三峽工程與高壓直流輸電
三峽工程與高壓直流輸電
摘要：本文論述了三峽工程中的輸變電工程的概況，特彆是直流輸電係統。另外也論述了與電力電子技術相關的“西電東送”、國內電網聯網與直流聯網“背靠背”工程等方麵的內容。
關鍵詞：三峽工程 高壓直流 輸電
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摘要：本文論述了三峽工程中的輸變電工程的概況，特彆是直流輸電係統。另外也論述了與電力電子技術相關的“西電東送”、國內電網聯網與直流聯網“背靠背”工程等方麵的內容。
1 概 述
舉世矚目的長江三峽工程分為三大部分：樞紐工程、移民工程和輸變電工程。隨著三峽大壩的橫空出世、高峽平湖的夢想成真，從2003年起，這個當今**上*大的水電站將產生源源不斷的強大電能。
三峽樞紐工程分三期施工，一期工程的標誌為大江截流。二期工程主要修建三峽大壩的泄洪壩段、左岸廠房壩段、長久船閘。
二期工程以2003年**批機組發電為完成標誌。2001年11月22日，首批機組的安裝正式啟動，首台機組重達721噸的發電機定子，被兩台總共可吊1200噸的行車，穩穩地吊放到直徑20多米的機坑內。首批機組裝4台70萬千瓦水輪發電機。
三期工程要對二期已築起的大壩和右岸之間的導流明渠截流，建右岸廠房壩段。
三峽輸變電工程也隨之成為三峽工程的重頭戲。26台70萬千瓦的水輪發電機組，1820萬千瓦的總裝機容量，到2010年全部機組建成投產後，三峽電站的年均發電量將達847億千瓦時。其中900萬千瓦將通過直流方式輸送出去。
三峽工程按1993年價格水平計算的靜態總投資為900.9億元，考慮物價、利息等變因，當時測算到2009年的動態總投資為2039億元。這些年宏觀經濟形勢一直較好，物價指數下降，目前樞紐工程控製在概算內，還略有節餘。據預測，到2010年工程全部完工時，三峽工程的動態總投資可望控製在1800億元以內。
2 三峽工程中的輸變電工程
由滔滔長江之水轉換而成的如此充沛的電能，如何自高山峽穀之中被瞬間傳遞到千裡之外的負荷中心？總投資275億元的三峽輸變電工程將擔此重任。
按照設計方案，三峽電站分為左岸和右岸電站，左、右岸電站又各分為兩個電廠。其中，左一電廠裝機8台，出線5回；左二電廠裝機6台，出線3回；右一、右二電廠裝機均為6台，出線分彆為4回和3回。這15回出線將分彆把26台機組發出的電能送至座落在湖北境內的一批500千伏變電站和換流站，再向國內輻射。
根據國務院去年底批準的三峽工程分電方案，三峽電站供電區域為湖北、河南、湖南、江西、上海、江蘇、浙江、安徽、廣東等八省一市。由於華中、川渝地區電力供求關係的變化，國務院決定三峽電站不向川渝送電。因此，三峽電力外送將形成三大主要通道：
中通道：在華中四省建500千伏交流輸電線路4970公裡，鄂豫間兩回，鄂湘間兩回，鄂贛間一回，變電容量1350萬千伏安（其中湖北境內的500千伏線路2630公裡，變電容量525萬千伏安）；設計輸電能力900萬千瓦。
東通道：除利用現有的葛洲壩至上海直流線路輸電120萬千瓦外，2002年前建成**回東送500千伏直流輸電線路和湖北宜昌、江蘇常州換流站，額定容量300萬千瓦；2008年再建成第三回送上海的直流線路，增加容量300萬千瓦。同時，在華東地區配套建設500千伏交流輸電線路850公裡，變電容量850千伏安。
南通道：2004年前建成一條973公裡的500千伏直流輸電線路和湖北荊州、廣東惠州兩個換流站，送電能力為300萬千瓦。
到2008年，上述三個通道全部建成後，一個縱橫九千公裡、貫穿八省一市的三峽輸變電係統將騰空而起。屆時，三峽電力將暢通無阻地奔向東西1500公裡、南北1000公裡範圍內的廣大用戶。
1997年3月26日，三峽電力外送工程的**槍從西線打響。500千伏長壽至萬縣超高壓輸電線路正式開工。儘管三峽的電力電量後來不考慮向川渝輸送，但這條線路對於聯接華中和川渝電網仍將發揮極其重要的作用。
