蒙定中 原電力部生產(chǎn)司教授級(jí)高工、國(guó)際大電網(wǎng)委員會(huì)CIGRE和美IEEE會(huì)員

2015年6月30日

前言

《西電東送持續(xù)性研究》作為能源局特高壓交流研究課題5，首先應(yīng)研究西電東送是否要靠交流特高壓？我國(guó)怎么電可以或應(yīng)該西電東送？其輸送容量和輸送距離多少？特別是西部都缺水，不能用水冷而祗能用空冷的煤電機(jī)組，結(jié)果和遠(yuǎn)輸煤到東部水冷機(jī)組發(fā)電比較，特別多投資、多損耗、多排污。即使西電東送，輸送容量大和輸送距離長(zhǎng)，本應(yīng)采用直流輸電是最安全又經(jīng)濟(jì)的實(shí)際辦法，為什么國(guó)網(wǎng)公司非得用交流特電壓？國(guó)網(wǎng)祗能以全國(guó)能源優(yōu)化為理由→煤電遠(yuǎn)送→交流特高壓→全國(guó)一張網(wǎng)，才能達(dá)到全國(guó)壟權(quán)目的，根本違反科學(xué)技術(shù)，違反現(xiàn)行《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》，嚴(yán)重浪費(fèi)、嚴(yán)重破壞我國(guó)電網(wǎng)30多年來(lái)已列為世界安全首位的基礎(chǔ)。

一、什么電可以/應(yīng)該西電東送？

我國(guó)發(fā)電主要有水電、煤電、氣電、核電、風(fēng)電和太陽(yáng)光電，2015年3月總量133708萬(wàn)千瓦，其中光伏裝機(jī)2805萬(wàn)千瓦，占2.1%；風(fēng)電并網(wǎng)容量達(dá)10064萬(wàn)千瓦，居世界首位，占7.5%，但其年利用小時(shí)居世界末位，說(shuō)明風(fēng)電發(fā)展問(wèn)題嚴(yán)重，2014年全國(guó)風(fēng)電利用小時(shí)僅為1893，關(guān)鍵是在電源結(jié)構(gòu)上缺調(diào)峰電源配合，棄風(fēng)嚴(yán)重的風(fēng)電又遠(yuǎn)離負(fù)荷中心。歐洲西班牙、德國(guó)、丹麥風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)占全國(guó)裝機(jī)較高，而且大都在或靠近負(fù)荷中心，又有相應(yīng)調(diào)峰電源配合，所以利用率高。因此，我們應(yīng)主要在各地應(yīng)負(fù)荷需要發(fā)展分散/分布式光伏發(fā)電和風(fēng)電，就地消納。遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的西北地區(qū)大規(guī)模發(fā)展光伏發(fā)電和風(fēng)電必須嚴(yán)格論證、核準(zhǔn)其可行性，首先必須有相應(yīng)的調(diào)峰設(shè)施或有水電互補(bǔ)，然后才能安全經(jīng)濟(jì)送出？因光伏發(fā)電和風(fēng)電的利用小時(shí)都很低，調(diào)峰后送出電力有限，根本不需要國(guó)網(wǎng)公司宣傳的交流特高壓線路輸送。

氣電和將來(lái)裝在大陸的核電都是當(dāng)?shù)刈园l(fā)自用，根本和西電東送無(wú)關(guān)。

在西部開(kāi)發(fā)的大規(guī)模水電應(yīng)是將來(lái)西電東送的主力，未來(lái)5-10年水電、特別包括抽水蓄能應(yīng)優(yōu)先有較大的需求和發(fā)展空間，它是技術(shù)成熟、出力穩(wěn)定靈活具備調(diào)峰的可再生能源，需要優(yōu)先大力開(kāi)發(fā)的可再生能源。特別是可水光互補(bǔ)的龍羊峽水電站，就近配合總裝機(jī)85萬(wàn)千瓦的光伏發(fā)電，發(fā)揮水光互補(bǔ)的安全經(jīng)濟(jì)作用；所以水電可以/應(yīng)該配合西電東送。

