我國電網工程技術的發展.pdf

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1、Chinas Electric Power GridEngineering Technology 202320232023第2頁，共47頁一 我國電網發展概況二 電網工程新技術 -直流輸電新技術發展和應用三 電網工程技術展望u 輸電規模輸電規模 截至 2022 年底，全國 220 kV及以上輸電線路長度 87.6萬萬km，其中：交流線路82.6萬萬km，同比增長2.4%；直流線路5.1萬萬km，同比增長6.3%。各電壓等級直流線路長度各電壓等級直流線路長度及同比增速及同比增速各電壓等級交流線路長度各電壓等級交流線路長度及同比增速及同比增速輸電線路總長度及增速輸電線路總長度及增速1.電網建設規模

2、穩步增長電網建設規模穩步增長.一 我國電網發展概況 u 輸電規模輸電規模 截至 2023 年底，全國 220 kV及以上輸電線路長度 92.0萬萬km，同比增長約5%。其中：交流線路86.6萬萬km，同比增長約4.8%；直流線路5.4萬萬km，同比增長約5.9%。u 變電（換流）容量變電（換流）容量 截至2022年底，全國220kV及以上變電（換流）設備容量51.3億億kVA。其中交流變電設備容量 46.3億億kVA，同比增長3.4%；直流換流容量5.0億億kVA，同比增長3.7%。各電壓等級直流各電壓等級直流換流容量及同比增速換流容量及同比增速變電（換流）總容量變電（換流）總容量及及同比同比

3、增速增速各電壓等級交流各電壓等級交流變電容量及同比增速變電容量及同比增速1.電網建設規模穩步增長電網建設規模穩步增長u 變電（換流）容量變電（換流）容量 截至2023年底，全國220kV及以上變電容量達到54.2億億kVA。其中交流變電容量49.4億億kVA，同比副增長6.7%；直流換流容量5.0億億kVA，同比增長0%。.一 我國電網發展概況 .一 我國電網發展概況 1.電網建設規模穩步增長電網建設規模穩步增長u 交流線路長度和變電容量交流線路長度和變電容量 截至2023年，220kV和和500kV仍占主要主要部分仍占主要主要部分，線路長度分別占交流線路總體長度的64%和27%，變電容量分別

4、占變電總體容量的50%和38%。1.電網建設規模穩步增長電網建設規模穩步增長.一 我國電網發展概況 u 直流線路長度和換流容量直流線路長度和換流容量 截至2023年，800kV和和500kV占主要主要部分占主要主要部分，線路長度分別占直流線路總體長度的60%和30%，換流容量分別占直流總體換流容量的64%和26%。800kV直流線路規模和換流容量逐漸提高。u 2022年，遼寧、四川、江蘇和廣東遼寧、四川、江蘇和廣東新增220kV及以上交流線路長度超過2000km，海南、上海和海南、上海和吉林吉林新增線路長度增速位居前三位。u 2022年，江蘇、遼寧、山東、四川和廣東江蘇、遼寧、山東、四川和廣東

5、新增220kV及以上變電容量（交流部分）超過1500萬萬kVA，遼寧、四川、上海和青海遼寧、四川、上海和青海新增變電容量的增速位居前列，增速超過100%。各地區新增各地區新增220kV及以上交流輸電線路長度及以上交流輸電線路長度1.電網建設規模穩步增長電網建設規模穩步增長各地區新增各地區新增220kV及以上變電設備容量（交流部分）及以上變電設備容量（交流部分）.一 我國電網發展概況 u 配電網線路長度配電網線路長度 截至2022年底，高壓配電網線路總長度約150萬萬km，同比增長1.3%；其中，110（66）kV配電線路回路長度85萬萬km，同比增長2.2%；35kV配電線路回路長度65萬萬k

