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随着电力供需趋于平衡和富裕，"十一五"期间电网建设将快速发展，特高压电网、骨架电网、跨区送电工程建设将是电网建设的重中之重，根据国家电网公司规划，2010年全国特高压及跨区电网输电容量约7000万千瓦，输电量约3500亿千瓦时，规模约为2005年的三倍。大型坑口电站建设和水电的大规模开发是跨区域电网建设的一个重要驱动力，根据国家规划，在"十一五"和"十二五"期间，我国的水电开发要基本完成，考虑到西部的大部分水电基地都远离负荷中心，因此，需要通过长距离输电，特别是超高压直流点对点输电项目的建设来实现这些西部水电基地的集约化开发和外送。 （一）、未来市场发展分析 根据国家电网公司"十一五"期间电网规划及2020年远景目标报告，"十一五"期间，国家电网公司将新增330千伏及以上输电线路6万千米、变电容量3亿千伏安，投资9000亿元左右。到2010年，跨区输电能力将达到4000多万千瓦、输送电量1800多亿千瓦时。国家电网公司"十一五"期间平均每年投资1800亿元，考虑到南方电网公司投资一般为国家电网公司的1/3～1/4，国家电网跟南方电网的投资总和将可能达到2250亿元，和"十五"相比增幅达到了90%，电气设备和输变电设备行业面临着比较光明的发展前景。我们咨询专家认为，我国变压器行业主要有两个发展方向：一是向高压、超高压方向发展，尤其是750千伏、1100千伏。二是向节能化、小型化方向发展，前者主要应用在长距离的输变电线路上，后者主要应用在城市输变电线路上。配电变压器市场容量较大，但是由于技术壁垒较低，生产厂家众多，且企业规模小，行业集中度低，市场争夺仍很激烈。但是总体上，配电变压器行业的发展机遇大于困难。中商情报网公司预计到2010年，中国干式变压器的需求量将会达到5000万kVA。 我国每年发电装机容量要超过30GW，与之对应的变压器新增容量为发电装机容量的倍数，过去一般认为11倍，现在可达到13倍，甚至还要超过，也就是说，每年变压器的产量要超过400GVA，据中国电器工业协会分析，2007年变压器预计完成600GVA，同比增长9%，近年来我国电网建设和改造资金每年都要超过1000亿元，加上在电站工程中所用的电气设备如厂用电设备、升压站设备、保护和监控设备等一般也要占电站设备投资的16%～20%。 （二）、未来市场技术开发方向 目前输配电系统面临着一些新的问题，如受到环保制约的程度将越来越大，由于高压、超高压输电线路和变电站可能产生的电磁干扰、噪音、静电感应以及景观协调等问题，新建输电线路和变电站所需建设用地也受到限制等；由于能源分布和经济发展的不平衡，大容量远距离输电仍有比较强的发展势头；电网互联运行的巨大效益，使大电网互联、跨国联网输电的趋势也在发展；在全球范围内正在逐步实行电力系统市场化的改革以及电力用户对电能质量要求越来越高(防闪变、减低谐波)等。 这就要求输配电系统具有良好的环境性能、高的可靠性、高的电能质量以及对潮流的灵活控制等，要求输配电设备能够适应未来电力系统的新特点和满足电力系统的新要求。输配电技术的发展趋势大致是: 1.高压、超高压交流输电方面为了实现远距离、大容量输电，交流输电的电压等级逐步提高，在20世纪60年代末，交流输电电压已经提高到735kV，765kV和800kV，许多国家建成了345kV，400kV，500kV，750kV，800kV电网。 2.高压直流输电技术发展很快，高压直流输电技术的主要优点是:适用于长距离输电；不增加系统的短路容量；便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率的电力系统的联网；利用直流系统的功率调制能提高电力系统的阻尼，抑制低频振荡，提高并列运行的交流输电线的输电能力。 直流输电线路的造价低于交流输电线路，但其换流站造价却比交流变电站高得多。一般认为架空线路超过600～800km，电缆线路超过40～60km，直流输电较交流输电经济。随着高电压大容量晶闸管及控制保护技术的发展，换流设备造价逐渐降低，直流输电近年来发展较快。 从"十一五"到2020年，我国规划新建的高压直流输电工程有十多项。在国外两端直流输电已经是比较成熟的技术，而且，已经研究出多端直流输电技术，现在已有三端直流输电在加拿大运行。还有轻型直流输电也在发展中，国外已在研究与应用轻型直流输电(ABB公司称为HVDCLight，西门子公司称为HVDCPlus)。轻型直流输电系统，它采用GTO，IGBT等可关断的器件组成换流器，省去了换流变压器，整个换流站可以搬迁，可以使中等容量的直流输电工程在较短的输送距离也能与交流输电竞争。此外，可关断的器件组成换流器，由于采用可关断的电力电子器件，可以免除换相失败的问题，对受端系统的容量没有要求，故可用于向孤立小系统(海上石油平台、海岛)的供电，今后还可用于城市配电系统，并用于接入燃料电池、光伏发电(PhotovoltaicPowerGeneration)等分布式电源。 目前，国内超高压直流输电工程换流站设备主要是ABB公司和西门子公司提供的，国内西电公司等已经在引进技术，进行国产化工作。