改革開放40年中國水電紀念大會專題報告——
建設堅強智能電網 實現清潔能源高效開發利用
國家電網有限公司水蓄能和新能源部主任劉永奇
2018年9月26日
水電是技術成熟、運行靈活的可再生能源，經濟社會效益顯著。改革開放40年來，188體育官網app 迅猛發展，取得輝煌成就。電網建設立足保障安全、經濟、清潔、可持續的電力供應，圍繞水電等清潔能源送出需要，不斷加快發展，電網規模不斷擴大，現代化水平和能源資源優化配置能力顯著提升，為構建清潔低碳、安全高效的現代能源體係奠定了堅實基礎。
一、四十年來電力發展概況
改革開放以來，我國經濟快速發展，電力需求呈現高速增長態勢，電力建設不斷加快，電力工業整體實現較快增長。2017年，全社會用電量6.31萬億千瓦時，比1978年增長了24倍；電源總裝機17.8億千瓦，比1978年增長了30倍。
電源結構不斷優化，逐步實現清潔化。“十二五”以來，我國非化石能源發展明顯加快。水電、風電、光伏發電裝機均居世界第一位。2017年，清潔能源裝機6.71億千瓦，占比由2010年的26.6%上升到37.8%。
水電開發步伐不斷加快。2004年，水電裝機突破1億千瓦，成為世界水電第一大國。2017年，水電裝機達到3.4億千瓦，比1978年增長了19倍。
水電工程建設技術和裝備製造水平顯著提高。我國水電發展進入大電站、大機組、高壩大庫時代，世界上裝機容量最大水電站（三峽電站2250萬千瓦）和單機容量最大水電站（在運向家壩單機額定容量75萬千瓦、最大容量80萬千瓦，在建白鶴灘單機容量100萬千瓦）均在中國。
電網建設高速發展，電網規模世界第一。220kV及以上輸電線路長度較30年前增長了8.5倍，變電設備容量增長了33倍。
電壓等級不斷提升。近十年來，我國電網實現了由500千伏向1000千伏為主網架的轉型升級。目前最高電壓等級為交流1000千伏、直流±1100千伏，已建成了世界規模最大、技術最先進、安全等級最高的電網係統。
二、西電東送與電網建設發展
我國能源資源與負荷中心呈逆向分布，水能、風能、太陽能等資源豐富，主要分布在西部、北部地區，能源需求主要集中在東中部。
——80%水能資源在西南部
——陸地風能集中在“三北”（西北、東北和華北北部）
——太陽能集中在西北地區
——70%以上的能源需求在中東部
20世紀80年代，基於我國能源資源與電力負荷分布不均衡性的考慮，提出西電東送概念。20世紀90年代，為解決北京、廣東缺電問題，經過論證，2000年提出西電東送戰略：建設北、中、南三條大通道——北通道主要將晉陝蒙的火電和黃河上遊部分水電打捆向華北送電；中通道主要將長江中上遊幹支流的水電向華中和華東輸送；南通道主要將雲南、貴州、廣西的水電和火電向廣東輸送。
2001年3月西電東送正式納入我國“十五”計劃綱要。
2004年底，針對能源與需求逆向分布的特點，國家電網公司認真研究分析，聯合各方麵力量，啟動特高壓工程論證與建設。
2000年以來，國家電網公司共安排西電東送相關工程32項，投資規模超過4800億元，建設交流輸電線路2.6萬公裏、變電容量7560萬千伏安，建設直流輸電線路2.7萬公裏、換流容量2×1.3億千瓦。其中主要水電送出工程8項，輸電能力累計3360萬千瓦。
目前，“西電東送”規模達到2.2億千瓦、占東中部用電負荷約40%，送端清潔能源裝機占比約36%，在推動西部大開發、保障東中部能源供給和節能減排方麵發揮了重要作用。
西電東送工程建設，直接推動了全國聯網和電網技術進步。特別是西電東送對遠距離大容量輸電、係統靈活運行和穩定經濟運行提出了客觀需求，極有力地推動了特高壓、智能電網、抽水蓄能等方麵的技術創新與發展。
（一）全國聯網。形成了華北－華中－西南、華東、東北、西北、南方5個主要的同步電網，相互之間通過直流互聯，實現了除台灣外的全國電網互聯。
（二）特高壓輸電技術。國家電網建成“八交十直”、在建“三交一直”特高壓工程，在運、在建線路長度3.3萬公裏，變電容量3.4億千伏安。