6、m，同比增長0.1%。1.電網建設規模穩步增長電網建設規模穩步增長u 配電網便電容量配電網便電容量 截至2022年底，高壓配電網變電設備總容量26億億kVA，同比增長2.5%；其中，110（66）kV變電設備容量22億億kVA，同比增長2.4%；35kV變電設備容量4億億kVA，同比增長2.8%。.一 我國電網發展概況 u投資規模投資規模 2022年，全國電網工程建設投資5006億元億元，同比增長1.8%，占電力投資的比例為41.0%。u投資結構投資結構 2022年，配電網完成投資2754億億，同比下降2%，但仍超過輸電網的投資（輸電網完成投資2067億元）2014年以來配電網投資已連續9年超

7、過輸電網。全國電網投資完成情況及增速全國電網投資完成情況及增速20142022年輸配電網投資與增速變化年輸配電網投資與增速變化2.電網投資水平保持平穩電網投資水平保持平穩.一 我國電網發展概況 3.特高壓和柔性直流工程繼續推進特高壓和柔性直流工程繼續推進已投運特高壓工程已投運特高壓工程柔性直流發展歷程柔性直流發展歷程u2022年，陜武、白江、白浙、南荊長、荊武等工程陸續建成投產，形成特高壓“20直直17交交”格局。u2022年，粵港澳大灣區中、南通道背靠背柔直等工程建成投產，國內建成高壓大容量柔性直流輸電工程11項項。在建及論證的重點項目在建及論證的重點項目u2023年，駐馬店-武漢、福建-廈

8、門特高壓交流工程投產。u目前在建重點工程11項。其中1000kV特高壓交流工程5項項（武漢-黃石-南昌、張北-勝利、川渝甘孜-天府南（-成都東）-銅梁、川渝阿壩-成都東、大同-懷來-承德-天津北-天津南），800kV特高壓直流工程6項項（金上-湖北、隴東-山東、寧夏-湖南、哈密-重慶、陜北-安徽、陜北-河南）。u十四五增補通道建設已經開始啟動。.一 我國電網發展概況 4.國際電網項目合作持續穩步開展國際電網項目合作持續穩步開展u 境外電力項目：境外電力項目：2022年，我國電力企業簽約232個境外輸變電項目，合同總金額54.95億美元，同比下降1.8%。境外電力項目簽約情況境外電力項目簽約情況

9、u 國際合作重點電網項目國際合作重點電網項目 2022年開工建設和建成多項國際合作重點電網項目。項目名稱項目名稱電壓電壓等級等級（kV）輸電輸電容量容量（MW）輸電輸電距離距離（km）狀態狀態土耳其凡城背靠背換流站工程土耳其凡城背靠背換流站工程100600投產東非電力高速公路埃塞俄比亞東非電力高速公路埃塞俄比亞-肯尼亞肯尼亞500千伏直流輸電工程千伏直流輸電工程5002000459投產菲律賓菲律賓MVIP項目項目3502225300在建智利智利Kimal-Lo Aguirre直流輸電工程直流輸電工程60030001500在建德國德國BorWin6海上風電柔直并網工程海上風電柔直并網工程3209

10、80235在建巴西綠地輸電特許權項目巴西綠地輸電特許權項目500198在建老撾班哈老撾班哈-班納班納-阿速輸變電項目阿速輸變電項目500203投產巴基斯坦邁拉巴基斯坦邁拉500kV開關站開關站500在建埃及埃及-沙特沙特500kV超高壓直流輸電線路工程超高壓直流輸電線路工程500335在建國際合作重點項目國際合作重點項目.一 我國電網發展概況 u 電網綜合線損率逐漸降低。電網綜合線損率逐漸降低。截至2022年底，電網綜合線損率為4.84%，較上一年下降0.42個百分點。5.電網節能減排成效明顯電網節能減排成效明顯電網綜合線損率變化趨勢電網綜合線損率變化趨勢u 電網側節能減排趨勢還在延續。電網側

