)涉及較多的技術(shù)經(jīng)濟(jì)知識(shí)，本報(bào)告不對(duì)此展開(kāi)分析。我們?cè)诖艘靡粋€(gè)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(jí)安排從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性上講是較為合理的。從實(shí)際操作看這種趨勢(shì)已經(jīng)有所體現(xiàn)，如江蘇省電網(wǎng)公司計(jì)劃在蘇州工業(yè)園區(qū)20kV使用經(jīng)驗(yàn)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(lái)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(guò)我們上面測(cè)算的數(shù)據(jù)。事實(shí)上在電網(wǎng)分區(qū)分層運(yùn)行原則的指導(dǎo)下，如果220kV電網(wǎng)足夠堅(jiān)強(qiáng)，是可以減少對(duì)上一電壓等級(jí)的依賴的，這對(duì)電網(wǎng)的**運(yùn)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(shí)，220kV電網(wǎng)同樣也需要繼續(xù)增強(qiáng)。