现在新建的直流输电线路又比较多，这也就要求加快高压直流输电设备国产化的进程。 3.关于柔性交流输电系统技术(FACTS) 关于柔性交流输电技术(也称灵活交流输电技术)是基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位实施灵活快速调节的输电技术，能改善交流输电系统的可控性、输送容量和稳定性。 柔性交流输电系统技术(FACTS)被称为电力系统控制技术的"第二次硅的革命"的一个产物。电网发展和大型互联电网运行对电力系统潮流及其稳定性控制的需要加上电力电子技术的进步，大大推进了全新的输电技术--柔性交流输电系统技术的发展和应用。 4.紧凑型输电技术.紧凑型输电技术，通过减少输电线路的相间距离，改变排列，从而降低线路的电抗，增加容抗，在线路额定电压不变的条件下，提高额定自然功率，这是一种比较经济的提高超高压交流输电能力的输电技术。1999年我国华北建成一条500kV紧凑型试验输电线(昌平--房山)长85km，子导线采用六分裂结构(如6x240mmz)，圆环的直径为750mm，相间采用倒三角排列，相间距离6.7m，导线对地距离10m，走廊宽度16m，自然功率比常规线路提高了1/3，紧凑型输电线路应在线路的适当位置安装并联电抗器，并且电抗器的容量应该是可控的，以便可以根据线路的负载变化使系统的无功潮流达到动态平衡，保证电网的动态稳定性。这种紧凑型输电线路所用的可控电抗器是目前需要自主化生产的关键设备。 5.大容量输配电设备 大容量输配电设备主要有:大容量变压器是指500kV，l000MVA或以上的变压器，主要是为了适应大负荷中心供电需要，节约变电站所用地，目前我国负荷密集的华东、南京电网中已陆续采用这种500kV，1000MVA大容量变压器。大截面电缆，如220kV，2500mm2的电力电缆；2x630m.mz以上大截面架空导线和大截面耐热导线的研制和应用。开断容量为63kA及以上断路器的制造等。 6.气体绝缘输电线路(GIL) SF6气体绝缘输电线路的输送容量要大于电缆输电线路，可地面和地下敷设，而且造价要低于电缆线路，目前世界上一些主要输配电制造企业都已研制成气体绝缘输电线路。 7.高温超导输电有发展前景 美国能源部和南方电线公司合作的一个高温超导项目为100ft(lft=0.3048m)，3相电力电缆系统。未来的十年是高温超导(含发电机、变压器、电动机、电缆等)市场发展和材料产业化的十年。据预测，2010年和2020年，世界超导市场将分别达到300亿美元/年和2440亿美元/年。 8.高集成、紧凑型、智能化的输配电设备紧凑型的输配电设备最有代表性的就是使用在高压、超高压系统的气体绝缘开关设备(GIS)，敞开式的组合开关设备，以及使用在中压系统的充气柜(C-GIS)、充气环网柜等。为适应现代变电站小型化和自动化的发展需要，已经出现了将一次设备(如断路器、隔离开关、接地开关、电流和电压互感器、避雷器等)和二次设备(智能型的保护、测量和监控系统)组合在一起的高集成、紧凑型输配电设备，如ABB公司的PASS系统，西门子公司的HIS系统等。国外已经研制成采用电缆绕制(定子)的高压发电机(国外称为Powerformer，这种发电机的输出电压为132kV或更高，目前常规的大容量发电机的输出电压为20kV)，这样，可不需要升压变压器就能将电能送出，大大简化了电厂的升压站。超高压直流输电的换流站设备和柔性交流输电设备也是实现高压、超高压大容量电能转换、控制和数字化监控技术的完美集成。在现代电力系统的自动化监控系统中，设备层面上的各个输配电设备都将成为计算机监控系统的终端设备，实现与变电站的间隔层、站控层以及网络管理层之间的信息交换。输配电设备的高可靠性、免维护、智能化、可通信、在线监控和远程故障诊断将是发展趋势。 9.新型的灵活、可靠的智能配电系统 未来的配电系统能够根据各个不同的用户的需要，提供多品质的"灵活"、"可靠"、"敏捷"、"完美"的电能服务；用户也可以自由地选择电力品质、种类和供应者。系统中有完善的分布电源和蓄能系统，保证不间断供电；完善的需求侧管理和信息的实时双向传输等等。目前配电管理自动化系统(DMS)是发展非常快的领域，包括配电系统的SCADA、负荷控制、故障自动隔离、无功自动补偿、用电管理和设备管理等。 10.注重输配电设备环保性能 要注重产品的环保性能，特别要重视少用SF6气体(因为SF6气体会产生温室效应)，国外已开始使用氮气、部分氮气和部分SF6气体的混合气体来代替SF6气体等方案。接触器等触头不使用银镐合金(即银氧化镐，AgCdO，现国外已用银氧化锡，AgSnO2代替)等问题。《关于报废电子电气设备指令)及《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令)明确要求从2006年7月1日起要确保投放市场的新电子和电气设备不包括铅、汞、镐、六价铬、聚澳二苯(PBB)和聚澳联苯(PBDE)六种有害物质。所以，在低压电器和继电器的触头材料中凡使用含锦的，如银氧化福的，都要逐步采用不含镐成分的触头。 降低电力变压器、电抗器的噪音的问题，研制和使用低噪音的风机、油泵，研制低噪音的电抗器等，注重输配电设备的电磁兼容的研究。注意变电站设备的景观设计和协调问题等。 |