11、節能減排趨勢還在延續。尤其近年來超高壓工程采用新型節能導線、特高壓工程采用大截面導線等使電網綜合線損率逐年降低。.一 我國電網發展概況 特高壓直流輸送可再生能源電特高壓直流輸送可再生能源電量及同比變化量及同比變化新能源并網發電量及增速新能源并網發電量及增速u 特高壓直流工程輸送可再生能源電量特高壓直流工程輸送可再生能源電量 2022年20項項特高壓直流工程年輸送電量5638億億kWh，其中可再生能源（主要是水電、風電、光伏）電量3166億億kWh，同比提高10.3%，可再生能源電量占全部特高壓直流工程總輸送電量的56.2%。u 新能源并網發電量新能源并網發電量 2022年新能源（主要是風電、光

12、伏）累計并網發電量達11900億億kWh，同比增長21.1%。2023年新能源累計并網發電量達14691億億kWh，同比增長23.5%.u 電網在促進新能源并網和消納方面起到了重要支撐作用。5.電網節能減排成效明顯電網節能減排成效明顯.一 我國電網發展概況6.電電網面臨臨的形勢勢與挑戰戰新型電力系統形勢下電網安全穩定運行、源網協調發展、短路電流控制等難度加大大型新能源基地外送和超高海拔等復雜環境下的特高壓交直流輸電技術面臨新的挑戰部分地區存在輸電通道走廊密集情況，新增輸電通道難度加大新能源友好并網及主動支撐技術理論研究不完善，創新應用能力有待提高適應海量基礎數據感知、采集、傳輸、處理等環節的數

13、字化和智能化技術亟待突破電網工程重大裝備綠色低碳發展及示范應用亟需加快電網發展挑戰電網發展挑戰科技創新引領科技創新引領支撐雙碳目標支撐雙碳目標.一 我國電網發展概況二 電網工程新技術 -直流輸電新技術發展和應用一 我國電網發展概況二 電網工程新技術 -直流輸電新技術發展和應用三 電網工程技術展望1）高壓（常規）直流輸電技術）高壓（常規）直流輸電技術1.直流輸電技術發展和應用直流輸電技術發展和應用構成：通過換流變壓器、換流器、平波電抗器、直流線路把兩個交流系統連接特點：不存在系統穩定問題、不增加系統短路容量、功率調節快速可靠、線路造價低、損耗小，可長距離大容量輸送應用：直流輸電技術在我國發展應用

14、比較早，上世紀80年代末就已經得到了技術應用由于直流輸電的靈活性強，現已發展出各種直流輸電方式常規直流輸電拓撲結構.二 電網工程新技術 2）背靠背高壓直流技術）背靠背高壓直流技術 1.直流輸電技術發展和應用直流輸電技術發展和應用構成：通過換流變壓器、換流器、平波電抗器在站內把兩個交流系統連接特點：不存在系統穩定問題、不增加系統短路容量、功率調節快速可靠；兩個交流兩個交流系統在一個站內、無長距離線路，實現兩系統在一個站內、無長距離線路，實現兩個電網異步連接個電網異步連接應用：靈寶背靠背直流聯網工程（167 kV/75萬kW 一期2005年、二期2009年投運）、高齡背靠背直流聯網工程（125 k

15、V/2*75萬kW 一期2008年、2012年二期背靠背直流輸電拓撲結構.二 電網工程新技術 投運）、中俄背靠背直流聯網工程（125kV/75萬kW 2012年投運）、魯西背靠背異步直流聯網工程（常直160kV柔直350kV/300萬kW 2016年投運）、鄂俞背靠背直流聯網工程（兩個420kV/500萬kW 2018年投運）3）柔性直流輸電技術）柔性直流輸電技術-1.直流輸電技術發展和應用直流輸電技術發展和應用模塊化多電平換流器（MMC）拓撲結構構成：采用元件既可以控制導通、又可以控制關斷的雙向可控的電力電子器件（基于電壓源換流器），其典型代表就是絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）。目前為止采用

