如果省间交流联络送电能力不足,一旦直流线路发生双极闭锁等故障,将紧急切除电网内上百万千瓦的用电负荷,引发大面积停电。因此加快建设湖北、江西、湖南等省际间的特高压“华中环网”,大幅加强湖南省与外省的交流输电通道联络,才能满足故障情况下的电力转移需求,优化华中区域的电力资源优化配置能力。
2020年国网工作规划主要围绕西电东送和区域环网展开
我国电网建设具有较强的逆周期性,对经济增长和就业带动贡献显著。因此,电网投资也成为我国调节经济增长的重要手段。面对当前疫情对宏观经济的冲击,除已经公布的2020年近千亿重点工程以外,国家电网3月又表示为加大基础设施领域补短板力度,充分发挥重点电网工程在电网高质量发展、清洁能源消纳、电力精准扶贫等方面的重要作用,研究编制2020年特高压和跨省500千伏及以上交直流项目前期工作计划,新增拟推进输电工程的合计投资规模达到1073亿元。上述项目主要围绕华中环网特高压交流同步电网和我国金沙江水电基地在建的两大水电站配套的外送特高压通道为主,合计投资超过900亿元。根据计划的核准时间进程,预计主设备招标将在2020年下半年启动,叠加2020年积极建设的近千亿输电工程的建设需求,继续为2021年的输配电设备市场蓄力,带动新一轮基础设施建设需求。
特高压变电设备市场规模和竞争格局
特高压的资本开支通常怎么花?
特高压线路的工程概算方案与常规的电力工程类似,主要分送电工程、光纤通信工程和变电工程。本文集中讨论变动工程中主要设备的市场规模和竞争格局。送电工程概算总额主要由技术方案(塔基选型、导线选型、地线选型、回路数)、材料价格、线路长度、途经地区经济水平、地形条件、气象条件决定,以几个典型案例为参考:
光纤通讯工程概算总额与光纤选型、地形和中继站的设计方案有关。光纤缆路工程主要分OPGW和ADSS两种。
变电工程概算主要由线路参数、本体工程设计方案、设备技术组合方案决定。主要分建筑工程、设备购置、安装工程和其他四大类费用。
交流特高压相对规划的变电站数量更多,但单体变电站投资金额小于直流特高压工程。我国已经建成的直流特高压工程除南方电网的乌东德多段直流以外,均为送端和受端两个换流站的设计方案,换流站单位造价较高,尤其是主设备换流阀和换流变压力成本较高,根据2018年的各项建设材料和设备报价来看,按单位变电容量计算新建直流特高压变电工程的造价接近交流工程的180-190%左右。由上表可见,典型新建±800kV直流工程(换流站)工程概算在43亿元/座左右,1000kV交流特高压变电站工程概算在17亿元/座左右。无论直流还是交流工程,设备购置费通常占特高压变电工程概算的70-80%,是最主要的资本开支方向。
国家电网公司在《国网战略纲要2017》中提到,在全面建成国家规划“十三五”投产特高压项目的基础上,研究推进特高压“西纵”“中纵”“华中环网”等重点项目,加快建成华北、华东特高压交流主网架,推进华北-华中加强联网、华中省间加强联网、东北特高压电网建设,推动交直流协调发展,构建“强交强直”主网架。
国网计划2030年110千伏及以上输电线路长度计划达到169万千米,110千伏及以上变电容量达到82亿千伏安,2020-3030年的年均增速分别为2.7%和3%。
特高压变电工程主要设备构成
输配电设备包括一次设备和二次设备。一次设备是供电系统的主体,是用电负荷的载体,高电压或大电流是一次设备的主要特点,包括开关、变压器、电抗器、电容器、互感器、绝缘子、避雷器、直流输电换流阀及电线电缆等,是电力输送的硬件设备;二次设备承担电力设备控制及电网自动控制、保护和调度功能,通过自动化技术实现人与一次系统的联系监视、控制,使一次系统能安全经济地运行,是电力控制设备、电力输送的软件设备,分为继电保护、安全自动控制、系统通讯、调度自动化、DCS自动控制系统等。输配电设备制造的发展已经历上百年历史,在二十世纪70年代,随着电力需求不断增长,电力运输要求进行大容量长距离输电,输配电设备电压等级迅速向超高压330以上发展,进入本世纪主要的输配电设备制造国家相继开展了特高压交流1000kV、直流±800kV电压等级输电技术的研究与产品生产。2005年以来,我国国内企业依托三峡工程、晋东南-荆门、向家坝-上海特高压等重大或者国家级试验示范工程,积极开展特高压交直流成套设备自主研发工作,目前我国1000kV交流和±800kV直流特高压设备已实现自主研发和成套设备国产化,技术水平和能力在部分领域达到国际领先水平。