從1999年開始，三峽輸變電工程便進入大規模的建設階段。為了確保三峽工程首批機組2003年投產發電後的電力外送，2003年前，三峽輸變電工程要建成500千伏輸電線路4116千米，其中交流線路3016公裡、直流線路1100公裡；投產變電容量825萬千伏安，直流換流站600萬千瓦。其施工任務之艱巨可想而知。
2002年，三峽輸變電工程新開工和續建項目投資規模為45.61億元。其中，續建直流換流容量1200萬千瓦、交流變電容量650萬千伏安、500千伏輸電線路4043千米；新建變電容量75萬千伏安、500千伏輸電線路1203千米。
3 三峽工程的直流輸電工程
三峽至常州直流輸電工程是三峽電站用直流方式向外輸出電力的**條通道。這條直流輸電線，其額定直流電壓±５００千伏，額定直流電流３０００安培，輸送容量３００萬千瓦。
三峽至廣東直流輸電工程是三峽電站用直流方式向外輸出電力的**條通道，也是“十五”末實現向廣東送電１０００萬千瓦的關鍵項目。三廣線輸電距離約９７６公裡，由荊州換流站、惠州換流站、三廣直流線組成。
荊州換流站工程作為三峽電力外送的門戶換流站，建設計劃於２００１年９月１５日開始進行四通一平及工程前期準備，２００４年２月極Ｉ投運，２００４年６月極ＩＩ和雙極投運。這項項工程建設規模與三常線基本相同：額定直流電流３０００安培。換流站直流線路電壓等級為雙極±５００ＫＶ，額定輸送功率為單極１５０萬千瓦，雙極３００萬千瓦。建成後將成為**上*大規模的換流站。
通過招標ABB公司贏得以上兩的工程項目。為支持國產化，本次兩個工程招標的主要設備換流閥和換流變壓器等均采取了合作生產的方式。同時，引進了ABB公司的直流輸電成套設計技術以及控製保護的設計製造技術。
據悉，按照三峽工程設計，將在二00三年六月蓄水至一百三十五米，並相繼實現長久船閘通航和首批機組發電的二期工程目標。根據國務院有關規定，在工程蓄水、通航、發電前，需進行階段驗收。本次驗收範圍包括樞紐工程、移民工程和輸變電工程三部分。
三峽左岸電站廠房2號機定子機座於11月22日吊入1號機坑進行組裝，這標誌著三峽機組機電設備安裝正式開始。該台定子機座設備由VGS聯營體供貨，其機座外徑為21.4米，高度為3.3米，總重量達180噸。
根據廣東省電力需求預測，到２００５年，廣東全省用電負荷將達３６１７萬千瓦，２０１０年可達４９０５萬千瓦；“十五”期間，廣東需新增電源容量１２０８萬千瓦。目前，在廣東省大型電源建設項目中，２００５年底前可投產總裝機容量約６４７萬千瓦（含火、核、氣、水），此間應退役小火電機組約１５７萬千瓦。很顯然，廣東本省新增裝機容量無法滿足用電需求。“西電東送”、“三峽南送”，把三峽的電力輸送到廣東，不僅僅是決策者的明智之舉，也是國家電網建設發展的迫切需要。
4 “西電東送”
我國有極豐富的水力資源，其理論蘊藏量6.78億kW，可利用開發裝機容量為3．78億kW，居**首位。到1997年底水電裝機容量為6008萬kw，占可利用開發裝機容量的15，89％。遠遠低於**上水電開發利用較高的國家。根據國家水電規劃到2010年水電裝機容量達到1.5億kW，那時占國內發電設備總裝機容量的比率將從現在的23%左右提高到加30％。今年水電裝機容量達到7000萬kW。從2000年到2010年的十年間要新增裝機容量8000萬kW，實現電力工業“3311”設想，即：3000萬kw特大型工程水電、3000萬kW常規水電；1000萬kW抽水蓄能電站。
“西電東送”工程與“西氣東輸”、“南水北調”、青藏鐵路一起，是西部大開發的四項跨世紀工程。其中“西電東送”被稱為西部大開發的標誌性工程，開工*早、建設速度*快，於２０００年１１月在貴州拉開建設序幕。