二、論證煤電是否合理西電東送？

變輸煤為交流特高壓輸電既不經(jīng)濟(jì)、特別不安全、更不環(huán)保，必然嚴(yán)重浪費(fèi)能源。我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)劣質(zhì)煤、洗中煤在礦區(qū)建電廠近處供電，對(duì)優(yōu)質(zhì)煤則“西北煤遠(yuǎn)運(yùn)”，國(guó)網(wǎng)公司以全國(guó)能源優(yōu)化為理由，提出西北煤大量就地轉(zhuǎn)電，其主要目的就是為了推出交流特高壓作為遠(yuǎn)距離送電的理由，交流輸電必需有沿途電源支持，這樣就自然而然的聯(lián)成交流特高壓國(guó)家級(jí)電網(wǎng)。

2010年6月國(guó)家電網(wǎng)公司《關(guān)于我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展若干重大問(wèn)題研究》報(bào)告指出：“未來(lái)我國(guó)將形成大規(guī)模的‘西電東送’和‘北電南送’的電力流格局”，“2020年，全國(guó)跨區(qū)輸送煤電2.49億千瓦”，“跨區(qū)煤電輸送中由交流特高壓遠(yuǎn)距離傳輸1.66億千瓦。”由此提出，必須構(gòu)建“三華”交流特高壓電網(wǎng)。這一做法改變了我國(guó)一貫合理的“近輸電、遠(yuǎn)輸煤(5000大卡)”方針。

我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)晉陜蒙等煤基地采取“近輸電、遠(yuǎn)輸煤（5000大卡以上）”方針，遠(yuǎn)輸煤主要通過(guò)鐵路運(yùn)至北方港口，再經(jīng)海運(yùn)到南方，最節(jié)省能源。個(gè)別產(chǎn)煤基地主要產(chǎn)褐煤，除近輸電外，多余的則應(yīng)通過(guò)直流完成遠(yuǎn)輸電。

首先，西北煤基地大都缺水，發(fā)電不得不采用廠用電和供電煤耗都過(guò)高的空冷發(fā)電機(jī)組。據(jù)中國(guó)煤礦規(guī)劃研究院調(diào)查，全國(guó)13個(gè)煤炭基地，98個(gè)礦區(qū)已開(kāi)發(fā)正開(kāi)發(fā)和待開(kāi)發(fā)的礦區(qū)，有70%礦區(qū)缺水，其中40%嚴(yán)重缺水。即使占用老百姓生活用水將北煤就地轉(zhuǎn)電，也只能用“空冷”發(fā)電機(jī)組。“空冷”發(fā)電機(jī)組不僅效率低，而且在嚴(yán)重缺水時(shí)還得降低出力。

其次，長(zhǎng)距離輸電存在實(shí)際輸電損耗，且距離越長(zhǎng)，電力流越大，損耗也將按電流的平方增大。每回輸送距離平均1500公里，為降低環(huán)境干擾，就得選較大而昂貴的8×630導(dǎo)線。按實(shí)際輸送能力為300萬(wàn)千瓦時(shí)，線損為2.54%，同時(shí)還得加上送受端1000/500kV變壓器約0.16%的損耗。其中部分煤電由直流輸電輸送1000公里～1500公里時(shí)損耗約為6%—8%。

按我國(guó)長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)有效的“近輸電、遠(yuǎn)輸煤（5000大卡以上）”方針，可在各個(gè)負(fù)荷中心都建設(shè)高效率的發(fā)電機(jī)組，近年都采用超超臨界和超臨界機(jī)組，不但大大降低供電煤耗和廠用電，還大力提高動(dòng)態(tài)無(wú)功對(duì)負(fù)荷中心的支持，特別是保證多饋入直流輸電護(hù)的安全，又避免長(zhǎng)距離輸電的線損，還使全國(guó)二氧化硫總排放量大大減少。

根據(jù)中電聯(lián)《中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告》，近年發(fā)展的空冷和水冷發(fā)電機(jī)組實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比較（見(jiàn)表1）：

