大容量電力輸送的科學(xué)問題及解決方案

1.超遠(yuǎn)距離超大容量電力輸送的科學(xué)問題及全局性、戰(zhàn)略性、前瞻性解決方案。主要研究：（A） 遠(yuǎn)距離交流輸電的輸送極限問題及與直流輸電的比較按照現(xiàn)有的傳輸能力計算，需要約100條以上的500kV交流輸電線路或40條以上的500kV直流輸電線路來完成“西電東送”如此大容量的電力傳輸（采用更高電壓等級的輸電技術(shù)，目前還不成熟，也缺乏很好的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因此將面臨更大的風(fēng)險）。建設(shè)如此多的遠(yuǎn)距離輸電線路，除了需要十分巨大的投資外，輸電走廊，山口數(shù)量，直流落點(diǎn)等等都受到實(shí)際的限制。例如，如此多的輸電走廊將耗費(fèi)巨大的國土面積，每條輸電線占地面積40平方公里以上；同時輸電電路要跨越崇山峻嶺，峭壁懸崖，根據(jù)地形地貌分析，不可能存在如此多的可以架設(shè)輸電線路的山口，因此全部采用500kV交流輸電線輸送功率是不可能的。交流輸電線的輸送能力用自然功率描述，實(shí)際上輸電線輸送容量主要受穩(wěn)定性的限制，這包括：1）靜穩(wěn)極限；2）暫穩(wěn)極限；3）電壓穩(wěn)定性；4）熱穩(wěn)定性。對于長距離輸電線而言，其熱穩(wěn)定極限很高，與短線路沒有區(qū)別，但受其余三項限制，使線路輸送容量無法達(dá)到其熱穩(wěn)定極限。從上世紀(jì)70年代末至90年代末，我國500kV交流送電線路一直都采用300至400平方毫米導(dǎo)線，經(jīng)常送電能力一般在單回100萬kW以下，熱穩(wěn)定極限約為260萬kW。可見如果能夠?qū)⑤旊娋€送電能力提高到熱穩(wěn)定極限，則輸電線的送電能力將大大提高。如果不能將送電能力提高到熱穩(wěn)定極限，那么線路最高的輸送能力到底是多大？到目前為止，國內(nèi)外都沒有明確的回答。對于全國聯(lián)網(wǎng)的超大系統(tǒng)，超長距離的輸電線，能否突破靜態(tài)穩(wěn)定極限、暫態(tài)穩(wěn)定極限、電壓穩(wěn)定性的限制呢？這種超長距離的輸電線其輸電容量極限到底受什么因素的制約？這些都是我們首先要研究的關(guān)鍵的科學(xué)問題。如果能夠突破，則現(xiàn)有線路及新建線路就能成功地實(shí)現(xiàn)“升流”，而取代傳統(tǒng)的“升壓”方法。其次，在此基礎(chǔ)上與遠(yuǎn)距離直流輸電進(jìn)行比較，確定各自的優(yōu)缺點(diǎn)，為今后交直流混合輸電的選擇提供科學(xué)的依據(jù)。（B） “西電東送”超遠(yuǎn)距離超大容量電力輸送可行性方案的存在性問題。即使將400平方毫米導(dǎo)線的500kV遠(yuǎn)距離輸電線輸送容量提高熱穩(wěn)定極限260萬kW，根據(jù)“西電東送”的超大容量（1億kW以上），仍然需要50條輸電線路。很明顯，由于受地理、地形、山口數(shù)量及環(huán)境的制約，仍然是不可行的方案。那么通過增加單回線遠(yuǎn)距離輸電線的輸送容量，減少輸電通道的占地面積是否就能解決問題呢？因此最終要考慮20年以后的發(fā)展，確定技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理并具有前瞻性的可行性方案是否存在。這是重大的科學(xué)問題，也是關(guān)系到經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的大問題，是電力工作者必須回答的問題。（可行性方案必須具有前瞻性，20年以后可行的方案并不代表30年以后可行。例如采用純直流輸電，可以解決輸電問題，但是一旦國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展平衡，西部能源不能送出那么多，直流輸電線路中間沒有落點(diǎn)今后如何利用？）（C）超遠(yuǎn)距離超大容量電力輸送的綜合柔性化技術(shù)方案柔性輸電技術(shù)是大幅度提高遠(yuǎn)距離輸電線路輸送能力有效手段，但面對“西電東送”如此大的電力傳輸，如何綜合利用各種柔性輸電技術(shù)，大范圍提高輸電能力，同時確保全國聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行是非常復(fù)雜的高難度的系統(tǒng)性科學(xué)問題。圖1為超遠(yuǎn)距離超大容量電力輸送的綜合柔性化方案示意圖。其中串聯(lián)補(bǔ)償用來減小超長距離輸電線的電氣距離，以提高線路的輸送能力，而輸電線上的并聯(lián)補(bǔ)償用于提高穩(wěn)定極限，包括靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定及電壓穩(wěn)定極限，保證系統(tǒng)受到干擾后有足夠的穩(wěn)定裕度。由于串聯(lián)補(bǔ)償度過高容易造成振蕩，如國內(nèi)外遇到的串聯(lián)補(bǔ)償、并聯(lián)SVC與發(fā)電機(jī)軸系的扭振問題（根據(jù)國內(nèi)外研究，當(dāng)補(bǔ)償度超過30%時就容易出現(xiàn)扭振問題，必須采取其它措施如可控全部，并聯(lián)補(bǔ)償?shù)燃右砸种疲枰捎眯滦偷腟TATCOM并聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)及協(xié)調(diào)控制技術(shù)，保證提高輸電能力的同時，保證系統(tǒng)具有足夠的安全穩(wěn)定運(yùn)行裕度。由于超長距離超大容量電能輸送，負(fù)荷中心遠(yuǎn)離發(fā)電中心，因此為保證安全可靠，也需要分散安裝快速的靜止無功補(bǔ)償（如SVC和STATCOM），增強(qiáng)受端電網(wǎng)的電壓支撐能力。各種FACTS裝置的容量的選擇、安裝位置的選擇及控制策略的協(xié)調(diào)配合是綜合柔性化技術(shù)的關(guān)鍵問題?？傊C合柔性化技術(shù)是系統(tǒng)地解決超長距離超大容量輸電及保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行的全局性方案。

提高傳輸容量，提高現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)利用率?FACTS裝置的一個巨:大用途：提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高遠(yuǎn)距離輸電的容量。相當(dāng)于可以少建輸電線路,X交流