“西電東送”是指開發貴州、雲南、廣西、四川、內蒙古、山西、陝西等西部省區的電力資源，將其輸送到電力緊缺的廣東、上海、江蘇、浙江和京、津、唐地區。“西電東送”分北、中、南３條通道，北部通道是將黃河上遊的水電和山西、內蒙古的坑口火電送往京津唐地區；中部通道是將三峽和金沙江乾支流水電送往華東地區；南部通道是將貴州、廣西、雲南三省區交界處的南盤江、北盤江、紅水河的水電資源以及雲南、貴州兩省的火電資源開發出來送往廣東。
貴州至廣東直流輸電工程是“西電東送”中容量*大的一條輸電通道。貴廣線輸電距離約９３６千米，資金來源為國內貸款，工程計劃２００１年底開工建設，２００４年底單極投運，２００５年６月完成雙極投運。貴州至廣州±５００千伏直流、貴州至廣東兩回５００伏交流與三峽至廣東±５００千伏直流工程同時開工建設，我國西電東送八“龍”入粵格局已初步確立。八項輸電工程跨越我國西南部廣袤山區，縱橫綿延逾千公裡，氣勢如虹。“十五”期間，我國西電輸往廣東的電力將達到１１２０萬千瓦，在現代化道路上疾馳的廣東獲得更充足的電能，城鎮將變得更加璀璨迷人；同時，廣東與中西部經濟聯係也將更加緊密。
金沙江天然落差5100米,水能蘊藏量達到40000MW，是水電站的“富礦”。溪洛渡和向家壩水電站是金沙江乾流規劃中的處於河段*後麵的兩級，於四川雲南省交界的金沙江上。距華東（上海）和華中（武漢）分彆是1750公裡和980公裡，因此向華東和華中輸電和聯網均超過HVDC平均點(800公裡)。它的建設不僅增加三峽，葛洲壩枯期保證出力，還具有防洪、灌溉、養活三峽水庫的泥沙淤積等一係列社會效益。
溪洛渡，向家壩水電站是繼三峽工程之後，在電力建設中具有重大戰略意義的又一宏偉工程。除此之外，我國西部地區，還有一批水電站的工程，如龍灘、小灣、拉西瓦、公伯峽、景洪等水電站，裝機容量均在1000MW以上。
金沙江一期工程溪洛渡、向家壩水電站是加大西電東送力度的重要戰略項目，已列入國家電力發展“十五”期間重點項目前期工作計劃。溪洛渡、向家壩水電站總裝機容量１８６０萬千瓦，多年平均發電量８７３億千瓦時。其中各送930萬千瓦將通過HVDC方式向華東、華中進行輸送。
１９９９年１２月１４日，中國長江三峽工程開發總公司委托國家電力公司開展金沙江一期工程輸電係統規劃設計工作。此後國家電力公司組織力量重點研究了由不同輸電方式、不同輸電電壓等級、不同的輸電規模組合的１２個基本輸電方案，分為純直流（±５００千伏或±６００千伏）、純交流（特高壓１１５０千伏）和交直流混合（至華中為交流７５０千伏或５００千伏，至華東為直流±６００千伏或±７５０千伏）三大類。
專家提出，鑒於本工程的實際情況，金沙江一期工程的西電東送輸電方案不宜選用１１５０千伏特高壓電壓等級送電；采用７５０千伏交流送電華中，與采用５００千伏交流相比，在技術上冇有多大優越性，經濟上又較貴，本工程不予推薦；純直流方案經濟性較好，兩電站輸電方案清晰，過渡方便，是一個較好方案。因此，純直流方案應是優選方案，建議按此方案開展下階段工作。金沙江一期工程送電川渝、雲南采用５００千伏的電壓等級可較好滿足要求。輸電直接從電站開關站出線，就近接入川渝電網、雲南電網。電站接線應可避免川渝、雲南電網在電站側交流聯網運行。專家們還肯定了溪洛渡及向家壩電站東送線路按南、北兩個通道考慮的思路。
5 國內電網聯網與直流聯網“背靠背”工程
按照西電東送、南北互聯、國內聯網的方針，國內互聯電網的基本格局是：國內將以三峽輸電係統為主體，向東、西、南、北四個方向輻射，形成以北、中、南送電通道為主體、南北電網間多點互聯、縱向通道聯係較為緊密的國內互聯電網格局。北、中、南三大片電網之間原則上采用直流背靠背或常規直流隔開，以控製交流同步電網的規模。
