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編者按
近幾年,為適應經濟社會發展下電力需求快速增長的態勢,我國大型煤炭基地集約化開發已成趨勢,能源的外運尤其是煤炭和電力輸送,在一定程度上緩解了輸入地的電力供應矛盾。然而,能源的跨區供應不僅僅是解決個別地區供需的問題,更關乎到整個國家的能源結構佈局及能源安全。因此,科學合理的能源運輸方式成為當前行業內關注的焦點。就目前煤炭基地開發中的能源輸出方式,一部分人認為 “遠輸煤、近輸電”仍然可以最有效地輸送能源;而另一部分人則指出應加快特高壓電網建設,構建輸煤輸電並舉的能源輸出體系,以解決輸煤過程中産生的問題。
本報所刊發作者觀點,旨在交流討論,以推動能源行業科學、健康發展。
2010年6月國家電網公司《關於我國電網發展若干重大問題研究》報告指出:“未來我國將形成大規模的‘西電東送’ 和‘北電南送’ 的電力流格局”,“2020年,全國跨區輸送煤電2.49億千瓦” ,“跨區煤電輸送中由交流特高壓遠距離傳輸1.66億千瓦。” 由此提出,必須構建“三華”交流特高壓電網(簡稱“三華電網”) 。這一做法改變了我國一貫合理的“近輸電、遠輸煤(5000大卡)” 方針。對此投資龐大的工程,應按2010年7月15日中辦國辦通知要求落實的“三重一大”決策制度,事先充分聽取有關專家的意見,堅持務實高效,保證決策的科學性和民主性。
能源浪費嚴重
我國長期以來對晉陜蒙等煤基地採取“近輸電、遠輸煤(5000大卡以上)”方針,遠輸煤主要通過鐵路運至北方港口, 再經海運到南方, 最節省能源。個別如蒙東産煤基地主要産褐煤,除近輸電外,多餘的則應通過直流完成遠輸電。
首先,西北煤基地大都缺水, 發電不得不採用廠用電和供電煤耗都過高的空冷發電機組。據中國煤礦規劃研究院調查,全國13個煤炭基地,98個礦區已開發正開發和待開發的礦區,有70%礦區缺水,其中40%嚴重缺水。即使佔用生活用水將北煤就地轉電,也只能用“空冷”發電機組。“空冷”發電機組不僅效率低,而且在嚴重缺水時還得降低出力。
其次,長距離輸電存在實際輸電損耗,且距離越長,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, 為降低環境干擾,就得選較大而昂貴的8 630導線。按實際輸送能力為300萬千瓦時, 線損為2.54%。若按國網的報告稱可輸送450萬千瓦—500萬千瓦, 則線損為3.8%—4.23%,同時還得加上送受端50/100萬伏變壓器約0.16%的損耗。其中部分煤電由直流輸電輸送1000公里—1500公里時損耗約為6%—8%。
按我國長期經濟有效的“近輸電、遠輸煤(5000大卡以上)”方針,可在各個負荷中心建設高效率的水冷發電機組,近年都採用超超臨界和超臨界機組,不但大大降低供電煤耗和廠用電,保證負荷中心安全,又避免長距離輸電的線損,還能使全國二氧化硫總排放量大大減少。
根據中電聯2009年《中國電力行業年度發展報告》中近年發展的空冷和水冷發電機組實際統計數據比較(見表1):
如果2020年要“遠輸電”2.49億千瓦, 按廠用電7.5%, 必須在煤炭基地裝26920萬千瓦空冷發電機組,按表2“遠輸電”損失為2.7%,共672.3萬千瓦,到達受端只剩24228萬千瓦。“遠輸煤”在南方按廠用電5.18 % 計算,建水冷機組25552萬千瓦機組即可得同等的24228萬千瓦電力,兩者裝機差別1368萬千瓦。按表3所示, 由於供電煤耗等差別, 每年“遠輸電”比“遠輸煤”多耗標煤7001萬噸,多耗原煤 7001 (7000/5000) = 9801 萬噸。
投資浪費嚴重
根據兩個起步工程核算:錫盟到上海同塔雙回輸送500萬千瓦,2227公里, 投資780億元, 約為7元/(公里 千瓦) ;淮南到上海同塔雙回輸送480萬千瓦,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。若直流遠輸煤電8300萬千瓦,平均1500公里,按2008年4月劉振亞等在《中國電機工程學報》上發表的《直流輸電系統電壓等級序列研究》,投資為2270億元。
按2009年12月11日發改價格〔2009〕3103號、國家發展改革委、鐵道部關於調整鐵路貨物運輸價格的通知,決定國家鐵路貨物統一運價由現行平均每噸公里9.61分錢提高到10.31分錢。按海運煤為0.02噸公里折算,遠輸煤平均運輸費用估算約200元/噸(通常運輸的煤約為5500大卡/噸)。
結語
本文著重從經濟上分析“遠輸電”的關鍵問題,從比較結果來看,“遠輸電”年多耗標煤7001萬噸,相當5000大卡/千克的原煤9801萬噸,稍高於2009年河南省一年的發電原煤消耗(9227萬噸) ;“遠輸電” 的空冷機組供電煤耗、廠用電耗煤和長距離輸電損耗,造成1368萬千瓦電力損失,相當於浪費了4個360萬千瓦電廠。按全壽命管理理念計算結果,“遠輸電” 比“遠輸煤” 多浪費投資21042億元, 證明“遠輸電” 確實嚴重浪費投資。同時,“遠輸電” 比“遠輸煤” 多排放二氧化硫21萬噸,破壞生態環境。
(作者為原電力部生産司教授級高級工程師、國際大電網CIGRE 和美國IEEE會員)