16、的是模塊化多電平換流器（MMC）。特點：沒有無功補償問題、沒有換相失敗問題、可以為無源系統供電、可同時獨立調節有功功率和無功功率、諧波水平低、便于構成多端直流系統、占地面積小。解決常規直流容易出現的換相失敗、需要系統提供無功支撐等問題應用：廈門320kV柔性直流輸電示范工程（320kV/100萬kW。2015年建成投運）、甘肅-浙江800kV特高壓直流輸電工程（800kV、800萬kW。2024年開工建設）.二 電網工程新技術 4）多端）多端(柔性柔性)直流輸電技術直流輸電技術-1.直流輸電技術發展和應用直流輸電技術發展和應用多端(柔性)直流輸電拓撲結構構成：換流站為三個及以上的直流輸電技術稱

17、為多端直流技術，各（站）端均采用常規直流稱為多端常規直流技術；一端或幾端為常規直流、其他端為柔性直流或者各端均為柔性直流稱為多端柔性直流技術。特點：具備常規直流和柔性直流的特點，重點解決直流工程不同起點和不同落點的要求。應用：廣東南澳多端柔直輸電示范工程(三端柔性直流160kV/合計35萬KW,2013年投運)、舟山五端柔直輸電科技示范工程(五端柔性直流220kV/共計100萬KW,2014年投運)、祿高肇高壓直流工程(三端常規直流.二 電網工程新技術 500kV/合計300萬KW,2020年投運)、烏東德送電廣西廣東特高壓多端柔性直流工程(送端為常規直流、兩個受端柔性直流800kV/合計80

18、0萬KW,2020年投運)5）混合級聯直流輸電技術）混合級聯直流輸電技術-1.直流輸電技術發展和應用直流輸電技術發展和應用混合級聯直流輸電拓撲結構構成：一個換流站內部分單元（回路）采用常規直流技術、另一部分單元（回路）采用柔性直流技術，實現常規直流與柔性直流并聯；或者一個換流站內高低端一端采用常規直流技術、另一端為柔性直流技術，實現高低端串聯。特點：具備常規直流和柔性直流的特點，把常規直流技術與柔性直流技術集中到一把常規直流技術與柔性直流技術集中到一個站中，兼顧考慮工程的整體經濟性個站中，兼顧考慮工程的整體經濟性應用：魯西背靠背異步直流聯網工程（柔性直流和常規直流并聯接線，常規直流160 kV

19、、柔直350kV/200萬kW 16年投運）、白鶴灘-江蘇800kV特高壓直流工程（柔性直流和常規直流串聯接線，高端采用常規直流技術、低端采用柔性直流技術，（22年投運）.二 電網工程新技術 1.直流輸電技術發展和應用直流輸電技術發展和應用6）分址級聯直流輸電技術）分址級聯直流輸電技術構成：一個換流站的高低端分處建設、中間用直流線路實現級聯特點：高低端換流閥分站址建設，解決換流站站址選擇困難問題。便于設備的靈活布置;特別適用于大山區站址選擇非常困難的可再生能源送出工程應用：金上-湖北800kV特高壓直流工程分址級聯特高壓直流輸電拓撲結構.二 電網工程新技術 （送端采用高低端分開建兩個站址，中間

20、用400kV400km長度聯絡線連接、建設中)7）異同步電網互聯（柔直背靠背）直流輸電技術）異同步電網互聯（柔直背靠背）直流輸電技術1.直流輸電技術發展和應用直流輸電技術發展和應用構成：交流同步電網主導下通過柔性直流異步分區構網，建立同步電網合理規模約束下的計及功率平衡、短路電流、換相失敗等因素的異同步分區優化策略直流輸電技術，即柔性直流背靠背技術特點：正常運行時其外特性模擬交流電網，實現兩側交流線路的功率互濟；電網故障時可自動識別故障，恢復直流異步聯網功能，起到直流背靠背作用應用：廣東粵港澳大灣區500 kV背靠背柔性直流工程（2022年投產）異同步電網互聯直流輸電拓撲結構.二 電網工程新技

