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特高压:破解雾霾难题的“金钥匙”
2014年03月21日| 115次| 打印| 分享
  在大气污染防治问题上,党中央、国务院下大力、出真招、要见实效。2014年2月12日,国务院总理李克强主持召开国务院常务会议,研究部署进一步加强雾霾等大气污染治理。会议提出,要加快调整能源结构,实施跨区送电项目,合理控制煤炭消费总量。

  大气污染问题之所以需要长期攻坚,究其根本,是我国能源资源禀赋“先天不足”、能源发展方式“后天失调”这一对矛盾的长期积累和集中暴露。

  2014年1月27日,哈密南——郑州±800千伏特高压直流输电工程正式投运,实现了全世界距离最长、容量最大的特高压能源直流输送,河南当地媒体对于特高压缓解雾霾赞誉有加。因为该工程每年可向华中输送电量500亿千瓦时,相当于运输煤炭2300万吨,减少排放二氧化碳4000万吨、二氧化硫33万吨,环境效益显著。

  这一案例揭示了一个道理:治理雾霾,根本出路是能源发展转方式、调结构。重点是降低煤炭消费比重,大力发展清洁能源,优化电源结构和布局。关键是要加快发展特高压电网,推进“一特四大”战略和电能替代战略,转变能源发展方式,实现我国能源从以化石能源为主、清洁能源为辅,向以清洁能源为主、化石能源为辅的战略转型。

  特高压电网是我国在世界能源领域具有完全自主知识产权的重大创新成果,具有容量大、距离远、效率高、损耗低、占地少的优势。发展特高压,是保障国家能源安全、提高能源效率、服务清洁能源发展、促进生态文明建设尤其是解决雾霾问题的必然选择。

  以煤为主的能源结构和直燃煤比重过高是引发雾霾的主因

  能源的开发利用对生态环境具有全过程、全方位的影响,贯穿开采、储运、加工、使用全部环节,涉及大气、水质、土壤、地容地貌多个方面。从PM2.5概念首次进入公众视线至今,雾霾出现的频率越来越高,影响范围越来越广。当前严重的雾霾问题,本质上是我国能源资源禀赋的“先天不足”、能源发展方式的“后天失调”这一对矛盾的长期积累和集中暴露。

  2013年1月4日,中国社科院、中国气象局联合发布《2013年气候变化绿皮书》,其中提到,我国持续性雾霾显著增加,主要原因是化石能源消费增多造成的大气污染物排放增加。

  研究显示,以煤为主的能源结构和直燃煤比重过高是引发雾霾污染的主要原因。2013年,我国能源消费37.6亿吨标煤,其中煤炭消费25亿吨标煤,占66%;煤炭消费当中电煤、原料煤、直燃煤分别占51%、27%、22%,而发达国家80%以上的煤炭用于发电。当前我国大气主要污染物中,约80%的二氧化硫、60%的氮氧化物、50%的细颗粒物来源于煤炭燃烧,而燃煤排放当中近一半源自直燃煤。这种不合理的能源消费结构和消费方式,严重破坏空气质量。

  长期以煤电就地平衡为主,东中部地区环境不堪重负,已经难以为继。我国煤炭资源近80%集中在西部、北部地区,而75%左右的煤电装机分布在东中部。京津冀鲁、长三角地区单位国土面积煤电装机分别是西北地区的13倍、26倍,沿长江平均30公里一个电厂,从南京到镇江平均10公里一个电厂,严重超出环境承载能力。大规模、远距离向东中部输煤还在运、储环节造成多重大气污染,运煤铁路两侧120米内的空气污染超过国家大气质量二级标准8倍,储煤场1公里内空气污染超过国家二级标准2.6倍。

  党的十八大提出了“两个一百年”的宏伟目标,我国能源需求仍将刚性增长。预计到2020年、2050年,能源消费总量将分别达到50亿、70亿吨标煤。如不尽快转变能源发展方式,我国大气污染问题将更加严峻。

