中国特高压电力产业发展与技术创新

中国特高压电力产业发展与技术创新

随着2009年底具有里程碑意义的电网公司成功设计家水库-上海特高压直流供电示范工程，以及云南-广东特高压直流供电示范工程的自主运行，“特高压”再次被推到风中。中国的能源技术和设备制造达到了国际先进水平，在世界能源治理领域占有了新的领先地位。根据国家电网公司相关规划,预计2009～2010两年,特高压电网投资将达到830亿元左右,其中特高压交流570亿元,特高压直流投资260亿元。南方电网未来特高压上也有大的投入,特高压成为两大电网公司下一步输电投资的重点,大规模建设投资必将带动电力设备制造商的发展新机遇。在中国这个全球最大的特高压市场,外资企业实力依然不可小觑,国产化率提高也势在必行。逐鹿特高压,电力设备制造商在中国市场大有可为,我们来看看企业的竞争实力展示。400kv直流输电设备在中国一系列特高压等国家重点工程建设的带动及受益于提高国产化率的政策,我国电力设备制造业通过引进、消化、吸收及再创新,已经形成了±500～±800kV直流输电设备,以及550kV、750kV和1000kV交流输电设备的研制能力。国内以西电、特变电工、天威保变、平高电气及许继电气等为代表的少数国有企业,掌握特高压技术,取得重大突破。西电:直流输电系统设备设备作为国内最大的输配电设备企业中国西电在国内率先研发了750kV电网用系列产品,技术性能达到和处于国际领先水平。通过科技创新,在国内首先进行了交流1100kV和直流±800kV特高压高端产品的研发和技术储备,在特高压输配电设备关键技术领域,取得了重大突破。通过技术创新和研发,公司独立研制成功国内最大的500kV8万kvar并联电抗器,750kV14万kvar并联电抗器和1000kV32万kvar并联电抗器,主要经济技术指标达到了国际先进水平。西电自行设计制造的国内首台云广直流输电工程用换流变压器和高岭、灵宝背靠背直流工程用换流变压器、平波电抗器通过出厂试验和型式试验,标志着中国西电已经具有独立设计、生产制造和试验大型高压、超高压直流输电设备的能力。另外,西电作为直流全套设备供应商,更是迎来新的机遇。直流输电国内已进入实质性发展阶段,未来大有发展潜力。根据国网公司和南网公司规划,2010～2020年期间,我国会建设十多项直流输电工程,输送距离更长,输送功率更大。随着金沙江的开发,向家坝、奚洛渡、白鹤滩、乌东德和观音岩等水电站建成后将主要送电至华中电网、华东电网,送电距离将达到1000km和2000km左右。澜沧江的糯扎渡水电站建成后将送电至广东,送电距离将超过1500km。到2020年,国网公司建设的直流工程将超过28项,结合南网公司直流输电工程的规划,届时我国直流输电总容量预计将超过1.2亿kV·A。上述数据预示着,中国西电直流全套设备市场前景将非常可观。“大自主”技术创新成果1:“大自主”技术创新项目获得国家科技进步2010年1月11日,在2009年度国家科学技术奖励大会上,保定天威保变电气股份有限公司参与研制的“超高压直流输电重大成套技术装备开发及产业化”项目获得国家科学技术进步一等奖殊荣。业内专家分析认为,该产品的研制成功是中国重大电力装备制造国产化道路上的一次重大突破,标志着天威保变继自主研发成功国内首台晋东南1000MV·A1000kV交流变压器后,再一次登顶世界输变电设备生产制造领域最高峰,同时,由产品投产到试验成功仅用4个半月时间,天威保变的生产速度,缔造了全球变压器生产制造领域的奇迹。特变用电:交流、直流,一次试验取得新突破2009年12月28日,特变电工沈变公司研制的特高压直流±800kV换流变压器,在1850m世界最高海拔换流站-中国南方电网公司云南-广东特高压直流输电示范工程云南楚雄换流站一次投运成功;2009年12月25日,该公司为国家电网公司向家坝-上海特高压直流输电示范工程研制的±800kV直流换流变压器在奉贤换流站经受住最高电压考验,成功启动。这标志着特变电工2009年在交流、直流两个领域开展的一系列特高压产品研制工作完美收官;企业在交流、直流两个领域同时站上行业自主创新最高峰。2009年,特变电工在特高压产品研制领域捷报频传。1月6日,特变电工为世界首条商业运行的1000kV特高压交流试验示范工程提供的世界首组1000kV变压器、电抗器、扩径导线和母线等输变电产品一次挂网投运成功后,6月底,全部1000kV特高压产品实现一次试验成功;8月26日,公司为南方电网公司世界首个±800kV特高压直流输电示范工程研制了世界首台一次试验成功的±800kV产品,空载、负载、温升及噪声等指标均远远优于合同标准要求,受到现场见证试验的国内外行业权威专家的高度赞扬;12月6日,公司为国家电网公司世界传输距离最远、输送容量最大的向家坝-上海±800kV特高压直流输电示范工程研制的±800kV直流换流变压器,再一次以最优指标通过试验。一系列自主创新成果的接连取得,标志着特变电工特高压产品研制技术已全面成熟,公司提前一年完成所承担的国家“十一五”重大科研攻关计划。