21、術 8 8）海上柔性直流輸電技術海上柔性直流輸電技術1.直流輸電技術發展和應用直流輸電技術發展和應用構成：把柔性直流輸電技術用于海上風電送出，主要用于遠海大容量輸電（近?；静捎媒涣魉徒o出）特點：具備柔性直流的技術特點，主要是針對較長距離較大容量的遠海送出，采用柔性直流技術可以避免交流海里電纜電容的不利影響應用：三峽如東海上柔直送出工程（400kV/110萬KW，2021年投運）、廣東陽江青洲海上風電柔直送出工程（500kV/200萬KW，2022年投運）海上柔性直流輸電拓撲結構.二 電網工程新技術 9）嵌入式直流輸電技術）嵌入式直流輸電技術1.直流輸電技術發展和應用直流輸電技術發展和應用構成

22、：把送受兩端換流站建設于一個交流電網內部，起到異步聯網作用，嵌入式直流輸電技術通常是利用原有交流線路進行“交改直”特點：具備直流的直流技術特點，“交改直”一般將雙回交流改為三回直流，可以極大地提高輸送容量，實現送受端分區柔性聯絡應用：江蘇揚州-鎮江交改直工程（220kV同塔雙回交流線路改造為3回200kV直流線路，將輸電容量由60萬kW提升至120萬KW，2024年投運）嵌入式直流輸電拓撲結構.二 電網工程新技術 10）（柔性）直流電網輸電技術）（柔性）直流電網輸電技術1.直流輸電技術發展和應用直流輸電技術發展和應用構成：利用直流（或柔性直流）輸電技術鏈接成一個獨立電網。特點：具備常規直流或柔

23、性直流的特點，同時響應速度快、可控性能高、運行方式靈活，特別適合于風光等新能源并網、孤島運行。應用：500kV張北柔性直流電網工程（共有500kV電壓等級四個換流站，總換流容量900萬kW，2020年投運）直流輸電網結構圖.二 電網工程新技術 202320232023第26頁，共47頁二 電網工程新技術 -直流輸電新技術發展和應用一 我國電網發展概況二 電網工程新技術 -直流輸電新技術發展和應用三 電網工程技術展望1.直流輸電技術優點直流輸電技術優點u常規直流輸電技術不存在系統穩定問題、不增加系統短路容量、功率調節快速可靠、線路造價低、損耗小，可長距離大容量輸送；在解決交流系統穩定、短路電流超

24、標問題上有非常大的優勢u柔性直流輸電技術與常規直流比，沒有無功補償問題、沒有換相失敗問題、可同時獨立調節有功功率和無功功率，可以為無源系統供電、可同時獨立調節有功功率和無功功率、諧波水平低、便于構成多端直流系統、占地面積小。解決常規直流容易出現的換相失敗、需要系統提供無功支撐等問題等。u直流輸電技術在遠距離、大容量、點對點輸電有非常大的優勢u直流輸電接線方式非常靈活，能滿足各種輸電方式需要.三 電網工程技術展望2.直流輸電技術展望直流輸電技術展望1）常規直流技術技術成熟、運行可靠，已運行工程從400kV到1100kV已經有幾十個工程2）柔性直流工程近年來發展迅猛，技術逐漸走向成熟，已運行工程從

25、125kV到800kV已經有多個工程，在新能源送出等領域將發揮重要作用3)其他直流輸電技術根據不同外部環境和不同系統要求等靈活應用，發揮直流輸電技術的特點.三 電網工程技術展望 3.直流輸電技術尚需突破的問題直流輸電技術尚需突破的問題1）直流關鍵技術有待突破。大規模直流輸入對交流電網控制策略、交直流混合后電網的安全穩定控制技術、直流輸電防雷技術等尚需深入研究突破2）直流工程關鍵設備國產化有待加強。直流斷路器、大容量換流變壓器等關鍵設備國產化還不高，閥側套管基本國外進口，需要攻克關鍵設備國產化技術3)直流工程關鍵器件、關鍵材料國產化有待加強。高電壓大容量IGBT器件、直流海底電纜國產化技術等還有待進一步研究、研制和工程試用.三 電網工程技術展望謝謝 謝謝