  加快发展特高压是解决雾霾问题的治本之策

  2004年,国家电网公司在深入分析我国经济社会发展需要和能源资源禀赋特征等的基础上,提出了发展特高压输电的重大战略决策。
特高压电网是指电压等级在1000千伏以上的交流电网或正负800千伏以上的直流电网,能够实现电力远距离、大规模、高效率输送。发展特高压和智能电网已纳入了《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》,并全面纳入了国家电网公司经营区26个省(区、市)“十二五”规划纲要。

  发展特高压电网,可推动能源战略转型。“一特四大”战略就是在能源资源富集地区,集约开发大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源发电基地,通过特高压电网,在全国范围内优化配置电力资源,提高化石能源的开发、配置效率,促进清洁能源加快发展。电能替代战略就是“以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电”,把工业锅炉、居民取暖厨炊等用煤改为用电,减少直燃煤排放;大力发展电动汽车、电气化轨道交通、农业电力灌溉等,减少燃油排放;以输电替代输煤,通过特高压电网,把我国西部、北部富余电力大规模输送到东中部负荷中心,减少东中部污染排放,把周边国家的电力大规模输入我国,减少国内污染排放。将来,我国能源在开发环节将逐步以清洁能源为主,在配置环节将逐步以输电为主,在终端环节将逐步以电力消费为主,实现从化石能源为主向清洁能源为主的全面转型。

  发展特高压电网,也将促进清洁能源发展。我国清洁能源资源丰富,水能可开发资源6亿千瓦左右;风能、太阳能可开发资源分别超过25亿、27亿千瓦,相当于18亿千瓦常规火电。但我国70%以上的清洁能源集中在西部、北部地区,本地难以完全消纳,而且距离东中部负荷中心一般超过1000公里,大规模开发后将面临突出的弃水、弃风、弃光问题,只有依托特高压电网,将西部、北部地区丰富的清洁能源大规模送出,在全国范围内消纳,才能实现我国清洁能源的大规模高效开发。

  “我国国情决定了大规模跨区域远距离输送问题将长期存在。”为了稳步提高电网清洁能源消纳和输送能力,民建中央在今年全国两会上提出的提案中指出,要加快蒙西-长沙、锡盟-南京、酒泉-衡阳、张北-赣州等输送通道建设,推动准东-成都、哈密-重庆输送通道建设。

  全国政协委员、工信部原部长李毅中在去年全国两会召开期间就指出,沿海经济发达的城市,因对电力需求大,多年前上马建设了很多中小型火力发电厂,这些发电厂污染了当地环境。取缔部分火力发电厂后,如何补充不足电能?应实行西电东送。国家应在清洁能源资源丰富的西部建立更多的风力、太阳能等环保发电厂,将多余的电力输送到东部沿海去。

  全国人大代表、青海海西州州长诺卫星也表示,青海太阳能资源丰富,可开发利用荒漠化土地面积超过20万平方千米,具备建设国家大型太阳能发电基地的资源条件。而实现光伏大规模开发送出,离不开特高压电网建设。

  全国政协委员、中国工程院院士李兰娟认为,雾霾是因为我们在经济发展过程中,忽视了对环境的考量而产生的一种很不好的现象,国家已经很重视对雾霾的治理,也采取了很多措施,但还要注重通过科技研究和创新来治理雾霾。“把西部的新能源用高效的电力输送通道送到东部,减轻东部的环境负荷就是一种积极的探索。”李兰娟说。

  事实已经证明,部分特高压线路实际建成投运后,其强大的环保效益已经为人所关注。2014年之前已投运的4条特高压线路(晋东南-南阳-荆门、向家坝-上海、锦屏-苏南、淮南-上海),输电总里程近6000公里,输电能力超过2800万千瓦。相当于从资源富集的西部、北部地区向用电集中的东中部地区年输送超过7000万吨煤炭。按每节车厢载重60吨计算,这些煤足够装满110万节火车车皮。换言之,上百万车皮的煤,就这样化身为强大电流,跨越千山万水,直接送到了最需要它们的地方,为治理雾霾发挥了重要作用。

  “特高压为大型电源基地发展和PM2.5超标治理提供了有力支撑。”全国政协委员、华东理工大学教授蓝闽波认为,特高压使清洁能源大规模输送成为可能。规模化开发利用清洁能源,对推动能源低碳化进程,具有显著作用。