如果2020年要“遠(yuǎn)輸電”2.49億千瓦，按廠用電7.5%，必須在煤炭基地裝26920萬(wàn)千瓦空冷發(fā)電機(jī)組，按表2“遠(yuǎn)輸電”損失為2.7%，共672.3萬(wàn)千瓦，到達(dá)受端只剩24228萬(wàn)千瓦。“遠(yuǎn)輸煤”在南方按廠用電5.18%計(jì)算，建水冷機(jī)組25552萬(wàn)千瓦機(jī)組即可得同等的24228萬(wàn)千瓦電力，兩者差別1368萬(wàn)千瓦。按表3所示，由于供電煤耗等差別，每年“遠(yuǎn)輸電”比“遠(yuǎn)輸煤”多耗標(biāo)煤7001萬(wàn)噸，多耗原煤7001×(7000/5000)＝9801萬(wàn)噸。

投資浪費(fèi)嚴(yán)重

根據(jù)兩個(gè)起步工程核算：錫盟到上海同塔雙回輸送500萬(wàn)千瓦，2227公里，投資780億，約為7元/(公里×千瓦)；淮南到上海同塔雙回輸送480萬(wàn)千瓦，633公里，投資229.2億元，約為7.5元/(公里×千瓦)。如果由交流特高壓遠(yuǎn)輸煤電1.66億千瓦，平均1500公里，估算投資約為17430億元。若直流遠(yuǎn)輸煤電8300萬(wàn)千瓦，平均1500公里，按2008年4月劉振亞等在《中國(guó)電杌工程學(xué)報(bào)》上發(fā)表的《直流輸電系統(tǒng)電壓等級(jí)序列研究》，投資為2270億元。

按2009年12月11日發(fā)改價(jià)格〔2009〕3103號(hào)、國(guó)家發(fā)展改革委、鐵道部關(guān)于調(diào)整鐵路貨物運(yùn)輸價(jià)格的通知，決定國(guó)家鐵路貨物統(tǒng)一運(yùn)價(jià)由現(xiàn)行平均每噸公里9.61分錢(qián)提高到10.31分錢(qián)。按海運(yùn)煤為0.02噸公里折算，遠(yuǎn)輸煤平均運(yùn)輸費(fèi)用估算約200元/噸(通常運(yùn)輸?shù)拿杭s為5500大卡/噸)。

表4按全壽命管理理念計(jì)算結(jié)果，“遠(yuǎn)輸電”比“遠(yuǎn)輸煤”多浪費(fèi)投資22050億元。

從比較結(jié)果來(lái)看，“遠(yuǎn)輸電”年多耗標(biāo)煤7001萬(wàn)噸，相當(dāng)5000大卡/千克的原煤9801萬(wàn)噸，稍高于2009年河南省一年的發(fā)電原煤消耗(9227萬(wàn)噸)；“遠(yuǎn)輸電”的空冷機(jī)組供電煤耗、廠用電高和長(zhǎng)距離輸電損耗，造成1368萬(wàn)千瓦電力損失，相當(dāng)浪費(fèi)了4個(gè)360萬(wàn)千瓦電廠。按全壽命管理理念計(jì)算結(jié)果，“遠(yuǎn)輸電”比“遠(yuǎn)輸煤”多浪費(fèi)投資21042億元，證明“遠(yuǎn)輸電”確實(shí)嚴(yán)重浪費(fèi)投資。同時(shí)，“遠(yuǎn)輸電”比“遠(yuǎn)輸煤”多排放二氧化硫21萬(wàn)噸，破壞生態(tài)環(huán)境。

三、遠(yuǎn)距離西電東送祗應(yīng)采用直流輸電既經(jīng)濟(jì)又安全

從表5遠(yuǎn)距離交流特高壓和直流輸電電力流的經(jīng)濟(jì)比較，交流特高壓實(shí)際工程和±800kV和同塔雙回±660kV直流輸電工程按同等電力流的單價(jià)比較為5.38/1.52=3.54倍；和±500kV直流輸電工程的單價(jià)比較為5.38/2.33=2.31倍。可見(jiàn)輸電距離愈長(zhǎng)，交流特高壓愈不經(jīng)濟(jì)。所以遠(yuǎn)距離西電東送祗應(yīng)采用直流輸電既經(jīng)濟(jì)又安全。