依托工程建設形成了世界領先的特高壓輸電成套技術：
——成功研製40類、100餘種特高壓新設備，實現了特高壓成套設備和關鍵原材料、組部件國產化，促進了我國電工裝備產業整體升級。
——特高壓直流輸送能力從640萬千瓦提升至1000萬千瓦，不斷創造世界紀錄。
特高壓交流、直流輸電成套技術分別獲得2012年度、2017年度國家科技進步特等獎，是電力行業獲得的國家級最高科技獎勵。
特高壓工程累計輸送電量超過1萬億千瓦時，其中清潔能源電量占比超過50%，在輸送清潔能源中發揮了重要作用。四川水電外送3回±800千伏直流（向上、錦蘇、溪浙）輸送能力共2160萬千瓦，2014-2017年汛期保持滿功率運行，年輸送電量超過1000億千瓦時。
三回±800千伏直流承擔著80%以上的四川水電外送任務，輸送的電力分別占上海、江蘇、浙江三省市最高用電負荷的34%、12%和17%，約占華東地區外受電量的三分之二，有力地保障了華東地區的用電需求。
（三）智能電網技術。全麵開展智能電網創新實踐，智能電網核心技術世界領先。擁有3個國家級試驗（研發）中心，已研製130餘種關鍵設備/係統，涵蓋發電、輸電、變電、配電、用電、調度和信息通信等各環節。
累計建成試點項目38類342項，建成3.17億戶用電信息采集係統、全球最大的電動汽車充換電網絡、2286座智能變電站。建成國家風光儲輸示範工程、天津中新生態城智能電網工程、舟山五端柔性直流工程、南京220千伏統一潮流控製器工程等一批具有世界領先水平的科技示範工程。
（四）抽水蓄能技術。抽水蓄能是技術成熟、使用經濟、清潔高效的係統調節手段，在保障大電網安全、提供係統靈活調節和促進新能源發展方麵發揮著越來越重要的作用。國家電網成立調峰調頻電源專業運營公司（國網新源控股有限公司），從2005年以來共建成13座抽水蓄能電站，投產裝機容量1450萬千瓦，在建抽水蓄能電站20座。
抽水蓄能關鍵技術不斷取得新突破，有力支撐了多類型清潔能源的高效開發利用：
——大型抽水蓄能機組靜止啟動變頻器研製。填補了國內大型靜止變頻器技術領域及產品的空白。在響水澗電站掛網試運行，運行情況良好。
——300MW級抽水蓄能機組調速、勵磁係統研製。使我國抽水蓄能機組調速及勵磁裝置的設計、開發和應用等方麵達到國際同期先進水平。
——抽水蓄能電站基建安全監控係統研究與應用。建立了規範科學、技術先進的基建現場安全綜合管控係統，已在抽水蓄能基建工程中推廣應用。
（五）電網供電安全和供電質量。隨著電網電壓等級提高，聯網規模不斷擴大，電網技術不斷進步，電網穩定破壞事故大幅減少。1997年以來，沒有發生電網穩定破壞事故,是世界上唯一沒有發生大停電事故的特大型電網。配電網裝備和自動化水平不斷提高，城市、農村電網供電可靠率分別達到99.948%、99.784%，重點城市核心區用戶平均故障停電時間降至4.8分鍾，達到國際先進水平。
三、國家電網區域水電發展與消納
自國家電網公司成立以來（2003至2017年），區域內水電裝機容量由6696萬千瓦增至2.24億千瓦，14年增長2.35倍，年均增長9.0%、增加1123萬千瓦。
截至2017年底，水電裝機超過1000萬千瓦的有四川、湖北、湖南、福建、青海、浙江等6個省。
四川水電裝機容量最多，達7714萬千瓦，占到國家電網區域的34.4%，超過了2004年的國家電網區域水電總裝機，相當於排在其後的湖北、湖南、福建、青海4省之和。
為實現水電資源充分利用，國家電網多措並舉，多方位加強管理和服務，著力加強水電消納：
——積極服務水電企業，按時簽訂並網調度協議，積極開展機組及接入係統調試，保證新建水電站按期投產發電。不斷優化電網運行方式，突出解決水電外送卡脖子問題，保證水電站具備按額定容量發電的能力。在送端部署安控係統，在受端部署頻率緊急控製係統，建設調相機，提高安全接納區外來電能力。