  2013年夏天,持续罕见的高温天气带来用电负荷激增。正是特高压送来的“远方电”,及时有效地弥补了东部地区的电力缺口。2013年夏,特高压直流送电功率约占华东电网区外受电的一半,占四川最大外送电力的71%。6月至8月,国家电网跨区送电1099亿千瓦时,其中向上、锦苏两条特高压直流线路共计送电191亿千瓦时,而在尚未出现特高压的2003年,国家电网全年跨区输电量仅为387.09亿千瓦时。

  据测算,发展特高压电网,以输电替代输煤,提高外受电比例,可以显著改善东中部地区大气状况。到2015年、2017年、2020年,跨区输电能力将分别达到2.1亿、2.9亿、4.5亿千瓦,向东中部地区输送电量0.74万亿、1.18万亿、1.87万亿千瓦时,减少东中部电煤消耗3.4亿、5.4亿、8.5亿吨,东中部地区PM2.5排放分别比2010年降低9.4%、15.8%、22.6%。

  特高压实现“中国创造”和“中国引领”

  在能源需求“刚性攀升”的大趋势下,要扼制PM2.5的持续增加,需要战略性举措。新兴的特高压电网,被业内誉为“最大的环保工程”。作为综合能源运输体系中重要组成部分,特高压的跨区送电发挥了优化能源时空布局的作用。我国更大规模建设特高压电网的条件已经具备。

  一是特高压工程取得成功,充分验证了发展特高压电网的可行性。

  国家电网公司已先后建成“两交三直”5个世界上电压最高、容量最大、技术领先的特高压交、直流工程,一直保持安全运行,全面验证了特高压的安全性、经济性和环境友好性。目前在运在建特高压线路长度超过1万公里,变电(换流)容量超过1亿千伏安(千瓦)。

  二是我国已全面掌握了特高压核心技术和全套设备制造能力,实现了“中国创造”和“中国引领”。

  在科学界,很多人将它与航天、高铁技术相提并论,称它们为“我国三大现代高科技技术”。特高压工程的成功建设,不仅拿下了国内最高科技奖项,在国际上,同样得到了各权威组织的高度评价。

  2013年1月18日,“特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用”项目荣获国家科学技术进步奖特等奖。这个奖项,是国家对科技成就的最高褒奖,充分说明了特高压的地位和分量。

  CIGRE的专题报告指出:“特高压关键技术和关键设备取得的重要突破性成果,对推动特高压输电技术在世界范围内的研究和应用具有重大意义;是一个伟大的技术成就,是世界电力工业发展史上的重要里程碑。”

  三是发展特高压不仅在中国,更在世界上形成了广泛共识。2011年至2013年间,全国人大代表、政协委员在全国两会提交有关加快发展特高压的建议、提案达128件。

  2014年1月7日,美国前能源部长、前新墨西哥州州长比尔·理查森在美国政治新闻网发文认为,中国特高压输电技术可以解决困扰了中国和很多其他国家几十年的电力问题,美国也必须建设一个全国范围的输电高速公路,这样才能高效利用可再生能源,并保证美国继续拥有可靠、高效的供电系统。

  中国特高压技术“走出去”取得重大突破。2014年2月7日,国家电网公司与巴西电力公司组成的联营体成功中标巴西美丽山水电特高压直流送出项目,这是国家电网公司在海外中标的首个特高压直流输电项目。

  按照国家电网公司规划,到2015年建成“两纵两横”特高压网架和7回特高压直流工程;到2020年建成“五纵五横”网架和27回特高压直流工程,联接各类大型能源基地与主要负荷中心,全国形成大规模“西电东送”、“北电南送”的能源配置格局,跨区输电能力4.5亿千瓦,保证5.5亿千瓦清洁能源送出和消纳。届时,东中部地区受入电力流达到3.5亿千瓦,每年输送电量1.9万亿千瓦时,能够适应全面建成小康社会对电力增长的需求。

  “中国的特高压建设得和中国的高速铁路一样加快进度,实现‘西电东送’‘北电南送’,向东部地区输送更可靠、更优质的清洁能源。”全国人大代表、山东达驰电气有限公司董事长马效坤说。他觉得,“既然中国有建好特高压的技术实力,为什么不多建一点?”
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