“十五”期間國內聯網是以三峽工程為契機，並以三峽電站為中心，向東、西、南、北四個方向輻射，建設東、西、南、北四個方向的聯網和送電線路，並在條件成熟的電網間實現周邊聯網。除已建成的東北與華北聯網工程、擬開工建設的福建與華東聯網工程外，其它項目的實施順序是華中與華北聯網工程、華中與華東聯網工程（三峽至華東**回直流工程）、山東與華北聯網工程（德州－滄州）、華中與南方聯網工程（三峽至廣東直流工程）、華中與川渝聯網工程（通過三萬線）、華中與西北聯網工程、川渝與西北聯網工程、山東與華北聯網工程、山東與華東聯網工程等。
南北端以背靠背直流同河北電網聯網。與此同時，還要做好山東與華東、西北與華北、海南與廣東、福建與廣東等聯網工程，以及金沙江一期、龍灘、小灣、瀑布溝、三板溪等大型水電站輸電規劃的前期論證工作。
根據我國電網規劃，2003年前後，隨著三峽工程的建成，將要實現國內聯網創造條件，其跨區跨省的電網工程如雲南天生橋向廣州送電；陝西寶雞向四川成都的送電；陽城向江蘇的送電；山西王曲向山東的送電；華北與東北的聯網；西北與華北的聯網等，這些工程均有直流聯網的工程。
我國跨大區電網聯網由以下電網組成：
· 華中、華東電網葛上±500V超高壓直流聯網。
·雲、貴、兩廣電網天一廣交流500KV聯網，已建成天廣±500KV、1.8GW的直流。聯網工程，形成交直流混合聯網。
·四川電網規劃2000年前建設寶雞至成都的±400KV直流聯網工程，由寶雞至成都送電1.2GW。
· 2005年前建設綦江至遵義的交流500KV聯網線路由貴州向四川送電。
· 華中電網從湖南婁底到廣西柳州與雲、貴兩廣電網聯網。
·80年代西北電網為向華中送電並擬通過葛上直流轉送華東電網。後改成由華中電網的中部襄陽經安康到西安，距離450—500公裡。因考慮到西北較大容量煤電送華中電網和跨流域調節的功能，以超高壓直流聯網。
·華中與華北聯網，由山西陽城電廠以交流500KV向華東淮陰送電，形成山西電網聯網。華中與華北是采用直流聯網。聯網地點應根據不同情況采用不同方案。
6 直流輸電係統的國產化
長期以來我國多個重點直流輸電工程（如：葛洲壩工程、天生橋工程）高價大量外彙購買，對西方跨國公司形成了依賴性。為此，國家為了實現直流輸電係統的國產化，國務院就此做出了重大決策，通過三峽工程，投入了大量資金引進國外**技術。徹底解決直流輸電的國產化問題。
國家有關部委在考察論證國內研製開發晶閘管的廠、所的狀況之後，國務院三峽工程建設委員會辦公室於１９９８年５月下發“國三峽辦發裝字[1998]049號”文件“關於三峽─常州±500KV直流輸電工程換流站設備招標”文件中明確提出“……大電流、高電壓可控矽是我國直流輸電、冶金、海上石油平台等多種行業需要的電力電子工業元器件，為滿足我國需要，要通過三峽直流輸電設備的招標，引進晶閘管（3000A/6000-8000V）製造技術，由基礎較好的西安電力電子技術研究所接受轉讓技術，利用引進技術製造的產品，在葛─滬線上試用……，在三峽**條直流線路中使用”
西安電力電子技術研究所承擔了直流輸電閥中的關鍵器件大功率晶閘管的技術引進和三廣、貴廣線中換流閥中大功率晶閘管的製造任務。具有***規模和技術水平的國家重點工程“三峽至廣東輸變電工程”和“貴州至廣東輸變電工程”的工程已經開始實施。2001年12月在北京我所與ABB電力係統公司、Siemens公司直流部正式簽訂三峽—廣東和貴州—廣東±500kV直流輸電項目，合同總額為840萬美元。經過引進國外技術，實現三峽直流輸電工程和“西電東送”使用國產大功率晶閘管產品的目標。以提高我國直流輸電工程晶閘管國產化水平，******，這對振興民族工業具有重大意義。
參考文獻:
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[3] 中國水利報，《三峽工程進入衝刺階段商機儘現》，2001年9月17號
[4] 國家電力公司，《國家電力信息網》，2002年7月
[5] 電力電力報社，《中國電力新聞網》，2002年7月
轉自工業電器網（www.dian168.com）