中国特高压建设的所统领的所有经验对ABB、西门子、阿海珐这样的电力设备巨头来说,有参与了世界范围的特高压建设的丰富经验,在特高压技术领域依然保持着领先,也是中国特高压建设的占据重要的份量。abb:在华特高压直流输电项目ABB是创纪录地比预定时间提前一年完成的向家坝—上海800kV特高压直流(UHVDC)输电线路建设工程重要的参与者之一。ABB电力系统业务部全球电网系统业务负责人PerHaugland说:“这一重大成就的取得离不开ABB与国家电网公司以及当地合作伙伴的通力合作。这也再次证明了ABB在高压直流输电技术领域的全球领导地位。高压直流输电技术可以将偏远地区发电和可再生能源发电以最小的电力损耗进行长距离传输。”向家坝—上海800kV特高压直流输电线路可以将中国西南部的向家坝水电站的电力输送到中国工商业最发达的上海地区,该项目额定功率为6400MW、横跨2000多km。这项输电工程竣工后将成为世界上电压等级最高、输送容量最大的输电项目。目前,全球电压等级最高、容量最大的输电线路是ABB为巴西伊泰普水电站建设的600kV输电项目。向家坝-上海特高压直流输电线路的输电效率超过93%,电力损耗低于7%。与当前正在运行的500kV高压直流输电系统相比,该线路每年增加的电力供应可满足中国100万人的需求。ABB为这一项目提供的设备包括14台400kV换流变压器和14台800kV换流变压器,其中有10台800kV换流变压器是在瑞典制造的,其余的则采用了ABB元件和技术,由ABB与本地合作伙伴特变电工沈阳变压器集团有限公司在中国共同生产。此外,ABB还提供了可控硅阀、直流开关场设备、一些关键的交流开关场测量设备以及最新开发的DCC800高压直流控制系统等多项关键设备。特高压直流技术是ABB集团50多年前率先研发的高压直流输电技术的进一步发展。该新技术使用了先进的控制系统,是近20年来输电系统在输电容量和效率上实现的最大突破。特高压直流技术在中国、印度等幅员辽阔的国家尤为适用,因为这些国家的电力能源和可再生资源富集地区都远离电力负荷中心。方向4:中资企业运营助力电力革命西门子已发展成为以高效、环保方式实现大容量输电领域的技术领导者。2009年年末,由西门子参与建设的一条高压直流输电(HVDC)线路将在中国投入单极运行。该高压直流传输系统输送容量达5000MW,传输距离超过1400km,是世界上现有的最强大的HVDC系统。同时,西门子于2010年1月中旬调试世界上体积最大、输出功率也最大800kV高压直流换流变压器。该换流变压器将应用于中国下一个更大的HVDC输电系统,输电容量最大6400MW,传输距离达2000km,输电量相当于12个中等火电厂的电力。“技术上的领导地位为我们成为HVDC全球市场上绝对的行业龙头打下了良好的基础。”西门子能源输电集团首席执行官UdoNiehage博士表示。HVDC输电目前在全球市场的业务量约为30亿欧元,年平均增长率超过10%。到2020年,业务量预计将攀升到50亿～80亿欧元,其中西门子将占有重要份额。按照Desertec项目的计划,像应用于中国的这种大容量HVDC输电系统,今后可以帮助将大量的环保电力从沙漠输送到例如欧洲等地。“今后,电力高速公路不仅能够跨越国界,而且能够将各大洲连接起来,”Niehage博士表示。“我们只能通过充分利用节能技术来应对气候变化。我们必须开发可再生能源,将供电系统转换为智能电网,从而以智能化的方式管理不稳定的上网电量。因此,巨额投资是必不可少的。但是,为了实现保护气候的目标并大大减少COHVDC系统拥有创新的电力电子技术并能以智能化的方式控制输送的电量,因此它是智能电网的重要组成部分。西门子能源是该领域世界领先的供应商,并将进一步拓展其市场地位。西门子能源业务领域预计2014年智能电网的订单总额将超过60亿欧元。“我们在电网自动化这一领域,已经确立了全球市场领导者的地位。随着智能电网的发展,我们正步入电力的新时代,”Niehage谈到。在上一财年,西门子智能电网技术创造营收近10亿欧元。“由于气候变化以及刺激经济方案的出台,智能电网市场也将更加高速发展。我们的目标是超过整体市场增长速度的两倍,”Niehage补充道。西门子的潜在市场总额2014年累计将达到300亿欧元。西门子的目标是智能电网业务每年增长7%,市场份额超过20%。通过节能的方式将海上风电场接入电网,高压直流输电(HVDC)系统,建立智能电网解决方案都是西门子环保业务组合的一部分。2009财年,西门子环保业务组合带来的总收入约为230亿欧元,使西门子成为世界上最大的环保技术供应商。同一时期内,西门子的产品和解决方案帮助客户减少了多达2.1亿t的CO特高压的千亿工程给电力设备制造商带来空前的发展机遇,为争夺中国特高压市场的大蛋糕,电力设备制造商大显神通。国外企业有了试验自己的设备,发展自己的尖端技术的阵地,国内企业通过开发先进技术,研制顶尖设备,提升自身的竞争实力,向世界一流的输变电设备制造企业行列迈进。由于云广直流项目高端产品结构复杂,设计、制造、试验难度极大,原定于外方公司生产的产品出现延期情况,为