——針對水電特點，優化停電檢修計劃和電力電量計劃，積極開展清潔能源現貨交易，盡最大能力消納水電。積極協調受端電網，加大火電調峰力度，優化抽蓄運行方式，提高低穀吸納水電能力，盡量使送端水電不棄水或少棄水。
——充分利用大電網的優勢，加強水庫調度與協調，做好汛前消落、汛期大發和汛末蓄水工作，努力提高全梯級、全流域以及全電網水能利用水平。據統計，自公司成立至2017年，公司係統年均節水增發電量達142億千瓦時，水能利用提高率達6.8%。
公司成立以來，公司區域內水電量由1907億千瓦時增至7698億千瓦時（2017年），14年增長3.04倍，年均增長10.5%（高出同期總發電量增速1.6個百分點）、增加414億千瓦時。
2017年，公司區域水電量超過300億千瓦時的有四川、湖北、湖南、福建、甘肅、青海等6個省。水電占發電量比例超過20%的有四川、西藏、湖北、青海、湖南、重慶、甘肅等7個省。
四川水電發電量最高，2017年首次突破3000億千瓦時，達3164億千瓦時，占到全網的41.1%，超過了2006年的全網水電發電量。
四、電網發展展望
未來電網發展，以滿足經濟社會可持續發展的用電需求為目標，圍繞清潔能源開發布局，堅持交直流協調發展、提高電網運營效率，加快建設以特高壓電網為骨幹網架、各級電網協調發展的堅強智能電網，增強跨區輸電能力，滿足大規模“西電東送、北電南供”需要，搭建大範圍資源優化配置平台，推動清潔能源大規模開發和高效利用。
（一）清潔能源發展布局
我國政府承諾，到2020年、2030年，非化石能源占一次能源消費比重分別達到15%、20%。需要大力發展清潔能源。未來清潔能源發展布局的主要方向是，在西南建設大型水電基地，西部北部建設大型風電、太陽能發電基地，沿海發展核電和海上風電，東中部因地製宜建設分布式電源。
我國水能資源豐富，技術可開發量5.7億千瓦，目前開發率58%，東中部水電基本開發完畢，未開發水電主要集中在西南地區，重點是金沙江、雅礱江、大渡河、瀾滄江、怒江五大流域。
（二）“西電東送”規模
東中部地區作為電力負荷中心的地位將長期保持不變。預計2020年、2030年，“西電東送”規模分別達到2.7億、4.7億千瓦，其中清潔能源占比達到50.9%、66.7%。
近期，江蘇、山東等東部地區積極推進綠色發展，希望更多的接受區外清潔能源。
2017、2018年，江蘇省最大負荷連續兩年超過1億千瓦，需要通過增加特高壓直流輸送等方式來滿足用電增長。
（三）近期水電外送重大工程
國家電網繼續落實“西電東送”，加快推進水電外送特高壓工程。
雅中～南昌±800千伏直流工程是解決當前四川棄水的關鍵工程，輸送功率800萬千瓦，滿足華中地區用電需要。國家發改委、國家能源局已同意開展前期工作，目前正在開展補充可研。
白鶴灘～江蘇、白鶴灘～浙江±800千伏直流工程。白鶴灘水電站已核準開工，計劃2021-2023年陸續投運。兩項送出工程滿足白鶴灘水電外送和江蘇、浙江用電需求。國家發改委、國家能源局已同意開展前期工作。
金上～雄安±800千伏直流工程。金上蘇窪龍、葉巴灘等電站正在建設，“十四五”陸續投產。該項送出工程滿足金上水電外送需要，向雄安新區提供清潔優質電力，優化華北電源結構。目前正在開展預可研。
（四）抽水蓄能
根據國家抽水蓄能電站總體規劃，結合國家電網經營區域內的建設需求和項目前期工作進展，“十三五”期間國家國網每年新開工抽水蓄能電站3-5個項目，迎來一個抽水蓄能電站建設高峰。
同時，以電力係統需求為導向，繼續優化抽水蓄能電站區域布局，開展選點規劃，為推進抽水蓄能中長期發展提供項目儲備。
（五）受端骨幹網架
到2020年，受端負荷中心骨幹網架進一步加強，構建華北、華中、華東特高壓主網架，西部、北部清潔能源基地通過特高壓直流向負荷中心送電，初步形成中國能源互聯網。
（六）送端多能互補電網平台
隨著水電等清潔能源更大規模的開發，送端電網將進一步加強，形成西部清潔能源綜合調節平台，實現西部水、風、光等能源多能互補、高效利用。遠景，互聯電網規模將繼續逐步擴大，能源資源優化配置能力將持續增強。
